混凝土标准配合比设计步骤.docx

一般混凝土配合比设计一般混凝土配合比是指混凝土各组成材料数量之间质量百分比关系。确定百分比关系过程叫配合比设计。一般混凝土配合比，应依据原材料性能及对混凝土技术要求进行计算，并经试验室试配、调整后确定。一般混凝土组成材料关键包含水泥、粗集料、细集料和水，伴随混凝土技术发展，外加剂和掺和料应用日益普遍，所以，其掺量也是配合比设计时需选定。混凝土配合比常见表示方法有两种；一个以1m3混凝土中各项材料质量表示，混凝土中水泥、水、粗集料、细集料实际用量按次序表示，如水泥300Kg、水182 Kg、砂680 Kg、石子1310 Kg；另一个表示方法是以水泥、水、砂、石之间相对质量比及水灰比表示，如前例可表示为1：2.26：4.37，W/C=0.61，中国现在采取量质量比。一、 混凝土配合比设计基础要求配合比设计任务，就是依据原材料技术性能及施工条件，确定出能满足工程所要求技术经济指标各项组成材料用量。其基础要求是；(1) 达成混凝土结构设计要求强度等级。(2) 满足混凝土施工所要求和易性要求。(3) 满足工程所处环境和使用条件对混凝土耐久性要求。(4) 符合经济标准，节省水泥，降低成本。二、 混凝土配合比设计步骤混凝土配合比设计是一个计算、试配、调整复杂过程，大致可分为初步计算配合比、基准配合比、试验室配合比、施工配合比设计4个设计阶段。首先根据已选择原材料性能及对混凝土技术要求进行初步计算，得出“初步计算配合比”。基准配合比是在初步计算配合比基础上，经过试配、检测、进行工作性调整、修正得到；试验室配合比是经过对水灰比微量调整，在满足设计强度前提下，深入调整配合比以确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，对配合比做最终修正，是实际应用配合比，配合比设计过程是逐一满足混凝土强度、工作性、耐久性、节省水泥等要求过程。三、 混凝土配合比设计基础资料在进行混凝土配合比设计前，需确定和了解基础资料。即设计前提条件，关键有以下多个方面；(1) 混凝土设计强度等级和强度标准差。(2) 材料基础情况；包含水泥品种、强度等级、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；是否掺外加剂，外加剂种类。(3) 混凝土工作性要求，如坍落度指标。(4) 和耐久性相关环境条件；如冻融情况、地下水情况等。(5) 工程特点及施工工艺；如构件几何尺寸、钢筋疏密、浇筑振捣方法等。四、 混凝土配合比设计中三个基础参数确实定混凝土配合比设计，实质上就是确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项组成材料之间三个参数。即水和水泥之间百分比水灰比；砂和石子间百分比砂率；骨料和水泥浆之间百分比单位用水量。在配合比设计中能正确确定这三个基础参数，就能使混凝土满足配合比设计4项基础要求。确定这三个参数基础标准是；在混凝土强度和耐久性基础上，确定水灰比。在满足混凝土施工要求和易性要求基础上确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标准。具体确定水灰比时，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，这可经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一样，此时应取较小值。但当强度和耐久性全部已前提下，水灰比应取较大值，以取得较高流动性。确定砂率关键应从满足工作性和节省水泥两个方面考虑。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，经试拌调整而定。在工作性满足情况下，砂率尽可能取小值以达成节省水泥目标。单位用水量是在水灰比和水泥用量不变情况下，实际反应水泥浆量和骨料间百分比关系。水泥浆量要满足包裹粗、细集料表面并保持足够流动性要求，但用水量过大，会降低混凝土耐久性。水灰比在0.40-0.80范围内时，依据粗集料品种、粒径、单位用水量可经过（表四）确定。混凝土配合比设计步骤一、初步计算配合比1、确定混凝土配制强度fcu,o混凝土配制强度按下式计算；fcu,ofcu,k+1.645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（MPa），设计强度混凝土强度标准差（MPa），其确定方法以下；1. 