普通混凝土配合比設計

普通混凝土配合比設計一、原材料技術要求1.水泥〔水泥屬水硬性膠凝材料，在混凝土中主要起膠結作用〕水泥品種水泥強度及品種指標水泥的特性及對水泥的選用水泥強度等級選擇水泥強度等級選擇，應與混凝土的設計強度相適應，根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗得出：a.配置高強度混凝土時，應采用高強度水泥，配制低強度混凝土時，最好采用低強度等級水泥。一把情況下，水泥強度為水泥混凝土強度1.5~2.0倍為宜。b.配置高強度混凝土時〔30MPa以上的混凝土〕，水泥強度等可降低為混凝土強度等級的0.9~1.5倍。c.用高強度等級水泥配制低強度混凝土時，由于水泥強度等級高會使每立方米混凝土的水泥用量偏少，影響和易性及密實度，所以必須用高強度等級水泥配低強度混凝土時，應摻入一定數(shù)量的混合材料。d.用低強度等級水泥配置高強度混凝土時，即使摻用減水劑，也會使每立方米混凝土中水泥用量過多，會影響混凝土其他技術性質。e.鋼筋混凝土和預應力混凝土所采用的水泥強度等級，在一般情況下，應比配置的混凝土強度高10MPa。2.集料集料分為細集料和粗集料。粗集料在混凝土中堆聚成緊密的骨架，細集料與水泥混合成為砂漿，填充骨架的空隙。細集料和粗集料在混凝土中起骨架作用，水泥起凝膠作用。a.細集料粗砂：細度模數(shù)為3.7~3.1；中砂：細度模數(shù)為3.0~2.3；細砂：細度模數(shù)為2.2~1.6；特細砂：細度模數(shù)為1.5~0.7。細集料的級配要求應符合規(guī)定，路面和橋面用天然砂宜為中砂，也可使用細度模數(shù)在2.0~3.5之間的砂。同一配合比用砂的細度模數(shù)變化范圍不應超過0.3，否那么，應分別堆放，并調(diào)整配合比中的砂率后使用。表3.4.2細集料級配范圍砂分級方篩孔尺寸〔mm〕0.150.300.601.182.364.75累計篩余〔以質量計%〕粗砂90-10080-9571-8536-655-350-10中砂90-10070-9241-7010-500-250-10細砂90-10055-8516-400-250-150-10砂的實際顆粒級配與表中所列數(shù)字相比，除4.75mm和0.60mm篩外，可以允許略有超出分界線，但總量應小于5%。用于混凝土的砂，通常選用粗砂或中砂。如砂的篩分曲線在紅色線范圍內(nèi)，那么表示此砂級配良好，可以用來配置高標號〔30MPa〕混凝土，對于一般混凝土用砂的級配范圍可放寬至最上的黑線與最下的紅線之間的范圍。表3.4.1細集料技術指標〔JTGF40-2003《公路水泥混凝土路面施工技術標準》〕工程技術要求I級II級III級機制砂單粒級最大壓碎指標〔%〕202530氯化物〔氯離子質量計%〕0.010.020.06鞏固性〔按質量損失計%〕6810云母〔按質量計%〕1.02.02.0天然砂、機制砂含泥量〔按質量計%〕1.02.03.0天然砂、機制砂泥塊含量〔按質量計%〕01.02.0機制砂MB值1.4或合格石粉含量〔按質量計%〕3.05.07.0機制砂MB值1.4或不合格石粉含量〔按質量計%〕1.0.3.05.0有機物含量〔比色法〕合格合格合格硫化物及硫酸鹽〔按SO3質量計%〕0.50.50.5輕物質〔按質量計%〕1.01.01.0機制砂母巖抗壓強度火成巖不應小于100MPa；變質巖不應小于80MPa；水成巖不應小于60MPa；表觀密度2500kg/cm3松裝堆積密度1350kg/cm3空隙率47%堿集料反響經(jīng)堿集料反響試驗后，有砂配制的試件無裂縫、酥裂、膠體外溢等現(xiàn)象，在規(guī)定試驗齡期的膨脹率應小于0.10%。