水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)

1、普通水泥混凝土的組成設(shè)計(jì)一、概述混凝土吉各組成材料用量之比即為混凝土的配合比?；炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)就是根據(jù)原材料的性能和對混凝土的技術(shù)要求，通過計(jì)算和試配調(diào)整，確定出滿足工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的混凝土各組成材料的用量。本節(jié)闡述水泥、水、細(xì)集料和粗集料四組分的組成設(shè)計(jì)。1.混凝土配合比表示方法水泥混凝土配合比表示方法，有下列兩種：1)單位用量表示法以每1混凝土中各種材料的用量表示，例如：水泥：水：細(xì)集料：粗集料=330：150：706：1264。2)相對用量表示法以水泥的質(zhì)量為1，并按“水泥：細(xì)集料：粗集料；水灰比”的順序排列表示，例如1:2.14:3.82;W/C=0.45.2.配合比設(shè)計(jì)的基本要求混凝

2、土配合比設(shè)計(jì)，應(yīng)滿足下列四項(xiàng)基本要求：1)滿足結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求不論混凝土路面或橋梁，在設(shè)計(jì)時(shí)都會對不同的結(jié)構(gòu)部位提出不同的“設(shè)計(jì)強(qiáng)度”要求。為了保證結(jié)構(gòu)物的可靠性，采用一個(gè)比設(shè)計(jì)強(qiáng)度高的“配制強(qiáng)度”，才能滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求。2)滿足施工工作性的要求按照結(jié)構(gòu)物斷面尺寸和形狀、配筋的疏密以及施工方法和設(shè)備來確定工作性(坍落度或維勃稠度)。3)滿足環(huán)境耐久性的要求根據(jù)結(jié)構(gòu)物所處環(huán)境條件，如嚴(yán)寒地區(qū)的路面或橋梁、橋梁墩臺在水位升降范圍等，為保證結(jié)構(gòu)的耐久性，在設(shè)計(jì)混凝土配合比時(shí)應(yīng)考慮允許的“最大水灰比”和“最小水泥用量”。4)滿足經(jīng)濟(jì)性的要求在保證工程質(zhì)量的前提下，盡量節(jié)約水泥，合理地使用材料，以

3、降低成本。3混凝土配合比設(shè)計(jì)的步驟混凝土配合比設(shè)計(jì)可按下列步驟進(jìn)行：1)計(jì)算“初步配合比”根據(jù)原始資料，按我國現(xiàn)行的配合比設(shè)計(jì)方法，計(jì)算初步配合比，即水泥：水：細(xì)集料：粗集料=mco：mwo：mso：mgo。2)提出“基準(zhǔn)配合比”根據(jù)初步配合比，采用施工實(shí)際材料，進(jìn)行試拌，測定混凝土拌合物的工作性(坍落度或維勃稠度)，調(diào)整材料用量，提出一個(gè)滿足工作性要求的“基準(zhǔn)配合比”，即mca：mwa：msa：mga。3)確定“試驗(yàn)室配合比”以基準(zhǔn)配合比為基礎(chǔ)，增加和減少水灰比，擬定幾組(通常為三組)適合工作性要求的配合比，通過制備試塊、測定強(qiáng)度，確定既符合強(qiáng)度和工作性要求，又較經(jīng)濟(jì)的試驗(yàn)室配合比，即mcb

4、：mwb：msb：mgb。4)換算“施工配合比”根據(jù)工地現(xiàn)場材料的實(shí)際含水率，將試驗(yàn)室配合比換算為施工配合比，即mc：mw：ms：mg?；?：mw/mc：ms/mc：mg/mc。二、普通混凝土配合比設(shè)計(jì)方法(以抗壓強(qiáng)度為指標(biāo)的計(jì)算方法)1初步配合比的計(jì)算1)確定混凝土的配制強(qiáng)度fcu，o為了使所配制的混凝土具有必要的強(qiáng)度保證率(即P=95%)，要求混凝土配制強(qiáng)度必須大于其標(biāo)準(zhǔn)值。按式(1)確定： (1)式中：fcu，o混凝土的施工配制強(qiáng)度(MPa)；fcu，k混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(即設(shè)計(jì)要求的混凝土強(qiáng)度等級) (MPa)；由施工單位質(zhì)量管理水平確定的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差(MPa)?；炷翗?biāo)準(zhǔn)