可依据同类混凝土强度资料确定。对C20和C25级混凝土，其强度标准差下限值取2.5MPa。对大于或等于C30级混凝土，其强度标准差下限值取3.0MPa。2. 当施工单位无历史统计资料时，可按表一取值。3. 遇有下列情况时应合适提升混凝土配制强度；1) 现场条件和试试验室条件有显著差异时，2) C30及其以上强度等级混凝土，采取非统计方法评定时。混凝土取值（混凝土强度标准差）表 一混凝土强度等级小于C20C20C35大于C354.05.06.02、确定水灰比W/C当混凝土强度等级小于C60级时，混凝土水灰比按下式；WC=afcefcu,o+abfce式中；ab回归系数，取值见表二；fce 水泥28d抗压强度实测值（MPa）回归系数ab选择表 二 石子品种系数碎石卵石a0.460.48b0.070.33当无水泥28d抗压强度实测值时，按下式确定fce；fce=cfce,g式中；fce,g水泥强度等级值（MPa）c 水泥强度等级值富余系数，按实际统计资料确定。富余系数可取c=1.13由上式计算出水灰比应小于表三中要求最大水灰比。若计算而得水灰比大于最大水灰比，以确保混凝土耐久性。混凝土最大水灰比和最小水泥用量表 三环境条件结构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要求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、当用活性掺合料替换部分水泥时，表中最大水灰比及最小水泥用量即为替换前水灰比和水泥用量。 2、配制C15级其以下等级混凝土，可不受本表限制。3、确定用水量mwo依据施工要求混凝土拌和物坍落度、所用骨料种类及最大粒径查表四得。水灰比小于0.40混凝土及采取特殊成型工艺混凝土用水量应经过试验确定。流动性和大流动性混凝土用水量能够查表中坍落度为90mm用水量为基础，按坍落度每增大20mm，用水量增加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、本表用水量第采取中砂时平均取值。采取细砂时，每立方米混凝土用水量增加510Kg，采取粗砂时， 则可降低510kg。 2、采取多种外加剂或掺和料时，用水量应对应调整。掺外加剂时用水量可按下式计算； mwa=mwo1-式中；mwa掺外加剂时每立方米混凝土用水量（kg）mwo未掺外加剂时每立方米混凝土用水量（kg）外加剂减水率（%），经试验确定。4、确定水泥用量mco由已求得水灰比W/C和用水量mco可计算出水泥用量。mco=mwoCW由上工计算出水泥用量应大于表三中、要求最小水泥用量，若计算而得水泥用量小于最小水泥用量时，应选择最小水泥用量，以确保混凝土耐久性。5、确定砂率砂率可由试验或历史经验资料选择。如无历史资料，坍落度为1060mm混凝土砂率可依据粗集料品种，最大粒径及水灰比按表五选择。坍落度大于60mm有混凝土砂率，可经试验确定，也可在表五基础上，按坍落度每增大20mm，砂率增大1%幅度给予调整。坍落度小于10mm混凝土，基砂率应经试验确定。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、本表数值系中砂选择砂率，对细砂或粗砂，可对应地减小或增大砂率。2、只用一个单粒级粗集料配制混凝土时， 砂率应合适增大。3、对薄壁构件，砂率取偏大值。6、计算砂、石用量mso、mgo1. 体积法该方法假定混凝土拌和物体积等于各组成材料体积和拌和物中所含空气体积之和。 如取混凝土拌和物体积为1m3，则可得以下相关mso、mgo二元方程组。mcoc+mgog+msos+mwow+0.01=1m3s=msomso+mgo100%式中；mco、mso、mgo、mwo每立方米混凝土中水泥、细集料（砂）、粗集料（石子）、水质量（kg）g、s粗集料、细集料表观密度（kg/m3）c、w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. 质量法该方法假定1m3混凝土拌和物质量，等于其多种组成材料质量之和，据此可得以下方程组。mco+mso+mgo+mwo=mcps=msomso+mgo100%式中；mco、mso、mgo、mwo每立方米混凝土中水泥、细集料（砂）、粗集料（石子）、水质量（kg），mcp每立方米混凝土拌和物假定质量，可依据实际经验在23502450kg之间选择。