普通混凝土配合比设计讲稿PPT.ppt

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1、普通混凝土配合比设计 讲 座,普通混凝土配合设计规程普通混凝土配合比设计规程 JGJ55-2011 2011年4月22日由住建部正式颁布，自2011年12月1日开始执行,1前言,1.1背景 普通混凝土：干密度为 2000kg/m32800kg/m3的水泥混凝土：它包括抗渗混凝土、抗冻混凝土、高强混凝土、泵送混凝土和大体积混凝土等种类。1.1.1混凝土发展简史 1824年英国人发明了波特兰水泥，开创了现代混凝土的历史，1850年发明的钢筋混凝土弥补了混凝土抗拉性能较低的缺陷，在混凝土发展史上产生了第一次飞跃 1928年发明了预应力钢筋混凝土，发挥了混凝土与钢筋的协同功能，为减少结构断面、增大荷载

2、能力、提高抗裂和耐久性等起到了卓越的作用，产生了第二次飞跃。,1935年，美国E.W.Scriptured研制出木质素磺酸盐减水剂，通过强力搅拌、振动成型干硬性混凝土，C50和C60等级混凝土得到了广泛的应用。1962年日本花王石碱公司研制萘系减水剂，可用于制备抗压强度达100MPa或坍落度20cm以上的混凝土。1964年德国研制了磺化三聚氰胺甲醛树脂减水剂，并利用该减水剂制备高强或大流动性混凝土，将混凝土浇形式由人工或吊罐浇筑发展为泵送方式，促进混凝土生产水平与施工水平的提升。高效减水剂的应用成为混凝土发展史上的第三次飞跃。近年来，随着混凝土材料的高性能化，聚羧酸系、氨基磺酸系等减水率高、大

3、流动度和坍落度经时损失小的新型高效减水剂得到了迅速的开发和应用。,混凝土的发展简史可简单归纳为混凝土材料由塑性、干硬性到流态化的依次替代发展过程，也可以归纳为由简单应用、理论创新到技术创新的过程。,1.1.2当今混凝土新特点 目前，混凝土已经成为用量最大的建筑材料，并且在基础、轨道交通、市政、工业与民用建筑、海港工程、铁路等普通应用，随着外加剂技术、施工工艺及设备、原材料制备、结构设计形式等发展，混凝土应用领域进一步扩大，混凝土发展体现出新的特点。首先，混凝土品种多，包括普通、流态、自密实、高强、轻骨料、清水、纤维、装饰等混凝土；其次，生产方式从现场转变为预拌工厂生产，生产方式的转变推动了混凝

4、土质量的全面提高和混凝土行业的全面进步，以重庆市例，目前建成投产搅拌站83家，至2015规划达228家。第三，随着我国城市化的加速，预拌混凝土逐年提高，全国每年平均增幅达20%以上，重庆年均增幅达33%。第四，强度等级不断提高，国内已成功应用C100以上等级混凝土，日本已成功应用C150的混凝土。第五，混凝土综合利用工业废弃物的水平逐年提高，有利于保护环境和可持续发展。最后，混凝土耐久性成为设计、施工等方面首要关注的问题，混凝土研究热点集中到提高耐久性、研究并应用特种混凝土、抗碱骨料反应等。,1.1.2配合比设计面临的新问题 随着现代混凝土快速发展，传统混凝土配合比设计理念受到新的挑战，配合比

5、设计面临新的问题，主要包括：配合比指标以抗压强度为主转变为以耐久性设计为主；矿物掺合料的类型、及掺量的提高；外加剂的普遍应用；特殊混凝土的性能要求等。1）从强度设计到耐久性设计的转变 混凝土应用领域的不断拓展对混凝土耐久性提出了更加严格的要求。现代混凝土设计不再仅依靠强度指标，更多时候需要综合考虑耐久性设计要求。（如冻融环境、氯盐侵蚀环境、有严重化学侵蚀作用的环境、防辐射环境等）2）不同矿物掺合料的比例及掺量 矿物掺合料已成为混凝土不可或缺的第六组分，对配制现代高性能混凝土具有重要的意义。其比例和掺量对混凝土质量影响很大，并与水泥、外加剂等材料存在相容性的问题。,3）新型高效减水剂的普通应用

6、新型高效减水剂，特别是聚羧酸系高效减水剂的应用，改变混凝土综合性能。从流变学角度来看，传统高强混凝土拌合物的粘度较高，而新型高效减水剂可以降低低水胶比混凝土的粘度。此外，高效减水剂配制低强度等级混凝土，很容易出现离析泌水现象，对混凝土单位用水量也更加敏感，对其它原材料的相容性也提出更加严格的要求。（如聚羧酸对骨料含泥量、含粉量敏感性，外加剂对粉煤灰细度、烧失量的敏感性等）,4）特种混凝土对配合比设计的特殊要求 高强混凝土、自密实混凝土、轻骨料混凝土、纤维混凝土、泵送混凝土等对配合比设计的具体要求并不相同。进行不同混凝土的配合比设计时，必须把混凝土的某些性能突出，并以普遍性原则或规律指导不同混凝

