南沟中桥混凝土的配合比设计.docx

南沟中桥混凝土的配合比设计混凝土随着材料科学的不断发展，其用途也越来越广泛，已经到了跨行业，跨科学，互相渗透的非常广泛的领域。混凝土之所以在土木工程中得到广泛的应用，是因为它的材料来源比较广泛，有较高的强度和耐久性等许多独特的技术性能。我们正在建的大宁煤矿铁路改扩建中，混凝土用量也很大，我选择了南沟中桥作为设计目标，对其结构中的混凝土配合比进行设计。 前言.1第一章 工程概况.3第一节 设计任务书及指导书.3第二节 设计说明.6第二章 混凝土配合比的要求、规定与原则.9 第一节 配合比的设计要求.9第二节 .10 第三节 混凝土配合比的原则.17第四节 混凝土配合比设计的步骤.19第三章 混凝土配合比的计算.22第一节 计算初步配合比.22第二节 调整工作性，提出基准配合比.27 第三节 检验强度、测定试验室配合比.29第四节 换算工地配合比.32第四章 以抗压强度为标准的混凝土配合比计算.33第一节 计算初步配合比.33第二节 调整工作性，提出基准配合比.35第三节 检验强度、测定试验室配合比36第四节 换算工地配合比.38第五章毕业设计总结.392013届道路桥梁工程技术专业设计任务书（混凝土的配合比设计）一、设计题目: 混凝土的配合比设计二、设计资料1选择你所在项目部的一座桥梁，分别以抗压强度和抗弯拉强度为指标进行设计，以选择的项目作为本设计的基础。2可根据当地工程的地区及材料的基本性质等主要参数作为毕业设计的资料。3校内学生可由老师另行给定原始资料。三、设计任务根据你选择的设计图纸，完成以下设计任务：1、计算初步配合比。2、调整工作性，提出基准配合比。3、检验强度、测定试验室配合比。4、换算工地配合比。指导教师根据具体情况，可以增加或减少设计内容。四、设计时间安排1、校内学生：共计6周，其中: 原始材料检测1周，计算初步配合比设计1周，提出基准配合比1周，测定试验室配合比1周，换算工地配合比1周，毕业设计答辩1周。1、项岗实习学生：2012年9月1日-2012年12月30日；具体时间要求：2012年11月30日前，将毕业设计电子稿交指导老师审阅；2012年12月25日前，修改完善毕业设计，并打印装订；2012年12月30日前，将打印装订好的毕业设计寄给指导老师。道桥工程系道桥教研室2012年6月30日2013届道路桥梁工程技术专业设计指导书（混凝土的配合比设计）一、原始材料检测根据工程所在地区，对提供的水泥，要求检测出密度及强度等级，水泥的富裕系数，砂的表观密度，碎石或砂的最大粒径及表观密度。二、计算初步配合比（一）、计算初步配合比，要求写出计算过程。（二）、计算水灰比（W/C），要求写出计算过程。（三）、确定单位用水量（mWO），要求写出计算过程。（四）、计算单位用灰量（mCO），要求写出计算过程。（五）、选定砂率（s），要求写出计算过程。（六）、计算砂石用量，要求写出计算过程。三、调整工作性，提出基准配合比（一）、计算试拌材料用量，要求所拌材料数量适中，不浪费。（二）、调整工作性：（三）、提出基准配合比四、检验强度、测定试验室配合比（一）检验强度要求拌制三组混凝土，在标准条件养护28d后，按规定方法测定其立方体抗压强度（二）确定试验室配合比 按强度试验结果修正配合比，计算各材料用量五、换算工地配合比 根据工地实测，分别计算出水泥用量、砂用量、碎石用量和水的用量。六、毕业设计文件目录（章节或“1，1.1，1.1.1”）建议毕业设计任务书前言第一章 XX工程混凝土配合比设计第一节 工程概况一、1字号要求：正文，五号，宋体；表格及表头，小五，宋体；图名，小五，宋体；图中文字或标注，六号，宋体；第二节 计算初步配合比第三节 调整工作性，提出基准配合比第四节 检验强度、测定试验室配合比第五节 换算工地配合比毕业设计总结附件：1、主要材料的检测数据结果表（原始资料）2、主要参考文献六、注意事项1、要求按时完成毕业设计成果。