9-水工混凝土试验规程-附录57(水工混凝土配合比设计方法~).doc

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1、-_附录 A 水工混凝土配合比设计方法A.1 基本原则A.1.1 水工混凝土配合比设计，应满足设计与施工要求，确保混凝土工程质量且经济合理。A.1.2 混凝土配合比设计要求做到：1 应根据工程要求，结构型式，施工条件和原材料状况，配制出既满足工作性、强度及耐久性等要求，又经济合理的混凝土，确定各组成材料的用量；2 在满足工作性要求的前提下，宜选用较小的用水量；3 在满足强度、耐久性及其他要求的前提下，选用合适的水胶比；4 宜选取最优砂率，即在保证混凝土拌和物具有良好的粘聚性并达到要求的工作性时用水量最小的砂率；5 宜选用最大粒径较大的骨料及最佳级配。A.1.3 混凝土配合比设计的主要步骤：1

2、根据设计要求的强度和耐久性选定水胶比；2 根据施工要求的工作度和石子最大粒径等选定用水量和砂率，用水量除以选定的水胶比计算出水泥用量；3 根据体积法或质量法计算砂、石用量；4 通过试验和必要的调整，确定每立方米混凝土材料用量和配合比。A.1.4 进行混凝土配合比设计时，应收集有关原材料的资料，并按有关标准对水泥、掺和料、外加剂、砂石骨料等的性能进行试验。1 水泥的品种、品质、强度等级、密度等；2 石料岩性、种类、级配、表观密度、吸水率等；3 砂料岩性、种类、级配、表观密度、细度模数、吸水率等；4 外加剂种类、品质等；5 掺合料的品种、品质等；6 拌和用水品质。A.1.5 进行混凝土配合比设计时

3、，应收集相关工程设计资料，明确设计要求：1 混凝土强度及保证率；2 混凝土的抗渗等级、抗冻等级等；3 混凝土的工作性；4 骨料最大粒径。-_A.1.6 进行混凝土配合比设计时，应根据原材料的性能及混凝土的技术要求进行配合比计算，并通过试验室试配、调整后确定。室内试验确定的配合比尚应根据现场情况进行必要的调整。A.1.7 进行混凝土配合比设计时，除应遵守本标准的规定外，还应符合国家现行有关标准的规定。A.2 混凝土配制强度的确定A.2.1 目前水工混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值采用两种方式。一种以强度等级“C”表示，与国际标准 ISO3892 接轨，龄期 28d，强度保证率为 95%，如 C

4、20；另一种是惯用的强度标号“R”表示，龄期 90d 或 180d，强度保证率为 80%，如 R9015 或 R18015。不论哪种方式表示，混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值系指按照标准方法制作养护的边长为 150mm 的立方体试件，在设计龄期用标准试验方法测得的具有设计保证率的抗压强度，以 MPa 计。A.2.2 混凝土配制强度按公式(A.2.2-1)或公式（A.2.2-2）计算：(A.2.2-1)tffkcucu,0,(A.2.2-2)vkcu cutcff1, 0,式中 fcu,0混凝土配制强度，MPa；fcu,k混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值，MPa；t概率度系数，由给定的保证率

5、 P 选定，其值按表 A.2.2 选用；混凝土立方体抗压强度标准差，MPa；cv变异系数。表 A.2.2 保证率和概率度系数关系保证率 P（%）70.075.080.084.185.090.095.097.799.9概率度系数 t0.5250.6750.8401.01.0401.2801.6452.03.0A.2.3 混凝土抗压强度标准差和变异系数 cv，宜按同品种混凝土抗压强度统计资料确定。1 统计时，混凝土抗压强度试件总数应不少于 30 组；2 根据近期相同抗压强度、生产工艺和配合比基本相同的混凝土抗压强度资料，混凝土抗压强度标准差按公式（A.2.3-1）计算：-_(A.2.3-1)112

6、2 , nnmfnificucu 式中 fcu,i第 i 组试件抗压强度，MPa；n 组试件的抗压强度平均值，MPa；cufmn试件组数。3 变异系数 cv按公式（A.2.3-2）计算：(A.2.3-2)cufvmc4 当混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值小于或等于 25MPa，其抗压强度标准差()计算值小于 2.5MPa 时，计算配制抗压强度用的标准差应不小于 2.5MPa；当混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值等于或大于 30MPa，其抗压强度标准差计算值小于 3.0MPa 时，计算配制抗压强度用的标准差应取不小于 3.0MPa。A.2.4 当无近期同品种混凝土抗压强度统计资料时，值可按表

