1、第第三三讲讲 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计3.13.1混凝土配制强度的确定混凝土配制强度的确定3.3.2 2混凝土配合比设计的基本要求混凝土配合比设计的基本要求3.3.3 3混凝土配合比设计的主要参数混凝土配合比设计的主要参数3.3.4 4混凝土配合比设计的方法、步骤及实例混凝土配合比设计的方法、步骤及实例普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计规程（规程（JGJ55-JGJ55-20002000）混凝土配合比设计，是根据材料的技术性能、工程要求、结构形式和施工条件，来确定混凝土各组成材料之间的配合比例。通常有两种表示方式：一种是以每立方米混凝土中各种材料的用量来表示。另一种是以各
2、种材料相互间质量比来表示(以水泥质量为1)。3.13.1混凝土配制强度的确定混凝土配制强度的确定 (标准差等于平均强度乘变异系数标准差等于平均强度乘变异系数)cuf645.1cukcuoff标准差选用说明1.计算时,强度试件组数不应少于25组。2.当有统计资料时，C25以下,计算配制强度的标准差应取不小于2.5MPa,C30以上,计算配制强度的标准差应取不小于3.0MPa。3.当无统计资料时,标准差取值为:低于C20取4.0,C20-C35取5.0,高于C35取6.0。(1)满足设计要求的强度；(2)满足施工要求的和易性；(3)满足与环境相适应的耐久性；(4)在保证质量的前提下，应尽量节约水泥
3、，降低成本。强度要求达到95%强度保证率；经济原则是在满足强度要求、和易性要求、耐久性要求的前提下，尽量降低高价材料（水泥）的用量，达到降低成本的目的。3.2 混凝土配合比设计的基本要求混凝土配合比设计的基本要求在混凝土配合比中，水灰比、单位用水量及砂率值直接影响混凝土的技术性质和经济效益，是混凝土配合比的3个重要参数。混凝土配合比设计就是要正确地确定这3个参数。3.3 混凝土配合比设计的主要参数混凝土配合比设计的主要参数主要参数及确定原则 水灰比-单位体积混凝土中,水与水泥质量的比值。(在满足强度和耐久性的前提下选较大值)砂率-砂占砂石总质量的百分率。(在保证粘聚性和流动度前提下选较小值)单
4、位用水量-反映单位体积混凝土的用水量。(在达到流动性的要求下取较小值)小例题3.1、某材料试验室有一张混凝土用量配方，数字清晰为1：0.61：2.50：4.45，而文字模糊，下列哪种经验描述是正确的（B）。A.水：水泥：砂：石 B.B.水泥：水：砂：石水泥：水：砂：石 C.砂：水泥：水：石 D.水泥：砂：水：石3.2试配混凝土，经计算砂石总重量是1880kg，选用砂率35%，则石子用量为（188065%=1222）kg。小例题3.3、某混凝土工程，所用配合比为水泥：砂：碎石=1：1.98：3.90，W/C=0.64。已知混凝土拌合物的体积密度为2400 kg/m3，1立方米混凝土中含石（D）k
5、g。A.349 B.691 C.1361 D.1244240064.09.398.1ccccmmmm按照已选择的原材料性能及混凝土的技术要求进行初步计算，得出“初步配合比”；经过试验室试拌调整，得出“基准配合比”；经过强度检验(如有抗渗、抗冻等其他性能要求，应当进行相应的检验)，定出满足设计和施工要求并比较经济的“试验室配合比”(也叫设计配合比)；根据现场砂、石的实际含水率，对试验室配合比进行调整，求出“施工配合比”。3.4 混凝土配合比设计的方法、步骤及实例混凝土配合比设计的方法、步骤及实例(1)确定配制强度(fcu,o)配制强度按下式计算：(2)初步确定水灰比(W/C)采用碎石时：采用卵石
6、时：3.4.1 计算初步配合比计算初步配合比 645.1cukcuoff)07.0(46.0WCffcecuo)33.0(48.0WCffcecuo(3)选择单位用水量(mW0)干硬性和塑性混凝土用水量的确定a.水灰比在0.400.80范围时，根据粗骨料的品种、粒径及施工要求的混凝土拌合物稠度，其用水量可按表3.1选取。b.水灰比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土用水量，应通过试验确定。表表3.1 3.1 塑性和干硬性混凝土的单位用水量塑性和干硬性混凝土的单位用水量(JGJ(JGJ 55552000)2000)流动性和大流动性混凝土的用水量宜按下列步骤进行 a.以表3.1中坍落度
