普通混凝土配合比设计.pptx

普通混凝土是由 水泥、砂、石和水组成，其间的数量关系直接影响着混凝土的拌合物的和易性、强度及耐久性。如何确定各材料间数量关系？1.定义：是指混凝土各组成材料用量之比。2.表示方法：主要有“质量比”和“体积比”两种表示方法。工程中常用“质量比”表示。1)以1m3混凝土内各组成材料的实际用量表示，如：水泥310；水155kg；砂750；石子1116。2)以1m3混凝土内各材料间的质量比表示。如：水泥：:水：砂子：石子=1：0.5:2.4：3.6，除施工配合比外，骨料均用干燥质量来表示。配合比设计是根据材料的技术性能、工程要求、结构形式和施工条件来确定混凝土的各组分的配合比例。一、配合比及其表示方法基本要求和易性经济性强度耐久性二、配合比设计基本要求：1.了解混凝土的设计强度等级fcu.i，坍落度要求2.了解耐久性要求；3.了解钢筋配筋间距和结构的断面尺寸，确定骨料的最大粒径Dmax三、混凝土配合比设计的资料准备4.了解施工管理水平、施工方法等，以便正确选择混凝土的各项参数；5.了解各项原材料的物理参数。水泥的品种、标号、密度；砂、石骨料的种类、表观密度、级配、石子、最大粒径；拌和用水的水质情况；混凝土强度概率分布四、配合比设计基本参数水灰比（W/C）、单位用水量（mW0）砂率（SP）是配合比设计的三个基本参数。三个基本参数。水泥水砂石子水泥浆骨料混凝土单位用水量mW0砂率SP水灰比 W/C与强度、耐久性有关与流动性有关与粘聚性、保水性有关初步配合比基准配合比实验室配合比施工配合比五、混凝土配合比设计的步骤根据普通混凝土配合比设计规程(JGJ55-2000)所规定的步骤进行设计强度调整和易性调整含水率调整确定混凝土初步配合比(1).(1).计算配制强度计算配制强度 fcu,fcu,0 0(2).(2).初步确定水灰比初步确定水灰比W/CW/C(3).(3).确定单位用水量确定单位用水量m mW W0 0(4).(4).计算水泥用量计算水泥用量m mc0c0(5).(5).确定砂率确定砂率S SP P（B BS S）(6).(6).计算砂、石子用量计算砂、石子用量 m mG0 G0、m mS0S0第一步确定配制强度第一步确定配制强度(f(fcu,icu,i)式中:fcu,o混凝土配制强度，MPa；fcu,k混凝土立方体抗压强度标准值，即混凝土强度等级值，MPa；混凝土强度标准差，MPa。依据混凝土强度保证率依据混凝土强度保证率95的原则：的原则：确定混凝土初步配合比2）施工单位无强度历史资料时，查表确定其值按现行国家标准混凝土结构工程施工及验收规范（GB50204）的规定取用。强度等级C20C20C35C35标准差，MPa4.05.06.0混凝土强度标准差 第二步确定水灰比值第二步确定水灰比值(W/C)(W/C)系数碎石卵石A0.460.48B0.070.33式中：A、B回归系数；应根据工程所用的水泥品种品种、集料，通过试验由建立的水灰比与混凝土强度关系式确定；当不具备上述试验统计资料时，可取 fce水泥28d抗压强度实测值，MPa。复核耐久性为了使混凝土耐久性符合要求，按强度要求计算的水灰比值不得超过规定的最大水灰比值，否则混凝土耐久性不合格，此时取规定的最大水灰比值作为混凝土的水灰比值。环境条件结构物类别最大水灰比值最小水泥用量干燥环境正常的居住或办公用房屋内素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土素混凝土钢筋混凝预应力预应力混凝土不作规定0.650.60200260300潮湿环境无冻害高湿度的室内、室外部件在非侵蚀性和（或）水中的部件0.700.600.60225280300有冻害经受冻害；室外部件在非侵蚀性土和（或）水中经受冻害的部件高湿度且经受冻害中的室内部件0.550.550.55250280300有冻害和除冻剂的潮湿环境经受冻害和除冰剂作用的室内和室外部件0.500.500.50300300300混凝土最大水灰比和最小水泥用量 