7、土配合比的配制或设计。,1.2有关混凝土的术语和定义1）混凝土（如无特别指明，一般指水泥混凝土）以水泥、骨料和水为主要原材料，也可加入外加剂和矿物掺合料等材料，经拌合、成型、养护等工艺制作的、硬化后具有强度的工程材料。2）普通混凝土 干表观密度为2000kg/m32800kg/m3的混凝土。3）素混凝土 无筋或不配置受力钢筋的混凝土4）钢筋混凝土 配置受力的普通钢筋、钢筋网或钢筋骨架的混凝土5）预应力混凝土 由配置受力的预应力钢筋通过张拉或其它方法建立的预应力的混凝土。6）高强混凝土 强度等级不低于C60的混凝土。7）水泥 凡磨细成粉未状，加入适量水后，可成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在

8、水中硬化，并能把砂、石等材料胶结在下起的水硬性胶凝材料。,8）胶凝材料 水泥与活性矿物掺合料的统称9）水泥浆 水与水泥的拌合物10）砂浆 以胶凝材料、细骨料、掺合料和水等为主要原材料进行拌合，硬化后具有一定强度的工程材料。11）矿物掺合料 以硅、铝、钙等的一种或多种氧化物为主要成分，具有规定的，掺入混凝土中能改善混凝土性能的粉体材料。12）胶凝材料用量 混凝土中水泥用量和矿物掺合料用量之和13）水胶比 指混凝土中用水量和胶凝材料用量之比。14）水灰比 指混凝土中用水量与水泥用量之比。,新标准在术语和定义方面的变化：1）泵送混凝土 可在施工现场通过压力泵及输送管道进行浇筑的混凝土。（原标准：混凝

9、土拌合物坍落度不低于100mm并用泵送施工的混凝土）泵送混凝土包括流动性混凝土和大流动性混凝土，泵送混凝土坍落度不小于100mm，应用极为广泛。2）大体积混凝土 大体积混凝土：体积较大的、可能由胶凝材料水化热引起的温度应力导致有害裂缝的结构混凝土。（原标准：混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m，或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土）,3）新增加胶凝材料、胶凝材料用量的术语和定义。胶凝材料、胶凝材料用量在混凝土工程技术领域已被普遍接受。4）新增加水胶比定义 随着混凝土矿物掺合料的广泛应用，国内外已经普遍采用水胶比取代水灰比。5）新增加矿物掺合料掺量、外加剂掺量定义。掺量

10、含义是相对质量百分比，用量含义是绝对质量。新增定义主要是针对现代混凝土技术的发展，现代混凝土中外加剂、矿物掺合料已经成为混凝土不可或缺的第五组份、六组份。,1.3配合比设计定义：狭义讲，混凝土配合比设计是指采用工程所用原材料，确定混凝土中各原材料的比例用量，以获得具有特定性能混凝土的过程。广义讲，混凝土配合比设计应指综合考虑建筑物的结构特点、原材料性能、施工工艺及设备、施工环境、质量管理等因素，结合混凝土的拌合物性能、力学性能和耐久性能要求，确定混凝土中各原材料的比例用量，以获是经济合理、性能优良混凝土的连续过程。,配合比设计意义 混凝土配合比设计是混凝土设计、生产和应用的最重要环节之一，配合

11、比设计成功与否，决定了混凝土技术先进性，成本可控性和发展可持续性等问题。1）技术效益 配合比设计不是简单建立于对公式的应用，而是应充分了解混凝土各种原材料性能，对其各种性能的综合利用而配制满足性能要求的混凝土。进行配合比设计要做到：原材料必须符合工程应用要求；新拌混凝土的工作性能满足运输、施工及抹面要求；硬化混凝土的强度、耐久性满足结构设计和环境要求。一个合适的配合比必须易于生产、浇筑和捣实。当然，只有采用适当的浇筑、抹面和养护，混凝土设计或施工配合比才能具有良好的表现。,2）经济效益 混凝土成本主要包括原材料成本、劳动力成本、设备成本，在劳动力与设备成本较为稳定的情况下，原材料成本主导了混凝

12、土的最终生产成本。通过配合比优化设计降低单方混凝土水泥用量是降低生产成本的最主要方式，而掺加粉煤灰、矿渣等矿物掺合料又是降低混凝土水泥用量的最有效途径。此外，采用允许使用的最小坍落度，使用允许的骨料最大粒径，使用比较合适的砂率或采取一定的外加剂等措施也可以在一定程度上降低水泥用量。采用低的水泥用量，除了能降低成本，还可减少收缩量、降低水化热。当然，水泥量太低，会降低混凝土早期强度，耐久性变差，从而降低混凝土经济效益。在技术可行的前提下，砂、石材料尽可能因地制宜，就地取材，也会产生巨大的经济效益。（重庆地区机制砂应用例证）,3）社会效益 配合比设计的社会效益主要体现在节约资源、能源、保护环境和可

13、持续发展等方面。配合比设计不仅可降低水泥用量，减少水泥生产带来的碳排放、资源、能源消耗，而且可以大量消纳固体废弃物如粉煤灰、矿渣和钢渣等。减轻工业化和城市化发展对资源、能源、环境和社会形成的巨大压力。利用粉煤灰、矿粉等材料生产绿色混凝土，体现了和谐和可持续发展的新理念。,配合比设计方法 由于混凝土在建工、公路、港口、铁路和水工等行业的应用环境不同，性能要求也不相同，在设计上存在较大差异。以建工和公路配合比设计对比，建工的配合比设计以抗压强度为基础，而公路行业的配合比设计以抗折强度为基础。1）JGJ55普通混凝土配合比设计规程设计步骤：1、确定混凝土配制强度；2、计算混凝土配合比；3、试拌，提出