2、每人独立完成毕业设计，完成后方能参加毕业答辩。3、毕业设计不及格者，不能毕业。4、设计成果要求按A4纸规格装订成册，如有A3的图和表应折叠，设计成果打印。装订顺序：封面、毕业设计成绩评定单、毕业设计目录、毕业设计任务书指导书、毕业设计内容等。还要求加上前言（或毕业设计说明）和毕业设计总结（或毕业设计体会）。毕业设计成绩评定单按统一表格。5、毕业设计编排方法可按章节形式编排，并统一编写页码，如单面打印页码在下端居中处，如双面打印页码在右下端处。6、每组学生由一名指导教师负责指导。8、毕业设计期间每组学生由指导教师安排、管理和指导。指导教师将批阅毕业设计成果，同时在设计过程中要定期检查学生的设计草稿（或设计原始资料），交毕业设计成果的同时要交设计草稿，以防止个别学生抄袭。七、主要参考文献1、交通部，公路工程技术标准（JTG B01-2003），北京：人民交通出版社，20032、交通部，公路工程集料试验规程（JTJ 058-2000），北京：人民交通出版社，20003、交通运输部.公路路基路面现场测试规程（JTG E602008）S.北京：人民交通出版社，2008年.4.、运输部.公路路基路面现场测试规程释议（JTG E602008）S.北京：人民交通出版社，1998年.5、交通部公路工程水泥及水泥混凝土试验规程（E30-2005）S.北京：人民交通出版社，20007、杨晓丰 李云峰.路基路面检测技术M.北京：人民交通出版社，2006年.8、桂兰郑.道路检测技术M.北京：机械工业出版社，2006年.9、徐培华 陈忠达.路基路面试验检测技术M.北京：人民交通出版社，2004. 道桥工程系道桥教研室2012年6月30日1200二、要求及材料情况1、题目：设计改扩建煤矿铁路，大宁煤矿铁路专用线扩建工程，南沟中桥C30钢筋混凝土配合比。要求：加粉煤灰和1.2%的减水剂。 原始资料已知混凝土设计强度等级为C30，无强度历史统计资料，要求混凝土拌合物坍落度为7590mm；所处环境为冻融破坏环境，D1；设计年限为100年。 组成材料：强度等级为42.5级的普通硅酸盐水泥，密度为3100，强度富裕系数为1.16；砂为中砂，表观密度为2660;碎石最大粒径为28.5，表观密度为2700；减水剂的减水率为17.2%；水为自来水。 2、南沟中桥，地处严寒地区，根据桥梁设计规范要求混凝土设计弯拉强度标准值fr=5.0MPa,据调查施工单位混凝土弯拉强度样本的标准差S=0.4MPa，样本数n=6组，保证率系数t取0.59，变异系数Cv取0.125。混凝土由机械搅拌，采用滑模摊铺或三辊轴机组摊铺。摊铺要求塌落度为1030mm，搅拌机出料口为2550mm。3、材料情况： P.O42.5水泥，fce=45.0；粗骨料：采用山西三利525mm及2531.5mm的两种碎石进行搭配，组成531.5mm的连续级配碎石，按525mm: 2531.5mm=8: 2（重量比）的比例配制；细骨料：河南中粗砂；外掺料：山西三利粉煤灰；外加剂：缓凝高效减水剂。第一节 配合比的设计要求1.强度要求满足结构设计强度要求是混凝土配合比设计的首要任务。任何建筑物都会对不同结构部位提出“强度设计”要求。为了保证配合比设计符合这一要求，必须掌握配合比设计相关的标准、规范，结合使用材料的质量波动、生产水平、施工水平等因素，正确掌握高于设计强度等级的“配制强度”。配制强度毕竟是在试验室条件下确定的混凝土强度，在实际生产过程中影响强度的因素较多，因此，还需要根据实际生产的留样检验数据，及时做好统计分析，必要时进行适当的调整，保证实际生产强度符合混凝土强度检验评定标准（GBJ107）的规定，这才是真正意义的配合比设计应满足结构设计强度的要求。 