项目指标卵石最大粒径（mm）碎石最大粒径（mm）102040162040坍 落 度 mm1030190170150200185165305020018016021019517550702101901702202051857090215195175230215195维勃稠度152017516014518017015510151801651501851751605101851701551901801651）根据固定用水量定则，固定用水量定则，水灰比在0.400.80范围内时，根据粗集料的品种、粒径及施工要求的坍落度，按下表选取。第三步确定用水量第三步确定用水量(m(mwowo)塑性和干硬性混凝土的用水量（塑性和干硬性混凝土的用水量（kg/m3）掺外加剂的用水量确定n先确定不掺外加剂的用水量mwo，然后根据外加剂的减水率，确定掺外加剂的实际用水量mwa：n 第四步计算混凝土的单位水泥用量第四步计算混凝土的单位水泥用量(m(mcoco)复核耐久性:将计算出的水泥用量与规定的最小水泥用量比较：如计算水泥用量不低于规定的最小水泥用量，则耐久性合格；否则耐久性不合格，此时应取规定的最小水泥用量。5.确定合理砂率()1)应根据和易性要求试验取得 2)按坍落度、水灰比及骨料最大粒径查表选取。混凝土砂率，水灰比水灰比mw/mc卵石最大粒径，卵石最大粒径，mm碎石最大粒径，碎石最大粒径，mm1020401620400.402632253124303035293427320.503035293428333338323730350.603338323731363641354033380.70364135403439394438433641表中数值系中砂的选用砂率，对细砂或粗砂，可相应地减少或增大砂率；只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时，砂率应适当增大；对薄壁构件，砂率取偏大值。确定混凝土初步配合比 第六步计算砂、石子用量第六步计算砂、石子用量m mS0S0、m mG0G0 可以用体积法和质量法计算（1）体积法 又称绝对体积法，假设砼体积等于各组成材料绝对体积之总数。1m3混凝土中的组成材料水泥、砂、石子、水经过拌合均匀、成型密实后，混凝土的体积为1m3，即：Vc+Vs+Vg+Vw+Va 14.5.1确定混凝土初步配合比 解方程组，可得mS0、mG0。式中：c、s、G、w分别为水泥的密度kg/m3、砂的表观密度g/cm3、石子的表观密度g/cm3、水的密度，kg/m3。水泥的密度可取29003100kg/m3；混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，可取1。（2）质量法 质量法又称为重量法。假定一个混凝土拌合物的湿表观密度值，再根据各材料之间的质量关系，计算各材料的用量。使用质量法的条件：原材料比较稳定原材料比较稳定【例】某室内现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为C25，施工要求坍落度为3550mm，混凝土为机械搅拌和机械振捣，该施工单位无历史统计资料。采用原材料情况如下：水泥水泥：强度等级42.5的普通水泥，水泥强度等级值的富余系数为1.13，密度c=3.1g/cm3；中砂中砂：级配合格，细度模数2.7，表观密度os=2650kg/m3,堆积密度为os=1450 kg/m3；碎石碎石：级配合格，最大粒径为40mm，表观密度og=2700kg/m3，堆积密度为og=1520 kg/m3,水水：自来水。试求：混凝土的初步配合比。1.确定配制强度(fcu,o)2.确定水灰比(W/C)3.确定用水量(mwo)查表，则1m3混凝土的用水量可选用mwo=175。初步配合比4.确定水泥用量(mco)5.