14、满足混凝土工作性能的试拌配合比4、试配与调整，提出满足混凝土工作性、力学性、耐久性要求的设计配合比；5、对设计配合比进行生产适应性验证。,2）JTG F30公路水泥混凝土路面施工技术规范设计步骤1、根据弯拉强度计算和确定水灰比；2、根据砂的细度模数和粗骨料种类选择砂率；3、根据粗骨料种类和坍落度计算单位用水量；4、计算单位水泥用量；5、按密度法或体积法计算砂石用量。,美国ACI标准 普通混凝土、重混凝土和大体积混凝土配合比设计指南ACI211.1中详细规定的配合比设计步骤：1、坍落度选择2、选择骨料最大粒径3、估计最大用水量和含气量4、选择水灰比或水胶比5、计算水泥用量6、估计粗骨料用量7、细

15、骨料用量估计8、骨料含水率调整9、试拌调整,普通混凝土配合比设计的四项基本要求：1）满足施工要求的和易性；2）满足设计的强度等级，并具有95%的保证率。3）满足工程所处环境对混凝土的耐久性要求。4）经济合理，最大限度节约水泥，降低混凝土成本。,2普通混凝土配合比设计,各种配合比设计方法仅仅提供混凝土计算配合比或设计配合比，这种混凝土配合比还必须在试验室或施工现场通过试拌来检验，然后作必要的调整以生产符合要求的混凝土。在配合比设计前，必须明确设计、生产、施工等方面对配合比设计的具体要求，其中至少包括最少水泥用量、水灰比要求、坍落度、含气量、集料颗粒最大粒径、抗压强度、耐久性、使用外加剂或其它特殊

16、要求，有时还需要包括弹性模量、抗弯和抗张拉强度、水化热、徐变、干缩、渗透性、凝结时间、浇筑方法和其它工作性能要求等。一般配合比设计过程可包括下面几个步骤：1、原材料选择，包括水泥、矿物掺合料、粗骨料、外加剂和水等原材料的性能、种类确定；2、配制强度的计算；3、水胶比计算；4、拌合物性能选择；5、其它耐久性能要求；6、配合比的确定及试拌调整等。,2.1原材料选择2.1.1水泥的选择水泥按其用途及性能分为三类：1）通用水泥 一般土木建筑工程通常采用的水泥，如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等。2）专用水泥 专门用途的水泥，如：油井水泥、道路硅酸盐水泥。3）特性水泥：某种

17、性能比较突出的水泥，如快硬硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥。,应根据设计、施工要求以及工程所处环境确定水泥品种与强度等级。水泥应符合现行国家标准通用硅酸盐水泥GB175的规定。例如：有预防碱骨料反应要求的混凝土宜采用低碱水泥，大体积混凝土宜采用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥。选用水泥时，应注意其特性对混凝土结构强度、耐久性和使用条件是否有不利影响，应以能使所配制的混凝土强度达到强度要求、收缩性小、和易性好及节约水泥为原则。宜采用旋窑或新型干法窑生产的水泥，且有较好的匀质性和质量稳定性。选择水泥时不能以强度作为唯一标准，不能认为强度高的水泥就一定好。在目前的生产工艺条件下，提高水泥强度（尤其

18、是早期强度）的主要措施，实际是通过增加水泥中的C3A与C3S含量以及提高水泥比表面积而实现，这样导致了水化速率过快、水化热大、混凝土收缩大、抗裂性差、混凝土微结构的不良、抗蚀性差。,选择水泥时，还要注意水泥进厂温度，特别是在夏季，搅拌站要控制水泥进厂温度，一般控制在70以下，混凝土质量控制标准GB50146-2011（2012年5月1日实施）规定，用于生产混凝土的水泥温度不宜高于60，水泥温度过高，易导致混凝土坍落度损失快，产生输送管道堵塞；另外，使新拌混凝土温度高，水分散发快，混凝土易开裂，特殊是梁、板、剪力墙等部位。（曾经遇到过水泥进厂温度超过100）有时，控制水泥温度困难的情况下，可以采

19、取调整外加剂配方，增大缓凝组分，减少水泥用量，增大掺合料用量等措施。,水泥用量 不同标准通常依据环境类别、配筋与否、水胶比、地域分布、设计要求等规定了水泥最小用量问题，即使掺加矿物掺合料，同样存在水泥最小用量问题。例如：低强混凝土中，尽管掺加粉煤灰减少水泥用量提高了拌合物性能，但是影响到早期强度和混凝土内部碱环境，掺量超过临界值后，混凝土的抗碳化性能和抗冻融性能急剧降低。对于大体积混凝土来说，考虑到水化放热和温度应力等问题，则需要控制水泥最大用量。在配合比设计时，一般根据混凝土单位用水量和水胶比来确定胶凝材料用量，然后根据矿物掺合料的类型和掺量确定水泥用量，最后结合设计和耐久性等要求，选择适宜

