水泥混凝土配合比设计简述.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流水泥混凝土配合比设计简述.精品文档.水泥混凝土配合比设计简 述XXXXXXXXX目 录一、概述11、混凝土配合比设计依据的主要规范、规程和标准12、混凝土配合比设计应满足的四个基本条件13、不同条件应分别设计配合比14、设计配合比前应完成的工作15、铁路客运专线有关规定和常识16、混凝土配合比设计常用方法2二、主要参数的确定31、配制强度32、水灰比33、砂率34、坍落度45、坍落度损失46、粗骨料最大粒径与级配4三、基本步骤51、计算初步配合比52、试拌混凝土53、测定拌合物性能54、计算每1立方米混凝土各种材料用量55、进行抗压强度试验5

2、6、回归分析57、重新计算水灰比58、计算理论配合比并经试验验证59、确定施工理论配合比5四、配合比设计实例51、设计参数52、计算初步配合比63、试拌84、测定拌合物性能95、确定初步配合比96、其余水灰比的配合比分别试验97、改变砂率，完成全部配合比的试验98、回归分析99、最后配合比的验证与确定1210、对结果进行分析13水泥混凝土配合比设计简述一、 概述1、混凝土配合比设计依据的主要规范、规程和标准（1）普通混凝土配合比设计规程JGJ552000；（2）铁路混凝土与砌体工程质量验收标准TB104242003；（3）铁路混凝土强度检验评定标准TB104251994；（4）铁路混凝土与砌体

3、工程施工规范TB102102001；（5）铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定铁建设2005157号；（6）铁路混凝土工程施工质量验收补充标准铁建设2005160号。2、混凝土配合比设计应满足的四个基本条件（1）设计、验收、评定要求的抗压强度；（2）满足耐久性要求；（3）满足施工工艺要求；（4）经济上合理。3、不同条件应分别设计配合比（1）不同厂家生产的不同品种、不同强度等级的水泥；（2）不同砂石料；（3）不同施工工艺：泵送、输送车运输、就地灌注等；（4）不同强度等级、不同工程；（5）不同厂家、不同品种外加剂。4、设计配合比前应完成的工作（1）原材料的选择与鉴定；（2）了解、熟悉工程设计要求；（3

4、）了解施工工艺；（4）学习、熟悉有关规范、规程、标准和设计要求；（5）调试、检修、检定、自校仪器设备。 5、铁路客运专线有关规定和常识（1）客运专线高性能混凝土用水泥的技术要求除应满足国家标准的相关规定外，硅酸盐水泥的比表面积不应大于 350m2/kg；普通硅酸盐水泥的80m方孔筛筛余不应大于10.0% 碱含量不应大于 0.80% 。（2）铁路混凝土结构的耐久性应根据结构的设计使用年限 、所处的环境类别及其作用等级进行设计。铁路混凝土结构的设计使用年限分约100年以上、约60年以上和约30年以上三级。（3）客运专线高性能混凝土用外加剂应具有减水率高，工作性能好，适量引气，耐久性、稳定性好，与水

5、泥之间有良好相溶性。满足 GB8076混凝土外加剂技术要求的高效减水剂可以应用于高性能混凝土。因其能提高强度、减少用水量，减少渗水孔道，提高耐久性。（4）高性能混凝土中掺加适量粉煤灰、磨细矿渣粉这两种掺合料后，能改善施工和易性，减少温度敏感性，后期强度不差，经济环保，节约，可提高耐磨耐蚀性。但早期强度不高，养护困难。（5）高性能混凝土的耐久性一般包括抗裂性、护筋性、耐蚀性、抗冻性、耐磨性、抗碱一骨料反应好。评价客运专线高性能混凝土耐久性的最常用指标是56d电通量。因这一指标能检测混凝土的密实性，同时对其它性能有间接测量作用。6、混凝土配合比设计常用方法拟采用绝对体积法或假定重量法。为简化计算常

6、采用假定重量法。一般混凝土按2400kg/m假定，掺粉煤混凝土掺量超过25%的按2320 kg/m假定；水泥用量大于400 kg/m的按2500 kg/m假定；水泥用量少于300 kg/m的按2350 kg/m假定。也可参考已有资料。设计抗腐蚀耐久性砼配合比的基本措施是掺用20%30%粉煤灰，同时采用高性能外加剂。二、 主要参数的确定1、配制强度配制强度除应满足JGJ55要求外，还要满足耐久性、抗蚀性和特殊工程（如水下）、特殊气候条件下的要求。计算时先按JGJ55中公式计算，再查其它要求确定。2、水灰比 按计算的配制强度用JGJ55提供的公式或自行回归得出的公式计算水灰比，和配制强度一样，不仅

