《建筑材料》課件-普通水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)

建筑材料1.混凝土配合比的表示方法2.混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本要求3.混凝土配合比設(shè)計(jì)的技術(shù)資料4.混凝土配合比設(shè)計(jì)的三大參數(shù)5.混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本原理6.混凝土配合比設(shè)計(jì)的方法與步驟普通水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)普通水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)1、混凝土配合比的表示方法

混凝土配合比是指混凝土中各組成材料（水泥、水、砂、石）用量之間的比例關(guān)系。常用的表示方法有兩種：（1）以1m3混凝土中各項(xiàng)材料的質(zhì)量來(lái)表示，如1m3混凝土中水泥300kg、水180kg、砂子720kg、石子1200kg。（2）以各項(xiàng)材料相互間的質(zhì)量比來(lái)表示。如上例換算成質(zhì)量比可表示為水泥：砂子：石子＝1：2.4：4，水灰比為0.60。設(shè)計(jì)混凝土配合比的任務(wù)，就是要根據(jù)原材料的技術(shù)性能及施工條件，確定出能滿足工程所要求的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)并符合經(jīng)濟(jì)原則的各項(xiàng)組成材料的用量。2、混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本要求（1）滿足混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所要求的強(qiáng)度等級(jí)。（2）滿足混凝土施工所要求的混凝土拌和物的施工和易性；（3）滿足工程所處環(huán)境對(duì)混凝土耐久性的要求；（4）在滿足各項(xiàng)技術(shù)性質(zhì)的前提下，使各組材料經(jīng)濟(jì)合理，盡量做到節(jié)約水泥以降低混凝土成本。3、混凝土配合比設(shè)計(jì)的技術(shù)資料（1）設(shè)計(jì)要求的混凝土強(qiáng)度等級(jí)，承擔(dān)施工單位的管理水平；（2）工程所處的環(huán)境和設(shè)計(jì)對(duì)混凝土耐久性的要求；（3）混凝土所處的部位、結(jié)構(gòu)構(gòu)造情況、施工條件等；（4）原材料的品質(zhì)及技術(shù)性能指標(biāo)，如水泥品種、強(qiáng)度等級(jí)、密度；砂的細(xì)度模數(shù)和級(jí)配；石子種類、最大粒徑和級(jí)配；是否摻用外加劑、摻合料等。4、混凝土配合比設(shè)計(jì)的三大參數(shù)

由水泥、水、細(xì)集料、粗集料組成的普通水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)，實(shí)際上就是確定水泥、水、砂、石這四種基本組成材料的用量。其中可用水灰比、砂率、單位用水量三個(gè)重要參數(shù)來(lái)反應(yīng)四種材料之間的相互關(guān)系。在配合比設(shè)計(jì)中正確地確定這三個(gè)參數(shù)，就能使混凝土滿足上述設(shè)計(jì)要求。（1）水灰比（W/C）；（2）砂率（

βs）

；（3）單位用水量（

mw0）。

水灰比（mw/mc

）、單位用水量（mw）和砂率（βs）是混凝土配合比設(shè)計(jì)的三個(gè)基本參數(shù)。水泥水砂石子水泥漿骨料混凝土單位用水量mw砂率βw水灰比mw/mc與強(qiáng)度、耐久性有關(guān)與流動(dòng)性有關(guān)與粘聚性、保水性有關(guān)5、混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本原理（1）絕對(duì)體積法該法是假定混凝土拌和物的體積等于各組成材料絕對(duì)體積及拌和物中所含空氣的體積之和。（2）假定表觀密度法如果原材料比較穩(wěn)定，可先假設(shè)混凝土的表觀密度為一定值，混凝土拌和物各組成材料的單位用量之和，即為表觀密度。通常普通水泥混凝土的表觀密度為2350～2450kg/m3。6、混凝土配合比設(shè)計(jì)的方法步驟

