水泥混凝土组成设计方法

道路工程材料一

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水泥混凝土组成设计方法湖南交通职业技术学院HUNAN

COMMUNICATION

POLYTECHNIC混凝土强度等级C25

(梁、板、梯)材料名称材料用量水泥砂石水粉煤灰用量/盘(0.5M³)163kg405kg496kg108kg49kg水泥混凝土组成设计方法【问题引出】水泥混凝土配合比通知单上的数据怎么来的

?水泥混凝土配合比通知单水泥混凝土拌和楼设计内容二?

kB

?kg

?kg

?

kg

?

kg

?kg1m³设计要求：满足：①技术要求(强度、工作性和耐久性)②经济性要求③施工条件要求水泥混凝土组成设计方法相集料

细集料

外加剂

掺合料【

设计目标

】水泥混凝土水泥水泥混凝土组成设计方法【设计步骤】一、初步配合比

根据经验公式计算材

料用量二

、基准配合比：

也称试拌配合比，根

据拌合物和易性试验调整三、试验室配合比：根据三组强度试

验确定水灰比四

、施工配合比水率调整材料用量根据现场实际材料含1.计算初步配合比(1

)

确定混凝土的试配强度(fcu,0)当混凝土设计强度等级小于C60时

fcu.o≥fcu.k+1.645σ当混凝土设计强度等级不小于C60时：fcu,o≥1.15fcu,.k水泥混凝土组成设计方法式中：feu.—第

i

组的试件强度

(MPa);Mfeu—n组试件的强度平均值

(MPa);

n——试件组数。②规范查表：标准差σ值

(MPa)混凝土强度等级≤C20C25~C45C50~C55σ4.05.06.0■

标准差σ的两种获得方法：①统计公式计算：水泥混凝土组成设计方法式

中

：W/B——

混凝土水胶比；aa

ab——回归系数，也称集料形状系数。回归系数(aa、αb)取值表粗集料品种回归系数碎石卵石αa0.530.49αb0.200.13水泥混凝土组成设计方法(2)

计算水胶比(W/B)f₆——胶凝材料28d胶砂抗压强度(MPa)两种获得方法：①

实

测

，ISO法试验。②推算。f=YFYsfeYf、Ys

——粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数。粉煤灰影响系数(Ye)

和粒化高炉矿渣粉影响系数(Ys)种类掺

量

(

%

)粉煤灰影响系数γf粒化高炉矿渣粉影响系数ys01.001.00100.85~0.951.00200.75~0.850.95~1.00300.65~0.750.90~1.00400.55~0.650.80~0.9050一0.70~0.85水泥混凝土组成设计方法fce—水泥28d胶砂抗压强度

(MPa),可实测，可推算。fee=Y。

×fe.g式

中

：Y。——水泥强度等级值的富余系数fce,g——

水泥强度等级值(MPa)。水泥强度等级值的富余系数(Yc)水泥强度等级值32.542.552.5富余系数1.121.161.10水泥混凝土组成设计方法【练习题】已知某水泥混凝土配合比初步设计中，采用普通硅酸盐水泥52.5级，水泥中粉煤灰掺量为20%,粒

化高路矿渣粉掺量为30%,请计算胶凝材料的28d抗压强

度值。(影响系数取下限)解答：fb=Yf×Ys×fce=Yf×Ys×(Yc×fce,g)=0.75×0.90×(1.10×52.5)=38.98(MPa)水泥混凝土组成设计方法环境等级最大水胶比最低强度等级最大氯离子含

量(

%

)最大碱含量(Kg/m³)一0.60C200.30不限制二

a0.55C250.203.0二

b0.50(0.55)C30(C25)0.15三

a0.45(0.50)C35(C30)0.15三

b0.40C400.10■

按耐久性校核水胶比结构混凝土材料的耐久性基本要求水泥混凝土组成设计方法■

环境等级的划分：一

：指室内干燥环境；无侵蚀性静水浸没环境。二a:室内潮湿环境；非严寒和非寒冷地区的露天环境；非严寒和非

寒冷地区与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境；严寒和寒冷地区

的冰冻线以下与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境。二b:

