《混凝土配合比設計》ppt課件

1、第八節(jié) 混凝土配合比設計,1、混凝土配合比：混凝土配合比是指混凝土中各組成材料之間的比例關系。2、配合比常用的表示方法有兩種：a、以1m3混凝土中各項材料的質(zhì)量表示，如m水泥300kg、m水180kg、m砂720kg、m石子1200kg；b、以各項材料相互間的質(zhì)量比來表示(以水泥質(zhì)量為1)，將上例換算成質(zhì)量比為： 水泥：砂：石子=1：2.4：4.0水灰比=0.63、混凝土的配合比設計是確定混凝土中各組成材料數(shù)量之間的

2、比例關系。,一、混凝土配合比設計的任務、要求及方法(一)混凝土配合比設計的任務 根據(jù)工程對混凝土提出的技術要求，各種材料的技術性能及施工現(xiàn)場的條件，合理選擇原材料并確定它們的用量。,(二)混凝土配合比設計的要求 設計出的混凝土配合比應滿足的基本要求是：(1)滿足施工對混凝土拌和物的和易性要求； (2)滿足結構設計和質(zhì)量規(guī)范對混凝土的強度等級要求； (3)滿足工程所處環(huán)境對混凝土的抗?jié)B性、抗凍性及其他

3、耐久性要求； (4)在滿足上述要求的前提下，盡量節(jié)省水泥，以滿足經(jīng)濟性要求。,(三)混凝土配合比設計的三個參數(shù) 組成混凝土的四種材料，即水泥、水、砂、石子?；炷恋乃姆N組成材料可由三個參數(shù)來控制。 1．水灰比 水與水泥的比例稱為水灰比。前面已講，水灰比是影響混凝土和易性、強度和耐久性的主要因素，水灰比的大小是根據(jù)強度和耐久性確定，在滿足強度和耐久性要求的前提下，選用較大水灰比，這有利于節(jié)約水泥。 2．

4、砂率 砂子占砂石總量的百分率稱為砂率。砂率對混合料和易性影響較大，如選擇不恰當，對混凝土強度和耐久性都有影響。應采用合理砂率。在保證和易性要求的條件下，取較小值，同樣有利于節(jié)約水泥。 3．用水量 用水量是指1m3混凝土拌合物中水的用量(kg／m3)。在水灰比確定后，混凝土中單位用水量也表示水泥漿與集料之間的比例關系。為節(jié)約水泥，單位用水量在滿足流動性條件下，取較小值。,（四）混凝土配合比設計方法1．絕對體積法 該法

5、是假定混凝土拌合物的體積等于各組成材料絕對體積和混凝土拌合物中所含空氣體積之和。2．假定表觀密度法(假定容重法) 如果原材料比較穩(wěn)定，可先假設混凝土的表觀密度為一定值，混凝土拌合物各組成材料的單位用量之和即為其表觀密度。3．查表法 根據(jù)試驗，將各種配比列成表，以備參考。,二、混凝土配合比設計的步驟(一)設計的基本資料1、混凝土的強度等級、施工管理水平，2、對混凝土耐久性的要求，3、原材料的品種及其物理力學性質(zhì)4

6、、混凝土的部位、結構構造情況、施工條件等(二)初步配合比的計算 1．確定混凝土的配制強度fcu.ofcu.o=fcu.k+1.645σ（規(guī)范規(guī)定的強度保證率P≥95%）2．選擇水灰比(mw/mc)(1)根據(jù)強度要求計算水灰比根據(jù)混凝土的配制強度及水泥的實際強度，用經(jīng)驗公式計算水灰比：,式中A，B——回歸系數(shù)，可通過試驗測定，無試驗資料時，碎石混凝土A=0．48，B=0．52；卵石混凝土A=0．50，B=0．61：

7、fce——水泥的實際強度，MPa； 無水泥實際強度數(shù)據(jù)時，可按fce=γc·fce.k確定；fce.k——水泥強度等級的強度標準值；γc——水泥強度等級強度標準值的富裕系數(shù)，該值應按實際統(tǒng)計資料確定。,(2)查表4—7確定滿足耐久性要求的混凝土的最大水灰比。(3)選擇以上兩個水灰比中的小值作為初步水灰比。,3．選擇單位用水量(mw0)(1)干硬性和塑性混凝土 ①當水灰比在0．4～0．8范圍時，用水量根據(jù)粗

