混凝土参考配合比设计步骤.doc

普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比是指混凝土各构成材料数量之间质量比例关系。拟定比例关系过程叫配合比设计。普通混凝土配合比，应依照原材料性能及对混凝土技术规定进行计算，并经实验室试配、调节后拟定。普通混凝土构成材料重要涉及水泥、粗集料、细集料和水，随着混凝土技术发展，外加剂和掺和料应用日益普遍，因而，其掺量也是配合比设计时需选定。混凝土配合比惯用表达办法有两种；一种以1m3混凝土中各项材料质量表达，混凝土中水泥、水、粗集料、细集料实际用量按顺序表达，如水泥300Kg、水182 Kg、砂680 Kg、石子1310 Kg；另一种表达办法是以水泥、水、砂、石之间相对质量比及水灰比表达，如前例可表达为1：2.26：4.37，W/C=0.61，国内当前采用量质量比。一、 混凝土配合比设计基本规定配合比设计任务，就是依照原材料技术性能及施工条件，拟定出能满足工程所规定技术经济指标各项构成材料用量。其基本规定是；(1) 达到混凝土构造设计规定强度级别。(2) 满足混凝土施工所规定和易性规定。(3) 满足工程所处环境和使用条件对混凝土耐久性规定。(4) 符合经济原则，节约水泥，减少成本。二、 混凝土配合比设计环节混凝土配合比设计是一种计算、试配、调节复杂过程，大体可分为初步计算配合比、基准配合比、实验室配合比、施工配合比设计4个设计阶段。一方面按照已选取原材料性能及对混凝土技术规定进行初步计算，得出“初步计算配合比”。基准配合比是在初步计算配合比基本上，通过试配、检测、进行工作性调节、修正得到；实验室配合比是通过对水灰比微量调节，在满足设计强度前提下，进一步调节配合比以拟定水泥用量最小方案；而施工配合绋考虑砂、石实际含水率对配合比影响，对配合比做最后修正，是实际应用配合比，配合比设计过程是逐个满足混凝土强度、工作性、耐久性、节约水泥等规定过程。三、 混凝土配合比设计基本资料在进行混凝土配合比设计前，需拟定和理解基本资料。即设计前提条件，重要有如下几种方面；(1) 混凝土设计强度级别和强度原则差。(2) 材料基本状况；涉及水泥品种、强度级别、实际强度、密度；砂种类、表观密度、细度模数、含水率；石子种类、表观密度、含水率；与否掺外加剂，外加剂种类。(3) 混凝土工作性规定，如坍落度指标。(4) 与耐久性关于环境条件；如冻融状况、地下水状况等。(5) 工程特点及施工工艺；如构件几何尺寸、钢筋疏密、浇筑振捣办法等。四、 混凝土配合比设计中三个基本参数拟定混凝土配合比设计，实质上就是拟定单位体积混凝土拌和物中水、水泥。粗集料（石子）、细集料（砂）这4项构成材料之间三个参数。即水和水泥之间比例水灰比；砂和石子间比例砂率；骨料与水泥浆之间比例单位用水量。在配合比设计中能对的拟定这三个基本参数，就能使混凝土满足配合比设计4项基本规定。拟定这三个参数基本原则是；在混凝土强度和耐久性基本上，拟定水灰比。在满足混凝土施工规定和易性规定基本上拟定混凝土单位用水量；砂数量应以填充石子空隙后略有富余为原则。详细拟定水灰比时，从强度角度看，水灰比应小些；从耐久性角度看，水灰比小些，水泥用量多些，混凝土密度就高，耐久性则优良，这可通过控制最大水灰比和最小水泥用量来满足（表三）。由强度和耐久性分别决定水灰比往往是不同，此时应取较小值。但当强度和耐久性都已前提下，水灰比应取较大值，以获得较高流动性。拟定砂率重要应从满足工作性和节约水泥两个方面考虑。在水灰比和水泥用量（即水泥浆用量）不变前提下，砂率应取坍落度最大，而黏聚性和保水性又好砂率即合理砂率可由（表五）初步决定，经试拌调节而定。在工作性满足状况下，砂率尽量取小值以达到节约水泥目。单位用水量是在水灰比和水泥用量不变状况下，实际反映水泥浆量与骨料间比例关系。水泥浆量要满足包裹粗、细集料表面并保持足够流动性规定，但用水量过大，会减少混凝土耐久性。水灰比在0.40-0.80范畴内时，依照粗集料品种、粒径、单位用水量可通过（表四）拟定。混凝土配合比设计环节一、初步计算配合比1、拟定混凝土配制强度混凝土配制强度按下式计算；式中；混凝土配制强度（MPa），混凝土立方体抗压强度原则值（MPa），设计强度混凝土强度原则差（MPa），其拟定办法如下；1. 可依照同类混凝土强度资料拟定。对C20和C25级混凝土，其强度原则差下限值取2.5MPa。