第3章 混凝土和砂漿4 配合比設計

1、第第3章章 水泥混凝土和砂漿水泥混凝土和砂漿土木工程材料土木工程材料3.7 混凝土的質量控制與強度評定混凝土的質量控制與強度評定3.7.1 混凝土的質量控制混凝土的質量控制（Quality controlment of concrete）1混凝土生產(chǎn)前的初步控制混凝土生產(chǎn)前的初步控制 包括人員配備、設備調試、組成材料的檢驗及包括人員配備、設備調試、組成材料的檢驗及配合比的確定與調整等配合比的確定與調整等2混凝土生產(chǎn)過程中的控制混凝土生產(chǎn)過程中的控制 包括在稱量、攪拌、運輸、澆筑、振搗及養(yǎng)護包括在稱量、攪拌、運輸、澆筑、振搗及養(yǎng)護過程中的控制等過程中的控制等 3混凝土生產(chǎn)后的合格控制混凝土生產(chǎn)后

2、的合格控制 包括批量劃分，確定取樣批數(shù)，確定檢測方法包括批量劃分，確定取樣批數(shù)，確定檢測方法和驗收標準等和驗收標準等3.7.2 混凝土強度的評定方法混凝土強度的評定方法（Judgement method of concrete strength）1混凝土強度的波動規(guī)律混凝土強度的波動規(guī)律 正態(tài)分布正態(tài)分布圖圖3-24 混凝土強度的正態(tài)分布曲線混凝土強度的正態(tài)分布曲線 （1）強度平均值）強度平均值 cucu,11niiffn（2）強度標準差）強度標準差 :說明強度的離散程度，值大，說明強度分說明強度的離散程度，值大，說明強度分布集中程度差，質量不均勻，不穩(wěn)定布集中程度差，質量不均勻，不穩(wěn)定222

3、cucu,cucu,1111nniiiifffn fnn（3）變異系數(shù)）變異系數(shù):值越小，說明該混凝土強度質量越穩(wěn)定，混值越小，說明該混凝土強度質量越穩(wěn)定，混凝土生產(chǎn)的質量水平越高凝土生產(chǎn)的質量水平越高 VcuCf2混凝土強度保證率（混凝土強度保證率（P）l混凝土強度總體分布中，不小于設計要求的強度等混凝土強度總體分布中，不小于設計要求的強度等級標準值（級標準值（fcu,k）的概率（）的概率（P）。）。l以正態(tài)分布曲線下的陰影部分來表示以正態(tài)分布曲線下的陰影部分來表示 圖圖3-26 混凝土強度保證率混凝土強度保證率3混凝土配制強度混凝土配制強度cu,ocu,kfft設計要求的混凝土強度保證率為

4、設計要求的混凝土強度保證率為95%，則，則 cu,ocu,k1.645ff4混凝土強度的評定混凝土強度的評定（1）統(tǒng)計方法評定）統(tǒng)計方法評定 （2）非統(tǒng)計方法評定）非統(tǒng)計方法評定 3.8 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計 l 混凝土配合比：混凝土配合比：混凝土中各組成材料數(shù)量之間的比例關系混凝土中各組成材料數(shù)量之間的比例關系 。 l 混凝土配合比的表示方法混凝土配合比的表示方法: （1）絕對用量表示法）絕對用量表示法（單位用量表示法）（單位用量表示法）:以每以每lm3混凝土混凝土中各項材料的質量來表示中各項材料的質量來表示 （2）相對用量表示法）相對用量表示法0001:1:2.5:4.