8、骨料的品種、粒徑及施工要求的混凝土拌和物稠度，參照表4—19選擇。表中所列之單位用水量，砂石均以干燥狀態(tài)(細骨料含水率小于0．5％，粗骨料含水率小于0．2％)為準。 ②水灰比小于0．4或大于0．8的混凝土以及采用特殊成型工藝的混凝土用水量應通過試驗確定。 (2)流動性(坍落度為100～150 mm)、大流動性(坍落度大于160 mm)混凝土 ①以表4—19中坍落度90 mm的用水量為基礎，按坍落度每增大2

9、0 mm用水量增加5 kg，計算出未摻外加劑時的混凝土用水量。 ②摻外加劑時混凝土用水量可按下式計算：,式中mwa——摻外加劑時每立方米混凝土的用水量，kg； mw0——未摻外加劑時每立方米混凝土的用水量，kg； β——外加劑的減水率，％，經(jīng)試驗確定。,表4—19干硬性和塑性混凝土的用水量 單位：kg／m3,注：①本表用水量系采用中砂時的平均值，采用細砂時，每立方米混凝土用水量可增加5～10 kg

10、，采用粗砂時，可減少 5～10kg； ②摻用各種外加劑或摻合料時，用水量應相應調(diào)整。,4．計算水泥用量(mc0)根據(jù)已經(jīng)確定的水灰比mw/mc，以及水的用量，可以求出1m3中水泥的用量。每立方米混凝土的水泥用量，可按下式計算：,同時，滿足P52面表4-7中最大水灰比和最小水泥用量的要求。,5．選擇砂率(βs) 為保證混凝土有良好的和易性，希望選擇的砂率為最優(yōu)砂率，但影響最優(yōu)砂率的因素較多，無法用計算方法得到。根據(jù)

11、《普通混凝土配合比設計規(guī)程》(JGJ／T55—96)，砂率可根據(jù)F述方法進行。 (1)坍落度為10～60 mm的混凝土砂率，可根據(jù)粗骨料品種、粒徑及水灰比按表4—20選取。,表4—20混凝土的砂率,注：①本表數(shù)值系中砂的選用砂翠，對細砂或租砂，可相應地減小或增大砂率； ②只用一個單粒級粗骨科配制混凝土時，砂率應適當增大； ③對薄壁構件砂率取偏大值； ④本表中的砂率系指砂與骨料總量的質(zhì)量比。,(2)坍落度等于

12、或大于100 mm的混凝土砂率，應在表4—20的基礎上，按坍落度每增大20mm，砂率增大1％的幅度予以調(diào)整。 (3)坍落度大于60 mm或小于10 mm的混凝土及摻用外加劑和摻合料的混凝土，其砂率應經(jīng)試驗確定。 6．計算砂石用量(mso、mgo) 、砂石用量的計算有質(zhì)量法與體積法兩種。 (1)質(zhì)量法質(zhì)量法的補充條件為：每立方米混凝土中各種材料用量之和等于1 m3。混凝土的質(zhì)量，即：,式中mc0——每立方米混凝土的

13、水泥用量，kg； ms0—— 每立方米混凝土的砂用量，kg； mg0——每立方米混凝土的石子用量，kg； mw0——每立方米混凝土的用水量，kg； mcp——每立方米混凝土拌和物的質(zhì)量，kg，可先假定為2 400～2 450 kg； βs——砂率，％。 將上兩式聯(lián)立，即可求得每立方米混凝土的砂、石用量。,(2)體積法 體積法的補充條件為：每立方米混凝土中各種材料的絕對密實體積及混凝土拌和物中所

14、含空氣體積之總和等于1 m3，即：,式中ρc——水泥的密度，kg／m。，可取2 900～3 100 kg／m。； ρs——砂的表觀密度，kg／m3； ρg——石子的表觀密度，kg／m3； ρw——水的密度，可取1 000 kg／m3； α——混凝土的含氣量百分數(shù)，在不使用引氣型外加劑時，可取α=1。 以上兩式聯(lián)立，也可計算出每立方米混凝土的砂石用量。,(三)試配調(diào)整、確定基準配合比