20、的水泥用量。,不同标准规定最小水泥用量：混凝土结构设计规范GB50010-2002、混凝土及预制混凝土构件质量控制规程CECS40-92、建筑工程冬期施工规程JGJ104-97、公路桥涵施工技术规范JGJ047-2000、公路水泥混凝土路面施工技术规范JTG F30-2003、海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范JTJ275-2000、铁路混凝土与砌体工程施工规范TB10210-2001、客运专线高性能混凝土暂行技术条件和铁路混凝土工程施工技术指南TZ210-2005都在一定的条件下，对水泥最小用量作了规定。例如：在混凝土结构设计规范对设计使用年限为50年的结构混凝土耐久性的基本要求中，在室内正常

21、环境下，最大水灰比0.65，最小水泥用量225kg/m3。,从不同标准的规定看，对于不同水胶比的最小胶凝材料用量范围如下表：,由于通用硅酸盐水泥GB175-2007对水泥强度等级及混合材进行了调整。混凝土工程用量最大的普通硅酸盐水泥取消了32.5级，而且混合材掺量增加至20%。因此，新修订的标准均对最小胶凝材料（水泥）用量进行了调整，以保证混凝土质量。,耐久性要求 通常根据耐久性要求，具体规定水泥品种、水泥用量和水胶比，但提高混凝土耐久性要求，还需要控制水泥的碱含量、氯离子含量等指标。水运工程混凝土质量控制标准JGJ269-96规定当采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥时，其含碱量应不大于0.6%。

22、铁路混凝土工程施工技术指南TZ210-2005规定当化学侵蚀介质为硫酸盐时，混凝土的胶凝材料还应满足相应的规定，且胶凝材料的抗蚀系数不得小于0.8。,2.1.2矿物掺合料矿物掺合料作用：一是节约水泥，降低混凝土成本；二是可以明显改善混凝土工作性和体积稳定性，提高混凝土的后期强度和抹面质量，降低混凝土温升，改善混凝土抗渗、抗冻、抗侵蚀等耐久性能，对碱骨料反应有很好的抑制作用。矿物掺合料可分为二类：1）活性矿物掺合料 本身不具有水硬活性或水硬活性低、水化速度很慢，但能与水泥熟料矿物水化产生的Ca(OH)2发生二次水化反应，生产具有水硬性的胶凝物质（主要是水化硅酸钙凝胶），如粒化高炉矿渣、粉煤灰、硅

23、灰等。2）非活性矿物掺合料 一般与水泥组分不起化学作用或化学作用很小，这类掺合料的主要作用在于填充效应，如磨细石英砂、石灰石等材料。,粉煤灰 粉煤灰是燃煤电厂烟道气体中收集到的粉未，其颗粒多呈球形，按排放方式分为干排灰和湿排灰。粉煤灰质量应符合用于水泥和混凝土中的粉煤灰GB/T1596-2005的规定。性能指标包括细度、需水量比、烧失量和三氧化硫含量等，C类粉煤灰还包括游离氧化钙含量和安定性行等。粉煤灰按煤种可分为F类和C类：F类：由无烟煤或烟煤煅烧收集的粉煤灰；C类：由褐煤或次烟煤煅烧收集的粉煤灰，其氧化钙含量一般大于10%一般根据细度、需水量比和烧失量等指标将粉煤灰分为三个等级。混凝土生产

24、时宜采用级或级粉煤灰。预应力混凝土则宜采用1级粉煤灰。目前，由于粉煤灰供需矛盾较为突出，较多混凝土公司所用粉煤灰质量级都达不到，起不到掺合料应有作用，反而带来负面影响。（粉煤灰不合格，外加剂用量增大例证，C30混凝土泵送剂掺量从9.6kg增加到12.4kg）,在粉煤灰混凝土应用技术规范中，根据混凝土种类、水泥类型、水胶比大小，规定了粉煤灰的最大掺量表。例如：对于预应力混凝土，使用硅酸盐水泥，在水胶比不大于0.4时，粉煤灰最大掺量为35%。表下的注：1）对早期强度要求较高或环境温度较低条件下施工的粉煤灰混凝土宜适当降低粉煤灰掺量；2）C类粉煤灰用于混凝土时，安定性必须合格，其掺量通过试验确定；3

25、）对浇筑量比较大的基础钢筋混凝土，粉煤灰最大掺量可适当增加5%10%。,矿粉 粒化高炉矿渣粉是指从炼铁高炉中排出的，以硅酸盐和铝硅酸盐为主要成分的熔融物，经淬冷成粒后粉磨所得的粉体材料。粒化高炉矿渣粉应符合用于水泥和混凝土中的高炉矿渣粉GB/T18046-2008的规定。根据活性指数、流动度比等指标分为S105、S95、S75三个等级。常用的为S95级。活性指数是矿渣粉与硅酸盐水泥或普通硅酸水泥按1：1混合后，与硅酸盐水泥或普通硅酸水泥进行对比胶砂强度试验结果的强度比值。,搅拌站在实际使用过程中，应严格矿渣粉质量，矿渣粉的活性比较高，对混凝土强度贡献大，使用不合格的矿渣粉易导致质量事故。,硅灰

