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1、普通混凝土配合比设计,授课老师：张 婧 鹏所在部门：工程管理研究所,严谨 勤俭 求实 开拓,普通混凝土配合比设计,混凝土配合比：是指1m3混凝土各组成材料之间的质量比例关系。确定这种数量比例关系的工作，称为混凝土配合比设计。混凝土配合比的表示方法:（1）单位用量表示法：以 1m3 混凝土中各种材料的用量表示。如水泥：水：砂：石=330kg：150kg：706kg：1264kg（2）相对用量表示法：以水泥质量为1，各组成材料的质量比 表示。如水泥：砂：石=1：2.14：3.82；W/C=0.45,设计前应了解必要的信息：混凝土的强度等级、施工管理水平；对混凝土耐久性要求；原材料品种及其物理力学性
2、质；混凝土的部位、结构构造情况、施工条件等。,混凝土配合比设计所需的基本资料：,细砂,粗砂,施工时坍落度的选择,混凝土拌合物坍落度的选择，应根据施工条件、构件截面尺寸、配筋情况、施工方法等来确定。见下表。,普通混凝土配合比设计,（一）混凝土配合比设计的基本要求 1、满足结构设计的强度等级要求；2、满足混凝土施工所要求的和易性；3、满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求；4、符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。,普通混凝土配合比设计,1、强度要求达到95%强度保证率,要求配制强度设计强度。2、和易性包括流动性、粘聚性和保水性等三方面。做坍落度试验的同时，应观察混凝土拌合物的粘聚性、保水性及含
3、砂等情况，以便全面地评定混凝土拌合物的和易性，三者之间相互关联又互相矛盾：粘聚性好，保水性一般也好，但流动性可能差；增大流动性，粘聚性、保水往往变差。三方面统一即和易性好。3、耐久性：最大水灰比和最小水泥水量。4、经济原则是在满足强度要求、和易性要求、耐久性要求的前提下，尽量降低高价材料（水泥）的用量，达到节约水泥降低成本的目的。,普通混凝土配合比设计,（二）混凝土配合比设计的基本参数 1、水灰比 2、单位用水量（1m3混凝土的用水量）3、砂率,配合比设计的三个基本参数：水灰比（W/B）、单位用水量（mw）、砂率（s）。,水泥,水,砂,石料,水泥浆,骨料,混凝土,单位用水量（mw,砂率 s,水
4、灰比 W/B,与强度、耐久性有关,与流动性有关,与粘聚性、保水性有关,“骨架作用”,“包裹、填充，润滑作用”,混凝土配合比设计中确定三个参数的原则是：在满足混凝土强度和耐久性的基础上，确定混凝土的水灰比；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,（三）混凝土配合比的设计步骤与方法 1、初步配合比 2、基准配合比（理论）（和易性）3、试验室配合比 4、施工配合比（强度）（砂、石含水率）,（三）混凝土配合
5、比的设计步骤与方法 1、确定混凝土初步配合比 利用经验公式或经验资料而获得 2、试配、调整，确定基准配合比 经过实验调整，得出满足和易性要求 3、试配、调整，确定试验室配合比 经过试验调整，得出满足强度要求 4、计算施工配合比 考虑砂、石的含水率，计算出满足施工要求的配合比,普通混凝土配合比设计,普通混凝土配合比设计,（四）初步混凝土配合比设计步骤 计算步骤 1、计算配制强度（fcu,o）2、计算水灰比（W/C）3、选取单位用水量（mw0）4、计算单位水泥用量（mC0）5、选取砂率（S）6、计算粗、细骨料的用量（mg0和ms0）,例题,现浇框架结构梁，混凝土强度等级C30，施工要求坍落度30-
6、50mm,施工单位无任何统计资料。采用的原材料为：普通水泥强度等级42.5，c=3000 kg/m3;中砂：0=2600 kg/m3；碎石：Dmax=20 mm,g=2650 kg/m3;自来水。试求初步配合。,1、计算配制强度,式中:fcu,o 混凝土配制强度，MPa；fcu,k 混凝土立方体抗压强度标准值，即混凝土强度等级值，MPa；混凝土强度标准差，MPa。混凝土强度标准差宜根据同类混凝土统计资料确定，并应符合以下规定：,配制强度与设计强度的关系：配制强度设计强度,1、计算配制强度,1、计算配制强度,2、计算水灰比（W/C）,1）按混凝土强度要求计算水灰比：,2、计算水灰比（W/C）,1