注：1.天然III級砂用做路面時，含泥量應小于3%；用作貧混凝土基層時，可小于5%；2.亞甲藍試驗MB試驗方法見附錄B。b.粗集料種類：卵石外表光滑多呈圓形，而碎石外表粗糙多棱角，因此在相同水泥用量的情況下，卵石混凝土混合物的流動性大于碎石的，但其與水泥漿的粘結力較碎石差。故相同情況下，卵石混凝土的強度較碎石混凝土的低，故配制高標號混凝土宜用碎石。常選用致密的花崗巖、玄武巖碎石等作為高標號混凝土的粗集料。級配：與砂子的級配根本相同，各級比例要適當，使集料空隙率及總外表積盡可能小。粗集料的級配有兩種，即連續(xù)級配和單粒級。連續(xù)級配就是粗集料的分級尺寸是相互銜接的，由大到小，一級接一級，每級均占一定數(shù)量。一般天然河卵石就屬于這一類?；炷粱旌狭系暮鸵仔院茫灰装l(fā)生離析現(xiàn)象，且無需進行人工級配的手續(xù)，所以在施工中應用較為普遍。單粒級就是粗集料的分級尺寸不相銜接，有意剔除去某些中間尺寸的粒級，造成顆粒級配的間斷，顆粒尺寸的大小不是連續(xù)的，大顆粒于小顆粒間有相當大的“空擋”，因而減少集料間的干擾，大顆粒間的空隙，直接由比它小很多的小集料來填充，使空隙率降低，密度增大，密實性增加，可節(jié)約水泥。但由于顆粒粒徑相差較大，混凝土混合物易產(chǎn)生離析現(xiàn)象。表3.3.1碎石、碎卵石河卵石技術指標〔JTGF40-2003《公路水泥混凝土路面施工技術標準》〕工程技術要求I級II級III級碎石壓碎指標〔%〕101520卵石壓碎指標〔%〕121416鞏固性〔按質量損失計%〕5812針片狀顆粒含量〔按質量及%〕51520含泥量〔按質量計%〕0.51.01.5泥塊含量〔按質量計%〕00.20.5有機物含量〔比色法〕合格合格合格硫化物及硫酸鹽〔按SO3質量計%〕0.51.01.0巖石抗壓強度火成巖不應小于100MPa；變質巖不應小于80MPa；水成巖不應小于60MPa；表觀密度2500kg/cm3松裝堆積密度1350kg/cm3空隙率47%堿集料反響經(jīng)堿集料反響試驗后，有砂配制的試件無裂縫、酥裂、膠體外溢等現(xiàn)象，在規(guī)定試驗齡期的膨脹率應小于0.10%。注：1.III級碎石的壓碎指標，用做路面時，應小于20%；用作下面層或基層時，可小于25%；2..III級粗集料的針片狀顆粒含量，用作路面時，應小于20%；用作下面層或基層時，可小于25%。二、設計流程混凝土配合比設計的流程有三個階段。1.第一階段是了解原始條件。從施工工程中找出施工工程的要求和按施工及方案所定的技術措施，列出具體數(shù)據(jù)。2.第二階段是根據(jù)原始條件的數(shù)據(jù)，按有關標準、標準確定各種參數(shù)。3.第三階段是根據(jù)前兩階段的參數(shù)進行運算、試配、調(diào)整。三、配合比設計參數(shù)1.混凝土強度為使所配置的混凝土具有必要的強度保證率，混凝土的配置強度必須大于其強度等級值，即混凝土強度標準差可根據(jù)本單位近期的同類混凝土統(tǒng)計資料〔不少于25組〕求得。