确定砂率()由W/C=0.64，碎石最大粒径为40mm，查表552，取合理砂率为36%。6.计算砂石用量(mso，mgo)解得：mso=702，mgo=1248。1)体积法2)质量法假定混凝土拌合物的表观密度为2400/m3，则：mso+mgo=2400175273解得：mso=702，mgo=1250初步配合比为：mwo=175，mco=273，mso=702，mgo=1250。例例2某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为 20，施工要求混凝土坍落度为50-70，施工单位无历史统计资料，所用原材料情况如下：水泥：32.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为=3.10/cm，砂：中砂，Mx=2.70,级配合格，石：卵石，Dmax=40mm,级配合格，试设计20混凝土配合比。解:1.初步计算：(1)确定混凝土配制强度（fcu,0），由表3.0，5MPa fcu,0=fcu,k+1.645=20+1.6455=28.2 MPa(2)计算水灰比（W/C）fce=c fce,k=1.0 32.5=32.5MPa（3）确定用水量（mw0）查表4.0.1.2，对于最大粒径为40的卵石混凝土，当所需坍落度为5070时,1m3混凝土的用水量可选用170kg。(4)计算水泥用量（mc0）按表 4.0.4，对于干燥环境的钢筋混凝土，最小水泥用量为260，故可取 mc0 3623。（5）确定砂率（s）查表4.0.2，对于采用最大粒径为40的卵石配制的混凝土，当水灰比为0.47时，其砂率值可选取26.8%32.1%，（采用插入法选定）现取s=30。（）计算砂、石用量（s0、g0）假定表观密度法计算，将mc0=362；mw0=170代入方程组计算配比：C:362kg,W:170kg,S:561kg,G:1307Kg,W/C=0.4715升用量：C:4.34kg,W:2.04kg,S:6.73kg,G:15.68kg第二组：W/C=0.47+0.05=0.52:W:170kgmc0=170/0.52=327kg砂率：31%，mg0=2.23ms0解得：S=589kg,G=1314kg,W=170kg,C=327kg第三组：W/C=0.470.05=0.42:W:170kgmc0=170/0.42=405kg砂率：28%，mg0=2.57ms0解得：S=511kg,G=1314kg,W=170kg,C=405kg每 种配比制作两组强度试块，标准养护28d进行强度测定。4.4.3.2基准配合比的确定基准配合比的确定配合比的调整与确定配合比的调整与确定通过计算求得的各项材料用量（初步配合比）通过计算求得的各项材料用量（初步配合比），必须进行试验加以检验并进行必要的调整。，必须进行试验加以检验并进行必要的调整。（1）.试配试配 按计算配合比称取一定质量的组成材料，拌制15L或25L混凝土，测定其和易性 （2）.调整调整调整和易性，确定基准配合比 测拌合物坍落度，并检查其粘聚性和保水性能：如实测坍落度小于或大于设计要求，可保持如实测坍落度小于或大于设计要求，可保持水灰比不变，增加或减少水灰比不变，增加或减少适量水泥浆适量水泥浆；如出现粘聚性和保水性不良，可适当提高如出现粘聚性和保水性不良，可适当提高砂砂率率；每次调整后再试拌，直到符合要求为止。；每次调整后再试拌，直到符合要求为止。记录好各种材料调整后用量，并测定混凝土记录好各种材料调整后用量，并测定混凝土拌合物的实际表观密度（拌合物的实际表观密度（c,t）。）。此满足和易性的配比为基准配合比。（）调整和易性，确定基准配合比（）调整和易性，确定基准配合比 按初步计算配合比称取材料进行试拌。按初步计算配合比称取材料进行试拌。混凝土拌合物搅拌均匀后测坍落度，并检混凝土拌合物搅拌均匀后测坍落度，并检查其粘聚性和保水性能的好坏。如实测坍查其粘聚性和保水性能的好坏。