干湿交替环境；水位频繁变动环境；严寒和寒冷地区的露天环

境；严寒和寒冷地区冰冻线以上与无侵蚀性的水或土壤直接接触的

环

境

。三a:严寒和寒冷地区冬季水位变动区环境；受除冰盐影响环境；海风环境

。三b:盐渍土环境；受除冰盐作用环境；海岸环境。水泥混凝土组成设计方法【例题】已知某混凝土设计强度等级为C25,

无强度历史统计资料。采用42.5级的复合硅酸盐水泥，不掺粉煤灰

等掺合料。集料采用河砂和碎石。混凝土处于室内潮湿

环境。试计算该配合比设计的配制强度、水胶比，并问

最终应该采用多大的水胶比?水泥混凝土组成设计方法解

答

：1、计算配制强度：fcu.o=fcu.k+1.645×0=25+1.645×5.0=33.22、计算水泥28天胶砂抗压强度：4、校核水胶比：室内潮湿环境，属于二a环境，最大水胶比允许值为0.55,因为0.68>0.55,所以最终取值为0.55.水泥混凝土组成设计方法3、计算水胶比：(3)

确定每立方米混凝土用水量(mo)和外加剂用量

(mo)■

查表确定单位用水量

(m)塑性混凝土的用水量(kg/m³)混凝土坍落度(mm)碎石公称最大粒径(mm)卵石公称最大粒径(mm)13.21626.531.59.51626.531.510~3020018517516519017016015035~5021019518517520018017016055~7022020519518521019018017075~90230215205195215195185175水泥混凝土组成设计方法■

掺外加剂时，每立方米流动性或大流动性混凝土的用水量

(mwo)mwo=m₀(1-β)式

中

：mwo——

计算配合比每立方米混凝土的用水量(kg/m³);m'wo—

—未掺外加剂时推定的满足实际坍落度要求的每立方米混凝

土用水量

(kg/m3);β

——外加剂的减水率(%),应经混凝土试验确定水泥混凝土组成设计方法■

外加剂用量(m₀)ma=mboβa式

中

：mao——外加剂用量(kg/m³);mo——胶凝材料用量(kg/m³);βa

——外加剂掺量(%),厂家推荐或试验确定。水泥混凝土组成设计方法【练习题】已知某混凝土配合比设计坍落度为130mm,粗集料为卵石，公称最大粒径为20mm。根据厂家说明书，减水剂的掺量为水泥的1%,减水率为25%。已知水泥掺量为350kg

。请根据查表的方法得出该混凝土的用水量，并

请计算减水剂掺量为多少kg?解答

：1、

查表计算原始用水量：m=195+10=2052、计算减水剂用量：ma=1%×350=3.53、计算实际用水量：mw=205×(1-25%)=153.8水泥混凝土组成设计方法②矿物掺合料用量(mo)mo=mboβf③水泥用量(mco)mco=m3o-mfo(4)

计算胶凝材料、矿物掺合料和水泥用量①胶凝材料用量(mbo)水泥混凝土组成设计方法②矿物掺合料用量(mo)mo=mboβf③水泥用量(mco)mco=m3o-mfo(4)

计算胶凝材料、矿物掺合料和水泥用量①胶凝材料用量(mbo)水泥混凝土组成设计方法最大水胶比最小胶凝材料用量(kg/m³)素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土0.602502803000.552803003000.50320≤0.45330■

按耐久性要求校核胶凝材料用量混凝土的最小胶凝材料用量水泥混凝土组成设计方法矿物掺合料种类水胶比最大掺量(%)采用硅酸盐水泥时采用普通硅酸盐水泥时粉煤灰≤0.4045(35)35(30)>0.4040(25)30(20)粒化高炉矿渣粉≤0.4065(55)55(45)>0.4055(45)45(35)钢渣粉—30(20)20(10)磷渣粉—30(20)20(10)硅灰—10(10)10(10)复合掺合料≤0.4065(55)55(45)>0.4055(45)45(35)水泥混凝土组成设计方法钢筋(预应力)混凝土中矿物掺合料最大掺量【例题】已知某水泥混凝土配合比设计，水胶比WB=0.45,

粉煤灰按照经验掺量为30%。已知用水量为180kg

。请问，

该配合比设计中，粉煤灰和水泥的用量各为多少?解答

：1、计算胶凝材料总用量：B=m/(wB)=180/0.45=4002、计算粉煤灰用量：m=30%×400=1203、计算水泥用量：m.=400—120=280水泥混凝土组成设计方法水胶比卵石最大公称粒径(mm)碎石最大公称粒径(mm)10.020.040.016.020.040.00.4026~3225~3124~3030~3529~3427~320.5030~3529~3428~3333~3832~3730~350.6033~3832~3731~3636~4135~4033~380.7036~4135~4034~3939~4438~4336~41(5)

选定砂率(βs)■

查表确定砂率(βs):混凝土的砂率(%)水泥混凝土组成设计方法(6)