7、只能满足强度要求，还要满足耐久性、特殊工程、特殊气候条件的要求。计算时先按公式计算再查其它要求确定。3、砂率应根据砂石料种类和技术性能、施工工艺、工程特点综合确定。此指标往往影响混凝土水泥用量、外观及施工进度。普通混凝土，无特殊要求时（非泵送、非水下）可按下面公式计算，也可查表参考确定。 石紧密空隙率砂紧密密度拨开系数 石紧密密度+石紧密空隙率砂紧密密度拨开系数取值：1.051.15，细砂取小值，粗砂取大值。正常情况下：（1）用中砂拌制，普通混凝土砂率宜在0.310.34之间，不宜小于0.30，也不宜大于0.35；（2）水下混凝土和泵送混凝土，宜为0.370.42；（3）隧道墙拱用混凝土：曲墙

8、高2m范围内砂率不宜大于0.37，宜为0.350.36；高2m至起拱线砂率宜为0.42左右；拱部砂率为0.420.44；（4）抗渗混凝土宜为0.360.42。4、坍落度（1）普通混凝土：冬季4.06.0cm，夏季5.07.0cm；（2）水下混凝土：19.021.0cm；（3）泵送混凝土：8.020.0cm；桥墩台：14.016.0cm；隧道墙拱：曲墙高2m以内坍落度宜为8.010.0cm，最大不得超过12cm，否则将在混凝土表面产生大量气泡孔和麻面。拱部混凝土特别是拱顶部位，坍落度不宜小于19.0cm，拱顶部宜为20.022.0cm。5、坍落度损失本指标尤其应引起高度重视，在配合设计中是必测的

9、指标之一。不合适的坍落度损失可能引起泵送堵管，水下混凝土翻浆困难，甚至不能翻浆而产生断桩。（1）泵送混凝土与水下混凝土桥墩台、隧道边墙（高2m以上），45分钟内不宜小于14.0cm；水下混凝土和隧道拱顶混凝土60分钟内不宜小于16.0cm。输送车运输的混凝土也参照此条。（2）普通混凝土设计坍落度5.07.0cm的普通混凝土，30分钟内不得小于3cm。6、粗骨料最大粒径与级配（1）应优先采用二级配或三级配碎石；为最大粒径31.5mm时，宜为510mm和1031.5mm两级配合使用，最大粒径为60mm时，宜为510mm、1031.5mm、31.560mm三级配合使用，其配合比例应该专门试验；（2）

10、水下混凝土与泵送混凝土最大粒径宜为31.5mm；（3）桥墩台混凝土用粗骨料最大粒径不宜大于40 mm；（4）普通混凝土用粗骨料最大粒径不宜大于60mm；（5）预应力桥梁用粗骨料最大粒径宜为20mm。三、 基本步骤1、计算初步配合比；2、试拌混凝土；3、测定拌合物性能；4、计算每1m混凝土各种材料用量；5、进行抗压强度试验；6、回归分析用抗压强度（y值）和灰水比（x值）进行一元回归分析。7、重新计算水灰比用配制强度代入回归方程，计算出相应的水灰比。8、计算理论配合比，并经试验验证以用回归方程计算出的水灰比、参照原相应的设计结果，综合确定新的配合比，并制作3组试件，验证3、7、28天的抗压强度，同

11、时应验证坍落损失和拌合物密度。9、确定施工理论配合比根据验证结果，确定施工理论配合比。四、配合比设计实例1、设计参数（1）工程条件 灌注桩用水下混凝土，坍落度1822cm； 混凝土设计强度等级：C20、C25、C30； 桩直径1.2m、1.5m，桩长818m。（2）施工条件 集中拌合，混凝土输送车运输，平均运距1.5km； 导管直径250mm； 用混凝土泵车泵入漏斗； 气温1227。（3）材料条件 水泥：老河口宝石牌，P042.5级，实有活性46.4MPa； 碎石：十堰市方山产，紧密密度1810kg/m，表观密度 3030kg/m，最大粒径31.5mm,连续级配； 砂：郧西县产，紧密密度169

12、0kg/m，表观密度2670kg/m，细度模数2.6，中砂； 外加剂：天津产，泵送缓凝剂，掺量0.7%。2、计算初步配合比（1）配制强度按普通混凝土计fcu.o=fcu.k+1.645式中fcu.o按普通混凝土计算的配制强度，MPa； fcu.k混凝土设计强度等级，MPa；本例取20 MPa； 混凝土强度标准差，MPa，本例取4.5（查TB102102001）。 设计强度等级C20则 fcu.o=20+1.6454.5= 27.4 MPa按铁路混凝土与砌体工程质量验收标准TB10424-2003中936条规定：“配制强度应较普通混凝土配制强度提高10%-20%”，配制强度应为： fcu.o27

