45混凝土配合比設(shè)計(jì)

第四章普通混凝土§4－5普通混凝土配合比設(shè)計(jì)【重點(diǎn)】配合比概念配合比設(shè)計(jì)原則、參數(shù)配合比設(shè)計(jì)步驟【難點(diǎn)】配合比設(shè)計(jì)步驟實(shí)驗(yàn)室配合比、施工配合比調(diào)整一、配合比及其表示方法混凝土的配合比是指混凝土各組成材料用量之比。主要有“質(zhì)量比”和“體積比”兩種表示方法。工程中常用“質(zhì)量比”表示。質(zhì)量配合比的表示方法（1）以1m3混凝土中各組成材料的實(shí)際用量表示。例如水泥mc＝295kg，砂ms＝648kg，石子mg＝1330kg，水mw＝165kg。（2）以各組成材料用量之比表示。例如上例也可表示為：mc：ms：mg＝1：2.20：4.51，mw/mc＝0.56。二、配合比設(shè)計(jì)的要求滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的強(qiáng)度等級(jí)要求；滿(mǎn)足混凝土施工所要求的和易性；滿(mǎn)足工程所處環(huán)境對(duì)混凝土耐久性的要求；符合經(jīng)濟(jì)原則，即節(jié)約水泥以降低混凝土成本。三、配合比設(shè)計(jì)基本參數(shù)水膠比、單位用水量和砂率是混凝土配合比設(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砂率水膠比與強(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)四、配合比設(shè)計(jì)的步驟與方法（一）初步配合比（二）確定混凝土基準(zhǔn)配合比（三）試配、調(diào)整，確定實(shí)驗(yàn)室配合比（四）施工配合比（一）確定混凝土初步配合比1.計(jì)算施工配制強(qiáng)度當(dāng)設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)小于C60時(shí)，計(jì)算施工配制強(qiáng)度f(wàn)cu,0,式中:fcu,0——混凝土配制強(qiáng)度，MPa；fcu,k——混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，即混凝土強(qiáng)度等級(jí)值，MPa；σ——混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，MPa。當(dāng)設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)不小于C60時(shí)，計(jì)算施工配制強(qiáng)度f(wàn)cu,0,（一）確定混凝土初步配合比2.確定水膠比（1）按混凝土強(qiáng)度要求計(jì)算水膠比式中：αa、αb——回歸系數(shù)；應(yīng)根據(jù)工程所用的水泥、集料，通過(guò)試驗(yàn)由建立的水膠比與混凝土強(qiáng)度關(guān)系式確定；當(dāng)不具備上述試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)資料時(shí)，可取碎石混凝土αa＝0.53，αb＝0.20；卵石混凝土αa＝0.49，αb＝0.13。fb——膠凝材料28d抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值，MPa。強(qiáng)度等級(jí)≤C20C25～C45C50～C55標(biāo)準(zhǔn)差σ，MPa4.05.06.0混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差當(dāng)膠凝材料28d膠砂抗壓強(qiáng)度無(wú)實(shí)測(cè)值時(shí)，可按下式進(jìn)行計(jì)算：（一）確定混凝土初步配合比（2）復(fù)核耐久性為了使混凝土耐久性符合要求，按強(qiáng)度要求計(jì)算的水灰比值不得超過(guò)規(guī)定的最大水灰比值，否則混凝土耐久性不合格，此時(shí)取規(guī)定的最大水灰比值作為混凝土的水灰比值。3.確定單位用水量mw（1）水膠比在0.40～0.80范圍內(nèi)時(shí)，根據(jù)粗集料的品種、粒徑及施工要求的坍落度，按下表選取。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，mm10～3019017016015020018517516535～5020018017016021019518517555～7021019018017022020519518575～90215195185175230215205195塑性混凝土的單位用水量，kg（一）確定混凝土初步配合比（2）水膠比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工藝的混凝土單位用水量應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。（3）摻外加劑時(shí)混凝土的單位用水量可按下式計(jì)算：

mwa＝mw0（1－β）式中：mwa——摻外加劑時(shí)混凝土的單位用水量，kg；

mw0——未摻外加劑時(shí)混凝土的單位用水量，kg；

β——外加劑的減水率，應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定。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)102040162040維勃稠度，s16～2017516014518017015511～151801651501851751605～10185170155190180165干硬性混凝土的單位用水量，kg（一）確定混凝土初步配合比4.計(jì)算膠凝材料用量mc（一）確定混凝土初步配合比5.計(jì)算礦物摻合料用量