混凝土配合比設(shè)計(jì)方法步驟包括計(jì)算初步配合比、試配和調(diào)整得出基準(zhǔn)配合比、檢驗(yàn)強(qiáng)度確定實(shí)驗(yàn)室配合比、考慮砂石含水確定施工配合比。（1）確定配制強(qiáng)度（2）計(jì)算水灰比（3）確定單位用水量（4）計(jì)算水泥用量（5）確定砂率（6）計(jì)算砂石用量（一）計(jì)算混凝土初步配合比（1）確定混凝土配制強(qiáng)度為使所配制的混凝土具有必要的強(qiáng)度保證率，混凝土的強(qiáng)度必須大于其標(biāo)準(zhǔn)值。式中：——混凝的土配制強(qiáng)度，MPa；——設(shè)計(jì)要求的混凝土強(qiáng)度等級(jí)，MPa；σ——混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，MPa。當(dāng)施工單位具有近期的同一品種混凝土強(qiáng)度資料時(shí)，其混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，應(yīng)用歷史數(shù)據(jù)計(jì)算。混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差取決于混凝土生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量管理水平，它應(yīng)根據(jù)施工單位歷史資料計(jì)算得出，當(dāng)施工單位若無(wú)統(tǒng)計(jì)資料時(shí)，可根據(jù)要求的混凝土強(qiáng)度等級(jí)參考下表取值。混凝土強(qiáng)度等級(jí)/MPa低于C20C20～C35高于C35標(biāo)準(zhǔn)差σ/MPa4.05.06.0混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差σ（2）確定水灰比（W/C）1）按混凝土強(qiáng)度要求計(jì)算水灰比式中：——回歸系數(shù)，可按下表選用；

——水泥28d抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值，MPa?；炷翉?qiáng)度公式的回歸系數(shù)2）按耐久性要求進(jìn)行水灰比校核按式計(jì)算所得的水灰比是按強(qiáng)度要求計(jì)算得到的結(jié)果，在確定水灰比時(shí)，還應(yīng)根據(jù)混凝土所處的環(huán)境條件、耐久性要求的允許最大水灰比進(jìn)行校核。如按強(qiáng)度計(jì)算的水灰比小于耐久性要求的最大水灰比時(shí)，則采用按強(qiáng)度計(jì)算的水灰比；反之，則采用按耐久性要求的允許最大水灰比。參照下表。環(huán)境條件結(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)力混凝土干燥環(huán)境正常的居住或辦公用房?jī)?nèi)部件不作規(guī)定0.650.60200260300潮濕環(huán)境無(wú)凍害高濕度的室內(nèi)、室外部件，在非侵蝕性土和（或）水中的部件0.70.600.60225280300有凍害經(jīng)受凍害的室外部件，在非侵蝕性土和（或）水中經(jīng)受凍害的部件，高濕度且經(jīng)受凍害的室內(nèi)部件0.550.550.55250280300有害和除冰劑的潮濕環(huán)境經(jīng)受凍害和除冰劑作用的室內(nèi)和室外部件0.500.500.50300300300混凝土的最大水灰比和最小水泥用量（3）確定單位用水量（mw0）根據(jù)粗集料的品種、數(shù)量，最大粒徑及施工要求的混凝土拌和物的坍落度或維勃稠度值選擇1m3混凝土拌和物的用水量。一般可根據(jù)施工單位對(duì)所用材料的經(jīng)驗(yàn)選定。如使用經(jīng)驗(yàn)不足，可參照下表選取。拌合物稠度卵石最大粒徑/mm碎石最大粒徑/mm項(xiàng)目指標(biāo)102031.540162031.540坍落度/mm10～3035～5055～7075～90190200210215170180190195160170180185150160172175200210220230185195205215175185195205165175185195維勃稠度/s16～2011～155～10175180185160165170———145150155180185190170175180———155160165塑性和干硬性混凝土的用水量(單位:kg/m3)注:本表用水量是采用中砂時(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5～10kg；采用粗砂時(shí)，則可減少5～10kg。摻用外加劑或摻和料時(shí)，用水量應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整。本表不適于水灰比小于0.4或大于0.8時(shí)的混凝土。（4）計(jì)算單位水泥用量（mc0）首先根據(jù)已選定的混凝土單位用水量（mw0）和水灰比(W/C)可求出單位水泥用量：校核：再根據(jù)結(jié)構(gòu)使用環(huán)境條件和耐久性的要求，確定混凝土最小的單位水泥用量。如算得的水泥用量小于耐久性要求的最小水泥用量時(shí)，則采用按耐久性要求的最小水泥用量；反之，則采用算得的水泥用量。參照下表。環(huán)境條件結(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)力混凝土干燥環(huán)境正常的居住或辦公用房?jī)?nèi)部件不作規(guī)定0.650.60200260300潮濕環(huán)境無(wú)凍害高濕度的室內(nèi)、室外部件，在非侵蝕性土和（或）水中的部件0.70.600.60225280300有凍害經(jīng)受凍害的室外部件，在非侵蝕性土和（或）水中經(jīng)受凍害的部件，高濕度且經(jīng)受凍害的室內(nèi)部件0.550.550.55250280300有害和除冰劑的潮濕環(huán)境經(jīng)受凍害和除冰劑作用的室內(nèi)和室外部件0.500.500.50300300300混凝土的最大水灰比和最小水泥用量（5）確定合理砂率（