如实测坍落度小于或大于设计要求，可保持水灰比落度小于或大于设计要求，可保持水灰比不变，增加或减少适量水泥浆；如出现粘不变，增加或减少适量水泥浆；如出现粘聚性和保水性不良，可适当提高砂率；每聚性和保水性不良，可适当提高砂率；每次调整后再试拌，直到符合要求为止。当次调整后再试拌，直到符合要求为止。当试拌工作完成后，记录好各种材料调整后试拌工作完成后，记录好各种材料调整后用量，并测定混凝土拌合物的实际表观密用量，并测定混凝土拌合物的实际表观密度（度（c c，t t）。此满足和易性的配比为）。此满足和易性的配比为基准基准配合比。配合比。4.4.3.3.试配调整，确定实验室配合比（1）实验室配合比的实验室配合比的试配调整强度调整强度调整一般采用三个不同的配合比，其中一个为初步配一般采用三个不同的配合比，其中一个为初步配合比，另外两个配合比的水灰比值，应较初步配合比，另外两个配合比的水灰比值，应较初步配合比分别增加及减少合比分别增加及减少0.05，其，其用水量用水量应该与初步应该与初步配合比相同，但配合比相同，但砂率砂率值可做适当调整并测定表观值可做适当调整并测定表观密度。各种配比制作两组强度试块，标准养护密度。各种配比制作两组强度试块，标准养护28d进行强度测定。如有耐久性要求，应同时制进行强度测定。如有耐久性要求，应同时制作有关耐久性测试指标的试件，标准养护作有关耐久性测试指标的试件，标准养护28d天天进行强度测定。进行强度测定。配合比的确定配合比的确定（2）根据试验得出的混凝土强度与其相应的）根据试验得出的混凝土强度与其相应的灰水比灰水比（C/W）关系，用作图法或计算法求出与混凝土配）关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度（制强度（fcu,t）相对应的灰水比，确定）相对应的灰水比，确定1m3混凝土中混凝土中的组成材料用量：的组成材料用量：单位用水量单位用水量（wb）应在初步配合比用水量的基础上，根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度进行调整确定；水泥用量水泥用量（Cb）应以用水量乘以选定出来的灰水比计算确定；粗骨料和细骨料粗骨料和细骨料用量（Sb、Gb）应在初步配合比的用量基础上，按选定的灰水比进行调整后确定。4.4.3.3试配调整，确定实验室配合比（3）混凝土表观密度的校正：）混凝土表观密度的校正：按上述方法确定的各组成材料用量按下式计算混凝土的表观密度计算值c,c：c,cCb+Wb+Sb+Gb应按下式计算混凝土配合比校正系数校正系数：式中式中：c,t混凝土表观密度实测值，kg/m3；c,c混凝土表观密度计算值，kg/m3。当表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2时，按（1）条确定的配合比即为实验室配合比；当二者之差超过2时，应将配合比中各组成材料用量均乘以校正系数，得到实验室配合比。Csh Cb Ssh Sb Gsh Gb Wsh Wb 4.4.3.4.计算施工配合比施工配合比 假定现场砂、石子的含水率分别为假定现场砂、石子的含水率分别为a和和b%，则，则施工配合比中施工配合比中1m3混凝土的各组成材料用量分别为：混凝土的各组成材料用量分别为：C Csh S Ssh（1+a）G Gsh（1+b）W WshSshaGshb 施工配合比可表示为：施工配合比可表示为：C0：S0：G0 1：x：y，W/C？。？。配合比计算例题例题 某工程现浇室内钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为C30。施工采用机械拌合和振捣，选择的混凝土拌合物坍落度为3050mm。施工单位无混凝土强度统计资料。所用原材料如下：水泥：普通水泥，强度等级42.5MPa，实测28d抗压强度48.0MPa，密度c3.1g/cm3;砂：中砂，级配2区合格。