水泥混凝土配合比設(shè)計

1、普通水泥混凝土的組成設(shè)計一、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，通過計算和試配調(diào)整，確定出滿足工程技術(shù)經(jīng)濟指標(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。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1itf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=330kg：150kg：706kg：1264kg。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

2、合比設(shè)計的基本要求混凝土配合比設(shè)計，應(yīng)滿足下列四項基本要求：1）滿足結(jié)構(gòu)物設(shè)計強度的要求不論混凝土路面或橋梁，在設(shè)計時都會對不同的結(jié)構(gòu)部位提出不同的“設(shè)計強度”要求。為了保證結(jié)構(gòu)物的可靠性，采用一個比設(shè)計強度高的“配制強度”，才能滿足設(shè)計強度的要求。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)計混凝土配合比時應(yīng)考慮允許的“最大水灰比”和“最小水泥用量”。4）滿足經(jīng)濟性的要求在保證工程質(zhì)量的前提下，盡量節(jié)約水

3、泥，合理地使用材料，以降低成本。3.混凝土配合比設(shè)計的步驟混凝土配合比設(shè)計可按下列步驟進行：1）計算“初步配合比”根據(jù)原始資料，按我國現(xiàn)行的配合比設(shè)計方法，計算初步配合比，即水泥：水：細(xì)集料：粗集料=mco:mwo:mso:mgoo2）提出“基準(zhǔn)配合比”根據(jù)初步配合比，采用施工實際材料，進行試拌，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，提出一個滿足工作性要求的“基準(zhǔn)配合比"，即mca：mwa：msa：mga。3）確定“試驗室配合比”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、測定強度，確定既符合強度和工作性要求

4、，又較經(jīng)濟的試驗室配合比，即mcb：mwb：msb：mgb。4）換算“施工配合比”根據(jù)工地現(xiàn)場材料的實際含水率，將試驗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)計方法（以抗壓強度為指標(biāo)的計算方法）1.初步配合比的計算1）確定混凝土的配制強度fcu,o為了使所配制的混凝土具有必要的強度保證率（即P=95%）,要求混凝土配制強度必須大于其標(biāo)準(zhǔn)值。按式（1）確定：fcu,k1.645式中：fcu,o混凝土的施工配制強度（MPa）;fcu,k混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值（即設(shè)計要求的混凝土強度等級）（MPa）;由施工單位質(zhì)量管理水

5、平確定的混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差（MPa）?；炷翗?biāo)準(zhǔn)差（d）值按式（2）計算：2nf1cu(2)nf2.1cu,Ii1其中：fcu,i第i組混凝土試件立方體抗壓強度值（MPa）;fcun組混凝土試件立方體抗壓強度平均值（MPa）;n統(tǒng)計周期內(nèi)相同等級的試件級數(shù)，n>25組?；炷翉姸葮?biāo)準(zhǔn)差（b）可根據(jù)近期同類混凝土強度資料求得，其試件組數(shù)不應(yīng)少于25組。當(dāng)混凝土強度等級為C20和C25級，其強度標(biāo)準(zhǔn)計算值小于2.5MPa時，計算配制強度時的標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)取不小于2.5MPa；當(dāng)混凝土強度等級等于或大于C30級，其強度標(biāo)準(zhǔn)差計算值小于3.0MPa時，計算配制強度時的標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)取不小于3.0MPa。若無歷

6、史統(tǒng)計資料時，強度標(biāo)準(zhǔn)差可根據(jù)要求的強度等級按表1規(guī)定取用。標(biāo)準(zhǔn)差0值表1強度等級（MPa）低于C20C20C35高于C35標(biāo)準(zhǔn)差b（MPa）4.05.06.02）計算水灰比（W/C）（1）按混凝土要求強度等級計算水灰比和水泥實際強度，根據(jù)已確定的混凝土配制強度fcu,o,由式（3）計算水灰比：（MPa）afce式中：fcu,o混凝土配制強度（MPa）;aa、ab混凝土強度回歸系數(shù)，根據(jù)使用的水泥和粗、細(xì)集料經(jīng)過試驗得出的灰水比與混凝土強度關(guān)系式確定，若無上述試驗統(tǒng)計資料時，可采用表2數(shù)值。C/W混凝土所要求的灰水比；fce水泥的實際強度值（MPa）。回歸系數(shù)aa、ab選用表表2集料類別回歸系