βs）

確定砂率的原則應(yīng)是砂的體積填滿粗集料的空隙體積，并略有富余。由于砂率對(duì)混凝土拌和物的工作性影響很大，對(duì)于大型混凝土工程應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定合理砂率。一般可根據(jù)粗集料的品種與最大粒徑以及混凝土的水灰比參照下表選取。水灰比（W/C）卵石最大粒徑/mm碎石最大粒徑/mm1020401620400.400.500.600.7026～3230～3533～3836～4125～3129～3432～3735～4024～3028～3331～3634～3930～3533～3836～4139～4429～3432～3735～4038～4327～3230～3533～3836～41混凝土的砂率(單位：%)注:1.本表數(shù)值是中砂的選用砂率，對(duì)細(xì)砂或粗砂，可相應(yīng)地減少或增大砂率。2.本表適用于坍落度為10～60mm的混凝土。對(duì)坍落度大于60mm的混凝土，應(yīng)在本表的基礎(chǔ)上，按坍落度每增大20mm、砂率增大1%的幅度予以調(diào)整。（6）計(jì)算砂、石用量（ms0、mg0）在已掌握材料的性能指標(biāo)及已知砂率的情況下，砂、石的用量可用質(zhì)量法或體積法求得。1）質(zhì)量法。又稱假定表觀密度法，假定混凝土拌和物的表觀密度為固定值，混凝土拌和物各組成材料的單位用量之和即為其表觀密度。砂、石單位用量可按下式計(jì)算：式中：

ρcp——混凝土拌和物的假定表觀密度，kg/m3。其值可根據(jù)施工單位積累的

試驗(yàn)資料確定。通常普通水泥混凝土的表觀密度為2350～2450kg/m3；mc0、ms0、mg0、

mw0——1m3混凝土中水泥、砂子、石子、水的質(zhì)量。通常普通水泥混凝土的表觀密度為2350～2450kg/m3。2）體積法。又稱絕對(duì)體積法，假定混凝土拌和物的體積等于各組成材料絕對(duì)體積及拌合物中所含空氣的體積之和。砂、石單位用量可按下式計(jì)算：式中：mc0、ms0、mg0、

mw0——1m3混凝土中水泥、砂子、石子、水的質(zhì)量；

ρc、ρw、ρs′、ρg′——水泥、水的密度，砂、石的堆積密度，kg/m3；

α——混凝土含氣量百分?jǐn)?shù)，在不使用引氣劑外加劑時(shí)，可選取α=1。通過(guò)以上六個(gè)步驟計(jì)算，可將水泥、水、砂、石的用量全部求出，得到初步配合比，而以上各項(xiàng)計(jì)算結(jié)果多數(shù)利用經(jīng)驗(yàn)公式或經(jīng)驗(yàn)資料獲得，因此配合比所得的混凝土不一定符合實(shí)際要求，因此應(yīng)對(duì)配合比進(jìn)行試配、調(diào)整和確定。初步配合比：（1）以1m3混凝土中各組成材料的實(shí)際用量表示。（2）以組成材料用量之比表示：mc0：ms0：mg0＝1：x：y，mw/mc

。采用工程中實(shí)際采用的原材料及攪拌方法，按初步配合比計(jì)算出配制15～30L混凝土的材料用量，拌制成混凝土拌和物。首先通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定坍落度，同時(shí)觀察粘聚性和保水性。若不符合要求，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整原則如下：若流動(dòng)性太大，可在砂率不變的條件下，適當(dāng)增加砂、石用量；若流動(dòng)性太小，應(yīng)在保持水灰比不變的條件下，增加適量的水和水泥；粘聚性和保水性不良時(shí)，實(shí)質(zhì)上是混凝土拌和物中砂漿不足或砂漿過(guò)多，可適當(dāng)增大砂率或適當(dāng)降低砂率，調(diào)整到和易性滿足要求時(shí)為止。當(dāng)試拌調(diào)整工作完成后，應(yīng)測(cè)出混凝土拌和物的表觀密度（ρcp），重新計(jì)算出1m3混凝土的各項(xiàng)材料用量，即為供混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)用的基準(zhǔn)配合比。（二）試配、調(diào)整得出混凝土基準(zhǔn)配合比設(shè)調(diào)整和易性后試配15～30L混凝土的材料用量為水mwb、水泥mcb、砂msb、石子mgb，則基準(zhǔn)配合比如下所示：式中：

ρcp——混凝土拌和物表觀密度實(shí)測(cè)值，kg/m3；mwJ、mcJ、msJ、mgJ——基準(zhǔn)配合比1m3混凝土的用水量、水泥用量、砂子用量、石子用量。經(jīng)過(guò)和易性調(diào)整試驗(yàn)