7、90mm的用水量为基础，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg，计算出未掺外加剂时的混凝土的用水量；b.掺外加剂时的混凝土的用水量可按下式计算：(1)wwomm(4)计算单位水泥用量(mC0)根据已选定的单位用水量(mW0)及初步确定的水灰比(W/C)，可计算出单位水泥用量(mC0)：(5)选取合理砂率值(S)一般应通过试验找出合理砂率，也可按骨料种类、规格及混凝土水灰比，参考表3.2选取。/wocommW C表表3.2 混凝土砂率混凝土砂率(%)水灰比(W/C)卵石最大粒径(mm)碎石最大粒径(mm)1020401020400.400.500.600.70 2632303533383641
8、2531293432373540 2430283331363439 3035333836413944 2934323735403843 2732303533383641(6)计算砂、石用量(mS0、mG0)体积法 即将混凝土拌合物的体积，看成是各组成材料绝对体积，加上拌合物中所含空气的体积。据此可列关系式：再根据已选取的砂率值列出关系式：SoSSoGommm101.00000ammmmwwssggcc质量法 即假定混凝土拌合物在振捣密实状态下每立方米的质量mCP为一固定值，再根据已知砂率，列出关系式下式：coGoSoWoCPmmmmmSoSSoGommm小例题3.4（C ）是既满足强度要求又满
9、足工作性要求的配合比设计。A、初步配合比 B、基准配合比 C C、试验室配合比、试验室配合比 D、工地配合比3.5如果测得混凝土标准试件28天的抗压强度 标准值为23MPa，其强度等级为 最可能是(C20)。小例题3.6某混凝土预制构件厂，生产钢筋混凝土大量需用设计强度为C30的混凝土，已知混凝土强度标准差为4.0 MPa，则混凝土的配制强度为（30+1.6454=36.6）MPa。(标准差为4MPa，大于3MPa，符合要求）小例题3.7某工程的混凝土变异系数为15%，平均强度为23.0MPa，设计强度等级C20，该工程混凝土的标准差为（3.4）MPa。标准差=变异系数平均强度调整的目的：一是
10、使混凝土拌合物的和易性满足施工需要；二是使水灰比符合混凝土强度及耐久性要求。(1)和易性调整 按初步配合比称取表3.3规定的体积时各组成材料的用量，搅拌均匀后测定其坍落度，同时观察其粘聚性和保水性。3.4.2 3.4.2 确定试验室配合比确定试验室配合比当试样调整工作完成后，应测出混凝土拌合物的实际表观密度mCP(kg/m3)，并按下式重新计算每立方米混凝土的各项材料用量：WccpCmmC拌拌拌拌拌+S+GWwcpCmmC拌拌拌拌拌+S+GWscpCmmC拌拌拌拌拌+S+GWGcpCmmC拌拌拌拌拌+S+G表表3.3 3.3 混凝土试配时最小拌和量混凝土试配时最小拌和量 骨料最大粒径(mm)拌
11、合物体积(L)31.5以下154025(2)强度复核 方法是采用调整后的配合比制成3组不同水灰比的混凝土试块：一组采用基准配合比，另外两组配合比的水灰比，宜较基准配合比的水灰比分别增加和减少0.05，用水量应与基准配合比相同，砂率可分别增加和减少1%。分别将3组试件标准养护28d，根据测得的强度值与相对应的灰水比(C/W)关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度fcu,o相对应的灰水比，并应按下列原则确定每立方米混凝土的材料用量.用水量(mW)在基准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(mC)以用水量乘选定的灰水比计算确定；粗、细骨料用量(mG
12、、mS)应在基准配合比的粗、细骨料用量的基础上，按选定的灰水比调整后确定。由强度复核之后的配合比，还应根据混凝土拌合物表观密度实测值(c,t)和混凝土拌合物表观密度计算值(c,c)进行校正。校正系数为：,mc tc tc cmcsGW+m+m假定工地上测出砂的含水率为a%、石子含水率为b%，则将上述试验室配合比换算为施工配合比，其材料称量为：水泥 砂子 石子水 3.3.3 计算施工配合比计算施工配合比(1%)()ssmmakg()CCmmkg(1%)()GGmmbkg%()wwsGmmm ambkg【例题】某工程制作室内用的钢筋混凝土大梁，混凝土设计强度等级为C20，施工要求坍落度为3550m