5、1:0.60gosowocccmmmmmm:300kg:750kg:1230kg:180kgcosogowommmm3.8.1 混凝土配合比設計的基本要求混凝土配合比設計的基本要求1滿足結構設計所要求的混凝土滿足結構設計所要求的混凝土強度等級強度等級；2滿足混凝土施工所要求的混凝土拌合物的滿足混凝土施工所要求的混凝土拌合物的和易性和易性； 3滿足工程所處環(huán)境和使用條件要求的混凝土滿足工程所處環(huán)境和使用條件要求的混凝土耐久性耐久性； 4在滿足上述要求的前提下，盡可能節(jié)約水泥，降低成在滿足上述要求的前提下，盡可能節(jié)約水泥，降低成本，符合本，符合經(jīng)濟經(jīng)濟性原則。性原則。水與膠凝材料之間的比例關系水與

6、膠凝材料之間的比例關系砂子占砂石總量的百分率稱為砂率砂子占砂石總量的百分率稱為砂率 水泥漿與骨料之間的比例關系常用水泥漿與骨料之間的比例關系常用單位用水量來反應，即單位用水量來反應，即1 1m m3 3混凝土拌和物混凝土拌和物中水的用量（中水的用量（kg/mkg/m3 3）n 單位用水量單位用水量n 砂率砂率n 水膠比水膠比3.8.2 混凝土配合比設計參數(shù)混凝土配合比設計參數(shù) 3.8.3 混凝土配合比設計步驟混凝土配合比設計步驟 1配合比設計前的準備工作配合比設計前的準備工作 l了解必要的信息了解必要的信息：n設計要求的強度等級；設計要求的強度等級；n強度標準差；強度標準差；n混凝土的使用環(huán)境

7、條件；混凝土的使用環(huán)境條件；n施工工藝對混凝土拌合物的流動性要求及各原料的施工工藝對混凝土拌合物的流動性要求及各原料的品種類型和物理力學性質等。品種類型和物理力學性質等。l了解原材料的性能指標了解原材料的性能指標：n水泥品種、強度等級、密度；水泥品種、強度等級、密度；n砂的細度模數(shù)及級配情況；砂的細度模數(shù)及級配情況；n石子的種類（卵石或碎石）、最大粒徑及級配；石子的種類（卵石或碎石）、最大粒徑及級配；n是否摻用外加劑及摻合料，外加劑的品種、性能、是否摻用外加劑及摻合料，外加劑的品種、性能、適宜摻量等；適宜摻量等；n砂石的表觀密度和堆積密度及飽和面干吸水率；砂石的表觀密度和堆積密度及飽和面干吸水

8、率；n拌和用水的水質情況拌和用水的水質情況 2混凝土配合比設計的算料基準混凝土配合比設計的算料基準 （1）計算）計算1m3混凝土拌合物中各材料的用量，以質量計?；炷涟韬衔镏懈鞑牧系挠昧?，以質量計。 （2）計算時，骨料以干燥狀態(tài)質量為基準。所謂干燥狀）計算時，骨料以干燥狀態(tài)質量為基準。所謂干燥狀態(tài)，是指細骨料含水率小于態(tài)，是指細骨料含水率小于0.5% ，粗骨料含水率小于，粗骨料含水率小于0.2%。當以飽和面干骨料為基準進行計算時應做相應調。當以飽和面干骨料為基準進行計算時應做相應調整。整。四個過程四個過程初步配合比設計初步配合比設計（材料全干狀態(tài)）（材料全干狀態(tài)）試拌配合比試拌配合比（材料全干

9、狀態(tài)）材料全干狀態(tài)）實驗室配合比設計實驗室配合比設計（材料全干狀態(tài)）（材料全干狀態(tài)）施工配合比設計施工配合比設計（材料自然狀態(tài)）（材料自然狀態(tài)）3混凝土配合比的設計過程混凝土配合比的設計過程 1）確定試配強度（）確定試配強度（fcu,0） （1）初步配合比的計算）初步配合比的計算 混凝土的設計強度等級小于混凝土的設計強度等級小于C60時時 cu,ocu,k1.645ff混凝土的設計強度等級不小于混凝土的設計強度等級不小于C60時時 cu,ocu,k1.15ff混凝土強度標準差宜根據(jù)同類混凝土統(tǒng)計資料確定，并應混凝土強度標準差宜根據(jù)同類混凝土統(tǒng)計資料確定，并應符合以下規(guī)定：符合以下規(guī)定：l計算時