26、 硅灰是指在冶炼硅铁合金或工业硅时通过烟道排出的粉尘，经收集得到的以无定形二氧化硅为主要成分的粉体材料。硅灰具有很高的火山灰活性，并由特别细小的球形颗粒组成。混凝土内硅灰主要作用：1）生产具有低渗透性和高耐久性混凝土；2）生产高强、超高强混凝土；硅灰比重约为2.2，掺量一般为水泥用量的515%。硅灰可与水泥水化产物氢氧化钙反应生产稳定的胶凝材料水化硅酸钙（CSH）。当设计硅灰混凝土时，应考虑：1）增加搅拌时间，并应使用高效减水剂促进硅灰均匀分散；2）适当增加引气剂用量；3）硅灰混凝土较粘稠，为保持相同工作性，应适当增加坍落度；,矿物掺合料应用 掺加矿物掺合料时，要考虑下面各个因素：1）矿物掺合

27、料的化学活性及其对不同龄期混凝土强度的影响；2）对工作性和浇注性所需拌合用水的影响；3）材料密度及其对计量生产混凝土体积的影响；4）对于混凝土拌合料的化学外加剂或引气剂用量的影响；5）材料组合对混凝土其它重要性质，如周围温度条件下的凝结时间、水化热、强度增长速度和耐久性等的影响。6）满足特定混凝土要求所需的胶凝材料和水泥用量。,2.1.3粗骨料粗骨料选择 配制普通混凝土的粗骨料，按来源可分为碎石和卵石，根据颗粒级配分为单粒级和连续级配。粗骨料选择应根据工程特点、所处环境、施工的要求，从粒径、粒形、表面状况、级配及软弱颗粒和石粉含量进行选择。质量应符合普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准JGJ5

28、2规定。宜选用规模生产能力、技术装备先进、质量稳定、质量管理严格的大型厂家生产的骨料。级配好，最大公称粒径大的骨料具有更小的空隙，配制混凝土需要的砂浆量更少，在保证经济可用、结构尺寸可行的情况下尽量选择较大粒径骨料。但当设计高强度混凝土时，要减少料骨料最大公称粒径。,粗骨料耐久性要求 粗骨料在混凝土中作为骨架起到限制收缩的作用，常规检测项目包括级配、最大公称粒径、含泥量、泥块含量和针片状颗粒含量等，高强混凝土则涉及到母岩强度、压碎值指标等。随着混凝土耐久性要求不断提高，有些重要工程要求控制氯离子含量，并且不得使用碱活性骨料。在大体积混凝土施工技术规范GB50496-2009中规定骨料的选择除应

29、符合普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准JGJ52-2006的有关规定外，尚应符合下列规定：1）粗骨料宜选用粒径531.5mm，并连续级配，含泥量不大于1%；2）应选用非碱活性的粗骨料；3）当采用非泵送施工时，粗骨料的料径可适当增大。,2.1.4细骨料细骨料选择 普通混凝土用细骨料按产源可分为天然砂和人工砂。在建筑用砂GB/T14684-2001标准中按砂的细度模数分为粗砂（3.73.1）；中砂（3.02.3）；细砂（2.21.6）；在普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准JGJ52-2006中增加了特细砂（1.50.7），重庆普遍应用。在建筑用砂中按技术要求将砂可分为3类：类：宜用于强度等级大

30、于C60的混凝土类：宜用于强度等级C30-C60及抗冻、抗渗或其它要求的混凝土类：宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆 泵送混凝土宜采用中砂，且300um筛孔的颗粒通过量不应少于15%,细骨料用量 混凝土中细骨料用量用砂率表示。砂率是指细骨料与骨料的质量比。合理砂率确定原则：砂的用量填满石子的空隙略有富余。砂率对混凝土的和易性、强度和耐久性影响很大，也直接影响水泥用量，应尽可能选用最优砂率，并根据砂的细度模数、坍落度要求等加以调整，最好通过试验确定。砂率对于混凝土的工作性有很大影响，一般应通过试验或根据经验选用合理的砂率。标准中提供了一个经验砂率表，可根据粗骨料品种、最大公称粒径及水胶比

31、选取。（机制砂混凝土砂率调整例证，根据砂的细度模数，颗粒级配设计砂率，某高速公路工程，全机制砂混凝土，砂率由40%调整到46%）细骨料耐久性要求 混凝土细骨料的耐久性要求与粗骨料类似。,2.1.5外加剂 在搅拌时加入的能显著提高混凝土性能的材料称为混凝土外加剂，其掺入量一般不超过水泥质量的5%。混凝土外加剂GB8076-2008 在混凝土中掺入少量外加剂，不仅可显著改善混凝土质量及施工性能，而且还可以有效提高混凝土工程耐久性，满足不同工程对混凝土性能的要求。现已被公认为混凝土的第五组分。外加剂需要通过相容性试验来确定最佳的掺量。当混凝土中掺加两种或两种以上外加剂时，外加剂的相容性必须通过试验确