2.满足施工和易性的要求根据工程结构部位、钢筋的配筋量、施工方法及其他要求，确定混凝土拌合物的坍落度，确保混凝土拌合物有良好的均质性，不发生离析和泌水，易于浇筑和抹面。 3.满足耐久性要求混凝土配合比的设计不仅要满足结构设计提出的抗渗性、耐冻性等耐久性的要求，而且还要考虑结构设计未明确的其他耐久性要求，如严寒地区的路面、桥梁，处于水位升降范围的结构，以及暴露在氯污染环境的结构等。为了保证这些混凝土结构具有良好的耐久性，不仅要优化混凝土配合比设计，同样重要的工作就进行混凝土配合比设计前，应对混凝土使用的原材料进行优选，选用良好的原材料，是保证设计的混凝土具有良好耐久性的基本前提。 4.满足经济要求企业的生产与发展离不开良好的经济效益。因此，在满足上述技术要求的前提下，尽量降低混凝土成本，达到经济合理的原则。为了实现这一要求，配合比设计不仅要合理设计配合比的本身，而且更应该对原材料的品质进行优选，选择优质价格合理的原材料，也是混凝土配合比设计过程中应该注意的问题，不仅有利保证混凝土的质量而且也是提高混凝土企业经济效益的有效途径。 一、普通混凝土配合比的基本规定1. 混凝土配合比设计应满足混凝土配制强度、拌合物性能、力学性能、长期性能和耐久性能的设计要求。混凝土拌合物性能、力学性能、长期性能和耐久性能的试验方法应分别符合现行国家标准普通混凝土拌合物性能试验方法标准GB/T50080、普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T50081和普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准GB/T50082的规定。 强调混凝土配合比设计应满足耐久性能要求这是本次规程修订的重点之一。2. 混凝土配合比设计应采用工程实际使用的原材料，并应满足国家现行标准的有关要求；配合比设计应以干燥状态骨料为基准，细骨料含水率应小于0.5%，粗骨料含水率应小于0.2%。 我国长期以来一直在建设工程中采用以干燥状态骨料为基准的混凝土配合比设计，具有可操作性，应用情况良好。 3 .最大水胶比混凝土的最大水胶比应符合混凝土结构设计规范GB50010的规定。(控制水胶比是保证耐久性的重要手段，水胶比是配比设计的首要参数）混凝土结构设计规范对不同环境条件的混凝土最大水胶比作了规定。 表3-1环境类别一二(a)(b)三最大水灰比0.650.600.550.50 表3-2环境类别条件一室内正常环境二a室内潮湿环境；非严寒和非寒冷地区的露天环境、与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境二b严寒和寒冷地区的露天环境、与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境三使用除冰盐的环境；严寒和寒玲地区冬季水位变动的环境；滨海室外环境四海水环境五受人为或自然的慢蚀性物质影响的环境补充：GB/T50476-2008 混凝土结构耐久性设计规范环境类别与作用等级 表3-3 作用等级程度环境类别A轻微B轻微C中度D严重E非常严重F极端严重一般环境- A- B- C-冻融环境- C- D- E-海洋氯化物环境- C- D- E- F除冰盐等其他氯化物环境- C- D- E-化学腐蚀环境- C- D- E-注：对于无钢筋的素混凝土结构，环境作用等级见3.4.4条规定4.最小胶凝材料混凝土的最小胶凝材料用量应符合表3-4的规定，配制C15及其以下强度等级的混凝土，可不受表3.0.4的限制。