10、，強度試件組數(shù)不應少于計算時，強度試件組數(shù)不應少于30組；組；l對于強度等級不大于對于強度等級不大于C30的混凝土，的混凝土，其強度標其強度標準差計算值準差計算值3.0MPa時，取時，取3.0MPa；對于對于強度等級大于強度等級大于C30且小于且小于C60的混凝土的混凝土 ，其強度，其強度標準差計算值標準差計算值 4.0MPa時，取時，取4.0MPa； 當沒有近期的同一品種、同一強度等級混凝土強度統(tǒng)計資當沒有近期的同一品種、同一強度等級混凝土強度統(tǒng)計資料時，其值應按規(guī)范規(guī)定取用料時，其值應按規(guī)范規(guī)定取用 混凝土強度等級混凝土強度等級C20C25C45C50C55標準差標準差 /MPa4.05.

11、06.0混凝土強度標準差混凝土強度標準差2）確定水膠比確定水膠比 l混凝土強度等級小于混凝土強度等級小于C60時時，按混凝土強度要求計算，按混凝土強度要求計算abcu,oabbfWBff 式中式中 a、b回歸系數(shù)，回歸系數(shù)，與骨料品種及水泥品種有關，與骨料品種及水泥品種有關，其數(shù)值通過試驗建立的水膠比與混凝土強度關系其數(shù)值通過試驗建立的水膠比與混凝土強度關系式來確定。若無試驗統(tǒng)計資料，則可取式來確定。若無試驗統(tǒng)計資料，則可取碎石混凝碎石混凝土土 a 0.53，b0.20；卵石混凝土；卵石混凝土a0.49，b0.13； fb膠凝材料膠凝材料28d膠砂抗壓強度（膠砂抗壓強度（MPa）。）。 fb可

12、通過試驗實測獲得。在無法取得實測值時，可用下式可通過試驗實測獲得。在無法取得實測值時，可用下式計算計算其中其中 、 為粉煤灰影響系數(shù)和粒化高爐礦渣粉影響系數(shù)，為粉煤灰影響系數(shù)和粒化高爐礦渣粉影響系數(shù)，可按表可按表3-28選用。選用。bfsceff fs表表3-28 3-28 粉煤灰影響系數(shù)和粒化高爐礦渣粉影響系數(shù)粉煤灰影響系數(shù)和?；郀t礦渣粉影響系數(shù) 種類種類摻量摻量/%粉煤灰影響系數(shù)粉煤灰影響系數(shù) ?；郀t礦渣粉影響系數(shù)?；郀t礦渣粉影響系數(shù) 01.001.00100.850.951.00200.750.850.951.00300.650.750.901.00400.550.650.800.

13、90500.700.85cef,cecce gff,ce gfc 為水泥為水泥28d抗壓強度實測值，抗壓強度實測值，可根據(jù)水泥膠砂強度試驗可根據(jù)水泥膠砂強度試驗方法測定方法測定 當無水泥當無水泥28d抗壓強度實測值時：抗壓強度實測值時：水泥強度等級值（水泥強度等級值（MPa )水泥強度等級值富余系數(shù)，按實際統(tǒng)計資料確定；水泥強度等級值富余系數(shù)，按實際統(tǒng)計資料確定；當缺乏統(tǒng)計資料時，可根據(jù)水泥強度等級值的不同選用。當缺乏統(tǒng)計資料時，可根據(jù)水泥強度等級值的不同選用。當水泥強度等級值為當水泥強度等級值為32.5、42.5、52.5時，時， 分別取為分別取為1.12、1.16、1.10。cn為保證混凝

14、土必要的耐久性，以上按強度要求為保證混凝土必要的耐久性，以上按強度要求所計算出的水膠比還應滿足規(guī)范所規(guī)定的最大所計算出的水膠比還應滿足規(guī)范所規(guī)定的最大水水膠膠比要求（比要求（表表3-23 ），當計算值大于規(guī)定值），當計算值大于規(guī)定值時，應按規(guī)定取值。時，應按規(guī)定取值。耐久性復核耐久性復核3）確定確定單位單位用水量用水量mw0和和外加劑用量外加劑用量干硬性、塑性混凝土用水量的確定干硬性、塑性混凝土用水量的確定 a、當水膠比在、當水膠比在0.400.80范圍時，根據(jù)粗集料的品種、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，按表粒徑及施工要求的混凝土拌合物稠度，按表3-29、3-30