32、定。如果外加剂所含水分较大，对水胶比的影响在0.01或以上时，外加剂所含水应计入拌合水中。应避免使用过多种类外加剂，以便在生产过程中易于控制混凝土质量，并降低外加剂不相容的风险。,减水剂外加剂中应用最多也最广泛的是减水剂；使用减水剂作用：保持相近水灰比或水胶比，降低用水量以节约水泥，获得经济效益；保持胶凝材料用量，降低用水量，减小水胶比，提高混凝土强度；保持用水量及水胶比不变，改善拌合物工作性能，满足施工要求等。混凝土外加剂标准规定减水剂种类包括三大类，高性能减水剂（减水率不小于25%，如聚羧酸系、氨基）、高效减水剂（减水率不小于14%，如萘系、脂肪族）和普通减水剂（减水率不小于8%，如木钙、

33、木钠）。外加剂指标检测用水泥要求采用基准水泥，对于检测机构，必须按标准方法试验，统一衡量外加剂质量是否满足标准要求，减少争议）；对于使用单位，在验收外加剂产品时，可以与厂家协商验收指标，并采用现场所用砂、石、胶凝材料进行检测，以达到所用外加剂与原材料相容目的。,泵送剂混凝土公司所用外加剂主要为泵送剂 GB/T8075-2005混凝土外加剂定义、分类、命名与术语定义泵送剂为：能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂。,泵送剂是一种具有多功能的复合型外加剂,一般泵送剂组成：减水剂、缓凝剂、引气剂、保水组分等。GB8076-2008中泵送剂指标：减水率（不低于12%）、含气量、坍落度经时损失、抗压强度比等

34、。,泵送剂的组分及掺量是根据原材料及环境条件变化而调整的。组分变化如：冬季与夏季，泵送剂的组分是不一样的，夏季缓凝组分要大得多；掺量变化如：原材料质量波动，包括砂石含泥量、含粉量变化，掺合料质量波动等；搅拌站应根据所用原材料情况、质量控制水平等对泵送剂提出具体的技术指标要求及验收标准。技术指标：如掺量为胶凝材料1.8%时，减水率不低于18%，混凝土坍落度不小于200mm，1h坍落度损失不大于30mm。验收方法：1、净浆验收：同一品种水泥，掺量1.5%时，净浆流动度不小于180mm；2、胶砂验收：检验胶砂减水率；3、混凝土验收：按C30基准配合比进行试验，是否达到坍落度、扩展度要求。,三种验收方

35、法，净浆最简便，但不能完全反映泵送剂的真实质量及与原材料的适应性。如：泵送剂用母料以氨基减水剂为主，净浆流动性较大，但混凝土效果并不好；以脂肪族减水剂为主，净浆效果差，但混凝土效果好。建议搅拌站在验收泵送剂时，以混凝土试验来验收，不仅可检验泵送剂是否达到约定质量，还可直接反映泵送剂与所用原材料的适应性。以混凝土试验结果验收，工作量较大，但效果最好。对外加剂质量控制较严格的搅拌站，一般采用此方法。质量达不到验收标准时：用预留标准样做对比试验，如标准样也达不到验收标准，检验效果与样品一致，说明是水泥等原材料质量波动，而非外加剂质量降低。否则：1、直接退货；2、折价接收；,混凝土公司技术部门应根据原

36、材料、环境条件变化及工程特殊要求，即时通知泵送剂厂家，对泵送剂组分进行调整。（如在浇筑转换层大体积混凝土时，可要求泵送剂厂家提供凝结时间较长的专用泵送剂，搅拌站应单独存放，避免混用。或遇原材料质量发生较大变化或材料气温变化较大时，要求泵送剂厂家即时调整泵送剂组分。不然易导致混凝土质量事故，且不易明确责任。）由于泵送剂是多组分外加剂，搅拌站应根据原材料特点及厂家使用说明使用，不应超掺或少掺泵送剂，泵送剂超掺会导致混凝土离析、泌水（使用脂肪族时应尽量避免泌水）、超时缓凝。（超掺例证，1、超时缓凝，脱模时，混凝土表面拉伤导致打掉；2、泌水严重，几处工地同时堵管。）,2.1.6水 水是混凝土组成中必不

37、可少的材料之一，水对混凝土的性能起着重要影响：水灰比决定着混凝土强度；用水量改变混凝土塑性；一些有害离子（如氯离子）是通过水向混凝土中渗入而对混凝土产生不良影响，且有可能导致混凝土中钢筋锈蚀；饱水混凝土在受冰冻时水结冰对混凝土产生膨胀压，使混凝土产生冻融损害，水的存在使混凝土更容易碳化，也使得混凝土中的碱骨料反应得以持续进行。混凝土拌合水按水源可分为：饮用水、地表水、地下水、海水和经处理或处置后的工业废水。当采用饮用水外的水源作为拌合水时，必须严格控制其性能指标，避免对混凝土和易性、强度、耐久性能产生负面影响。单位用水量 影响混凝土单位用水量的因素有坍落度、水胶比、含气量、胶凝材料类型和用量、