（在满足最大水胶比条件下，最小胶凝材料用量是满足混凝土施工性能和掺加矿物掺和料后满足混凝土耐久性的胶凝材料用量）（修定前的规定）： 表3-4环境条件最大水灰比最小水泥用量/素砼钢砼预砼素砼钢砼预砼一0.650.60200260300二a0.700.600.60225280300二b0.550.550.55250280300三0.500.500.50300300300一0.650.60200260300当用活性掺合料取代部分水泥时，表中的最大水灰比及最小水泥用量即为替代前的水灰比和水泥用量。 GB/T50476-2008 混凝土结构耐久性设计规范中有关胶凝材料用量条款 单位体积混凝土的胶凝材料用量 表3-5最低强度等级最大水胶比最小用水量（kg/m）最大用水量（kg/m）C250.60260400C300.55280C350.50300C400.45320450C450.40340C500.36360480C550.36380500注：1、表中数据适用于最大粒径为20mm的情况，骨料粒径较大时宜适当降低胶凝材料用量，骨料粒径较小时可适当增加。2、引起混凝土的胶凝材料用量范围与非引起混凝土要求相同5.矿物掺合料最大掺量矿物掺合料在混凝土中的掺量应通过试验确定。钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量宜符合表3.0.5-1的规定；预应力钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量宜符合表3.0.5-2的规定。 规定矿物掺合料最大掺量主要是为了保证混凝土耐久性能。 矿物掺合料在混凝土中的实际掺量是通过试验确定的，在本规程配合比调整和确定步骤中规定了耐久性试验验证，以确保满足工程设计提出的混凝土耐久性要求。 当采用超出表3-6和表3-7给出的矿物掺合料最大掺量时，全然否定不妥，通过对混凝土性能进行全面试验论证，证明结构混凝土安全性和耐久性可以满足设计要求后，还是能够采用的。 钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量 表3-6矿物掺合料水胶比最大掺量硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥粉煤灰0.4045350.404030粒化高炉矿渣0.4065550.405545钢渣粉-3020磷渣粉-3020硅灰-1010复合掺合料0.4065550.405545注：1.采用其他通用硅酸盐水泥时，宜将水泥混合材掺量20%以上的混合材料计入矿 物掺合料； 2.复合掺合料各组分的掺量不宜超过单掺量时的最大掺量； 3.在混合使用两种或两种以上矿物掺合料时，矿物掺合料总掺量应复合表中复合掺合料的规定。 预应力钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量 表3-7矿物掺合料种类水胶比最大掺量（%）硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥粉煤灰0.4035300.402520粒化高炉矿渣粉0.4055450.404535钢渣粉-2010磷渣粉-2010硅灰-1010复合掺合料0.4055450.404535注：采用其他通用硅酸盐水泥时，宜将水泥混合材掺量20%以上的混合材料计入矿 物掺合料； 2.复合掺合料各组分的掺量不宜超过单掺量时的最大掺量； 3.在混合使用两种或两种以上矿物掺合料时，矿物掺合料总掺量应复合表中复合掺合料的规定。6. 水溶性氯离子最大含量混凝土拌合物中水溶性氯离子最大含量应符合表3-8的要求。混凝土拌合物中水溶性氯离子含量应按照现行行业标准水运工程混凝土试验规程JTJ 270中混凝土拌合物中氯离子含量的快速测定方法进行测定。 按环境条件影响氯离子引起钢锈的程度简明地分为四类，并规定了各类环境条件下的混凝土中氯离子最大含量。 