5、差()值按式(2)計(jì)算： (2)其中：fcu，i第i組混凝土試件立方體抗壓強(qiáng)度值(MPa)；fcun組混凝土試件立方體抗壓強(qiáng)度平均值(MPa)；n統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)相同等級的試件級數(shù)，n25組?；炷翉?qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差()可根據(jù)近期同類混凝土強(qiáng)度資料求得，其試件組數(shù)不應(yīng)少于25組。當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級為C20和C25級，其強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算值小于2.5MPa時(shí)，計(jì)算配制強(qiáng)度時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)取不小于2.5MPa；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級等于或大于C30級，其強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算值小于3.0 MPa時(shí)，計(jì)算配制強(qiáng)度時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)取不小于3.0MPa。若無歷史統(tǒng)計(jì)資料時(shí)，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差可根據(jù)要求的強(qiáng)度等級按表1規(guī)定取用。標(biāo)準(zhǔn)差值 表1強(qiáng)度等級(MP

6、a)低于C20C20C35高于C35標(biāo)準(zhǔn)差(MPa)4.05.06.02)計(jì)算水灰比(W/C)(1)按混凝土要求強(qiáng)度等級計(jì)算水灰比和水泥實(shí)際強(qiáng)度，根據(jù)已確定的混凝土配制強(qiáng)度fcu，o，由式(3)計(jì)算水灰比：(MPa) (3)式中：fcu，o混凝土配制強(qiáng)度(MPa)；a、b混凝土強(qiáng)度回歸系數(shù)，根據(jù)使用的水泥和粗、細(xì)集料經(jīng)過試驗(yàn)得出的灰水比與混凝土強(qiáng)度關(guān)系式確定，若無上述試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)資料時(shí)，可采用表2數(shù)值。C/W混凝土所要求的灰水比；fce水泥的實(shí)際強(qiáng)度值(MPa)?；貧w系數(shù)a、b選用表 表2集料類別回歸系數(shù)集料類別回歸系數(shù)abab碎石0.460.07卵石0.480.33由式(3)得 (4)在無法取得

7、水泥實(shí)際強(qiáng)度時(shí)，采用的水泥強(qiáng)度按式(5)計(jì)算： (5)式中：fce水泥強(qiáng)度等級的標(biāo)準(zhǔn)值c水泥強(qiáng)度等級值的富余系數(shù)，該值按各地區(qū)實(shí)際統(tǒng)計(jì)資料確定，通常取c=1.001.13。(2)按耐久性校核水灰比按式(4)計(jì)算所得的水灰比，系數(shù)強(qiáng)度要求計(jì)算得到的結(jié)果。在確定采用的水灰經(jīng)時(shí)，還應(yīng)根據(jù)混凝土所處環(huán)境條件，耐久性要求的允許最大水灰比(參見表3)進(jìn)行校核。如按強(qiáng)度計(jì)算的水灰比大于耐久性允許的最大水灰比，應(yīng)采用允許的最大水灰比。普通混凝土的最大水灰比和最小水泥用量 表3環(huán)境條件結(jié)構(gòu)物類別最大水灰比最小水泥用量()素混凝土鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土素混凝土鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土1.干燥環(huán)境正常的居住或辦公用房

8、屋內(nèi)部件不作規(guī)定0.650.602002603002.潮濕環(huán)境無凍害1)高溫度的室內(nèi)部件2)室外部件3)在非侵蝕性土(或)水中的部件0.700.600.60225280300有凍害1)經(jīng)受凍害的室外部件2)在非侵蝕性土(或)水中的部件3)高溫度且經(jīng)受凍害的室內(nèi)部件0.550.550.552502803003.有凍害除冰劑的潮濕環(huán)境經(jīng)受凍害和除洋劑作用的室內(nèi)部件0.500.500.50300300300注：摘自普通水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程（JTJ55-2000）；當(dāng)用活性摻和料取代部分水泥時(shí)，表中的最大水灰比及最小水泥用量即為替代前的水灰比和水泥用量；配制C15及其以下等級的混凝土，可不受本表限

9、制。3)選定單位用水量(mwo)(1)水灰比在0.400.80范圍時(shí)，根據(jù)粗集料的品種、粒徑及施工要求的混凝土拌合物稠度，其用水量可按表5、表6選取。干硬性混凝土的用水量(/m3) 表5拌合稠度卵石最大粒徑()碎石最大粒徑()項(xiàng)目指標(biāo)102040162040維勃稠度(s)16201751601451801701551115180165150185175160510185170155190180165塑性混凝土的用水量(/m3) 表6拌合稠度卵石最大粒徑()碎石最大粒徑()項(xiàng)目指標(biāo)102031.540162031.540坍落度()103019017016015020018517516535502

