第五章-混凝土當(dāng)今世界上用量最大的人工建筑材料

了解外加劑的種類、作用；熟練掌握混凝土配合比的設(shè)計；了解其他品種的混凝土性能及應(yīng)用；重點、難點：普通混凝土配合比的設(shè)計；講授課時安排：6課時；試驗課時安排：2課時（試驗五）5.1.1概述

*當(dāng)今世界上用量最大的人工建筑材料*混凝土的定義：混凝土是由膠凝材料、狀粒材料、水及其他外加劑按照適量的比例配制而成的。*在土木工程中，應(yīng)用最廣泛的是水泥混凝土：以水泥為膠凝材料，以砂、石為骨料，加水拌制成的混合物，經(jīng)過一定時間硬化而成的水泥混凝土。5.1.2混凝土的特點原材料豐富，成本低；混凝土中80%以上的是砂、石子，資源十分豐富。良好的可塑性；利用模板可以制成任何形狀、尺寸的構(gòu)件；高強度；混凝土的抗壓強度為20~55MPa.良好的耐久性；有抗凍、抗?jié)B、抗風(fēng)化、抗腐蝕等性能，比鋼材、木材更耐久?？捎娩摻钤鰪?；5.1.3混凝土按膠凝材料分類水泥混凝土:在土木工程中應(yīng)用最廣泛；石膏混凝土瀝青混凝土：在公路工程中應(yīng)用較多；聚合物混凝土等；5.1.3混凝土按表觀密度分類特重混凝土（>2500kg/m3)普通混凝土（1900<<2500kg/m3)輕混凝土（600<<1900kg/m3)特輕混凝土(<600kg/m3)5.1.3混凝土按用途分類結(jié)構(gòu)用混凝土；道路混凝土；特種混凝土；耐熱混凝土耐酸混凝土等5.2普通混凝土的組成材料思考題：混凝土中四種組成材料的作用各是什么？“骨架作用”“包裹、填充，潤滑作用”5.2普通混凝土的組成材料5.2.1水泥1水泥品種的選擇：

水泥的品種主要是根據(jù)工程的特點以及環(huán)境條件，按第四章P48表4.7選擇2水泥強度等級的選擇：水泥的強度等級一般以為混凝土強度等級標(biāo)準(zhǔn)值的1.5~2倍。如設(shè)計C25強度等級的混凝土，一般選擇42.5、42.5R強度等級的水泥。5.2.2骨料普通混凝土所用的骨料一般按照粒徑的大小分為兩種：粗骨料和細骨料（1）粗骨料：顆粒粒徑大于4.75mm的顆粒；混凝土用粗骨料通常有碎石和卵石兩種（2）細骨料：顆粒粒徑小于4.75mm的顆粒。細骨料一般有河砂、海砂和山砂三類

砂、石的技術(shù)質(zhì)量要求：

**重點介紹砂、石的級配評定和粗細程度骨料的級配：指骨料中不同粒徑顆粒的搭配分布情況。良好的級配，不但能減少水泥用量，而且提高混凝土的密實度、強度等性能。粗細程度：指不同粒徑的顆粒混合物的平均粗細程度

（1）砂的顆粒級配評定和粗細程度

砂的顆粒級配的評定和粗細程度一般用篩分析法來測定的。

具體操作方法：將500g干砂，依次通過一套孔徑為4.75、2.36、1.18、0.660、0.30和0.15的六個標(biāo)準(zhǔn)篩，測量各篩篩余量的質(zhì)量mi，計算出各篩的分計篩余量和累計篩余量。**砂的篩分析法的幾個概念：分計篩余量mi：砂子通過六個標(biāo)準(zhǔn)篩時各篩上的篩余量，即mi(其中i=1,2,3,4,5,6)；分計篩余率：各篩上的分計篩余量占砂樣總質(zhì)量（500g）的百分率，即=mi/500;累計篩余率

：各篩與比該篩粗的所有分計篩余率之和。即篩孔/mm分計篩余量/g分計篩余率%

累計篩余率%4.75m12.36m21.18m30.60m40.30m50.15m6**砂的顆粒級配評定標(biāo)準(zhǔn)：砂的顆粒級配評定：P59表5.5

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，按0.60mm的篩孔的累計篩余百分率分為三個級配區(qū)：I級配區(qū)砂：=（85~71）%；II級配區(qū)砂：=（41~70）%；III級配區(qū)砂：=（16~40）%。砂的粗細程度判斷標(biāo)準(zhǔn)：砂的粗細程度用細度模數(shù)表示：普通混凝土優(yōu)先使用中砂MX=3.0~2.3；粗砂：=3.7~3.1；中砂：