采用测定混凝土拌合物中氯离子的方法，与测试硬化后混凝土中氯离子的方法相比，时间大大缩短，有利于配合比设计和控制。 表3-8中的氯离子含量系相对混凝土中水泥用量的百分比，与控制氯离子相对混凝土中胶凝材料用量的百分比相比，偏于安全。 混凝土拌合物中水溶性氯离子最大含量 表3-8环境条件水溶性氯离子最大含量（%，水泥用量的质量百分比）钢筋混凝土预应力混凝土素混凝土干燥环境0.300.061.00潮湿但不含氯离子的环境0.20潮湿且含有氯离子的环境、盐渍环境0.10除冰盐等侵蚀性物质的腐蚀环境0.067. 最小含气量长期处于潮湿或水位变动的寒冷和严寒环境、以及盐冻环境的混凝土应掺用引气 剂。引气剂掺量应根据混凝土含气量要求经试验确定；掺用引气剂的混凝土最小含气量应符合表3-9的规定，最大不宜超过7.0%。 掺加适量引气剂有利于混凝土的耐久性，尤其对于有较高抗冻要求的混凝土，掺加引气剂可以明显提高混凝土的抗冻性能。引气剂掺量要适当，引气量太少作用不够，引气量太多混凝土强度损失较大。 混凝土最小含气量 表3-9粗骨料最大公称粒径（mm）混凝土最小含气量（%）潮湿或水位变动的寒冷或严寒环境盐冻环境40.04.55.025.05.05.520.05.56.0注：含气量为气体占混凝土体积的百分比。8.最大碱含量对于有预防混凝土碱骨料反应设计要求的工程，混凝土中最大碱含量不应大于3.0kg/m3，并宜掺用适量粉煤灰等矿物掺合料；对于矿物掺合料碱含量，粉煤灰碱含量可取实测值的1/6，粒化高炉矿渣粉碱含量可取实测值的1/2。 掺加适量粉煤灰和粒化高炉矿渣粉等矿物掺合料，对预防混凝土碱骨料反应具有重要意义。 混凝土中碱含量是测定的混凝土各原材料碱含量计算之和，而实测的粉煤灰和粒化高炉矿渣粉等矿物掺合料碱含量并不是参与碱骨料反应的有效碱含量，对于矿物掺合料中有效碱含量，粉煤灰碱含量取实测值的1/6，粒化高炉矿渣粉碱含量取实测值的1/2，已经被混凝土工程界采纳。二、其他类型混凝土配合比的的规定1. 抗渗混凝土的原材料应符合下列规定：1）水泥宜采用普通硅酸盐水泥 2）粉煤灰等级应为级或级。 大量抗渗混凝土用于地下工程，为了提高抗渗性能和适合地下环境特点，掺加外加剂和矿物掺合料十分有利。在以胶凝材料最小用量作为控制指标的情况下，采用普通硅酸盐水泥有利于提高混凝土耐久性能和进行质量控制。骨料粒径太大和含泥（包括泥块）较多都对混凝土抗渗性能不利。 2.抗冻混凝土的规定1）抗冻混凝土的原材料应符合下列规定 在钢筋混凝土和预应力混凝土中不得掺用含有氯盐的防冻剂；在预应力混凝土中不得掺用含有亚硝酸盐或碳酸盐的防冻剂。采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制抗冻混凝土是一个基本做法；骨料含（包括泥块）较多和骨料坚固性差都对混凝土抗冻性能不利。一些混凝土防冻剂中掺用氯盐，如果采用会引起混凝土中钢筋锈蚀，导致严重的结构混凝土耐久性问题。混凝土外加剂应用技术规范GB50119规定含亚硝酸盐或碳酸盐的防冻剂严禁用于预应力混凝土结构。2）抗冻混凝土配合比应符合下列规定：a最大水胶比和最小胶凝材料用量（增加的）应符合规定 b复合矿物掺合料掺量宜符合规定；其它矿物掺合料掺量宜符合本规程的规定 （增加）c. 在通常水胶比情况下，混凝土中掺入过量矿物掺合料也对混凝土抗冻性能不利。混凝土中掺用引气剂是提高混凝土抗冻性能的有效方法之一。 3.高强混凝土的规定1）高强混凝土的原材料应符合下列规定a.水泥应选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥（既胶砂强度较高，适合配制高强度等级混凝土；又混合材较少，可掺加较多的矿物掺合料来改善高强混凝土的施工性能。）b.