（一）確定混凝土初步配合比6.確定砂率βs

（1）坍落度為10～60mm的混凝土砂率，可根據(jù)粗骨料品種、粒徑及水灰比按下表選取。（2）坍落度大于60mm的混凝土砂率，可經(jīng)試驗(yàn)確定；也可在下表基礎(chǔ)上，坍落度每增大20mm，砂率增大1％確定。（3）坍落度小于10mm的混凝土，其砂率應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定。水灰比mw/mc卵石最大粒徑，mm碎石最大粒徑，mm1020401620400.4026～3225～3124～3030～3529～3427～320.5030～3529～3428～3333～3832～3730～350.6033～3832～3731～3636～4135～4033～380.7036～4135～4034～3939～4438～4336～41混凝土砂率，％（一）確定混凝土初步配合比6.計(jì)算砂、石子用量ms0、mg0

（1）體積法又稱(chēng)絕對(duì)體積法。1m3混凝土中的組成材料——水泥、摻合料、砂、石子、水經(jīng)過(guò)拌合均勻、成型密實(shí)后，混凝土的體積為1m3，即：Vc+Vf

+Vs+Vg+Vw+Va＝1（一）確定混凝土初步配合比解方程組，可得ms0、mg0。式中：ρc、ρf、ρs、ρg、ρw——分別為水泥的密度、礦物摻合料的密度、砂的表觀密度、石子的表觀密度、水的密度，kg/m3。水泥的密度可取2900～3100kg/m3；α——混凝土的含氣量百分?jǐn)?shù)，在不使用引氣型外加劑時(shí)，可取α＝1。（2）質(zhì)量法質(zhì)量法又稱(chēng)為假定體積密度法。假定混凝土拌合物的質(zhì)量為mcp，kg。（一）確定混凝土初步配合比解方程組可得ms0、mg0。式中：mc0、mf0、ms0、mg0、mw0——分別為1m3混凝土中水泥、砂、石子、水的用量，kg；mcp——1m3混凝土拌合物的假定質(zhì)量，kg?？扇?350～2450kg/m3。βs——混凝土砂率。7.計(jì)算初步配合比（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＝？。（二）試配調(diào)整配合比1.試配按初步配合比稱(chēng)取一定質(zhì)量的組成材料，拌制15L或25L混凝土，分別測(cè)定其和易性、強(qiáng)度。2.調(diào)整（１）調(diào)整和易性，確定基準(zhǔn)配合比

測(cè)拌合物坍落度，并檢查其粘聚性和保水性能：如實(shí)測(cè)坍落度小于或大于設(shè)計(jì)要求，可保持水灰比不變，增加或減少適量水泥漿；如出現(xiàn)粘聚性和保水性不良，可適當(dāng)提高砂率；每次調(diào)整后再試拌，直到符合要求為止。記錄好各種材料調(diào)整后用量，并測(cè)定混凝土拌合物的實(shí)際體積密度（ρc,t）。（二）試配調(diào)整配合比（2）強(qiáng)度調(diào)整一般采用三個(gè)不同的配合比，其中一個(gè)為基準(zhǔn)配合比，另外兩個(gè)配合比的水灰比值，應(yīng)較基準(zhǔn)配合比分別增加及減少0.05，其用水量應(yīng)該與基準(zhǔn)配合比相同，但砂率值可做適當(dāng)調(diào)整并測(cè)定體積密度。各種配比制作兩組強(qiáng)度試塊，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)定。3.設(shè)計(jì)配合比的確定（1）根據(jù)試驗(yàn)得出的混凝土強(qiáng)度與其相應(yīng)的灰水比（mc/mw）關(guān)系，用作圖法或計(jì)算法求出與混凝土配制強(qiáng)度（fcu,0）相對(duì)應(yīng)的灰水比，確定1m3混凝土中的組成材料用量：①單位用水量（mw）應(yīng)在基準(zhǔn)配合比用水量的基礎(chǔ)上，根據(jù)制作強(qiáng)度試件時(shí)測(cè)得的坍落度或維勃稠度進(jìn)行調(diào)整確定；②水泥用量（mc）應(yīng)以用水量乘以選定出來(lái)的灰水比計(jì)算確定；③粗集料和細(xì)集料用量（ms、mg）應(yīng)在基準(zhǔn)配合比的用量基礎(chǔ)上，按選定的灰水比進(jìn)行調(diào)整后確定。（二）試配調(diào)整配合比（2）經(jīng)試配確定配合比后，按下列步驟進(jìn)行校正：①按上述方法確定的各組成材料用量按下式計(jì)算混凝土的體積密度計(jì)算值ρc,c：