计算粗、细集料用量(ms、mgo)①质量法原理：假定每立方米混凝土拌合物的质量为一固定值。mcp——

每立方米混凝土拌合物的假定质量(kg/m³),

可取2350

kg/m³~2450kg/m³。水泥混凝土组成设计方法②体积法原理：假定混凝土拌合物的体积等于各组成材料绝对体积和

混凝土拌合物中所含空气体积之和。a

——混凝土的含气量百分数，

一般a可取1,即空气占1%。水泥混凝土组成设计方法■两种方法比较：质量法：简便，速度快，但数据精度较低；体积法：过程繁琐，数据精度较高。水泥混凝土组成设计方法【例题】已确定水泥混凝土水灰比为0.5,每立方米混凝

土用水量为176kg,

砂率为32%,混凝土拌和物表观密度

假定为2400kg

/m³。不使用粉煤灰和外加剂。请计算该

水泥混凝土各材料用量。解

答

：1、计算水泥用量：

m=176/0.5=3522、按照质量法列方程组：176+352+m₅+mg=2400m₅/(ms+mg)=32%所以：m₅=599;mg=1273水泥混凝土组成设计方法■

回顾“第一步计算初步配合比”步骤：(

1

)

确

定混凝土的试配强度(fcu,0)(

2

)

计

算水胶比(W/B)(

3

)

确

定用水量(mwo)

和外加剂用量(mao)(4)计算胶凝材料、

矿物掺合料(mfo)和水泥用量

(mco)(

5

)

选

定砂率(Bs)(

6

)

计

算粗集料用量(mgo)

和细集料用量(mso)水泥混凝土组成设计方法水泥

细集料粗集料根据水灰比

由坍落度体积法或者质量法，公式计算

查表得到

方程组计算得到■

小结水灰比W/c

砂率β水泥混凝土组成设计方法外加剂由厂家推荐的掺量计算掺合料由规范查

表得到水泥混凝土三、试验室配合比：

根据强度词

确

定水灰比四

、施工配合比

根据现场实际

抖含

水率调整材料用量水泥混凝土组成设计方法■

混凝土配合比设计的步骤：一、初步配合比：

根据经验公式

料用量二、基准配合比

根据拌合物和

验调整材试2.提出基准配合比方法：坍落度试验根据初步配合比计算结果，用材料试拌，进行坍落度试

验，检测流动性，观察粘聚性和保水性，根据混凝土拌

合物试验结果调整初步配合比，得到满足和易性要求的

试拌配合比。水泥混凝土组成设计方法坍落度试验坍落度试验情况判断调整措施坍落度值(

√)粘聚性和保水性(

√)都不调整坍落度值(×)粘聚性和保水性(

√)保持水胶比不变，同时调整水和水泥的用量。砂、石用量不变坍落度值(

√)粘聚性和保水性(×)维持砂石总量不变，调整砂率。保

持原有的水和水泥用量一般不变坍落度值(×)粘聚性和保水性(×)在水胶比和砂石总量不变的条件下，

改变用水量和砂率。所有材料都会

变化水泥混凝土组成设计方法混凝土工作性检测结果及调整方向【练习题】已知某普通水泥混凝土初步配合比为水泥：水：

砂子：石子=340kg:170kg:600kg:1160kg,现进行试拌

30L,请问每种材料应该称量多少?解

答

：水泥：340×0.03=10.2

kg水

:170×0.03=5.1kg砂子：600×0.03=18.0

kg石子：1160

×0.03=34.8kg水泥混凝土组成设计方法【思考题】某试验工程师进行水泥混凝土配合比设计，设

计要求坍落度9cm。在完成初步配合比计算后，按照比例称量材料，进行室内试拌，坍落度试验结果只有6cm。请问该试验工程师下一步应该怎么做，有哪些措施?解

答

：措施一：保持水胶比不变，增加水泥和水的用量；措施二：使用外加剂(减水剂);措施三：适当调整砂率。水泥混凝土组成设计方法水胶比变小

W/B-0.05养护28天后3

.确定试验室配合比方法：立方体抗压强度试验水泥混凝土组成设计方法水胶比变大W/B+0.05基准水胶比W/B3组立方体抗压强度■

混凝土配合比的密度调整计算表观密度p

Pcε=mcb+mp+mgo+m₅b+mwb实测表观密度pct.容量筒试验检测校正系数δ:水泥混凝土组成设计方法允许误差：2%【例题】某普通水泥混凝土设计配合比为，水泥：水：砂

子：石子=380:190:622:1286

(kg/m³)

。经实测，该混

凝土的表观密度为2380(kg/m³)。

请问，该混凝土是否需

要进行密度修正?如需要，怎么修正?解

答

：混凝土表观密度计算值为：380+190+622+1286=2478(kg/m³);混凝土表观密度实测值为：2380

(kg/m³);修正系数δ:∴修正后的设计配合