粗骨料宜采用连续级配，（对于C60混凝土粗骨料最大粒径不大于31.5）其最大公称粒径不宜大于25.0mm，针片状颗粒含量不宜大于5.0%，含泥量不应大于0.5%，泥块含量不应大于0.2%；c.细骨料的细度模数宜为2.63.0（大于2.6），含泥量不应大于2.0%，泥块含量不应大于0.5%；d.宜采用减水率不小于25%的高性能减水剂（高效减水剂或缓凝高效减水剂）； e.宜复合掺用粒化高炉矿渣粉、粉煤灰和硅灰等矿物掺合料；粉煤灰等级不应低于级；对强度等级不低于C80的高强混凝土宜掺用硅灰。（硅灰掺量一般为38%） （应掺用活性较好的矿物掺合料，且宜复合使用矿物掺合料。）2) 高强混凝土配合比应经试验确定，在缺乏试验依据的情况下，配合比设计宜符合下列要求（增加）a.水胶比、胶凝材料用量和砂率可按表7.3.3选取，并应经试配确定；b.外加剂和矿物掺合料的品种、掺量，应通过试配确定；矿物掺合料掺量宜为25%40%；硅灰掺量不宜大于10%；c.水泥用量不宜大于500kg/m3。（水泥不大于550kg/m3，胶凝材料总量不大于600kg/m3）3) 在试配过程中，应采用三个不同的配合比进行混凝土强度试验，其中一个可为依据表7.3.3计算后调整拌合物的试拌配合比，另外两个配合比的水胶比，宜较试拌配合比分别增加和减少0.02。4) 高强混凝土设计配合比确定后，尚应采用该配合比进行不少于三盘混凝土的重复试验，每盘混凝土应至少成型一组试件，每组混凝土的抗压强度不应低于配制强度。5) 高强混凝土抗压强度宜采用标准试件通过试验测定；使用非标准尺寸试件时，尺寸折算系数应由试验确定。4.泵送混凝土的规定 1）泵送混凝土配合比应符合下列规定：a.胶凝材料用量不宜小于300kg/m3；b.砂率宜为35%45%；c.泵送混凝土的用水量与水泥和矿物掺合料的总量之比不宜大于0.60;（删除内 容）d. 如果胶凝材料用量太少，水胶比大则浆体太稀，黏度不足，混凝土容易离析，水 胶比小则浆体不足，混凝土中骨料量相对过多，这些都不利于混凝土的泵送。2) 泵送混凝土试配时要求的坍落度值应按下式计算：Tt=Tp+T Tt试配时要求的坍落度值（mm）；Tp入泵时要求的坍落度值（mm）；T试验测得的预计出机到泵送时间段内的坍落度损失值（mm）。泵送混凝土出机到泵送时间段内的坍落度经时损失控制在30mm/h以内比较好。5.大体积混凝土的规定 1）大体积混凝土所用的原材料应符合下列规定：a.水泥宜采用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，水泥的3d和7d水化热应符合标准规定；当采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥时应掺加矿物掺合料，胶凝材料的3d和7d水化热分别不宜大于240kJ/kg和270kJ/kg。b.粗骨料宜为连续级配，最大公称粒径不宜小于31.5mm，含泥量不应大于1.0%；（考虑限制混凝土变形）c.细骨料宜采用中砂，含泥量不应大于3.0%。d.宜掺用矿物掺合料和缓凝型减水剂。（缓减温升）2）当设计采用混凝土60d或90d龄期强度时，宜采用标准试件进行抗压强度试验。由于采用低水化热的胶凝材料有利于限制大体积混凝土由温度应力引起的裂缝，所以大体积混凝土中胶凝材料中往往掺用大量粉煤灰等矿物掺合料，使混凝土强度发展较慢，设计采用混凝土60d或90d龄期强度也是合理的。当标准养护时间和标准试件未能两全时，维持标准试件比较合理。3)大体积混凝土配合比应符合下列规定：a.水胶比不宜大于0.55，用水量不宜大于175kg/m3。b.在保证混凝土性能要求的前提下，宜提高每立方米混凝土中的粗骨料用量；砂率宜为38%42%。c.在保证混凝土性能要求的前提下，应减少胶凝材料中的水泥用量，提高矿物掺合料掺量，矿物掺合料掺量应符合本规程表3.0.5-1的规定。d.