对不不大于或等于C30级混凝土，其强度原则差下限值取3.0MPa。2. 当施工单位无历史记录资料时，可按表一取值。3. 遇有下列状况时应恰当提高混凝土配制强度；1) 现场条件与试实验室条件有明显差别时，2) C30及其以上强度级别混凝土，采用非记录办法评估时。混凝土取值（混凝土强度原则差）表 一混凝土强度级别不大于C20C20C35不不大于C354.05.06.02、拟定水灰比W/C当混凝土强度级别不大于C60级时，混凝土水灰比按下式；式中；回归系数，取值见表二； 水泥28d抗压强度实测值（MPa）回归系数选用表 二 石子品种系数碎石卵石0.460.480.070.33当无水泥28d抗压强度实测值时，按下式拟定；式中；水泥强度级别值（MPa） 水泥强度级别值富余系数，按实际记录资料拟定。富余系数可取=1.13由上式计算出水灰比应不大于表三中规定最大水灰比。若计算而得水灰比不不大于最大水灰比，以保证混凝土耐久性。混凝土最大水灰比和最小水泥用量表 三环境条件构造物类别最大水灰比最小水泥用量（kg）素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土干燥环境正常居住或办公用房屋内部件不作规定0.650.60200260300潮湿环境无冻害高湿度室内部件室外部件在非侵蚀性土和（或）水中部件0.700.600.60225280300有冻害经受冻害室外部件在非侵蚀性土和（或）水中且经受冻害部件高湿度且经受冻害室内部件0.550.550.55250280300有冻害和除冰剂潮湿环境经受冻害和除冰剂作用室内和室外部件0.500.500.50300300300注；1、当用活性掺合料取代某些水泥时，表中最大水灰比及最小水泥用量即为代替前水灰比和水泥用量。 2、配制C15级其如下级别混凝土，可不受本表限制。3、拟定用水量依照施工规定混凝土拌和物坍落度、所用骨料种类及最大粒径查表四得。水灰比不大于0.40混凝土及采用特殊成型工艺混凝土用水量应通过实验拟定。流动性和大流动性混凝土用水量可以查表中坍落度为90mm用水量为基本，按坍落度每增大20mm，用水量增长5Kg,计算出用水量。塑性混凝土用水量（kg/m3）表四拌和物稠度卵石最大粒径（mm）碎石最大粒径（mm）项目指标102031.540162031.540坍落度（mm）1030190170160150200185175165355020018017016021019518517555702101901801702202051951857590215195185175230215205195注；1、本表用水量第采用中砂时平均取值。采用细砂时，每立方米混凝土用水量增长510Kg，采用粗砂时， 则可减少510kg。 2、采用各种外加剂或掺和料时，用水量应相应调节。掺外加剂时用水量可按下式计算； 式中；掺外加剂时每立方米混凝土用水量（kg）未掺外加剂时每立方米混凝土用水量（kg）外加剂减水率（%），经实验拟定。4、拟定水泥用量由已求得水灰比W/C和用水量可计算出水泥用量。由上工计算出水泥用量应不不大于表三中、规定最小水泥用量，若计算而得水泥用量不大于最小水泥用量时，应选用最小水泥用量，以保证混凝土耐久性。5、拟定砂率砂率可由实验或历史经验资料选用。如无历史资料，坍落度为1060mm混凝土砂率可依照粗集料品种，最大粒径及水灰比按表五选用。坍落度不不大于60mm有混凝土砂率，可经实验拟定，也可在表五基本上，按坍落度每增大20mm，砂率增大1%幅度予以调节。坍落度不大于10mm混凝土，基砂率应经实验拟定。混凝土砂率（%）表 五水灰比（W/C）卵石最大粒径（mm）碎石最大粒径（mm）1020401620400.402632253124303035293437320.503035293428333338323730350.603338323731363641354033380.70364135403439394438433641注；1、本表数值系中砂选用砂率，对细砂或粗砂，可相应地减小或增大砂率。2、只用一种单粒级粗集料配制混凝土时， 砂率应恰当增大。3、对薄壁构件，砂率取偏大值。6、计算砂、石用量、1. 体积法该办法假定混凝土拌和物体积等于各构成材料体积与拌和物中所含空气体积之和。 如取混凝土拌和物体积为1m3，则可得如下关于、二元方程组。