15、 混凝土初步配合比中的參數(shù)是根據(jù)經(jīng)驗公式及圖表確定的，不一定符合和易性的要求，所以要通過試配進行調(diào)整。 按初步配合比，根據(jù)表4—21規(guī)定的數(shù)量稱取混凝土的各種材料，攪拌均勻后測定坍落度或維勃度，并觀察其粘聚性及保水性。當坍落度或維勃度不能滿足要求，或粘聚性、保水性不好時，應在保證水灰比不變的條件下相應調(diào)整用水量或砂率，直到符合要求為止。,表4—21混凝土試配用最小攪拌,注：當采用機械攪拌時，攪拌量不應小于攪拌機預定

16、攪拌量的1／4。,調(diào)整可按以下原則進行： (1)若坍落度與要求不符時，應保持水灰比不變，調(diào)整水泥漿用量。一般用水量每增減2％～3％，坍落度增減10 mm。 (2)若坍落度大于要求坍落度時，也可不減水泥漿，而保持砂率不變，增加骨料用量。 (3)若混凝土拌和物的砂漿量顯得不足，粘聚性、保水性不良時，應適當增大砂率。反之，可減小砂率。 每次調(diào)整都要對各種材料的調(diào)整量進行記錄，調(diào)整后要重新進行坍落度試驗，調(diào)整至和易

17、性符合要求后，測定混凝土拌和物的實際表觀密度，并提出供混凝土強度試驗用的“基準配合比’’。,基準配合比的每立方米混凝土各種材料用量可按下式計算：,水泥用量：水的用量：砂的用量：,石子用量：,式中：m’co，m’wo，m’so，m’go——調(diào)整后，試拌混凝土中的水泥、水、砂、石子的用量，kg mca，mwa，msa，mga——基準配合比每立方米混凝土中水泥、水、砂、石子的用量，kg ρoc,t——調(diào)整后混凝土拌和物的

18、實測表觀密度，kg／m3。,(四)校核水灰比，確定試驗室配合比 經(jīng)和易性調(diào)整得出的基準配合比，其水灰比不一定選擇合適，即強度不一定能滿足要求，所以還應檢驗混凝土的強度。 混凝土強度試驗時應至少采用三個不同的配合比，其中一個應是基準配合比，一個配合比的水灰比，宜較基準配合比增加0．05，一個配合比的水灰比，宜較基準配合比減少0．05，其用水量與基準配合比基本相同，砂率可分別增加或減小1％。當不同配合比的混凝土拌

19、和物坍落度與要求值相差超過允許偏差時，可以增、減用水量進行調(diào)整。每種配合比至少制作一組(三塊)試件，并標準養(yǎng)護到28 d時試壓。在制作試件時，還需檢驗混凝土拌和物的和易性并測定混凝土拌和物的表觀密度。,由試驗得出的各灰水比及其相對應的混凝土強度關系，用作圖法或計算法求出與混凝土配制強度相對應的灰水比，并確定每立方米混凝土各種材料用量(試驗室配合比)。 (1)用水量(mw)應取基準配合比中的用水量，并根據(jù)制作強度試件時測得的坍落度或

20、維勃稠度進行調(diào)整；(2)水泥用量(mc)應以用水量乘以選定出的灰水比計算確定； (3)砂和石子用量(ms和mg)應取基準配合比中的砂、石子用量，并按選定的灰水比進行調(diào)整； (4)根據(jù)滿足和易性及強度要求的配合比計算混凝土表觀密度的計算值ρc.c： ρc.c=mw+mc+ms+mg (4—23),(5)由于計算配合比時作了一些假定，故計算混凝土表觀密度與實測表觀

21、密度不一定相等，需根據(jù)實測表觀密度計算校正系數(shù)，并校正各種材料的用量。 校正系數(shù)： δ=ρc.t/ρc.c (4—24),式中 ρc，t——混凝土表觀密度實測值，kg／m3 ρc ，c——混凝土表觀密度計算值，kg／m3 注意： 當混凝土表觀密度實測值與計算值之差的絕對值不超過計算值的2％時，材料用量不必校正；若兩者之差超過2％時，將配合比中每項材料用量乘以校正系數(shù)d，即為確

22、定的混凝土試驗室配合比。,(五)施工配合比換算 試驗室確定配合比時，骨料均以干燥狀態(tài)為準，而工地現(xiàn)場的砂、石材料都含有一定的水分，為了準確地實現(xiàn)試驗室配合比，應根據(jù)現(xiàn)場砂石的含水率對配合比進行換算。 若現(xiàn)場砂的含水率為a％，石子的含水率為b％，經(jīng)換算后，每立方米混凝土各種材料的用量為： 水泥：m’c=mc (4—25) 砂：m’s=ms(