=3.0~2.3；細砂：=2.2~1.6特細砂：

=1.5~0.7。例題：評定該砂級配情況和細數(shù)：篩孔尺寸/mm

分計篩余累計篩余百分率（%）分計篩余量/g分計篩余百分率（%）4.7515

2.36701.181050.601200.30900.15853142124181731738628097經(jīng)上面的計算可知：甲砂為II級配區(qū)、中砂。？課后思考題：請同學(xué)們自己評定P99習(xí)題5.1中兩種砂的級配情況與粗細程度？（2）石子的最大粒徑Dmax

與顆粒級配評定石子粒徑D的一般范圍：4.75mm<D<Dmax建筑工程中考慮最大粒徑Dmax的意義：（1）

在石子質(zhì)量m相同時，當(dāng)增大顆粒的最大粒徑Dmax時，其表面積減??；（2）用較大Dmax石子制做混凝土拌和物時，可以節(jié)約水泥的用量，因此比較經(jīng)濟。

（3）故在混凝土設(shè)計中，盡可能選用最大粒徑Dmax較大的石子。石子最大粒徑Dmax選用原則：（1）從結(jié)構(gòu)上考慮：

石子的最大粒徑應(yīng)該考慮建筑構(gòu)件的尺寸以及配筋的疏密。最大粒徑Dmax不得超過結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的1/4，且不得大于鋼筋最小凈距的3/4對混凝土實心板，石子的最大粒徑Dmax不宜超過板厚的1/3，且最大不得超過50mm。（2）從施工上考慮：從施工上，對最大粒徑也有相應(yīng)的限制。當(dāng)最大粒徑過粗時，不利于混凝土拌合物的振搗、攪拌和運輸。（3）從經(jīng)濟上考慮：

當(dāng)Dmax增大時，水泥用量減少，但是從下面曲線可見，當(dāng)Dmax>150mm時，

節(jié)約水泥的效果不明顯。所以最大粒徑不宜超過150mm。**建筑工程中混凝土用石子的最大粒徑Dmax大致選擇范圍：一般水利、海港等大型工程中:

混凝土用石子最大粒徑Dmax采用120mm或150mm;一般房屋建筑工程中:

混凝土用石子的最大粒徑Dmax一般采用20mm、31.5mm、40mm和60mm。石子的顆粒級配：石子的顆粒級配：是指石子中不同石子粒徑的搭配分布情況。石子的顆粒級配與砂子一樣，也是采用篩分析法來確定的，其標(biāo)準(zhǔn)篩的孔徑為2.36、4.75、9.50、16.0、19.0、26.5、31.5、37.5、53.0、63.0、75.0和90mm共12個篩.粗骨料的顆粒級配應(yīng)滿足P61表5.6。石子的顆粒級配按供應(yīng)情況分為連續(xù)粒級和單粒級兩種。連續(xù)粒級：是按顆粒尺寸由大到小連續(xù)分級（4.75mm~Dmax),每一級粗骨料都有適量的比例。單粒級：當(dāng)粗顆粒最大粒徑大于37.5mm時，粗顆粒的級配很不穩(wěn)定、很不連續(xù)，此時的石子搭配很不均勻。一般在混凝土配合比設(shè)計中，應(yīng)優(yōu)先選用連續(xù)級配；一般不宜選用“單一”的單粒級來設(shè)計混凝土。5.2.3混凝土用水混凝土用水的基本質(zhì)量要求是：不能含影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì)；不得影響混凝土強度的發(fā)展和耐久性。不得加快混凝土用鋼筋的銹蝕和脆斷；保證混凝土的表面不受污染?，F(xiàn)實生活中，凡是可以飲用的自來水和清潔的天然水，都可以用來拌制和養(yǎng)護混凝土。？請同學(xué)們思考：海水能否用來拌制鋼筋混凝土？為什么？5.2.4混凝土外加劑摻入外加劑的目的：在拌制混凝土的過程中，為改善混凝土的某些性能而特意摻入的物質(zhì)，其摻量一般不大于水泥質(zhì)量的5%。國外外加劑的發(fā)展?fàn)顩r：面前國外60%~90%的混凝土和砂漿中使用了外加劑，因此，外加劑在當(dāng)前已經(jīng)成為混凝土中除四種基本組成材料（膠凝材料、粗骨料、細骨料和水）以外的第五種重要組成材料。外加劑按使用功能分四大類：第一類外加劑：改善混凝土拌合物流變性能的外加劑：減水劑：在混凝土拌合物坍落度基本相同的條件下，加入減水劑可以減少用水量，并提高混凝土強度。我國常用的減水劑：M型減水劑（木質(zhì)磺酸鹽類減水劑）減水劑在混凝土中使用最普遍。引氣劑：定義：

