水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)

1、普通水泥混凝土的組成設(shè)計(jì)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(jì)就是根據(jù)原材料的性能和對(duì)混凝土的技術(shù)要求，通過(guò)計(jì)算和試配調(diào)整，確定出滿(mǎn)足工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(jì)。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(duì)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(jì)的基本要求混凝土配合比設(shè)計(jì)，應(yīng)滿(mǎn)足下列四項(xiàng)基本要求：1）滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求不論混凝土路面或橋梁，在設(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)對(duì)不同的結(jié)構(gòu)部位提出不同的“設(shè)計(jì)強(qiáng)度”要求。為了保證結(jié)構(gòu)物的可靠性，采用一個(gè)比設(shè)計(jì)強(qiáng)度高的“配制強(qiáng)度”，才能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求。2）滿(mǎn)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(lái)確定工作性（坍落度或維勃稠度）。3）滿(mǎn)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(tái)在水位升降范圍等，為保證結(jié)構(gòu)的耐久性，在設(shè)計(jì)混凝土配合比時(shí)應(yīng)考慮允許的“最大水灰比”和“最小水泥用量”。4）滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)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(jì)的步驟混凝土配合比設(shè)計(jì)可按下列步驟進(jìn)行：1）計(jì)算“初步配合比”根據(jù)原始資料，按我國(guó)現(xiàn)行的配合比設(shè)計(jì)方法，計(jì)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(shí)際材料，進(jìn)行試拌，測(cè)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(gè)滿(mǎn)足工作性要求的“基準(zhǔn)配合比，即mca：mwa：msa：mga。3）確定“試驗(yàn)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(guò)制備試塊、測(cè)定強(qiáng)度，確定既符合強(qiáng)度和工作性要求，又較經(jīng)濟(jì)的

4、試驗(yàn)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(chǎng)材料的實(shí)際含水率，將試驗(yàn)室配合比換算為施工配合比，即mc：mw：ms：mg。或1：mw/mc：ms/mc：mg/mc。二、普通混凝土配合比設(shè)計(jì)方法（以抗壓強(qiáng)度為指標(biāo)的計(jì)算方法）1.初步配合比的計(jì)算1）確定混凝土的配制強(qiáng)度f(wàn)cu,o為了使所配制的混凝土具有必要的強(qiáng)度保證率（即P=95%）,要求混凝土配制強(qiáng)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(qiáng)度（MPa）;fcu,k混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（即設(shè)計(jì)要求的混凝土強(qiáng)度等級(jí)）（MPa）;由施工單位質(zhì)量管理水平確定的混凝

5、土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差（MPa）?；炷翗?biāo)準(zhǔn)差（d）值按式（2）計(jì)算：2nf1cu(2)nf2.1cu,Ii1其中：fcu,i第i組混凝土試件立方體抗壓強(qiáng)度值（MPa）;fcun組混凝土試件立方體抗壓強(qiáng)度平均值（MPa）;n統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)相同等級(jí)的試件級(jí)數(shù)，n25組?；炷翉?qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差（b）可根據(jù)近期同類(lèi)混凝土強(qiáng)度資料求得，其試件組數(shù)不應(yīng)少于25組。當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20和C25級(jí)，其強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算值小于2.5MPa時(shí)，計(jì)算配制強(qiáng)度時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)取不小于2.5MPa；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)等于或大于C30級(jí)，其強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算值小于3.0MPa時(shí)，計(jì)算配制強(qiáng)度時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)取不小于3.0MPa。若無(wú)歷史統(tǒng)計(jì)資料時(shí)，強(qiáng)度標(biāo)

6、準(zhǔn)差可根據(jù)要求的強(qiáng)度等級(jí)按表1規(guī)定取用。標(biāo)準(zhǔn)差0值表1強(qiáng)度等級(jí)（MPa）低于C20C20C35高于C35標(biāo)準(zhǔn)差b（MPa）4.05.06.02）計(jì)算水灰比（W/C）（1）按混凝土要求強(qiáng)度等級(jí)計(jì)算水灰比和水泥實(shí)際強(qiáng)度，根據(jù)已確定的混凝土配制強(qiáng)度f(wàn)cu,o,由式（3）計(jì)算水灰比：（MPa）afce式中：fcu,o混凝土配制強(qiáng)度（MPa）;aa、ab混凝土強(qiáng)度回歸系數(shù)，根據(jù)使用的水泥和粗、細(xì)集料經(jīng)過(guò)試驗(yàn)得出的灰水比與混凝土強(qiáng)度關(guān)系式確定，若無(wú)上述試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)資料時(shí)，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(shí)際強(qiáng)度值（MPa）?；貧w系數(shù)aa、ab選用表表2集料類(lèi)別回歸系數(shù)集料類(lèi)別回歸系數(shù)民

7、abbaabb碎石0.460.07卵石0.480.33由式（3）得(4)afceabce在無(wú)法取得水泥實(shí)際強(qiáng)度時(shí)，采用的水泥強(qiáng)度按式（5）計(jì)算:fcecfce,k式中：fce水泥強(qiáng)度等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)值Tc水泥強(qiáng)度等級(jí)值的富余系數(shù)，該值按各地區(qū)實(shí)際統(tǒng)計(jì)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(jì)算所得的水灰比，系數(shù)強(qiáng)度要求計(jì)算得到的結(jié)果。在確定采用的水灰經(jīng)時(shí)，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(jiàn)表3）進(jìn)行校核。如按強(qiáng)度計(jì)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)境條件結(jié)構(gòu)物類(lèi)別最大水灰

8、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(wú)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(jì)規(guī)程（JTJ55-2000）;當(dāng)用活性摻和料取代部

9、分水泥時(shí)，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(jí)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(shí)，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(shí)，用水時(shí)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(guò)試驗(yàn)確定。(3)流動(dòng)性和大流動(dòng)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(jì)算出未摻外加劉時(shí)的混凝土的用水量。當(dāng)摻外加劑時(shí)，混凝土用水量可按式6計(jì)算：fAw,admwo(

10、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(yàn)確定。4)計(jì)算單位水泥用量(mco)(1)按強(qiáng)度要求計(jì)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(qiáng)度或耐久性要求和已求得的水灰比(W/C)值計(jì)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(jiàn)表3。按強(qiáng)度要求由式(7)計(jì)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1060mm的混凝土砂率，可

11、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(duì)細(xì)砂或粗砂，可相應(yīng)地減小或增大砂率；只用一個(gè)單位級(jí)粗骨料配制混凝土?xí)r，砂率應(yīng)適當(dāng)增大；對(duì)薄壁構(gòu)件，砂率取

12、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(yàn)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(yàn)確定。6)計(jì)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(chēng)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、mgo每立方米混凝土的

13、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(yàn)確定。如缺乏資料時(shí)，可根據(jù)集料的表觀密度、粒徑以及混凝土弓雖度等級(jí),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(qiáng)度等級(jí)C7.5C15C20C30C40假定濕表觀密度(kg/m3)23002350235024002450(2)體積法又稱(chēng)絕對(duì)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(duì)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(shí)，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)公路工程