混凝土拌合物泌水量宜小于10l/m3。4)大体积混凝土配合比应符合下列规定：a.水胶比不宜大于0.55，用水量不宜大于175kg/m3。b.在保证混凝土性能要求的前提下，宜提高每立方米混凝土中的粗骨料用量；砂率宜为38%42%。c.在保证混凝土性能要求的前提下，应减少胶凝材料中的水泥用量，提高矿物掺合料掺量，矿物掺合料掺量应符合本规程表3-6的规定。d.混凝土拌合物泌水量宜小于10l/m3。5) 在配合比试配和调整时，控制混凝土绝热温升不宜大于50。6) 配合比应满足施工对混凝土凝结时间的要求。可在配合比试配和调整时通过混凝土绝热温升测试设备测定混凝土的绝热温升，或通过计算求出混凝土的绝热温升，从而在配合比设计过程中控制混凝土绝热温升。延迟混凝土的凝结时间对大体积混凝土施工操作和温度控制有利，大体积混凝土配合比设计应重视混凝土的凝结时间。第三节 配合比设计的基本原则一、坚固性坚固性是指混凝土的强度指标,因为混凝土的质量在目前是以抗压强度指标为主要依据的。影响混凝土抗压强度的因素很多,主要有水泥强度等级及水灰比、骨料种类及级配、施工条件等。1. 水泥强度等级:水泥强度等级大致代表了水泥的活性,即在相同配合比的情况下,水泥强度等级越高,混凝土的强度等级也越高。在混凝土配合比设计中,主要从经济合理的角度来选择水泥强度等级,如果对水泥强度等级和品种没有选择的余地,那只能靠在配合比设计中调整比例,掺加外加剂等综合性措施加以解决。2.水灰比:混凝土单位体积中所用水的重量和水泥的重量比被称为水灰比。水灰比越大,混凝土的强度越低,为此,在满足和易性的前提下,混凝土用水量越少越好,这是混凝土配合比设计中的一条基本原则。3.骨料的种类及级配:砂子、石子在混凝土中起骨架作用,因此统称骨料。砂石由石材的品种、颗粒级配、含泥量、坚固性、有害物质等指标来表示它的质量。砂石质量越好,配制的混凝土质量越好。当骨料级配良好,砂率适中时,由于组成了密实骨架,可使混凝土获得较高的强度。4. 施工条件:如果施工条件较好,并有一定的管理措施时,可适当降低混凝土的坍落度;反之,如现场施工条件较差时,应适当提高混凝土的坍落度。二、和易性混凝土的和易性是指在一定施工条件下,确保混凝土拌合物成分均匀,在成型过程中满足振动密实的混凝土性能。常用坍落度和维勃稠度来表示。不同类型的构件,对和易性的要求在施工验收规范中已有规定,但还要结合施工现场的设备条件和管理水平来确定。影响混凝土和易性的因素很多,但主要一条就是用水量。增加用水量,混凝土的坍落度是增加了,但是混凝土的强度也下降了。因此,采用使用减水剂的方法成了改善混凝土和易性最经济合理和最有效的方法。三、耐久性混凝土的耐久性是它抵抗外来及内部被侵蚀破坏的能力,新疆(北疆) 地处严寒地带,夏季炎热干燥,冬季严寒多雪,混凝土受大气的侵蚀很严重,所以,施工验收规范对最大水灰比和最小泥用量都作了规定,但是仅仅执行这些规定还不能完全满足耐久性的要求。为了提高混凝土的耐久性,就必须在配合比设计中考虑采取相应的措施,如水泥品种和强度等级的选择,砂石级配和砂率的调整,但最主要的是用混凝土外加剂和掺合料来提高混凝土的耐久性。四、经济性混凝土配合比的设计应在保证质量的前提下,省工省料才是最经济的。水泥是混凝土中价值最高的材料,节约水泥用量是混凝土配合比设计中的一个主要目标,但必须是采用合理的措施达到综合性的经济指标才是行之有效的。首先,使用混凝土外加剂和掺合料,使用减水剂既可以改善混凝土的和易性,也可以达到节约水泥的目的,掺加粉煤灰可以代替部分水泥,并改善混凝土的性能。其次,加强技术管理,提高混凝土的匀质性。最后,根据当地的砂石质量情况采用合理砂率和骨料级配。第四节 混凝土配合比设计的步骤一、步骤1.熟悉现行的规范和技术标准普通混凝土配合比设计的方法和步骤,应该遵守国家建设部发布的行业标准J GJ 5522000 普混凝土配合比设计规程。