13、.41.1531.5 MPa（2）计算水灰比按TGJ552000提供的公式W/C（fce.g）/（fcu.o+bfce.g）式中 ，b 回归系数，查下表：，b回 归 系 数 表石子种类碎 石 卵 石0.460.48b0.070.33fce.g 水泥实有活性， MPa，取实测值，无实测值取水泥强度等级；fcu.o 混凝土设计强度等级，MPa。将C20配制强度31.5MPa代入上式 得W/C（0.4642.5）/（31.5+0.460.0742.5）=0.59将C25配制强度=(25+1.6454.5) 1.15=37.3MPa代入上式得W/C0.51将C30配制强度=(30+1.6454.5)

14、1.15=43.0MPa代入上式得W/C0.44为节约工作量,三个设计强度等级C20、C25、C30的配合比同时设计，结果一起回归。水灰比间隔按0.020.03考虑，为使回归范围能满足C20和C30要求,大水灰比较0.59大0.03，小水灰比较0.44小0.03，则全部应试验的水灰比为0.62、0.60、0.58、0.55、0.52、0.50、0.48、0.45、0.43、0.40（3）选择每1m混凝土用水量（C20）根据以往的经验，结合查表综合决定选用198kg。（4）计算1m混凝土水泥用量水泥=用水量/水灰比=198/0.62=319kg/m（5）选定含砂率结合标准和以往经验，综合考虑，选

15、定为0.38。（6）计算砂石用量用假定重量法计算，每1m混凝土密度按2420kg/ m考虑:砂石总用量2420-198-3191903（kg/ m）砂 用 量19030.38723（kg/ m）碎 石 用 量1903-7231180（kg/ m）外加剂用量3190.7%2.23（kg/ m）（7）计算初步配合比水泥 砂 石 外加剂 水319 72311802.23 198 1 2.273.700.0070.623、试拌（1）计算材料用量计算拌制2组153 cm试件用料（7天、28天各一组），按23L计: 水泥：100031923X ,X=7.33(kg),取7.4(kg); 砂：7.42.27

16、16.80(kg) 碎石：7.43.7027.38(kg) 外加剂：7.40.00751.8(g)水：7.40.624.59(kg)。（2）试拌混凝土试拌的混凝土效果观察时，将混凝土堆成一个圆锥体，此时好的混凝土应：周边无流浆流水；粗骨料应淹没在砂浆中，无粗细骨料离析；短时间内混凝土不粘铁板（常说的不粘锅）、砂浆不沉底；做坍落度试验，坍落度筒提起后，混凝土应整体“下坐”，而是散落或劈裂。本例为合格。4、测定拌合物性能测得拌合物坍落度19.5cm，密度为2440kg/m，与假定密度2420kg/m比较：（2440-2420）24200.83（%）误差小于2%不需要修正密度。5、确定初步配合比计算

17、配合比即为设计配合比：12.273.700.0070.626、其余水灰比的配合比分别试验其余0.620.40的9个配合比均按本文“一”中的技术标准（主要指砂率0.38）制作试件并作出抗压强度7、改变砂率，完成全部配合比试验改变砂率，仍按前确定的水灰比0.620.40，将砂率变成0.40，设计出10个配合比，将砂率改变成0.42，再按上述方法设计出10个配合比，此时，共得到三种砂率的30个配合比。举例：配合比选择结果见表1和表2，两表的配合比差别在于：砂率分别为43%和37%，外加剂生产单位也不一样，其余材料相同。8、回归分析将上述0.38、0.40、和0.42三种砂率的每10个配合比，以灰水比

18、（C/W）为X，抗压强度为Y进行一次回归（最小二乘法），分别得出一个一元回归方程：Ya+bX。举例：用表1和表2值进行一元回归，回归计算见表3和表4。从表1值回归计算表3得表1 混 凝 土 配 合 比 选 定 结 果 汇 总 表配合比编 号配 合 比砂率(%)坍落度(mm)每1m砼水泥用 量(kg)每1m砼水用量(kg)抗压强度(MPa)水泥砂碎石外加剂水7d28d05-03012.152.830.0070.504319039719824.434.503112.393.170.0070.554319535819723.328.303211.882.490.0070.45431854411983

19、1.843.703311.582.180.0070.404220049619834.344.3注水泥：老河口产宝石牌PO42.5；砂：郧西县产，紧密密度1690kg/m，表观密度2670kg/m，细度模数2.6，中砂；碎石：十堰市方山产，紧密密度1810kg/m，表观密度3030kg/m，最大粒径31.5mm,连续级配；外加剂：天津津航产，缓凝高效减水剂。表2 混 凝 土 配 合 比 选 定 结 果 汇 总 表配合比编 号配 合 比砂率(%)坍落度(mm)每1m砼水泥用 量(kg)每1m砼水 用 量(kg)抗压强度(MPa)水泥砂碎石外加剂水7d28d05411.933.280.0070.45