38、外加剂及环境条件等，也受集料最大公称粒径、集料形状和级配等影响。,3基本规定,1、规定了混凝土的最小胶凝材料用量（配制C15及以下除外）,2、规定了钢筋混凝土的矿物掺合料的最大掺量（以粉粉灰与矿渣粉为例）,注：1采用其它通用硅酸盐水泥时，宜将水泥混合材掺量20%以上的混合材量计入矿物掺合料。2复合掺合料各组分的掺量不宜超过单掺时的最大掺量。,基本规定,3规定了预应力混凝土中矿物掺合料的最大掺量,规定矿特掺合料最大掺量主要是为了保证混凝土耐久性能，矿物掺合料在混凝土中的实际掺量是通过试验确定的，在本规程配合比调整和确定步骤中规定了耐久性试验验证，以确保满足工程设计提出的混凝土耐久性要求。当超出规

39、定时，通过混凝土性能试验论证，满足要求也是能够采用的。,基本规定,4规定了混凝土拌合物中水溶性氯离子最大含量,混凝土拌合物中水溶性氯离子最大含量应符合下表的要求。混凝土拌合物中水溶性氯离子含量应按照现行行业标准水运工程混凝土试验规程JTJ 270中混凝土拌合物中氯离子含量的快速测定方法进行测定。（新增试验方法，与测试硬化混凝土中氯离子的方法相比，时间大大缩短，有利于配合比设计和控制，表中的氯离子含量是相对混凝土中水泥用量的百分比，与控制氯离子相对混凝土中胶凝材料用量的百分比相比，偏于安全。）,基本规定,5、长期处于潮湿或水位变动的寒冷和严寒环境、以及盐冻环境的混凝土应掺用引气剂。引气剂掺量应根

40、据混凝土含气量要求经试验确定；掺用引气剂的混凝土最小含气量应符合下表规定，最大不宜超过7.0%。（增加了盐冻环境中混凝土的最小含气量要求）,掺加适量引气剂有利于混凝土的耐久性，尤其对于有较高抗冻要求的混凝土，掺加引气剂可以明显提高混凝土的抗冻性能。但引气剂掺量要适当，引气量太少作用不明显，引气量太多，混凝土强度损失较大。,6、对于有预防混凝土碱骨料反应设计要求的工程，宜掺用粉煤灰或其它矿物掺合料。混凝土中最大碱含量不应大于3.0kg/m3；混凝土中碱含量是测定混凝土各原材料碱含量计算之和，而实测的粉煤灰和粒化高炉矿渣粉等矿物掺合料碱含量并不是参与碱骨料反应的有效碱含量，对于矿物掺合料中有效碱含

41、量，粉煤灰碱含量可取实测值的1/6，粒化高炉矿渣粉碱含量可取实测值的1/2，已被混凝土工程界采纳。（新增耐久性要求）,混凝土配合比设计基本参数确定的原则 水灰比、单位用水量和砂率是混凝土配合比设计的三个基本参数。确定三个参数的原则：在满足混凝土强度和耐久性的基础上，确定混凝土的水胶比；在满足混凝土施工要求的和易性基础上，根据粗骨料的种类和规格确定单位用水量；砂率应以砂在骨料中的数量填充石子空隙后略有富余的原则来确定。混凝土配合比设计以计算1m3混凝土中各材料用量为基准，计算时骨料以干燥状态为准。,普通混凝土配合比设计基本原理（1）绝对体积法 绝对体积法的基本原理是：假定刚浇捣完毕的混凝土拌合物

42、的体积，等于其各组成材料的绝对体积及混凝土拌合物中所含少量空气体积之和。,()质量法（假定表观密度法）。如果原材料比较稳定，可先假设混凝土的表观密度为一定值，混凝土拌合物各组成材料的单位用量之和即为其表观密度。,普通混凝土配合比设计步骤1、混凝土配制强度的确定2、混凝土配合比设计基本参数确定（1）用水量（2）砂率3、混凝土配合比计算4、混凝土配合比的试配、调整与确定,4混凝土配制强度确定,混凝土配制强度 通常使用28天龄期强度作为结构设计、配合比设计和混凝土评定的参数。采用抗压强度的主要原因是在结构物中，混凝土主要承受压力，其抗压强度比抗折强度要大得多；混凝土的其他性能往往与抗压强度存在一定的

43、相关关系；在结构设计过程中，常采用抗压强度作为主要设计参数；抗压强度试验方便易行，成本较为低廉。在大体积混凝土中，通常配制拌合物提供的设计强度的龄期远远大于28天，故配制强度也可采用设计规定的其它龄期。粉煤灰混凝土应用技术规范对于混凝土设计强度等级龄期，地上工程宜为28d，地面工程宜为28d或60d，地下工程宜为60d或90d，大体积混凝土宜为90d或180d。一般而言，应在统计或选择强度标准差之后确定配制强度，并应综合考虑原材料质量控制水平、施工水平、耐久性要求等，综合确定。不同标准规定的强度标准差和配制强度并不同。,4 混凝土配制强度确定,标准规定：混凝土试配强度按下式计算,式中：fcu,

44、0混凝土配制强度（MPa)fcu,k混凝土立方体抗压强度标准值（MPa)混凝土强度标准差（MPa)在JGJ55-2011中，规定设计强度等级小于C60时按上式计算配制强度。当设计强度等级大于或等于C60时，混凝土配制强度按fcu,o1.15fcu,k,混凝土强度标准差应按照下列规定确定：1当具有近1个月3个月的同一品种、同一强度等级混凝土的强度资料时，其混凝土强度标准差应按下式计算：,式中：fcu,i第i组的试件强度（MPa）；mfcun组试件的强度平均值（MPa）；n试件组数，n值应大于或者等于30。,对于强度等级不大于C30的混凝土：当计算值不小于3.0MPa时，应按照计算结果取值；当计算