表观密度s2.65g/cm3;石子：卵石，540mm。表观密度g2.60g/cm3;水：自来水，密度w1.00g/cm3。试用体积法和质量法计算该混凝土的初步配合比。五、配合比计算例题解:1.计算混凝土的施工配制强度fcu,0：根据题意可得：fcu,k30.0MPa，查式4.4下说明，取5.0MPa，则 fcu,0 fcu,k+1.645 30.0+1.6455.038.2MPa2.确定混凝土水灰比（1）按强度要求计算根据题意可得：fce48.0MPa，A0.48，B0.33，则：（2）复核耐久性：要求的水灰比 0.65经复核，合格。五、配合比计算例题3.确定用水量W0 根据题意，骨料为中砂，卵石，最大粒径为40mm，查表取W0160kg。4.计算水泥用量C0（1）计算：（2）复核耐久性 经复核，耐久性合格。5.确定砂率SP 根据题意，采用中砂、卵石（最大粒径40mm）、水灰比0.50，查表SP 2833，取SP 30。6.计算砂、石子用量S0、G0五、配合比计算例题（1）体积法将数据代入体积法的计算公式，取1，可得：解方程组，可得S0570kg、G01330kg。（2）质量法 假定混凝土拌合物的表观密度0为2400kg/m3，将数据代入质量法计算公式，得：S0+G02400320160 解方程组，可得S0576kg、G01344kg。6.计算配合比（1）体积法 C0:S0:G0320:570:13301:1.78:4.16，W/C 0.50；（2）质量法 C0:C0:G0320:576:13441:1.80:4.20，W/C 0.50。基准配合比的确定基准配合比的确定按计算配合比称取各组成材料，拌制按计算配合比称取各组成材料，拌制15L混凝土，测混凝土，测定其和易性。定其和易性。实测坍落度为实测坍落度为20mm,小于设计要求，粘聚性和保水小于设计要求，粘聚性和保水性良好性良好,可保持水灰比不变，增加可保持水灰比不变，增加5%水泥浆；结果水泥浆；结果坍落度达到坍落度达到40mm,粘聚性和保水性良好。粘聚性和保水性良好。基准配合比为基准配合比为（1）体积法）体积法 C:S:G336:565:13201:1.68:3.92，W/C 0.50；（2）质量法）质量法 C:S:G336:571:13341:1.70:3.97，W/C 0.50。4.4.5掺粉煤灰混凝土配合比设计水泥粉煤灰混凝土配合比设计的原理，是以未掺粉煤灰混水泥粉煤灰混凝土配合比设计的原理，是以未掺粉煤灰混凝土的配合比为基础，按等稠度和等强度等级的原则，按凝土的配合比为基础，按等稠度和等强度等级的原则，按照粉煤灰的不同掺入法进行调整。照粉煤灰的不同掺入法进行调整。混凝土中掺用粉煤灰的方法可采用等量取代（水泥）混凝土中掺用粉煤灰的方法可采用等量取代（水泥）法、超量取代法和外加法等。等量取代是指以等质量的粉法、超量取代法和外加法等。等量取代是指以等质量的粉煤灰取代混凝土中相同质量的水泥，超量取代是指掺入混煤灰取代混凝土中相同质量的水泥，超量取代是指掺入混凝土中的粉煤灰的掺入量超过其取代水泥的质量，超量的凝土中的粉煤灰的掺入量超过其取代水泥的质量，超量的粉煤灰取代部分细骨料。其目的是增加混凝土中胶凝材料粉煤灰取代部分细骨料。其目的是增加混凝土中胶凝材料用量，以补偿由于粉煤灰取代水泥而造成的强度降低；外用量，以补偿由于粉煤灰取代水泥而造成的强度降低；外加法是指在混凝土中水泥用量不变的情况下，外加一定量加法是指在混凝土中水泥用量不变的情况下，外加一定量的粉煤灰。其目的只是为了改善混凝土拌合物和易性。的粉煤灰。其目的只是为了改善混凝土拌合物和易性。实践证明，当粉煤灰取代水泥量过多时，混凝土的抗实践证明，当粉煤灰取代水泥量过多时，混凝土的抗碳化耐久性将变差，所以粉煤灰取代水泥的最大限量应符碳化耐久性将变差，所以粉煤灰取代水泥的最大限量应符合有关规范的规定。合有关规范的规定。