指在混凝土攪拌過程中，能引入大量分布均勻、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡的外加劑。歷史背景：引氣劑于本世紀(jì)30年代出現(xiàn)于美國，被認(rèn)為是混凝土材料發(fā)展進程中的重大發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于工程中我國常用的引氣劑：松香樹脂類。引氣劑的作用：（1）改善混凝土拌和物的和易性；（2）能提高混凝土的抗?jié)B性和抗凍性；（3）但降低混凝土的強度；第二類外加劑：調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時間和硬化性能的外加劑：緩凝劑：

我國應(yīng)用較多的有木質(zhì)素磺酸鈣和糖蜜；速凝劑：

我國應(yīng)用較多的有紅星一型、國產(chǎn)711；早強劑：

我國應(yīng)用較多的有Nacl等第三類外加劑：

改善混凝土耐久性能的外加劑：加氣劑：如鋁粉等；防水劑；阻銹劑：指能減少混凝土中鋼筋的銹蝕。第四類外加劑：

改善混凝土其他性能的外加劑：膨脹劑：能使混凝土產(chǎn)生補償收縮或微膨脹。防凍劑：能使混凝土在低溫下免受凍害。著色劑：5.3普通混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)普通混凝土的主要技術(shù)要求是：（1）與施工條件相適應(yīng)的和易性（工作性）；（2）符合設(shè)計要求的強度；（3）與使用環(huán)境相適應(yīng)的耐久性。5.3.1新拌混凝土的和易性：1和易性的概念：是指由水泥漿和骨料拌和而成的混凝土拌和物,在一定的施工條件下，便于各種施工工序（拌合、運輸、澆灌和振搗）的操作，以保證獲得均勻密實的混凝土的性能；和易性的內(nèi)容：和易性包含流動性、粘聚性和保水性三方面的內(nèi)容。流動性、粘聚性和保水性的定義：流動性：是指新拌混凝土在自重或機械振搗作用下，能產(chǎn)生流動，并均勻密實地填充到模板的各個角落的性能；粘聚性：是新拌混凝土在施工過程中其組成材料之間有一定的粘聚力，使得混凝土不致發(fā)生分層和離析的性能；保水性：新拌混凝土在施工過程中，保持水分不易析出的能力。2和易性測定方法：和易性的測定：一般以測定混凝土拌和物的流動性為主，輔以對粘聚性和保水性的觀察，以判斷新拌混凝土的和易性是否滿足工程的需要。流動性的測定方法：

主要有坍落度法和維勃稠度法兩種。（1）測定流動性的第一種方法：坍落度法坍落度法：將混凝土拌和物按規(guī)定的實驗方法裝入標(biāo)準(zhǔn)的圓錐形筒（坍落筒）內(nèi)，均勻搗平后，再將筒垂直向上快速（5~10s）提起，測量筒高與坍落后的混凝土試件最高點之間的高度差，即為該混凝土拌和物的坍落度值（以mm為單位，精確到5mm),通常用T表示。坍落度法適用的條件：

僅適用于骨料最大粒徑不大于40mm,且坍落度不小于10mm的混凝土拌和物。坍落度反映的是混凝土拌合物流動性的好壞。表5.10混凝土澆灌時的坍落度(mm)

結(jié)構(gòu)種類

坍落度基礎(chǔ)或地面的墊層，無配筋的大體積結(jié)構(gòu)（擋土墻等）或配筋較稀的結(jié)構(gòu)；10~30板、梁和大中型截面的柱子30~50配筋密列的結(jié)構(gòu)（薄壁、細柱等）50~70配筋特密的結(jié)構(gòu)70~90思考題：坍落度的設(shè)計主要考慮哪些因素？混凝土拌和物的流動性通過坍落度法測定以后，再觀察混凝土拌和物的粘聚性和保水性，以判斷其和易性：粘聚性的觀察方法：將搗棒在已坍落的混凝土錐體側(cè)面輕輕敲打，如果混凝土錐體逐漸下降，表示粘聚性良好，如果錐體倒塌或崩裂，說明粘聚性不好；保水性觀察辦法：若提起坍落筒后發(fā)現(xiàn)較多漿體從筒底流出，說明保水性不好。

（2）測定流動性的第二種方法：

維勃稠度法適用范圍：僅適用于骨料最大粒徑不超過40mm,且坍落度小于10mm的混凝土拌合物流動性的測定；測定方法：試驗五普通混凝土主要技術(shù)性能試驗坍落度法的優(yōu)點：坍落度法簡單易行，且指標(biāo)明確，故至今仍為世界各國廣泛采用坍落度法的缺點：（1）測定結(jié)果受操作技術(shù)的影響較大；（2）觀察粘聚性與保水性時有主觀因素的影響；（3）該方法僅適用于骨料粒徑小于40mm，且坍落度大于10mm的混凝土拌合物流動性的測定。