式中；、每立方米混凝土中水泥、细集料（砂）、粗集料（石子）、水质量（kg）、粗集料、细集料表观密度（kg/m3）、水泥、水密度（kg/m3）混凝土中含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，可取1。2. 质量法该办法假定1m3混凝土拌和物质量，等于其各种构成材料质量之和，据此可得如下方程组。式中；、每立方米混凝土中水泥、细集料（砂）、粗集料（石子）、水质量（kg），每立方米混凝土拌和物假定质量，可依照实际经验在23502450kg之间选用。同以上关于和二元方程组，可解出和。则混凝土初步计算配合比（初步满足强度和耐久性规定）为：二、基准配合比按初步计算配合比进行混凝土配合比试配和调节。试配时，混凝土搅拌量可按表六选用。当采用机械搅拌时，其搅拌不应不大于搅拌机额定搅拌量1/4。混凝土试拌最小搅拌量表 六骨料最大粒径（mm）拌和物数量（L）骨料最大粒径（mm）拌和物数量（L）31.5及如下154025试拌后及时测定混凝土工作。当试拌得出接种物坍落度比规定值小时，应在水灰比不变前提下，增长水泥浆用量；当比规定值大时，应在砂率不变前提下，增长砂、石用量；当黏聚性、保水性差时，可恰当加大砂率。调节时，应即时记录调节后各材料用量（mcb，mwb，msb，mgb），并实测挏后混凝土拌和物体积密度为（kg/m3）。令工作性调节后混凝土试样总质量为;由此得出基准配合比（调节后1m3混凝土中各材料用量）式中；实测试拌混凝土体积密度。三、实验室配合比经调节后基准配合比虽工作性已满足规定，但经计算而得出水灰比与否真正满足强度规定需要通过强度实验检查。在基准配合比基本上做强度实验时，就采用三个不配合比，其中一种为基准配合比水灰比，此外两个较基准配合比水灰比分别增长和减少0.05。其用水量应与基准配合比用水量相似，砂率可分别增长和减少1%。制作混凝土强度实验试件时， 应检查混凝土拌和物坍落度和维勃稠度、黏聚性、保水性及拌和物体积密度，并以此成果作为代表相应配合比混凝土拌和物性能。进行混凝土强度实验时，每种配合比至少应制作一组（三块）试件，原则养护28d时试压。需要时可同步制作几组试件，供迅速检查或早龄试压，以便提前定出混凝土配合比供施工使用，但应以原则养护28d强度检查成果为根据调节配合比。依照实验得出混凝土强度与其相相应灰水比（C/W）关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度（）相相应灰水比，并应按下列原则拟定每立方米混凝土材料用量；1. 用水量（）应在基准配合比用水量基本上，依照制作强度试件时测得坍落度或维勃稠度进行调节拟定。2. 水泥用量（）应以用水量乘以选定出来灰水比计算拟定。3. 粗集料和细集料用量（和）应在基准配合比粗集料和细集料用量基本上，按选定灰水比进行调节后拟定。经试配拟定配合比后，尚应按下列环节进行校正；据前述已拟定材料用量按下式计算混凝土表观密度计算值；再按下式计算混凝土配合比校正系数；式中；混凝土表观密度实测值（kg/m3）混凝土表观密度计算值（kg/m3）当混凝土表观密度实测值与计算值之差绝对值不超过计算值2%时，按此前配合比即为拟定实验室配合比；当两者之差超过2%时，应将配合比中每项材料用量均乘以校正系数，即为最后拟定实验室配合比。实验室配合比在使用过程中应依照原材料状况及混凝土质量检查成果予以调节。但遇有下列状况之一时，应重新进行配合比设计；1. 对混凝土性能指标有特殊规定期，2. 水泥、外加剂或矿物掺和料品种，质量有明显变化时，3. 该配合比混凝土生产间断半年以上时。四、施工配合比设计配合比是以干燥材料为基准，而工地存储砂石都具有一定水分，且随着气候变化而经常变化。因此，现场材料实际称量应按施工现场砂石、含水状况进行修正，修正后配合比称为施工配合比。假定工地存储砂含水率a%，石子含水率b%，则将上述自由诗配合比换算为施工配合比，其材料称量为；水泥用量；砂用量；石子用量；用水量；、为调节后实验室配合比中每立方米混凝土中水泥、水、砂和石子用量（kg）。应注意，进行混凝土配共计算时，其计算公式中关于参数和表格中数值均系以干燥状态骨料（含水率不大于0.05%粗集料或含水率不大于0.2%粗骨料）为基准。当以饱和面干骨料为基准进行计算时，则应做相应调节，即施工配合比公式中a、b分别表达现场砂石含水率与其饱和面干含水率之差。