15、確確定；定； b、水膠比小于、水膠比小于0.40 的混凝土用水量通過試驗確定。的混凝土用水量通過試驗確定。 表表3-29 干硬性混凝土的用水量干硬性混凝土的用水量 單位：單位：kg/m3拌合物稠度拌合物稠度卵石最大粒徑卵石最大粒徑/mm碎石最大粒徑碎石最大粒徑/mm項目項目指標指標102040162040維勃稠維勃稠度度/s16201751601451801701551125180165150185175160510185170155190180165 表表3-30 塑性混凝土的用水量塑性混凝土的用水量 單位：單位：kg/m3拌合物稠度拌合物稠度卵石最大粒徑卵石最大粒徑/mm碎石最大粒徑碎石最

16、大粒徑/mm項目項目指標指標102031.540162031.540坍落坍落度度/mm1030190170160150200185175165355020018017016021019518517555702101901801702202051951857590215195185175230215205195 b、摻外加劑時的混凝土的用水量。、摻外加劑時的混凝土的用水量。 外加劑的減水率（）外加劑的減水率（） ，其值可經(jīng)試驗確定。，其值可經(jīng)試驗確定。 摻外加劑時流動性和大流動性混凝土的用水量計算摻外加劑時流動性和大流動性混凝土的用水量計算 a 、以表、以表3-30中坍落度中坍落度90mm的用水

17、量為基礎，按坍落的用水量為基礎，按坍落度每增大度每增大20mm用水量增加用水量增加5kg的原則，計算未摻加外加劑時的原則，計算未摻加外加劑時的混凝土的用水量的混凝土的用水量mw0 ；。當坍落度增大到。當坍落度增大到180mm以上時，以上時，隨坍落度相應增加的用水量可減少隨坍落度相應增加的用水量可減少 w0w01mm（）每每m3混凝土中外加劑用量混凝土中外加劑用量 a0b0amm式中式中 每每m3混凝土中膠凝材料用量，計算方法見下式混凝土中膠凝材料用量，計算方法見下式 外加劑的摻量（外加劑的摻量（%），經(jīng)混凝土試驗確定。），經(jīng)混凝土試驗確定。b0ma4）計算）計算膠凝材料用量膠凝材料用量mb0、

18、礦物摻合料用量、礦物摻合料用量mf0和和水泥用量水泥用量mc0 1m3混凝土膠凝材料用量混凝土膠凝材料用量mb0的確定的確定 w0b0=/mmWB 計算出的計算出的mb0應進行試拌調整，在拌合物性能滿足的情況下，應進行試拌調整，在拌合物性能滿足的情況下，取經(jīng)濟合理的膠凝材料用量。取經(jīng)濟合理的膠凝材料用量。 1m3混凝土礦物摻合料用量混凝土礦物摻合料用量mf0的確定的確定 f0b0fmm式中式中 f 礦物摻合料礦物摻合料的摻量（的摻量（%）。應經(jīng)試驗確定。最大）。應經(jīng)試驗確定。最大摻量摻量應符合表應符合表3-31、表表3-32的的規(guī)定。規(guī)定。 計算計算1m3混凝土的水泥用量混凝土的水泥用量mc0

19、。c0b0f0mmm5）確定砂率確定砂率（s） 合理砂率可通過試驗、計算或查表求得合理砂率可通過試驗、計算或查表求得。坍落度小于坍落度小于10mm的混凝土，其砂率應經(jīng)試驗確定的混凝土，其砂率應經(jīng)試驗確定坍落度為坍落度為1060mm 的混凝土，可根據(jù)粗集料品種、的混凝土，可根據(jù)粗集料品種、粒徑及水灰粒徑及水灰 比按表比按表3-33選取選取坍落度大于坍落度大于60mm的混凝土，砂率可經(jīng)試驗確定，也的混凝土，砂率可經(jīng)試驗確定，也可以在表可以在表3-33的基礎上，按坍落度每增的基礎上，按坍落度每增20mm，砂率增，砂率增大大1的幅度予以調整的幅度予以調整 表表3-33 混凝土砂率選用表混凝土砂率選用表