3影響和易性的主要因素（1）水泥漿的數(shù)量和水灰比的影響：在水灰比（W/C）一定的情況下，對同一體積的混凝土拌合物而言，水泥漿越多，流動性越好，但水泥漿數(shù)量過多時，會出現(xiàn)流漿現(xiàn)象，過少時，會導(dǎo)致粘性不良。在水泥漿數(shù)量一定的情況下，水灰比（W/C）越大，拌合物的流動性越好，但W/C過大時，混凝土的粘聚性與保水性降低。（2）砂率的影響：(3)組成材料的性質(zhì)對和易性的影響水泥對混凝土拌合物和易性的影響：主要是水泥品種和水泥水泥細度的影響：使用硅酸鹽水泥以及普通水泥，流動性大，保水性好！水泥越細，流動性越小，但保水性和粘聚性越好；骨料的影響：級配越好的骨料，流動性越大；顆粒粒徑越大，流動性越大；（4）時間和溫度對和易性的影響混凝土拌合物的流動性隨溫度的升高、時間的延長而降低而變干稠，流動性降低；工作性影響因素組成材料環(huán)境因素時間水泥水外加劑骨料溫度濕度風(fēng)速最大粒徑砂率吸水性形狀級配表面紋理總結(jié)：影響和易性的主要因素5.3.2硬化混凝土的強度

強度包括抗壓、抗拉、抗彎和抗剪強度1混凝土的抗壓強度和強度等級：抗壓強度fcu的測試：標(biāo)準(zhǔn)試件尺寸：邊長為150mm的立方體標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件：養(yǎng)護時間：28day計算公式：fcu=P/(150*150)**P指的是混凝土試件受壓的破壞載荷

如果實驗使用的為非標(biāo)準(zhǔn)試件，則計算結(jié)果應(yīng)乘換算系數(shù)；試件尺寸換算系數(shù)立方體強度值邊長150mm的立方體1fcu=P/(150*150(邊長100mm的立方體0.95fcu=0.95*P/(100*100)邊長200mm的立方體1.05fcu=1.05*P/(200*200)[例]邊長為200mm的立方體某組混凝土試件，齡期為28d,測得破壞載荷分別為560kN600kN,580kN,試計算該組試件的混凝土立方體抗壓強度？解：計算公式為fcu=1.05*P/(200*200)Fcu1=1.05*560/(200*200)=14.7MPaFcu2=1.05*600/(200*200)=15.75MPaFcu3=1.05*580/(200*200)=15.23MPa

所求的混凝土立方體抗壓強度為：

Fcu=(Fcu1+Fcu2+Fcu3)/3=15.23MPa課堂練習(xí)：P99習(xí)題5.2

尺寸為100mm×100mm×100mm的某組混凝土試件，齡期為28d,測定破壞荷載分別為392kN,379kN,384kN試計算該組試件的混凝土立方體抗壓強度？解：計算公式為fcu=0.95×P/(100×100)Fcu1=0.95×392/(100×100)=37.24MPaFcu2=0.95×379/(100×100)=36.01MPaFcu3=0.95×384/(100*100)=36.48MPa

所求的混凝土立方體抗壓強度為：

Fcu=(Fcu1+Fcu2+Fcu3)/3=36.58MPa混凝土的強度等級劃分的標(biāo)準(zhǔn)：以混凝土立方體抗壓強度為標(biāo)準(zhǔn)混凝土按照立方體抗壓強度劃分為9級：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55等9級；我國目前建筑中采用的強度等級范圍為：強度等級

工程應(yīng)用<C15多用于基礎(chǔ)工程或大體積混凝土；C15~C25多用于普通的鋼筋混凝土構(gòu)件C20~C30多用于大跨度結(jié)構(gòu)或預(yù)制構(gòu)件；>C30預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土或特種構(gòu)件2影響混凝土強度的主要因素為了研究混凝土的強度影響因素，我們首先需了解混凝土的破壞形式：混凝土受壓破壞可能有以下三種形式：骨料與水泥石界面的粘結(jié)破壞；骨料本身發(fā)生劈裂破壞；水泥石本身的破壞。思考題：從混凝土的破壞形式，簡述影響混凝土強度的主要因素有哪些（1）水泥強度等級和水灰比的影響水灰比對混凝土強度的影響示意圖（2）骨料的影響；