同以上相关mso和mgo二元方程组，可解出mso和mgo。则混凝土初步计算配合比（初步满足强度和耐久性要求）为mco：mso：mgo：mwo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整。试配时，混凝土搅拌量可按表六选择。当采取机械搅拌时，其搅拌不应小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及以下154025试拌后立即测定混凝土工作。当试拌得出接种物坍落度比要求值小时，应在水灰比不变前提下，增加水泥浆用量；当比要求值大时，应在砂率不变前提下，增加砂、石用量；当黏聚性、保水性差时，可合适加大砂率。调整时，应即时统计调整后各材料用量（mcb，mwb，msb，mgb），并实测挏后混凝土拌和物体积密度为oh（kg/m3）。令工作性调整后混凝土试样总质量为;mQb=mcb+mwb+msb+mgb由此得出基准配合比（调整后1m3混凝土中各材料用量）mcj=mchmQbohmwj=mwhmQbohmsj=mshmQbohmgj=mghmQboh式中； oh实测试拌混凝土体积密度。三、试验室配合比经调整后基准配合比虽工作性已满足要求，但经计算而得出水灰比是否真正满足强度要求需要经过强度试验检验。在基准配合比基础上做强度试验时，就采取三个不配合比，其中一个为基准配合比水灰比，另外两个较基准配合比水灰比分别增加和降低0.05。其用水量应和基准配合比用水量相同，砂率可分别增加和降低1%。制作混凝土强度试验试件时， 应检验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，并以此结果作为代表对应配合比混凝土拌和物性能。进行混凝土强度试验时，每种配合比最少应制作一组（三块）试件，标准养护28d时试压。需要时可同时制作几组试件，供快速检验或早龄试压，方便提前定出混凝土配合比供施工使用，但应以标准养护28d强度检验结果为依据调整配合比。依据试验得出混凝土强度和其相对应灰水比（C/W）关系，用作图法或计算法求出和混凝土配制强度（fcu,o）相对应灰水比，并应按下列标正确定每立方米混凝土材料用量；1. 用水量（mw）应在基准配合比用水量基础上，依据制作强度试件时测得坍落度或维勃稠度进行调整确定。2. 水泥用量（mc）应以用水量乘以选定出来灰水比计算确定。3. 粗集料和细集料用量（mg和ms）应在基准配合比粗集料和细集料用量基础上，按选定灰水比进行调整后确定。经试配确定配合比后，尚应按下列步骤进行校正；据前述已确定材料用量按下式计算混凝土表观密度计算值；cc=mc+mw+ms+mg再按下式计算混凝土配合比校正系数；=ctcc式中；ct混凝土表观密度实测值（kg/m3）cc混凝土表观密度计算值（kg/m3）当混凝土表观密度实测值和计算值之差绝对值不超出计算值2%时，按以前配合比即为确定试验室配合比；当二者之差超出2%时，应将配合比中每项材料用量均乘以校正系数，即为最终确定试验室配合比。试验室配合比在使用过程中应依据原材料情况及混凝土质量检验结果给予调整。但遇有下列情况之一时，应重新进行配合比设计；1. 对混凝土性能指标有特殊要求时，2. 水泥、外加剂或矿物掺和料品种，质量有显著改变时，3. 该配合比混凝土生产间断六个月以上时。四、施工配合比设计配合比是以干燥材料为基准，而工地存放砂石全部含有一定水分，且伴随气候改变而常常改变。所以，现场材料实际称量应按施工现场砂石、含水情况进行修正，修正后配合比称为施工配合比。假定工地存放砂含水率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；mc=mco砂用量；ms=mso(1+a%)石子用量；mg=mgo(1+b%)用水量；mw=mwo-msoa%-mgob%mco、mso、mgo、mwo为调整后试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，进行混凝土配累计算时，其计算公式中相关参数和表格中数值均系以干燥状态骨料（含水率小于0.05%粗集料或含水率小于0.2%粗骨料）为基准。当以饱和面干骨料为基准进行计算时，则应做对应调整，即施工配合比公式中a、b分别表示现场砂石含水率和其饱和面干含水率之差。