20、 單位：單位：%水灰比水灰比（W/C）卵石最大粒徑卵石最大粒徑/mm碎石最大粒徑碎石最大粒徑/mm1020401620400.42632253124303035293427320.53035293428333338323730350.63338323731363641354033380.73641354034393944384336416）計算粗、細骨料用量）計算粗、細骨料用量 質量法（假定表觀密度法）：質量法（假定表觀密度法）：假定混凝土拌合物的表觀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和即為

21、其表觀密度計算公式：計算公式：混凝土假定密度混凝土假定密度可取可取2 235035024502450kg/mkg/m3 3 f0c00s0w0cps0s0g0100%gsmmmmmmmmm 采用體積法（絕對體積法）采用體積法（絕對體積法）計算公式：計算公式：假定混凝土拌合物的體積等于各組成材料絕對體積和混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之和。凝土拌合物中所含空氣之和。 注意：公式中質量單位取為注意：公式中質量單位取為kg，密度單位為，密度單位為kg/m3 在不使用引起型外加劑時，在不使用引起型外加劑時， 取值為取值為1 g0c0f0s0w0cfgsws0s0

22、g00.011100%smmmmmmmmc水泥密度可取水泥密度可取29003100 kg/37）得出初步配合比）得出初步配合比 通過以上計算，得出每立方米混凝土各種材料用量，通過以上計算，得出每立方米混凝土各種材料用量， 即初步配合比計算完成。即初步配合比計算完成。1）試配）試配骨料最大公稱粒徑（骨料最大公稱粒徑（mm ）拌合物數(shù)量（拌合物數(shù)量（L）31.5及以下及以下204025和易性滿足要求的配合比和易性滿足要求的配合比 材料的要求：粗、細骨料均以干燥狀態(tài)為基準材料的要求：粗、細骨料均以干燥狀態(tài)為基準 攪拌方法和拌合物數(shù)量攪拌方法和拌合物數(shù)量混凝土試配的最小攪拌量混凝土試配的最小攪拌量l試

23、拌時應采用強制式攪拌機進行攪拌，且注意混凝土的攪拌試拌時應采用強制式攪拌機進行攪拌，且注意混凝土的攪拌方法應與施工時使用的方法相同方法應與施工時使用的方法相同 l攪拌量不應小于攪拌機公稱容量的攪拌量不應小于攪拌機公稱容量的1/4且不應大于攪拌機公稱且不應大于攪拌機公稱容量容量 （2）試拌配合比的確定）試拌配合比的確定 2 2）校核和易性，調整配合比）校核和易性，調整配合比 在試拌調整過程中，在計算初步配合比的基礎上，在試拌調整過程中，在計算初步配合比的基礎上，保持水膠比不變，盡量采用較少的膠凝材料用量，以保持水膠比不變，盡量采用較少的膠凝材料用量，以節(jié)約膠凝材料為原則節(jié)約膠凝材料為原則，通過，

24、通過調整外加劑用量和砂率調整外加劑用量和砂率，使混凝土拌合物坍落度及和易性等性能滿足施工要求，使混凝土拌合物坍落度及和易性等性能滿足施工要求，提出試拌配合比，供混凝土強度試驗用。提出試拌配合比，供混凝土強度試驗用。 （3）實驗室配合比的確定）實驗室配合比的確定 1）制作強度試件）制作強度試件l強度試驗應采用三個不同的配合比，其中強度試驗應采用三個不同的配合比，其中一個是試拌配合一個是試拌配合比，另兩組的水膠比則分別增加及減少比，另兩組的水膠比則分別增加及減少0.050.05，用水量應與，用水量應與試拌試拌配合比相同，砂率可分別增加和減少配合比相同，砂率可分別增加和減少1 1l制作混凝土強度試件

