普通混凝土配合比设计(最新规范).pdf

.6.1.5 普通混凝土配合比设计 混凝土配合比设计就是根据工程要求、结构形式和施工条件来确定各组成材料数量之间的比例关系。常用的表示方法有两种：一种是以 1m3混凝土中各项材料的质量表示，如某配合比：水泥 240kg，水 180kg，砂 630kg，石子1280kg，矿物掺合料 160kg，该混凝土 1m3总质量为2490kg；另一种是以各项材料相互间的质量比来表示（以水泥质量为 1），将上例换算成质量比为：水泥砂石掺合料12.635.330.67，水胶比0.45。1.混凝土配合比的设计基本要求 市政工程中所使用的混凝土须满足以下五项基本要求：（1）满足施工规定所需的和易性要求；（2）满足设计的强度要求；（3）满足与使用环境相适应的耐久性要求；（4）满足业主或施工单位渴望的经济性要求；（5）满足可持续发展所必需的生态性要求。2.混凝土配合比设计的三个参数 混凝土配合比设计，实质上就是确定胶凝材料、水、砂和石子这四种组成材料用量之间的三个比例关 .系：（1）水与胶凝材料之间的比例关系，常用水胶比表示；（2）砂与石子之间的比例关系，常用砂率表示；（3）胶凝材料与集料之间的比例关系，常用单位用水量（1m3混凝土的用水量）来表示。3.混凝土配合比设计步骤 混凝土配合比设计步骤包括配合比计算、试配和调整、施工配合比的确定等。（1）初步配合比计算 1）计算配制强度（fcu，o）。根据普通混凝土配合比设计规程（JGJ 552011）规定，混凝土配制强度应按下列规定确定：当混凝土的设计强度小于 C60 时，配制强度应按下式确定：fcu，ofcu，k1.645 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，这里取混凝土的设计强度等级值，MPa；混凝土强度标准差，MPa。当混凝土的设计强度不小于 C60 时，配制强度应按下式确定：.fcu，o1.15fcu，k 混凝土强度标准差 应根据同类混凝土统计资料计算确定，其计算公式如下：n22cuicui 1nn1fmf，式中 fcu，i统计周期内同一品种混凝土第i 组试件的强度值，MPa；mfcu统计周期内同一品种混凝土 n 组试件的强度平均值，MPa；n 统计周期内同品种混凝土试件的总组数。当具有近 1 个月3 个月的同一品种、同一强度等级混凝土的强度资料，且试件组数不小于 30 时，其混凝土强度标准差 应按上式进行计算。对于强度等级不大于 C30 的混凝土，当混凝土强度标准差计算值不小于 3.0MPa 时，应按混凝土强度标准差计算公式计算结果取值；当混凝土强度标准差计算值小于 3.0MPa 时，应取 3.0MPa。对于强度等级大于 C30 且小于 C60 的混凝土，当混凝土强度标准差计算值不小于 4.0MPa 时，应按混凝土强度标准差计算公式计算结果取值；当混凝土强度标准差计算值小于 4.0MPa 时，应取 4.0MPa。.当没有近期的同一品种、同一强度等级混凝土强度资料时，其强度标准差 可按表 6-3 取值。混凝土强度标准差值 表 6-3 混凝土强度等级 C20 C25C45 C50C55（MPa）4.0 5.0 6.0 2）计算水胶比（W/B）。混凝土强度等级小于 C60时，混凝土水胶比应按下式计算：abcuoabb+WfBff，式中 a、b 回归系数，回归系数可由表 6-4 采用；fb 胶凝材料 28d 胶砂抗压强度，可实测，MPa。回归系数a和b选用表 表 6-4 系 数 碎 石 卵 石 a 0.53 0.49 b 0.20 0.13 当胶凝材料 28d 抗压强度（fb）无实测值时，其 .值可按下式确定：fbfsfce 式中 f、s粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数，按表 6-5 选用；fce 水泥 28d 胶砂抗压强度，可实测，MPa。粉煤灰影响系数f和粒化高炉矿渣粉影响系数s 表 6-5 掺 量（）粉煤灰影响系数（f）粒化高炉矿渣粉影响系数（s）0 1.00 1.00 10 0.850.95 1.00 20 0.750.85 0.951.00 30 0.650.75 0.901.00 40 0.550.65 0.800.90 50 0.700.85 注：1.