其下限值，對C20~C25級混凝土取2.5MPa；對C30及C30級以上混凝土取3.0MPa。如施工單位無歷史統(tǒng)計資料時，強度標準差可根據(jù)要求的強度等級按以下規(guī)定取用：當強度等級小于等于C15時，值取4MPa；強度等級為C20~C35時，值取5MPa，強度等級大于等于C40時，值取6MPa。2.水泥品種及強度等級水泥品種的選擇，如設計文件已指定時，按設計文件；如設計文件未指定時，視工程工程的性質，參照經(jīng)驗或有關表格選用。水泥強度等級的決定，也可參照有關規(guī)定〔經(jīng)驗〕選用。3.稠度有些設計圖紙上標明有稠度〔坍落度〕要求，此時可按照所要求的坍落度值進行配合比設計。如果設計圖紙沒有標明坍落度要求，那么可根據(jù)結構物的類型及施工條件選擇合理的坍落度值。4.粗集料的最大粒徑粗集料的級配除應符合標準規(guī)定的要求外，其最大粒徑應符合以下三點要求：a.不得大于構件截面最小邊長的1/4；b.對于實心板，允許采用最大粒徑等于板厚的1/2的顆粒級配，但不超過50mm；c.不得大于鋼筋間最小間距的3/4。5.砂率a.影響最正確含砂率的因素有：最大粒徑：隨著最大粒徑的增大，含砂率減?。淮旨掀贩N：碎石混凝土的含砂率腳卵石混凝土的大；細集料的粗細程度：用細砂時的含砂率較用粗砂的??；水泥用量：隨著水泥用量的增大，含砂率減?。凰冶却竽敲瓷奥蚀?，水灰比小那么砂率小。b.查表法c.試驗法6.水灰比混凝土強度主要取決于其水灰比，根據(jù)混凝土施工配置強度〔2〕計算。應注意問題：a.c系數(shù)對每一水泥廠每一種水泥都不相同，因此，要求各使用單位可按積累的數(shù)據(jù)或使用經(jīng)驗分別選用，并根據(jù)水泥質量的波動情況及時調(diào)整。b.計算的水灰比值僅滿足試配強度的需求，從耐久性的角度出發(fā)混凝土還必須滿足最大水灰比和最小水泥用量的要求。c.以上水灰比的計算均是以自然枯燥的材料狀態(tài)來計算的。7.用水量和水泥用量混凝土用水量是根據(jù)混凝土攪拌時每立方米的用水量。用水量確實定直接影響所配制混凝土的性能和經(jīng)濟效果，是配合比設計中的一個重要環(huán)節(jié)。用水量主要與所選用的稠度和集料的品種、粒徑有關?？捎貌楸矸ù_定，然后通過試拌，再根據(jù)試拌結果予以修正。在查表選擇用水量時，應考慮以下各因素的影響：a.水泥中混合材品種的影響，水泥再生產(chǎn)時如采用火山灰或沸石作為混合材或替代局部混合材。那么在配制混凝土時就應相應增加用水量；b.集料質量的影響，對風化顆粒多，質量差的集料，用水量也需適當增加；c.施工條件的影響，在氣候炎熱，枯燥或遠距離運輸?shù)那闆r下也應適當增加用水量。最小水泥用量需進行耐久性校核。8.集料用量確定初步配合比〔、、、〕初步配合比的各種材料用量是借助于一些經(jīng)驗公式和數(shù)據(jù)計算出來的，或是利用經(jīng)驗資料查得的，在實際工作中，所有材料的情況往往是有變化的，同時影響混凝土性能的因素又很多，所以用以上方法得到的數(shù)據(jù)僅是初步配合比，需要經(jīng)過試配進行調(diào)整。四、試配和校準1.試配試配詩混凝土配合比設計中的一個重要階段。