25、時，應檢驗相應配合比的拌合物性能制作混凝土強度試件時，應檢驗相應配合比的拌合物性能（和易性和表觀密度）以作備用。每個配合比至少按標準（和易性和表觀密度）以作備用。每個配合比至少按標準方法制作一組（三塊）試件，標準養(yǎng)護方法制作一組（三塊）試件，標準養(yǎng)護28d后試壓后試壓 2）確定達到配制強度時各材料的用量）確定達到配制強度時各材料的用量 將將3個膠水比值所測個膠水比值所測混凝土強度與相應混凝土強度與相應的膠水比作線性關的膠水比作線性關系圖或插值法計算，系圖或插值法計算，求出略大于混凝土求出略大于混凝土配制強度對應的膠配制強度對應的膠水比。水比。混凝土混凝土28d抗壓強度抗壓強度fcu，28與與B

26、/W的關系曲線的關系曲線fcu，28B/Wfcu，0（B/W）fcu,o最后按以下原則確定最后按以下原則確定1m3各材料用量：各材料用量：用水量用水量mw和外加劑用量和外加劑用量ma根據(jù)確定的水膠比做調整；根據(jù)確定的水膠比做調整；膠凝材料用量膠凝材料用量mb以用水量乘以選定的膠水比計算確以用水量乘以選定的膠水比計算確定；定；粗、細骨料用量粗、細骨料用量mg、ms應根據(jù)用水量和膠凝材料用應根據(jù)用水量和膠凝材料用量進行調整后確定。量進行調整后確定。 b、校正條件：混凝土表觀密度計算值與實測值之差的絕對、校正條件：混凝土表觀密度計算值與實測值之差的絕對值超過計算值值超過計算值2時，需要進行密度校核（

27、否則無需校正）時，需要進行密度校核（否則無需校正） ,c tc c a、計算出混凝土拌合物的計算表觀密度、計算出混凝土拌合物的計算表觀密度 c,t表觀密度實測值表觀密度實測值,/2%c tc cc c 校正系數(shù)校正系數(shù):3）混凝土表觀密度的校正）混凝土表觀密度的校正 c,c= mw+ mc + mg + ms+ mf 當二者之差超過計算值的當二者之差超過計算值的2%時，應將配合比中的各時，應將配合比中的各項材料用量均乘以校正系數(shù)項材料用量均乘以校正系數(shù) 4）氯離子檢測和耐久性試驗）氯離子檢測和耐久性試驗 a、配合比調整后，應測定拌合物水溶性氯離子含量，試驗、配合比調整后，應測定拌合物水溶性氯離

28、子含量，試驗結果應符合表結果應符合表3-34的規(guī)定的規(guī)定 b、對耐久性有設計要求的混凝土應進行相關的耐久性試驗。、對耐久性有設計要求的混凝土應進行相關的耐久性試驗。 表表3-34 混凝土拌合物中水溶性氯離子最大含量混凝土拌合物中水溶性氯離子最大含量環(huán)境條件環(huán)境條件水溶性氯離子最大含量水溶性氯離子最大含量/%（水泥用（水泥用量的質量百分比）量的質量百分比）鋼筋混凝鋼筋混凝土土預應力混預應力混凝土凝土素混凝土素混凝土干燥環(huán)境干燥環(huán)境0.300.061.00潮濕但不含氯離子的環(huán)境潮濕但不含氯離子的環(huán)境0.20潮濕但含有氯離子的環(huán)境、鹽漬土環(huán)潮濕但含有氯離子的環(huán)境、鹽漬土環(huán)境境0.10除冰鹽等侵蝕性物質的腐蝕環(huán)境除冰鹽等侵蝕性物質的腐蝕環(huán)境0.06 實測施工實測施工現(xiàn)場砂、石含水率現(xiàn)場砂、石含水率分別為分別為a%、b%，則則 施工配合比的各種材料單位用量為：施工配合比的各種材料單位用量為： 1%1%ccffssggwwsgmmmmmmammbmmmamb （