20、3717038617427.439.605512.093.600.0070.443710536116728.741.305611.883.200.0070.423716041217327.942.105711.672.970.0070.403617042817228.743.2注外加剂:陕西CHD高效复合泵送剂,其余材料同表1表3 表1 值 回 归 计 算 表配合比编 号XC/wYR28Xi-X平Yi-Y平(Xi-X平)(Yi-Y平)(Xi-X平)(Yi-Y平)05-0302.00034.5-0.135-3.200.43200.01822510.240311.81828.3-0.317-9.4

21、02.97980.10048988.360322.22243.70.0876.000.52200.00756936.000332.50044.30.3656.602.40900.13322543.56X平=2.135Y平=37.70Lxy =6.3428Lxx =0.259508Lyy =178.16表4 表2 值 回 归 计 算 表配合比编 号XC/wYR28Xi-X平Yi-Y平(Xi-X平)(Yi-Y平)(Xi-X平)(Yi-Y平)05-0522.00036.7-0.275-3.881.06700.0756215.0540542.22239.6-0.053-0.980.05190.0028

22、090.9600552.27341.3-0.0020.72-0.00140.000000.5180562.38142.10.1061.520.16110.011242.3100572.50043.20.2252.620.58950.050626.864X平= 2.275Y平=40.58Lxy =1.8681Lxx =0.140289Lyy =25.706注：以上表3和表4也可用计算机直接得出从表1和回归计算表3 得b1=Lxy/Lxx=6.3428/0.259508=24.44a1= Y平-b X平=37.70-24.442.135=-14.48相关系数r1=Lxy/Lxx Lyy = 6.3

23、428/0.259508178.16 =0.933表1值回归方程为Y1=24.44X1-14.48 (1)从表2和回归计算表4 得b2=Lxy/Lxx=1.8681/0.140289=13.32a2= Y平-b X平=40.58-13.322.275=10.28相关系数r2=Lxy/LxxLyy = 1.8681/0.140289 25.706 =0.984表2值回归方程为Y2=13.32X2+10.28 (2)相关系数大于0.90认为方程可以使用。在使用方程时，直线两端均不得超出回归范围。9、最后配合比的验证与确定（1）计算确定理论配合比分别将强度设计等级C20、C25和C30的配制强度代入

24、回归方程，计算出水灰比，参照原选定结果确定基本参数，再计算理论配合比。将设计强度等级C20、C25、 C30分别按方程计算理论配合比举例：设计强度等级C25。按方程（1）计算理论配合比配制强度Y=(25+1.6454.5) 1.15=37.3(MPa)将31.5代入方程（1）得Y1=37.3=24.44X1-14.48X1=C1/W1=2.119 则W1/C1=0.47参照表1值，用水量宜为198kg/m,则: 水泥用量=198/0.47=421 kg/m按表1结果计算混凝土密度为2570 kg/m砂石总量=2570-198-421=1951(kg/m)砂率仍按43%计算砂用量=19510.4

25、3=839(kg/m)石用量=1951-839=1112(kg/m)外加剂用量=4210.007=2.95(kg/m)配合比为：水泥砂碎石外加剂水42183911122.9519811.992.640.0070.47设计强度等级C25按方程（2）计算理论配合比将配制强度37.3MPa代入方程（2）37.3=13.32x2+10.28X2=C2/W2=2.0285 W2/C2=0.49查表2 水用量宜为178(kg/m) 则 水泥用量=178/0.49=363 (kg/m)按表2结果计算混凝土密度2570(kg/m)砂石总量=2570-178-363=2029(kg/m)石用量=2029-751

26、=1278(kg/m)外加剂用量=3630.007=2.54(kg/m)配合比为水泥砂碎石外加剂水36375112782.5417812.073.520.0070.49（2）对用回归方程计算的配合比进行验证对用回归方程计算的配合比，拌制混凝土，验证拌合物坍落度、密度和7天抗强度。坍落度误差不大于10mm,7天抗压强度不得低于原试验值，认为该配合比可作为施工配合比。10、对结果进行分析达到相同目的的配合比中，水泥用量低者为优，优先选用。本例（1）同为25混凝土，从表看，如不回归，25配制强度为37.3MPa，只好选用54号配合比，其水泥用量为386kg/m，而回归后确定的配合比，水泥用量为363kg/m。（2）按表1回归结果，25配制强度为37.3MPa，其水泥用量为421kg/m；按表2回归结果，25配制强度为37.3MPa，其水泥用量为363kg/m。宜采用表2材料配制混凝土。