例4-2某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为 30，施工要求混凝土坍落度为，根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差5MPa。所用原材料情况如下：水泥：42.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为=3.10/cm，水泥强度等级标准值的富余系数为1.08；砂：中砂，级配合格，砂子表观密度os=2.60/cm；石：530mm碎石，级配合格，石子表观密度og=2.65/cm3；试求：混凝土计算配合比；2若经试配混凝土的和易性和强度等均符合要求，无需作调整。又知现场砂子含水率为，石子含水率为1，试计算混凝土施工配合比。解解求混凝土计算配合比求混凝土计算配合比(1)(1)确定混凝土配制强度（确定混凝土配制强度（f fcu,0cu,0）f fcu,0cu,0=f=fcu,k cu,k+1.645=30+1.6455=38.2 MPa+1.645=30+1.6455=38.2 MPa(2)(2)确定水灰比（确定水灰比（W/CW/C）f fce ce=c c f fce,kce,k=1.08 42.5=45.9MPa=1.08 42.5=45.9MPa由于框架结构混凝土梁处于干燥环境，由由于框架结构混凝土梁处于干燥环境，由表表4-8,干燥环境容许最大水灰比为干燥环境容许最大水灰比为0.65，故，故可确定水灰比为可确定水灰比为0.53。（3 3）确定用水量（）确定用水量（m mw0w0）查查表表4 46 6，对对于于最最大大粒粒径径为为3030的的碎碎石石混混凝凝土土，当当所所需需坍坍落落度度为为时时,1m,1m3 3混混凝土的用水量可选用凝土的用水量可选用185kg185kg。(4)(4)计算水泥用量（计算水泥用量（m mc0c0）按按表表 4 48 8，对对于于干干燥燥环环境境的的钢钢筋筋混混凝凝土土，最最小小水水泥泥用用量量为为260260，故故可可取取 m mc0c0 3493493 3。（5 5）确定砂率（）确定砂率（s s）查查表表4 47 7，对对于于采采用用最最大大粒粒径径为为4040的的碎碎石石配配制制的的混混凝凝土土，当当水水灰灰比比为为0.530.53时时，其其砂砂率率值值可可选选取取32%32%37%37%，采采用用插插入入法法选选定定）现取现取s s=。（）计算砂、石用量（）计算砂、石用量（s0s0、g0g0）用体积法计算，将用体积法计算，将m mc0c0=349=349；m mw0w0=185=185代入方程组代入方程组|解此联立方程，则得：解此联立方程，则得：s0=641，|g0=1192（7 7）该混凝土计算配合比为：）该混凝土计算配合比为：m m3 3混混凝凝土土中中各各材材料料用用量量为为：水水泥泥：349349，水水 ：185185，砂砂：641641，碎碎石石：11921192。以以质质量量比比表表示示即即为：为：水泥：砂：石水泥：砂：石=：1.84 1.84：3.423.42，0.530.53 2 2确定施工配合比确定施工配合比由由现现场场砂砂子子含含水水率率为为 ，石石子子含含水水率率为为1 1，则则施施工工配合比为：配合比为：水泥水泥 m mc c施施 =m=mc0c0=349=349砂子砂子 s s施施 =s0s0（1+3%1+3%）=641=641（1+3%1+3%）=660=660石子石子 g g施施 =g0g0（1+1%1+1%）=1192=1192（1+1%1+1%）=1204=1204水水 w w施施=m=mw0w0s0s03%3%g0g01%1%=185=1856413%6413%11921%=15411921%=154本章小结必须选择合适的组成材料拌制混凝土；混凝土和易性、强度、耐久性为重点内容；要求熟练掌握普通混凝土配合比设计的内容。