采用级、级粉煤灰宜取上限值；2.采用 S75 级粒化高炉矿渣粉宜取下限值，采用S95 级粒化高炉矿渣粉宜取上限值，采用 S105级粒化高炉矿渣粉宜取上限值加 0.05；3.当超出表中的掺量时，粉煤灰和粒化高炉矿 .渣粉影响系数应经试验测定。在确定 fce值时，fce值可根据 3d 强度或快测强度推定 28d 强度关系式得出。当无水泥 28d 抗压强度实测值时，其值可按下式确定：fcecfce，g 式中 c水泥强度等级值的富余系数（可按实际统计资料确定）；当缺乏实际统计资料时，可按表 6-6选用；fce，g水泥强度等级值，MPa。水泥强度等级值的富余系数（c）表 6-6 水泥强度等级值 32.5 42.5 52.5 富余系数 1.12 1.16 1.10 3）每立方米混凝土用水量的确定。干硬性和塑性混凝土用水量的确定。水胶比在 0.400.80 范围内时，根据粗集料的品种、粒径及施工要求的混凝土拌合物稠度，其用水量可按表 6-7、表 6-8 选取。干硬性混凝土的用水量（单位：kg/m3）表 6-7 .拌合物稠度 卵石最大粒径（mm）碎石最大粒径（mm）项 目 指 标 10.0 20.0 40.0 16.0 20.0 40.0 维勃稠度（s）1620 1115 510 175 180 185 160 165 170 145 150 155 180 185 190 170 175 180 155 160 165 塑性魂混凝土的用水量（单位：kg/m3）表 6-8 拌合物稠度 卵石最大粒径（mm）碎石最大粒径（mm）项 目 指标 10.0 20.0 31.5 40.0 16.0 20.0 31.5 40.0 坍落度（mm）1030 190 20170 18160 17150 16200 21185 19175 18165 17 .3550 5570 7590 0 210 215 0 190 195 0 180 185 0 172 175 0 220 230 5 205 215 5 195 205 5 185 195 流动性和大流动性混凝土的用水量宜按下列步骤计算：A.以表 6-8 中坍落度 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用水量。当坍落度增大到 180mm 以上时，随坍落度的相应增加的用水量可减少。B.掺外加剂时的混凝土用水量可按下式计算：mwamwo（1）式中 mwa 掺外加剂混凝土每立方米混凝土的用水量，kg；mwo未掺外加剂混凝土每立方米混凝土的用水量，kg；外加剂的减水率，应经混凝土的试验确 .定，。4）每立方米混凝土胶凝材料用量（mbo）的确定。根据已选定的混凝土用水量 mwo和水胶比（W/B）可求出胶凝材料用量：wobo=mmW B 每立方米混凝土矿物掺合料用量（mfo）的确定：mfo=mbof 式中 f 矿物掺合料掺量（），矿物掺合料在混凝土中的掺量应通过试验确定。采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥时，钢筋混凝土和预应力混凝土中矿物掺合料最大掺量宜分别符合表6-9和表6-10的规定。对基础大体积混凝土，粉煤灰、粒化高炉矿渣粉和复合掺合料的最大掺量可增加 5。采用掺量大于 30的 C 类粉煤灰的混凝土应以实际使用的水泥和粉煤灰掺量进行安定性检验。钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量 表 6-9 矿物掺合料种类 水胶比 最大掺量（）采用硅酸盐水采用普通硅酸 .泥时 盐水泥时 粉煤灰 0.4 45 35 0.4 40 30 粒化高炉矿渣粉 0.4 65 55 0.4 55 45 钢渣粉 30 20 磷渣粉 30 20 硅灰 10 10 复合掺合料 0.4 65 55 0.4 55 45 预应力混凝土中矿物掺合料最大掺量 表 6-10 矿物掺合料种类 水胶比 最大掺量（）采用硅酸盐水泥时 采用普通硅酸盐水泥时 粉煤灰 0.4 35 30 0.4 25 20 粒化高炉矿渣粉 0.4 55 45 0.4 45 35 钢渣粉 20 10 磷渣粉 20 10 硅灰 10 10 复合掺合料 0.4 55 45 0.4 45 35 每立方米混凝土水泥用量（mco）的确定：mco=mbomfo 为保证混凝土的耐久性，由以上计算得出的胶凝 .