7、）按混凝土强度要求计算水灰比：,2、计算水灰比（W/C）,1）按混凝土强度要求计算水灰比：,2、计算水灰比（W/C）,1）按混凝土强度要求计算水灰比：,2、计算水灰比（W/C）,1）按混凝土强度要求计算水灰比：2）复核耐久性：为了保证混凝土必要的耐久性，按强度要求计算的水灰比值不得大于规定的最大水灰比值，否则混凝土耐久性不合格。如计算所得的水灰比大于规定的最大水灰比值时，应取规定的最大水灰比值。（混凝土结构设计规范GB50010-2010）,2、计算水灰比（W/C）,1）按混凝土强度要求计算水灰比：经过校核最大为0.6，选用两个间较小值：0.6,3、选取单位用水量（mw0）,单位用水量（mw0
8、）：是指每立方米混凝土的用水量。,mw0=195 kg/m3,2.水灰比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土单位用水量应通过试验确定。3.掺外加剂时混凝土的单位用水量可按下式计算：mw0 mw0,（1）式中：mw0 掺外加剂时混凝土的单位用水量，kg；mw0,未掺外加剂时混凝土的单位用水量，kg；外加剂的减水率，应经试验确定。,3、选取单位用水量（mw0）,4、计算单位水泥用量（mc0）,单位水泥用量（mb0）：每立方米混凝土的水泥用量（kg）1）计算:按下式求出水泥用量（mc0）：,4、计算单位水泥用量（mc0）,1）计算:按下式求出水泥用量（mc0）：2）复核耐久性:为保证混凝
9、土的耐久性，计算得出的水泥用量还要满足规定的最小水泥用量的要求:将计算出的水泥用量与规定的最小水泥用量比较：如计算水泥用量不低于规定的最小水泥用量，则耐久性合格；否则耐久性不合格，此时应取规定的最小水泥用量。,4、计算单位水泥用量（mc0）,1）计算:按下式求出水泥用量（mc0）：2）复核耐久性:,5、选取砂率（S）,合理的砂率值选定依据：混凝土拌合物的坍落度；粘聚性及保水性等特征。,在混合料中，砂是用来填充石子的空隙。在水泥浆一定的条件下：若砂率过大，则骨料的总表面积及空隙率增大，混凝土混合物就显得干稠，流动性小。如要保持一定的流动性，则要多加水泥浆，耗费水泥。若砂率过小，砂浆量不足，不能在
10、粗骨料的周围形成足够的砂浆层起润滑和填充作用，也会降低混合物的流动性，同时会使粘聚性、保水性变差，使混凝土混合物显得粗涩，粗骨料离析，水泥浆流失，甚至出现溃散现象。,5、选取砂率（S）,6、计算粗、细骨料的用量（mg0和ms0）可以用体积法和质量法计算,（1）假定表观密度法:又称为质量法。假定新浇筑的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。,注：每立方米混凝土拌合物的假设质量可根据历史经验取值。如无资料时可根据骨料的类型、粒径以及混凝土强度等级，在23502450kg范围内选取。,解方程组可得mgo、mso。,式中：mco、mgo、mso、mwo分别为1m
11、3混凝土中水泥、砂、石子、水的用量，kg；mcp 1m3混凝土拌合物的假定表观密度，kg/m3。可取23502450kg/m3。s 混凝土砂率。,6、计算粗、细骨料的用量（mg0和ms0）可以用体积法和质量法计算,（1）质量法,6、计算粗、细骨料的用量（mg0和ms0）,（2）体积法：又称绝对体积法。1m3混凝土中的组成材料水泥、砂、石子、水经过拌合均匀、成型密实后，混凝土的体积为1m3，即：Vc+Vg+Vs+Vw+Va 1,解方程组，可得S0、G0。式中：c、g、s、w分别为水泥的密度、砂的表观密度、石子的表观密度、水的密度，kg/m3。水泥的密度可取29003100kg/m3；混凝土的含气
12、量百分数，在不使用引气型外加剂时，可取1。,6、计算粗、细骨料的用量（mg0和ms0）,（2）体积法,7、得出计算配合比（即初步配合比）（1）以1m3混凝土中各组成材料的实际用量表示。（2）以组成材料用量之比表示：C0：S0：G0 1：x：y，W/C？。通过以上计算，得出每立方米混凝土各种材料用量，即初步配合比计算完成。,7、得出计算配合比（即初步配合比）（1）采用质量法时：（1）采用体积法时：,（二）确定混凝土基准配合比,1、试拌：试配之前应先试拌。拌制20L或25L混凝土，测定其和易性。根据骨料最大粒径为20mm,取20L拌合物，计算用量：,（二）确定混凝土基准配合比,2、调整和易性，确定