7、數(shù)集料類別回歸系數(shù)民abbaabb碎石0.460.07卵石0.480.33由式（3）得(4)afceabce在無法取得水泥實際強度時，采用的水泥強度按式（5）計算:fcecfce,k式中：fce水泥強度等級的標(biāo)準(zhǔn)值Tc水泥強度等級值的富余系數(shù)，該值按各地區(qū)實際統(tǒng)計資料確定，通常取丫c=1.001.13。（2）按耐久性校核水灰比按式（4）計算所得的水灰比，系數(shù)強度要求計算得到的結(jié)果。在確定采用的水灰經(jīng)時，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）進行校核。如按強度計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

8、件結(jié)構(gòu)物類別最大水灰比最小水泥用量（kg）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)計規(guī)程（JTJ55-2000）;

9、當(dāng)用活性摻和料取代部分水泥時，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，可不受本表限制。3）選定單位用水量（mwo）（1）水灰比在0.400.80范圍時，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。摻用各種外加劑或摻合料時，用水時應(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)通過試驗確定。(3)流動性和大流動性混凝土的用水量則以表6中坍落度90mm的用水量為基礎(chǔ)，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg,計算出未摻外加劉時的混凝土的用水量。當(dāng)摻外加劑時，混凝土用水量可按式6計算：

10、fAw,admwo(1ab)(6)式中：mw,ad摻外加劑混凝土的單位用水量(kg/m3)；3mwo未摻外加劑混僦土的單位用水重(kg/m)；3ad外加劑的減水率(),經(jīng)試驗確定。4)計算單位水泥用量(mco)(1)按強度要求計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)強度或耐久性要求和已求得的水灰比(W/C)值計算單位水泥用量。mcomwoW(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。按強度要求由式(7)計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(3s)(1)坍落度為1060

11、mm的混凝土砂率，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。水灰比(W/C)卵石最大粒徑(mm)碎石最大粒徑(mm)102031.540162031.5400.40263225312430243030352934283327320.50303529342833283333383237313630350.60333832373136313636413540343933380.7036413540353934393944384337423641混凝土的砂率()表7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；只用一個單位級粗骨料配制混凝土?xí)r，砂率應(yīng)適當(dāng)增大

12、；對薄壁構(gòu)件，砂率取偏大；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60mm的混凝土砂度，可按經(jīng)驗確定，也可在表7的基礎(chǔ)上，按坍落度每增大20mm,砂率增大1%勺幅度予以調(diào)整。(3)坍落度小于10mm的混凝土，其砂率應(yīng)經(jīng)試驗確定。6)計算粗、細(xì)集料單位用量(mgo、mo)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mcomWomsommsomsomgo100(8)式中：mco、mwo、mso、m

13、go每立方米混凝土的水泥、水、細(xì)和粗骨料和用量(kg);3s砂率(%)；mp每立方米混凝土拌合物的假定表觀密度(kg/m3)。其值可根據(jù)施工單位積累的試驗確定。如缺乏資料時，可根據(jù)集料的表觀密度、粒徑以及混凝土弓雖度等級,在23502450kg/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混凝土強度等級C7.5C15C20C30>C40假定濕表觀密度(kg/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：mcomwomsomgocwsgmso100smsomgo0.01(9)式中：3s、mco、mso、mgo意乂叵I式（8）3,3Pc水泥密度（kg/m）;可取29003100kg/m;3Pg粗集料白表觀密度（kg/m）;ps細(xì)集料的表觀密度Pww水的密度，可取1000混凝土的含氣量百分率（）,在不使用引氣型外加劑時，可取為1。粗集料和細(xì)集料白表觀密度Pg、Ps應(yīng)按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公路工