45、值小于3.0MPa时，应取3.0MPa。对于强度等级大于C30且不大于C60的混凝土：当计算值不小于4.0MPa时，应按照计算结果取值；当计算值小于4.0MPa时，应取4.0MPa。,当没有近期的同一品种、同一强度等级混凝土强度资料时，其强度标准差可按下表取值,原标准规定,新标准对于C40、C45的强度标准差降低了1MPa，体现了混凝土质量控制水平的提高。混凝土强度标准差降低1MPa，则配制强度相应降低1.645MPa，则可节约胶凝材料约10kg。,新标准取消了提高配制强度的情况原标准两种情况应提高配制强度1、现场条件与试验室条件有显著差异时；2、C30及其以上强度等级的混凝土，采用非统计方法

46、评定时；建议在实际生产过程中，特别是第二种情况下的高强度等级混凝土，生产单位还是应适当提高配制强度。（某工程C50柱强度评定不合格例证）,5混凝土配合比计算,水胶比或水灰比 水胶比是混凝土配合比设计中的一个重要参数。在水泥、骨料用量均不变的情况下，水灰比越大，拌合物流动性增加，反之则减少。水灰比过小，水泥浆体粘稠，拌合物流动性偏低。水灰比过大，会造成混凝土拌合物粘聚性和保水性不良。水胶比还直接影响混凝土的孔隙率及其结构，进而影响到混凝土力学性能和耐久性能。水胶比与混凝土强度密切相关，并影响混凝土的收缩、徐变、抗冻融性能、抗碳化、抗硫酸盐侵蚀等性能。因此，水灰比不能过大或过小，一般应根据混凝土的

47、强度和耐久性要求合理选用。由于混凝土中引入了粉煤灰、矿粉等矿物掺合料，相同水胶比不同胶凝材料体系的混凝土也会产生性能差异。一般在配合比设计时，根据水胶比大小、混凝土使用部位等因素，确定矿物掺合料的类型和用量。在满足混凝土设计强度和耐久性的基础上，选用较大水灰比，以节约水泥，降低混凝土成本。,传统混凝土是由水泥、砂、石、水四种组分胶结硬化而成，因此，早期鲍罗米公式基于水泥胶砂强度和混凝土强度关系上，两者具有较好的对应的关系。随着现代混凝土技术的发展，粉煤灰、矿粉、硅灰等固体废弃物大量出现，由于这些废弃物自身具有的独特性能，逐渐被作为掺合料广泛用于混凝土生产。在此背景下，混凝土的胶凝材料体系已经从

48、单纯硅酸盐水泥演变为水泥、粉煤灰、矿粉、硅粉、磨细粉煤灰、超细矿渣粉等相互组合的二元、三元甚至更多元的复合胶凝体系。传统的水泥概念已经被扩大到整个胶凝材料概念之上，传统意义的水灰比早已变为了水胶比。,水胶比的确定 水胶比的确定不仅取决于强度，而且取决于耐久性要求。研究表明，对于中低强度的混凝土来说，水胶比与强度存在一定的线性关系，可以通过大量的试验数据和回归分析建立水胶比与强度之间的对应关系。新标准即通过此方法确定。配合比也可基于经验选择，这是由于经验方法通常基于大量的试验数据和工程实践经验之上，对于原材料固定的特定单位或区域，具有便捷、安全、经济特点。（一般搅拌站都有一套适合本企业的经验配合

49、比。）C:UsersthinkDesktop110126近期参考配合比.doc,5混凝土配合比计算,1、水胶比（标准采用方法）,混凝土强度等级不大于C60等级时，混凝土水胶比宜按下式计算：,式中：a、b回归系数，按规定取值；fb胶凝材料（水泥与矿物掺合料按使用比例混合）28d胶砂强度（MPa）试验方法应按现行国家标准水泥胶砂强度检验方法（ISO法）GB/T 17671执行；,当胶凝材料28天胶砂抗压强度无实测值时，可按下式计算：,式中：f、s 粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数，可按下表选用；fce水泥28天胶砂强度，可实测，也可按标准确定。,注：1、采用级粉煤灰宜取上限值。2、采用S75

50、级粒化高炉矿渣粉宜取下限值，采用S95级粒化高炉矿渣粉宜取上限值，采用S105级粒化高炉矿渣粉可取上限值加0.05。3、当超出表中的掺量时，粉煤灰和粒化高炉矿渣粉影响系数应经试验确定。,当水泥28天胶砂抗压强度无实测值时，可按下式计算：,式中：rc水泥强度等级值的富余系数，可按实际统计资料确定；当缺乏实际统计资料时，也可按下表选用；fce,g水泥强度等级值（MPa）。,水泥强度等级值的富余系数,回归系数a和b宜按下列规定确定：1根据工程所使用的原材料，通过试验建立的水胶比与混凝土强度关系式来确定；2当不具备上述试验统计资料时，可按下表采用。,影响水胶比因素 主要包括：混凝土强度和耐久性要求，混