10、0018017016021019518517555702101901801702202051951857590215195185175230215205195注：摘自普通水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程（JTJ55-2000）；本表用水量采用中砂時(shí)的平均值。采用細(xì)砂時(shí)，每立方米混凝土用水量可增加510；采用粗砂時(shí)，則可減少510；摻用各種外加劑或摻合料時(shí)，用水時(shí)應(yīng)相應(yīng)調(diào)整。(2)水灰比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工藝的混凝土用水量應(yīng)通過試驗(yàn)確定。(3)流動(dòng)性和大流動(dòng)性混凝土的用水量則以表6中坍落度90的用水量為基礎(chǔ)，按坍落度每增大20用水量增加5，計(jì)算出未摻外加劉時(shí)的混凝土的用水量。當(dāng)摻外加劑

11、時(shí)，混凝土用水量可按式6計(jì)算： (6)式中：mw，ad摻外加劑混凝土的單位用水量(/m3)；mwo未摻外加劑混凝土的單位用水量(/m3)；ad外加劑的減水率(%)，經(jīng)試驗(yàn)確定。4)計(jì)算單位水泥用量(mco)(1)按強(qiáng)度要求計(jì)算單位用灰量每立方米混凝土拌合物的用水量(mwo)選定后，即可根據(jù)強(qiáng)度或耐久性要求和已求得的水灰比(W/C)值計(jì)算單位水泥用量。 (7)(2)按耐久性要求校核單位水泥用量根據(jù)耐久性要求，普通水泥混凝土的最小水泥用量，依結(jié)構(gòu)物所處環(huán)境條件確定，見表3。按強(qiáng)度要求由式(7)計(jì)算得的單位水泥用量，應(yīng)不低于表3規(guī)定的最小水泥用量。5)選定砂率(s)(1)坍落度為1060的混凝土砂率

12、，可根據(jù)粗骨料品種、最大粒徑和混凝土拌合物的水灰比，按表7確定。 混凝土的砂率(%) 表7水灰比(W/C)卵石最大粒徑()碎石最大粒徑()102031.540162031.5400.40263225312430243030352934283327320.50303529342833283333383237313630350.60333832373136313636413540343933380.7036413540353934393944384337423641注：本表數(shù)值系中砂的選用砂率，對細(xì)砂或粗砂，可相應(yīng)地減小或增大砂率；只用一個(gè)單位級粗骨料配制混凝土?xí)r，砂率應(yīng)適當(dāng)增大；對薄壁構(gòu)件，砂率

13、取偏大；本表中的砂率系指砂與骨料總量的質(zhì)量比。(2)坍落度大于60的混凝土砂度，可按經(jīng)驗(yàn)確定，也可在表7的基礎(chǔ)上，按坍落度每增大20，砂率增大1%的幅度予以調(diào)整。(3)坍落度小于10的混凝土，其砂率應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定。6)計(jì)算粗、細(xì)集料單位用量(mgo、mso)粗、細(xì)集料的單位用量，可用質(zhì)量法或體積法求得。(1)質(zhì)量法 質(zhì)量法又稱假定表觀密度法。該法是假定混凝土拌合物的表觀密度為一固定值，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。在砂率值為已知的條件下，粗、細(xì)骨料的單位用量可由式8得 (8)式中：mco、mwo、mso、mgo每立方米混凝土的水泥、水、細(xì)和粗骨料和用量()；s砂率(%)；m

14、cp每立方米混凝土拌合物的假定表觀密度(/m3)。其值可根據(jù)施工單位積累的試驗(yàn)確定。如缺乏資料時(shí)，可根據(jù)集料的表觀密度、粒徑以及混凝土強(qiáng)度等級，在23502450/m3范圍內(nèi)選定。表8可供參考?；炷良俣癖碛^密度參考表 表8混凝土強(qiáng)度等級C7.5C15C20C30C40假定濕表觀密度(/m3)23002350235024002450 (2)體積法又稱絕對體積法。該法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總和。在砂率值為已知的條件下，粗、細(xì)集料的單位用量可由式(9)的關(guān)系求得： (9)式中：s、mco、mso、mgo意義同式(8)c水泥密度(/m3)；可取29003100/m3；g粗集料的表觀密度(/m3)；s細(xì)集料的表觀密度w w水的密度，可取1000混凝土的含氣量百