水泥石與骨料的粘結(jié)力除了受水泥石強度的影響外，還與骨料（尤其是粗骨料）的表面狀況有關(guān)。碎石表面粗糙，粘結(jié)力比較大，卵石表面光滑，粘結(jié)力比較小。因而在水泥強度等級和水灰比相同的條件下，碎石混凝土的強度往往高于卵石混凝土。（3）養(yǎng)護溫度和濕度對強度的影響：

養(yǎng)護環(huán)境溫度高，水泥水化速度加快，混凝土早期強度高；反之亦然。若溫度在冰點以下，不但水泥水化停止，而且有可能因冰凍導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)疏松，強度嚴(yán)重降低，尤其是早期混凝土應(yīng)特別加強防凍措施。為加快水泥的水化速度，采用濕熱養(yǎng)護的方法，即蒸氣養(yǎng)護或蒸壓養(yǎng)護。濕度通常指的是空氣相對濕度。相對濕度低，混凝土中的水份揮發(fā)快，混凝土因缺水而停止水化，強度發(fā)展受阻。另一方面，混凝土在強度較低時失水過快，極易引起干縮，影響混凝土耐久性。一般在混凝土澆筑完畢后12h內(nèi)應(yīng)開始對混凝土加以覆蓋或澆水。

（4）齡期對強度的影響；（6）施工質(zhì)量

施工質(zhì)量的好壞對混凝土強度有非常重要的影響。施工質(zhì)量包括配料準(zhǔn)確，攪拌均勻，振搗密實，養(yǎng)護適宜等。任何一道工序忽視了規(guī)范管理和操作，都會導(dǎo)致混凝土強度的降低。

(7)試驗條件

試驗條件對混凝土強度的測定也有直接影響。如試件尺寸，表面的平整度，加荷速度以及溫濕度等，測定時，要嚴(yán)格遵照試驗規(guī)程的要求進行，保證試驗的準(zhǔn)確性。5.3.3硬化混凝土的變形性能5.3.4硬化混凝土的耐久性（P77）混凝土的抗?jié)B性；混凝土的抗凍性；混凝土的抗腐蝕性；混凝土的碳化；混凝土的堿-骨料反應(yīng)；思考題目：P985.2；5.8；5.12…………5.4混凝土的質(zhì)量控制與強度評定重點介紹混凝土的配制強度：我國目前規(guī)定，設(shè)計要求的混凝土配置強度保證率為95%，由P81表5.11可知，t=1.645,即混凝土的配置強度計算公式：混凝土的配置強度計算公式：混凝土強度等級C10~C204.0C20~C355.0>C356.0課堂思考題：1）影響混凝土強度的主要因素有哪些？2）混凝土強度與水泥用量有無關(guān)系？3）普通水泥混凝土的7d強度約為同條件下28d的——。

a)25%b)40%c)65%d)75%4)能不能說I區(qū)砂是粗砂區(qū)，II區(qū)砂是中砂區(qū)，III區(qū)砂是細砂區(qū)？5.5普通混凝土的配合比設(shè)計(1)配合比的定義：

指的是混凝土組成材料中各組成材料（水泥、水、砂子和石子）用量之比；（2）配合比的表示方法：通常用1m3混凝土各材料的質(zhì)量來表示，如1m3混凝土中，水泥：300kg,水：180kg,砂子:720kg,石子:2400kg;或以各種組成材料用量的比例來表示：

水泥：砂：石=1：2.4：4，水灰比為0.60，其中水泥為300kg（3）普通混凝土設(shè)計的基本要求：

（a）滿足混凝土拌合物和易性的要求；

(b）滿足結(jié)構(gòu)要求的強度等級；（c）滿足與使用環(huán)境相適應(yīng)的耐久性要求（4）配合比設(shè)計的三個重要參數(shù)：（a）水灰比W/C：表示水與水泥的用量之比；（b）單位用水量：指的是1m3混凝土中水的用量

（c）砂率：配合比設(shè)計的三個重要參數(shù)：水灰比W/C砂率單位用水量以上為普通混凝土配合比設(shè)計的一般步驟！5.5.2普通混凝土配合比設(shè)計的方法與步驟

混凝土配合比設(shè)計一般分三步：一、初步配合比的設(shè)計：

主要是利用經(jīng)驗公式或經(jīng)驗資料而獲得的初步配合比；二、實驗室配合比的設(shè)計：

由初步配合比出發(fā)，經(jīng)過實驗調(diào)整，得出滿足和易性、強度等要求的配合比；三、施工配合比的設(shè)計：考慮砂、石的含水率，計算出滿足施工要求的配合比一、初步配合比的設(shè)計：1，確定水灰比W/C:（1）定義：