23、1+a％) (4—26) 石子：m’g=mg(1+b％) (4—27) 水：mw=mw-ms·a%-mg.b% (4—28),三、混凝土配舍比設計實剜 某工程的鋼筋混凝土梁(干燥環(huán)境)，混凝土設計強度等級為C30，施工要求坍落度為30～50 mm(混凝土由機械攪拌，機械振搗)

24、，施工單位無混凝土強度歷史統(tǒng)計資料。 材料：普通硅酸鹽水泥，強度等級52．5號(實測28 d強度58．0 MPa)，密度ρc=3 100 kg／m3；中砂，表觀密度ρs=2 650 kg／m3；碎石，表觀密度ρg=2 700kg／m3，最大粒徑20 mm；自來水。 施工現(xiàn)場砂的含水率為2％，碎石含水率1％。 設計該混凝土的配合比，并換算為施工配合比。,(一)初步配合比計算 1．確定配制強度

25、 fcu.0=fcu.k+1．645σ 查表4—18，當混凝土強度等級為C30時，取σ=5．0 fcu.0=30+1．645×5．0=38．2 MPa 2．確定水灰比,查表4—7(P52)，干燥環(huán)境最大允許水灰比為0．65。所以取優(yōu)mw／mc=0．533．確定單位用水量查表4—19，取mwo=195 kg。4．計算水泥用量,查表4—7(P52)，最小水泥用量為26

26、0 kg，所以應取mc0=368kg。5．確定砂率查表4—20，βs=33％。6．計算砂石用量(1)質(zhì)量法假定混凝土表觀密度mcp=2 400 kg／m3， mc0+ms0+mg0+mw0=mcp,混凝土計算配合比為： mc0:mw0:ms0:mgo=368：195：606：1 217 =1：O．53：1．65：3．31(2)體積法,解以上聯(lián)立方程，得： ms0=599 kg，mg0=1 223 kg

27、 混凝土計算配合比為： mc0:mw0:ms0:mg0=368：195：599：1 223 =1：0．53：1．62：3．32 兩種方法計算結果比較接近。．,,(二)試配調(diào)整 1．和易性調(diào)整 以體積法計算所得配合比為例。試拌15 L混凝土，其材料用量為： 水泥：0．015×368=5．52 kg 水：0.015×195=2．93 kg 砂：0.015&#

28、215;599=8．99 kg,石子：0．015×1 223=18．35 kg ’ 按上述用量稱量并攪拌均勻，做坍落度試驗，測得坍落度為20 mm。保持水灰比不變，增加用水量及水泥用量各4％，即用水量增加到3．08 kg，水泥用量增加到5·81 kg，測得坍落度為30 mm，粘聚性、保水性均良好。經(jīng)調(diào)整后各種材料用量為：水泥5·81 kg，水3．08 kg，砂8．99 kg，石子18．35 k

29、g，總用量為36．23 kg，實測混凝土拌和物的表觀密度為2 415 kg／ms。混凝土的“基準配合比”各種材料用量為：,水泥用量：用水量：砂用量：石子用量：,2．強度復核,用圖解法得，當立方體抗壓強度為38．2 MPa時，相應的灰水比mc／mw=1·86，即水灰比mw／mc=0．54。 3．實驗室配合比的計算 (1)按強度檢驗結果修正配合比 ①用水量mw 取基準配合比中的用水量，

30、即：mw=197 kg ②水泥用量mcmc=mw/(mw/mc)=197/0.54=365kg,③砂、石子用量ms，mg按基準配合比中的砂用量，即：ms=607 kg； mg=1 238 kg (2)按實測表觀密度修正配合比 根據(jù)符合強度要求的配合比試拌混凝土，測得混凝土拌和物的實測表觀密度為： ρc,t=2 405 kg／m3 混凝土拌和物表觀密度的計算值為： Pc,c=mw+mc+ms+m

31、g=197+365+607+1 238=2 407 kg／m3 由于混凝土拌和物表觀密度的計算值與實測值之差的絕對值不超過計算值的2％，故不必進行修正。 混凝土試驗室配合比見表4—23。,表4—23混凝土的實驗室配合比 單位：kg,(三)施工配合比 水泥：m’c=365 kg 砂：m’s=607+607×0．02=619 kg 石子：m’g=1 238+1 238×0．01=1