13、m，采用机械振捣。该施工单位无历史统计资料。采用材料：普通水泥，32.5级，实测强度为34.8MPa，密度为3100kg/m3；中砂，表观密度为2650kg/m3，堆积密度为1450kg/m3；卵石，最大粒径20mm，表观密度为2730kg/m3，堆积密度为1500kg/m3；自来水。试设计混凝土的配合比(按干燥材料计算)。若施工现场中砂含水率为3%，卵石含水率为1%，求施工配合比。【解】(1)确定配制强度。(2)确定水灰比(W/C)(3)确定用水量(mW0)(4)计算水泥用量(mC0）(5)确定砂率 (6)计算砂、石用量mS0、mG0 (7)计算初步配合比 (8)配合比调整 (9)试验室配合
14、比 (10)施工配合比(1)确定配制强度。该施工单位无历史统计资料，查表5.21取=5.0MPa。fcu,o=fcu,k+1.645=20+8.2=28.2(MPa)(2)确定水灰比(W/C)利用强度经验公式计算水灰比：复核耐久性 查表3-1规定最大水灰比为0.65，因此W/C=0.49满足耐久性要求。0.49WC)33.0(48.0WCffcecuo(3)确定用水量(mW0)此题要求施工坍落度为3550mm，卵石最大粒径为20mm，查表3.3得每立方米混凝土用水量：mW0=180kg (4)计算水泥用量(mC0）mC0=mW0C/W=1802.02364(kg)查表5.20规定最小水泥用量为
15、260kg，故满足耐久性要求。(5)确定砂率根据上面求得的W/C=0.49，卵石最大粒径20mm，查表3.3，选砂率S=32%。(6)计算砂、石用量mS0、mG0 按体积法列方程组 解得 mSO=599kg mGO=1273kgSoSSoGommm101.00000ammmmwwssggcc 按质量法：强度等级C20的混凝土拌合物计算表观密度mCP=2400kg/m3，列方程组 解得 mSO=594kg mGO=1262kgcoGoSoWoCPmmmmmSoSSoGommm(7)计算初步配合比 体积法 mC0 mS0 mG0=364 599 1273=1 1.65 3.50W/C=0.49质量
16、法 mC0 mS0 mG0=364 594 1262=1 1.63 3.47W/C=0.49两种方法计算结果相近。(8)配合比调整按初步配合比称取15L混凝土拌合物的材料：水泥 36415/1000=5.46kg砂子 59915/1000=8.99kg石子 127315/1000=19.10kg水 18015/1000=2.70kg和易性调整 将称好的材料均匀拌和后，进行坍落度试验。假设测得坍落度为25mm，小于施工要求的3550mm，应保持原水灰比不变，增加5%水泥浆。再经拌和后，坍落度为45mm，粘聚性、保水性均良好，已满足施工要求。此时各材料实际用量为：水泥5.46+5.465%=5.7
17、3kg 砂8.99kg 石19.10kg 水2.70+2.705%=2.84kg 并测得每立方米拌合物质量为mCP=2380kg/m3 强度调整方法如前所述，此题假定W/C=0.49时，强度符合设计要求，故不需调整。(9)试验室配合比上述基准配合比为：水泥砂石=5.738.9919.10=11.573.33W/C=0.49 则调整后1m3混凝土拌合物的各种材料用量为：mC=5.73/(5.73+8.99+19.10+2.84)2380=372kgmS=1.57372=584kgmG=3.33372=1239kgmW=0.49372=182kg试验室配合比见下表：材料名称水泥砂卵石水1m3混凝土拌合物各材料用量(kg)3725841239182质量配合比 11.573.330.49(10)施工配合比1m3拌合物的实际材料用量(kg)：mC=mC=375kgmS=mS(1+a%)=584(1+3%)=602kgmG=mG(1+b%)=1239(1+1%)=1251kgmW=mW-mSa%-mGb%=182-17.5-12.4=152kg