水灰比表示混凝土中水的用量與水泥用量之比；（2）影響：水灰比的大小直接影響到混凝土的強度和耐久性。（3）水灰比越小，強度越高，而且耐久性越好，但水灰比過小，則耗用水泥過多，不但提高了成本，而且在混凝土硬化過程中增大了水化熱；（4）因此，確定水灰比應(yīng)分別根據(jù)強度和耐久性兩方面來考慮：（a）求滿足強度要求的水灰比（W/C）1

：混凝土強度等級C7.5~C204.0C20~C355.0>C356.0

混凝土的配置強度公式如下：又由P71公式（5.3）可知，混凝土的配置強度與水灰比（W/C）的關(guān)系為：由上述公式（1）、（2）可求得滿足強度要求的水灰比（W/C）1：（b）求滿足耐久性要求的水灰比（W/C）2

主要是根據(jù)結(jié)構(gòu)的類型以及使用環(huán)境，查P84表5.13，可求得該環(huán)境下結(jié)構(gòu)的最大水灰比（W/C）2，即為滿足耐久性要求的水灰比；（c）確定水灰比：從上述步驟可知，既滿足強度要求、又滿足耐久性要求的水灰比為：2確定單位用水量mwo:單位用水量：是指1m3混凝土中水的用量；單位用水量主要控制了混凝土拌合物的流動性，而流動性主要以坍落度來表示；單位用水量的確定：

應(yīng)根據(jù)混凝土施工要求的坍落度（P67表5.10）和已知的粗顆粒的種類以及最大粒徑Dmax查P84，表5.14可得。例如：要求設(shè)計一混凝土梁，已知粗顆粒為卵石，且最大粒徑Dmax=20mm,試求單位用水量？解：思路：應(yīng)根據(jù)混凝土施工要求的坍落度（P67表5.10）和已知的粗顆粒的種類以及最大粒徑Dmax查P84，表5.14可得。（1）查P67表5.10，可得梁的坍落度T=（30~50）

(2)查P84表5.14,可得單位用水量：

mW0=180kg/m3.？思考題：如果改為碎石，則單位用水量為多少？為什么兩者不同？

mW0=195kg/m3.3確定混凝土的單位水泥用量mC0:（a）首先根據(jù)水灰比的定義：（b）再根據(jù)結(jié)構(gòu)的類型和使用的環(huán)境，查P84，表5.13可得混凝土的最小水泥用量；(c)比較兩者大小，取二者的最大值作為單位水泥用量mC0例如：要求設(shè)計一室內(nèi)鋼筋混凝土梁，已知粗顆粒為卵石，且最大粒徑Dmax=20mm,水灰比W/C=0.6，試確定單位水泥用量？解：（1）確定單位用水量：根據(jù)混凝土施工要求的坍落度（P67表5.10）和已知的粗顆粒的種類以及最大粒徑Dmax查P84，表5.14可得:

mW0=180kg/m3。（2）根據(jù)定義確定單位水泥用量：（3）再根據(jù)結(jié)構(gòu)的類型和使用的環(huán)境，查P84，表5.13,可得最小水泥用量為260kg/m3.取（2）、（3）計算結(jié)果的較大值作為我們的單位水泥用量，即mco=300kg/m34確定混凝土的砂率主要根據(jù)水灰比、骨料的類型（卵石或碎石）以及最大粒徑確定；砂率主要通過查表法確定：查P85表5.15混凝土砂率選用表。例：要求設(shè)計一室內(nèi)鋼筋混凝土梁，已知粗顆粒為卵石，且最大粒Dmax=20mm,水灰比W/C=0.6，試確定混凝土的砂率？解：查表5.15可得：砂率=（32~37）%，具體計算時，我們可以取=35%5確定1m3混凝土中砂、石的用量mso、mgo:

兩種方法：質(zhì)量法和體積法（1）質(zhì)量法：也稱表觀密度法，就是在計算時，先假定所配置的混凝土的表觀密度為一定值，然后根據(jù)水泥、水、砂和石的總質(zhì)量等于表觀密度乘以總體積的原理來求解砂和石的質(zhì)量，即：混凝土強度等級表觀密度

kg/m3C7.5~C102350C15~C352400C40~C602450>C602480（2）體積法原理：假定混凝土拌合物的總體積（1m3)等于各組成材料的絕對體積以及拌合物中所含空氣的體積之和.