13、基准配合比：当试拌得出的拌合物坍落度（或维勃稠度）不能满足要求，或粘聚性和保水性不好时应保证水灰比不变的条件下按如下规定进行调整：当坍落度偏小，可保持水灰比不变，增加适量水泥浆；如坍落度偏大，可在保持砂率不变条件下增加骨料；如出现含砂不足，粘聚性和保水性不良时，可适当增加砂率，反之应减少砂率。每次调整后再试拌，直到符合要求为止。记录好各种材料调整后用量，并测定混凝土拌合物的实际表观密度（mcp）。满足此和易性的配比为基准配合比。,（二）确定混凝土基准配合比,2、调整和易性，确定基准配合比：假设测得此混凝土拌合物的坍落度值为10mm,保水性和粘聚性良好，应该怎么调整？,增加水泥浆用量,经试验调整
14、后增加4%合适，且表观密度为2300kg/m3，求拌合的实际用量,水泥：6.5+6.5*4%=6.76kg,水：3.9+3.9*4%=4.01kg,砂：12.8kg石：23.8kg,基准配合比,（三）确定混凝土试验室配合比（试验室配合比的试配调整）,3、强度调整：一般采用三个不同的配合比，其中一个为基准配合比；另外两个配合比的水灰比值，应较基准配合比分别增加及减少0.05，其用水量应与基准配合比相同，砂率可分别增加和减少1并测定表观密度。基准 如 W/C：0.55 0.60 0.65 各种配比至少制作一组即三块试件，标准养护28d进行强度测定，测出哪个强度高就取哪个。,（三）确定混凝土试验室配
15、合比（试验室配合比的试配调整）,2、根据试验得出的混凝土强度与其相应的灰水比（C/W）关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度（fcu,t）相对应的灰水比，确定1m3混凝土中的组成材料用量：单位用水量（wb）应在基准配合比用水量的基础上，根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度进行调整确定；水泥用量（Cb）应以用水量乘以选定出来的灰水比计算确定；粗骨料和细骨料用量（Sb、Gb）应在基准配合比的用量基础上，按选定的灰水比进行调整后确定。,3、混凝土表观密度的校正：按上述方法确定的各组成材料用量按下式计算混凝土的表观密度计算值c,c：c,cCb+Wb+Sb+Gb应按下式计算混凝土配合比校正系数：
16、式中：c,t混凝土表观密度实测值，kg/m3；c,c混凝土表观密度计算值，kg/m3。,当表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2时，按上述确定的配合比即为试验室配合比；当二者之差超过2时，应将配合比中各组成材料用量均乘以校正系数，得到试验室配合比。Csh Cb Ssh Sb Gsh Gb Wsh Wb,（四）确定施工配合比,设计配合比时是以干燥材料为基准的，而工地存放的砂、石料都含有一定的水分。所以现场材料的实际称量应按工地砂、石的含水情况进行修正，修正后的配合比，叫做施工配合比。施工配合比按下列公式计算：,施工配合比可表示为：C0：S0：G0 1：x：y，W/C？。,例1某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为 30，施工要求混凝土坍落度为3050，根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差5MPa。所用原材料情况如下 水泥：42.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为=3.10/cm，水泥强度等级标准值的富余系数为1.08；砂：中砂，级配合格，砂子表观密度os=2.60/cm；石：530mm碎石，级配合格，石子表观密度og=2.65/cm3；试求：混凝土计算配合比；2若经试配混凝土的和易性和强度等均符合要求，无需作调整。又知现场砂子含水率为，石子含水率为1，试计算混凝土施工配合比。,