上面得到的混凝土計算材料用量必須經(jīng)試配、檢驗并調(diào)整后才能最后確定。a.試配混凝土的材料用量.試配時所需的混凝土數(shù)量取決于集料的最大粒徑，混凝土檢驗工程以及攪拌機的容量。集料最大粒徑不大于30mm時，一般約制備15L混凝土拌合物，不大于40mm時，一般應制備30L。如除強度外還需進行耐久性檢驗時，混凝土的制備量還應適當增加。此外，還應注意用攪拌機拌制混凝土時，所攪拌的混凝土數(shù)量不應低于攪拌機額定攪拌量的1/4。b.試配混凝土的坍落度的檢驗混凝土按規(guī)定攪拌完畢后首先應檢驗其和易性是否符合要求。檢驗結果可能有以下情況：測得的坍落度值符合要求，且混凝土的粘聚性和保水性都很好，那么此配合比即可定為供檢驗強度用的基準配合比，該盤混凝土可用以澆制檢驗強度或其他性能指標用的試塊；如果測得的坍落度值符合設計要求，但混凝土的粘聚性和保水性能不好，那么應加大砂率，增加細集料用量，重新稱料、攪拌并檢驗混凝土稠度。該盤混凝土不作為強度檢驗用；如果測得的坍落度值低于設計要求，即混凝土過干，那么可把所有拌合物〔包括做過試驗以及散落在地的〕重新收集入攪拌機，參加少量拌和水〔對于普通混凝土，增加10mm坍落度，約需增加水泥漿2%~5%〕并同時參加相當數(shù)量的水泥以使其水灰比保持不變。重新攪拌后在檢驗其坍落度。如一次添料后即能滿足要求，那么此調(diào)整后的配合比即可定為基準配合比。如果一次添料不能滿足要求，那么該盤混凝土作廢，重新調(diào)整用水量〔水灰比保持不變〕或砂率，稱料、攪拌直到檢驗合格為止。如果測得的坍落度值高于設計要求，即混凝土過稀，那么此盤混凝土不再繼續(xù)其他工程試驗。此時，應將降低用水量及水泥用量，重新稱料、攪拌、進行測定。如果同時拌和物粘聚性不好，在減小水泥漿用量的同時，并保持砂石總量不變，適當提高砂率〔增加砂用量同時，相應減少石子用量，以保持砂石總量不變〕，重新拌和，試驗直至滿足和易性要求為止。和易性的調(diào)整時間不宜過長，一般不超過20min為宜。經(jīng)稠度檢驗并調(diào)整用水量后取得的配合比成為基準配合比〔、、、〕c.試配混凝土的強度檢驗及誰會比校準確定基準配合比后即可進行強度檢驗及水灰比值校正。為此，除基準配合比的混凝土外，還需拌制2~4盤混凝土，其配合比根本上和基準配合比混凝土一致，惟水灰比值應以每個間隔0.05的差異拉開，也就是以3~5個不同水灰比的混凝土進行強度試驗，此時，每盤混凝土應該進行的檢驗工程為：檢驗混凝土的坍落度，粘聚性和保水性；測得混凝土拌合物的濕表觀密度，以供最后修正材料用量用；制作強度試塊，以確定28d或其他齡期時的混凝土強度。制成的強度試塊經(jīng)28d標準養(yǎng)護后進行試壓，取得各盤混凝土的立方體強度值。把不同水灰比值的立方體強度標在縱軸為強度、橫軸為水灰比的坐標上，就可得強度——水灰比值線性關系，由該直線關系得到最經(jīng)濟的水灰比。2配合比校準按稠度和強度檢驗結果再經(jīng)兩次修正后即可定出最終的配合比設計值。按強度檢驗結果修正配合比用水量〔〕——取基準配合比中的用水量值，并根據(jù)制作強度試塊時測得的坍落度值加以適當調(diào)整。水泥用量〔〕——取用最終試配強度的水灰比計算而得。粗、細集料用量〔〕及〔〕——取基準配合比中的粗、細集料用量，并按定出的水灰比值作