材料用量还要满足有关规定的最小胶凝材料用量的要求，如算得的胶凝材料用量少于规定的最小胶凝材料用量，则应取规定的最小胶凝材料用量值。5）砂率的确定。砂率可以根据以砂填充石子空隙，并稍有富余，以拨开石子的原则来确定。根据此原则可列出砂率计算公式如下：sogoVV P sososogososogogosogososogogogosogossomVmmVVV PPV PVP 式中 s 砂率，；mso，mgo 每立方米混凝土中砂及石子用量，kg；Vso，Vgo 每立方米混凝土中砂及石子松散体积，其中 VsoVgoP，m3；so，go 砂和石子堆积密度，kg/m3；P 石子空隙率，；砂浆剩余系数（一般取 1.11.4）。6）粗集料和细集料用量的确定。当采用质量法时，应按下列公式计算：mcomfomgomsomwomcp sossogo100%mmm 式中 mco每立方米混凝土的水泥用量，kg；.mfo每立方米混凝土的矿物掺合料用量，kg；mgo每立方米混凝土的粗集料用量，kg；mso每立方米混凝土的细集料用量，kg；mwo每立方米混凝土的用水量，kg；mcp每立方米混凝土拌合物的假定质量（其值可取 23502450kg），kg；s 砂率，。当采用体积法时，应按下列公式计算：gocofosowocfgsw+0.01=1mmmmm sossogo100%mmm 式中 c 水泥密度（可取 29003100kg/m3），kg/m3；f矿物掺合料密度，kg/m3；g粗集料的表观密度，kg/m3；s细集料的表观密度，kg/m3；w水的密度（可取 1000kg/m3），kg/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）。粗集料和细集料的表观密度g与s应按现行行业标准 普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准（JGJ .522006）规定的方法测定。7）每立方米混凝土外加剂用量（mao）的确定。每立方米混凝土外加剂用量（mao）应按下列计算：mao=mboa 式中 mao计算配合比每立方米混凝土中外加剂用量，kg/m3；mbo计算配合比每立方米混凝土中胶凝材料用量，kg/m3；a外加剂掺量，应经混凝土试验确定。（2）配合比的试配、调整与确定 1）配合比的试配、调整。以上求出的各材料用量，是借助于一些经验公式和数据计算出来的，或是利用经验资料查得的，因而不一定符合实际情况，必须通过试拌调整，直到混凝土拌合物的和易性符合要求为止，然后提出供检验混凝土强度用的基准配合比。2）配合比的确定。由试验得出的各胶水比值时的混凝土强度，用作图法或计算求出与 fcu，o相对应的胶水比值，并按下列原则确定每立方米混凝土的材料用量：用水量（mw）和外加剂用量（ma）。在试拌配合比的基础上，用水量（mw）和外加剂用量（ma）应根据确定的水胶比作调整；.胶凝材料用量（mb）。胶凝材料用量（mb）应以用水量乘以确定的胶水比计算得出；粗、细集料用量（mg及 ms）。粗、细集料用量（mg及 ms）应根据用水量和胶凝材料用量进行调整。3）混凝土表观密度的校正。其步骤如下：计算出混凝土的计算表观密度值（c，c）：c，cmcmfmgmsmw 将混凝土的实测表观密度值（c，t）除以 c，c得出校正系数，即 ctcc，当c，t与 c，c之差的绝对值不超过c，c的 2时，由以上定出的配合比，即为确定的设计配合比；若二者之差超过 2时，则要将已定出的混凝土配合比中每项材料用量均乘以校正系数，即为最终定出的设计配合比。（3）施工配合比 设计配合比，是以干燥材料为基准的，而工地存放的砂、石材料都含有一定的水分。所以现场材料的实际称量应按工地砂、石的含水情况进行修正，修正后的配合比，叫做施工配合比。现假定工地测出的砂的含水率为 a、石子的含水率为 b，则将上述设计配合比换算为施工配合比，.其材料的称量应为：水泥：mcmc（kg）砂：msms（1a）（kg）石子：mgmg（1b）（kg）水：mwmwmsamgb（kg）矿物掺合料：mfmf（kg）