通過上述5步，我們求出了單位體積（1m3)混凝土中水泥、水、砂和石的用量分別為：mco、mwo、mso和mgo于是混凝土的初步配合比為：

水泥、水、砂和石的用量之比為：mco：mso：mgo，水灰比W/C=mwo

：mco從初步配合比的設(shè)計步驟來看，許多參數(shù)都是通過查表或經(jīng)驗公式求得；因此、由初步配合比配置而成的混凝土拌合物可能達不到和易性和強度的要求；故必須進一步調(diào)整和確定配合比—————即進行所謂的實驗室配合比設(shè)計。

二實驗室配合比的設(shè)計

主要對初步配合比進行和易性的調(diào)整及強度的校核。（1）和易性的調(diào)整：調(diào)整的目的：

a）使和易性滿足施工的要求；b）使水灰比滿足強度和耐久性的要求；調(diào)整的方法及步驟：

按初步配合比計算出各組成材料用量，試制15L（或25L）混凝土拌合物，配置成混凝土拌合物；測量該拌合物的流動性（坍落度法），并觀察拌合物的粘聚性和保水性，如不滿足要求，則需進行調(diào)整配合比。在測定混凝土拌和物的和易性時，可能存在以下四種情況：

（P98習(xí)題5.14）a）流動性比要求的?。?/p>

調(diào)整辦法：保持W/C不變，增大水、水泥用量；b）流動性比要求的大：

調(diào)整辦法：保持砂率不變，增大砂、石用量；c）砂漿不足引起粘聚性和保水性不良時：

調(diào)整辦法：單獨增加砂的用量，適當(dāng)增大砂率；d）砂漿過多引起粘聚性和保水性不良時：

調(diào)整辦法：單獨減少砂的用量，適當(dāng)降低砂率；

通過實驗室反復(fù)調(diào)整，使混凝土拌合物達到和易性的要求后，測量出拌合物的實際表觀密度，再校核該拌合物的強度：（2）強度的校核：

分別用三個水灰比，拌制三個混凝土試樣，測量其28d的抗壓強度值看是否滿足強度的要求。

強度的驗證公式為：

經(jīng)和易性的調(diào)整和強度校核后，可以計算出實驗室調(diào)整后的1m3中各組成材料的用量如下：（1）測量拌合物的實際表觀密度（2）計算實驗室配合比1m3混凝土中各材料的用量(例如求解水泥用量如下）：

*建議不要用書上介紹的校正系數(shù)法*同理，實驗室調(diào)整后，1m3混凝土中水的用量Wsh:同理，實驗室調(diào)整后，1m3混凝土中砂的用量Ssh:同理，實驗室調(diào)整后，1m3混凝土中石的用量Gsh:例：P100習(xí)題5.3

某混凝土試樣試拌調(diào)整后，各種材料的用量分別為：水泥3.1kg,水1.86kg,砂6.20kg,石子12.85kg,實測其表觀密度為2450kg/m3,求1m3混凝土中各種材料的實際用量？解：1m3混凝土中水泥的實際用量Csh為：1m3混凝土中水泥的實際用量Csh為：課堂練習(xí)：請同學(xué)們自己求解1m3混凝土中水、砂和石的實際用量？三施工配合比的設(shè)計

主要考慮到砂、石中含水，設(shè)砂的含水率為a%,石的含水率為b%,則施工配合比為：水泥：C’=Csh;砂：

S’=Ssh（1+a%);石：

G’=Gsh（1+b%);水：

W’=Wsh-Ssh

*a%-Gsh*b%；總結(jié)：混凝土配合比設(shè)計的基本步驟？（2）單位用水量的確定：查表法（P84表5.14）；（3）確定單位水泥用量；（定義法和查表5.13）（4）確定砂率：查表法（P85表5.15）；（5）確定砂石用量：工程中一般用質(zhì)量法；三、實驗室配合比的設(shè)計：（1）和易性的調(diào)整：取15L/25L混凝土拌合物；（2）強度校核；四、施工配合比的設(shè)計：主要考慮砂、石的含水率；一、基本設(shè)計資料的收集；

二、初步配合比的設(shè)計：

（1）水灰比的確定：從強度和耐久性入手；一、基本設(shè)計資料的收集包含如下內(nèi)容：1）混凝土的設(shè)計強度；2）混凝土的耐久性設(shè)計要求；3）原材料的品種以及物理性質(zhì)：水泥：水泥品種，實測強度，密度；砂子：級配和粗細情況，表觀密度；石子：品種（卵石或碎石）、最大粒徑、表觀密度；水：來源（自然水或天然水）、密度103kg/m35.5.3普通混凝土配合比設(shè)計實例[例題]

某室內(nèi)現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁，混凝土設(shè)計強度等級為C25，施工要求坍落度為（35~50）mm，（混凝土由機械攪拌，機械振搗），該施工單位無歷史統(tǒng)計資料。原材料情況如下：水泥：實測強度45MPa，密度