ρc,c＝mc+ms+mg+mw②應(yīng)按下式計(jì)算混凝土配合比校正系數(shù)δ：式中：ρc,t——混凝土體積密度實(shí)測(cè)值，kg/m3；

ρc,c——混凝土體積密度計(jì)算值，kg/m3。③當(dāng)體積密度實(shí)測(cè)值與計(jì)算值之差的絕對(duì)值不超過(guò)計(jì)算值的2％時(shí)，按（1）條確定的配合比即為設(shè)計(jì)配合比；當(dāng)二者之差超過(guò)2％時(shí)，應(yīng)將配合比中各組成材料用量均乘以校正系數(shù)δ，得到設(shè)計(jì)配合比。（三）計(jì)算施工配合比假定現(xiàn)場(chǎng)砂、石子的含水率分別為a％和b%，則施工配合比中1m3混凝土的各組成材料用量分別為：＝mc

＝ms（1+a％）＝mg（1+b％）＝mw－ms×a％－mg×b％施工配合比可表示為：五、配合比計(jì)算例題例題某工程現(xiàn)澆室內(nèi)鋼筋混凝土梁，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30。施工采用機(jī)械拌合和振搗，選擇的混凝土拌合物坍落度為35～50mm。施工單位無(wú)混凝土強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)資料。所用原材料如下：水泥：普通水泥，強(qiáng)度等級(jí)42.5MPa，實(shí)測(cè)28d抗壓強(qiáng)度48.0MPa，密度ρc＝3.1g/cm3;砂：中砂，級(jí)配2區(qū)合格。表觀密度ρs＝2.65g/cm3;石子：卵石，5～40mm。表觀密度ρg＝2.60g/cm3;水：自來(lái)水，密度ρw＝1.00g/cm3。試用體積法和質(zhì)量法計(jì)算該混凝土的基準(zhǔn)配合比。五、配合比計(jì)算例題解:1.計(jì)算混凝土的施工配制強(qiáng)度f(wàn)cu,0：根據(jù)題意可得：fcu,k＝30.0MPa，查表3.24取σ＝5.0MPa，則fcu,0＝fcu,k+1.645σ＝30.0+1.645×5.0＝38.2MPa2.確定混凝土水灰比mw/mc

（1）按強(qiáng)度要求計(jì)算根據(jù)題意可得：fce＝48.0MPa，αa＝0.48，αb＝0.33，則：（2）復(fù)核耐久性：經(jīng)復(fù)核，耐久性合格。五、配合比計(jì)算例題3.確定用水量mw0

根據(jù)題意，骨料為中砂，卵石，最大粒徑為40mm，查表取mw0＝160kg。4.計(jì)算水泥用量mc0（1）計(jì)算：（2）復(fù)核耐久性經(jīng)復(fù)核，耐久性合格。5.確定砂率βs

根據(jù)題意，采用中砂、卵石（最大粒徑40mm）、水灰比0.50，查表βs＝28％～33％，取βs＝30％。6.計(jì)算砂、石子用量ms0、mg0五、配合比計(jì)算例題（1）體積法將數(shù)據(jù)代入體積法的計(jì)算公式，取α＝1，可得：

解方程組，可得ms0＝570kg、mg0＝1330kg。（2）質(zhì)量法假定混凝土拌合物的質(zhì)量為mcp＝2400kg，將數(shù)據(jù)代入質(zhì)量法計(jì)算公式，得：