该标准规定了配合比设计应分三个步骤。1) 配合比的设计计算;2) 试配;3) 配合比的调整与确定。该标准给出了许多全国性统一用的技术参数,如混凝土试配强度计算公式、混凝土用水量选用表、混凝土砂率选用表等。此外,配合比设计还必须掌握GB 5020422002 混凝土结构工程施工 2.原材料的准备和检验混凝土由四种材料组成:水泥、砂子、石子和水。目前又增加了第五种材料(外加剂和掺合料) 。这些材料都有质量检验标准,通过检验对照标准,就可以知道材料的性能了。1) 水泥:水泥使用前,除了应持有生产厂家的合格证外,还应作强度、凝结时间、安全性等常规检验,检验合格方可使用。2) 砂石为粗细骨料,主要检验含泥量、颗粒级配等指标。3) 水:拌制混凝土宜采用饮用水,当采用其他水源时,水质应符合J GJ 63 混凝土拌合用水标准的规定。4) 外加剂:由于混凝土外加剂用量较小,能够明显改善混凝土的性能,并节约水泥,提高工效,所以使用较普遍。使用外加剂应注意不仅要遵守GB J119 混凝土外加剂应用技术规范的规定,还应通过试验确定外加剂混凝土的专用施工配合比。5) 为调节混凝土强度等级,节约水泥,改善混凝土拌合物的性能,须在混凝土中掺入粉煤灰等掺合料,其质量应符合GB 1596用于水泥和混凝土中的粉煤灰的规定。3.配合比的设计计算按照工程项目提出的混凝土强度等级和技术要求,根据原材料的检验结果和施工条件,并以实践工作中总结出来的技术参数(没有时可参考标准或其他资料) 进行配合比的计算工作。具体方法有两种,即绝对体积法和假定容重法。现在重点介绍假定容重法,是指计算砂石用量时是以假设每m3 混凝土的重量为依据的。由于新疆地区混凝土主要是使用卵石,故计算中以卵石为准,混凝土试验和配合比中的骨料均以干燥状态为准。首先根据混凝土设计强度等级fcu,k和标准差(混凝土强度等级不大于C25 时不小于2. 5 MPa ,混凝土强度等级不小于C30时不小于3. 0 MPa ;无统计资料时按国标混凝土结构工程施工及验收规范的规定取用) 计算混凝土的配制强度fcu,o= fcu,k+1.645;然后根据混凝土的配制强度fcu,o和水泥的实际强度等级f ce及回归系数a ,b 计算水灰比:计算水灰比如小于J GJ 552000 普通混凝土配合比设计规程规定的最大值,则可以采用。知道了水泥灰就可以根据普通混凝土配合比设计规程给出的用水量参考数据或自己的经验数据计算出水泥用量。砂率是砂子的用量和砂石总重量之比,当无使用经验时可参考普通混凝土配合比设计规程给出的参考值。最后按假定容重法计算砂石的重量,假定容重的计算依据是以混凝土的容重为单位体积中的水、水泥、砂子、石子重量的总和,无经验数据时,可取2 400 kg/ m32 480 kg/ m3 ,如加引气剂或粉煤灰容重有所下降。4试配由于混凝土是多种材料组成的非匀质材料,加上水泥是一种活性胶凝材料,所以计算出来的配合比是依据过去的经验参数计算出来的理论数值,它与现场生产条件之间有较大的偏差,所以必须用生产中使用的各种原材料,通过混凝土的试配来检验计算出来的配合比性能是否能够达到设计要求。进行试配,首先应进行试拌以检查拌合物的性能。当试拌得出的拌合物坍落度不能满足要求或粘聚性和保水性不好时,应在保证水灰比不变的情况下,调整用水量和砂率直到符合要求。然后提出供混凝土强度试验用的基准配合比。混凝土强度试验时至少应采用三个不同配合比,一个是基准配合比,另外两个配合比的水灰比比基准配合比分别增加和减少0. 05 ;用水量不变,砂率分别增加和减少1 %。当不同水灰比的混凝土拌合物坍落度与要求值的差超过允许偏差时,可通过增、减用水量进行调整。混凝土强度试验时,每种配合比至少应制作一组试件标养到28 d 时试压。5.配合比的调整与确定