砂子：II區(qū)中砂，表觀密度碎石：最大粒徑40mm、表觀密度水：自然水、試求：（1）混凝土的初步配合比；（2）調(diào)整后，加入5%的水泥漿，實測表觀密度為2432kg/m3，求實驗室配合比？（3）砂子含水率a%=4%,石子含水率b%=1%,求混凝土的施工配合比？一、求初步的配合比？1確定水灰比W/C：從強度和耐久性著手；（a）求滿足強度要求的水灰比（W/C）1

：（b）求滿足耐久性要求的水灰比（W/C）2

：

主要是根據(jù)結(jié)構(gòu)的類型以及使用環(huán)境，查P84表5.13，可求:室內(nèi)鋼筋混凝土梁的最大水灰比（W/C）2=0.65，即為滿足耐久性要求的水灰比；（c）確定水灰比：則取W/C=0.60既滿足強度要求、又滿足耐久性要求.2單位用水量mwo的確定：單位用水量的確定：應(yīng)根據(jù)混凝土施工要求的坍落度（P67表5.10）和已知的粗顆粒的種類以及最大粒徑Dmax查P84，表5.14可得。本題中：

坍落度：（35~50）mm、碎石：Dmax=40mm,

查P84，表5.14可得:Mwo=175kg/m33確定混凝土的單位水泥用量mC0:（a）首先根據(jù)水灰比的定義：（b）再根據(jù)結(jié)構(gòu)的類型(鋼筋混凝土梁）和使用的環(huán)境（室內(nèi)），查P84，表5.13可得混凝土的最小水泥用量為260kg/m3(c)

比較兩者大小，取二者的最大值作為單位用水量:mC0=292kg/m34確定混凝土的砂率主要根據(jù)水灰比(0.60)、骨料的類型（碎石）以及最大粒徑(40mm),查P85表5.15確定混凝土砂率選用表。解：查表5.15可得：砂率為（33~38）%，具體計算時，我們可以取=35%5確定1m3混凝土中砂、石的用量mso、mgo:

兩種方法：質(zhì)量法和體積法混凝土強度等級C7.5~C10C15~C35C40~C60>C60表觀密度kg/m32350240024502480本題中，混凝土的設(shè)計強度為C25，則可以假定1m3混凝土的表觀密度為：已求得砂率=35%，

另外也可通過體積法確定砂、石單位體積用量；下面用體積法確定砂、石的單位體積用量：混凝土的初步配合比為：用1m3混凝土各組成材料的質(zhì)量來表示，本題中，水泥：292kg,水：175kg,砂子:677kg,石子:1256kg;或以各種組成材料用量的比例來表示：

水泥：砂：石=1：2.32：4.30，水灰比為0.60，其中水泥為300kg問題二、調(diào)整后，加入5%的水泥漿，實測表觀密度為2432kg/m3，求實驗室配合比？（1）按初步配合比計算出各組成材料用量，試制25L混凝土拌合物，配置成混凝土拌合物；測量拌合物的流動性（坍落度法），并觀察拌合物的粘聚性和保水性；本題不滿足流動性要求。（2）調(diào)整方法：

保持水灰比不變，加入4%的水泥漿；（3）首先計算出25L混凝土拌合物需要各組分材料的用量：水泥：25=mco(292):1000，得水泥用量：7.3kg;水：25=mwo(175):1000，得水用量：4.38kg;砂：25=mso(677):1000，得砂用量：16.92kg;石：25=mgo(1256):1000，得石用量：31.4kg;調(diào)整流動性的方法：保持水灰比不變，加入5%的水泥漿調(diào)整后各材料用量如下：水泥mcb：7.3（1+5%）=7.67kg;水mwb：4.38（1+5%）=4.6kg;砂msb：16.92kg;石mgb：31.4kg;（4）強度校核：

分別用0.55、0.60、0.65

三個水灰比，拌制三個混凝土試樣，測量其28d的抗壓強度值，實驗可得W/C=0.60滿足強度要求。（5）計算實驗室配合比1m3混凝土水泥的用量：（6）實驗室配合比為：

水泥Csh：308kg,水Wsh：185kg,

砂子Ssh:679kg,石子Gsh:1260kg;三、施工配合比的設(shè)計：主要考慮到砂、石中含水，已知砂的含水率為4%,石的含水率為1%,則施工配合比為：水泥：C’=Csh=308kg;砂：

S’=Ssh（1+4%)=706kg;石：

G’=Gsh（1+1%)=1273kg;水：

W’=Wsh-Ssha%-Gshb%=143kg；思考題：摻減水劑的普通混凝土配合比如何設(shè)計？例：其他已知條件本章例題，摻入2%的某減水劑，可在保持坍落度不變的情況下減水15%，要求摻入后保持混凝土的強度和坍落度不變，試確定水灰比？思路：