7、A.2.4-1 取用，cv可按表 A.2.4-2 取用。施工中应根据现场施工时段强度的统计结果调整值。表 A.2.4-1 标准差 选用值 MPa设计龄期抗压强度标准值1520253035404550混凝土抗压强度标准差 3.54.04.55.05.5表 A.2.4-2 变异系数cv选用值设计龄期抗压强度标准值（MPa）1520253035变异系数 cv0.200.180.15A.3 混凝土配合比的计算A.3.1 混凝土配合比计算应以饱和面干状态骨料为基准。A.3.2 混凝土配合比应按下列步骤进行计算：1 计算配制强度 fcu,0，求出相应的水胶比，并根据混凝土抗渗、抗冻等级等要求和允许的最大水

8、胶比限值选定水胶比；2 选取混凝土的用水量，并计算出混凝土的水泥用量（或胶凝材料用量）；-_3 选取砂率，计算砂子和石子的用量，并提出供试配用的计算配合比。A.3.3 根据混凝土配制强度选择水胶比。在适宜范围内，可选择 35 个水胶比，在一定条件下通过试验，建立强度与胶水比的回归方程式（A.3.3-1）或图表，按强度与胶水比关系式（A.3.3-2）选择相应于配制强度的水胶比。(A.3.3-1)(0 ,BwpcfAfcecu(A.3.3-2) cecuce fBAffApcw 0)/( ，式中 fcu,0混凝土的配制强度，MPa；fce水泥 28d 龄期抗压强度实测值，MPa；胶水比；wpc/

9、)( 水胶比。)/(pcwA、回归系数，应根据工程使用的水泥、掺合料、骨料、外加剂等，通过试验由建立的水胶比与混凝土强度关系式确定。A.3.4 根据工程需要，通过试验确定混凝土强度增长率，即在标准养护条件下，其他龄期的强度与28d 龄期的强度之比的百分数。A.3.5 混凝土的水胶比应符合 A.5.1 的规定。A.3.6 混凝土的用水量可按 A.5.4 或相应类别混凝土的用水量确定原则选取。A.3.7 混凝土的胶凝材料用量（mcmp）、水泥用量 mc和掺合料用量 mp按下式计算：(A.3.7-1)/(pcwmmmw pc(A.3.7-2)(1 (pcmcmmPm(A.3.7-3)(pcmpmmP

10、m式中 mc每立方米混凝土水泥用量，kg；mp每立方米混凝土掺和料用量，kg；mw每立方米混凝土用水量，kg；Pm掺合料掺量；水胶比。)/(pcwA.3.8 混凝土的砂率可按 A.5.6 或相应类别混凝土的砂率确定原则选取。A.3.9 砂、石料用量由已确定的用水量、水泥（胶凝材料）用量和砂率，根据“绝对体积法”计算。1 每立方米混凝土中砂、石的绝对体积为：(A.3.9-1)1, ppccwwgsmmmV-_砂料用量：(A.3.9-2)svgssSVm,石料用量：(A.3.9-3)gvgsgSVm)1 (,式中 Vs,g砂、石的绝对体积，m3；mw每立方米混凝土用水量，kg；mc每立方米混凝土水

11、泥用量，kg；mp每立方米混凝土掺合料用量，kg；ms每立方米混凝土砂料用量，kg；mg每立方米混凝土石料用量，kg；混凝土含气量；Sv体积砂率；w水的密度，kg/m3；c水泥密度，kg/m3；p掺合料密度，kg/m3；s砂料饱和面干表观密度，kg/m3；g石料饱和面干表观密度，kg/m3。2 各级石料用量按选定的级配比例计算。A.3.10 列出混凝土各组成材料的计算用量和比例。A.4 混凝土配合比的试配、调整和确定A.4.1 试配1 在混凝土配合比试配时，应采用工程中实际使用的原材料。2 在混凝土试配时，每盘混凝土的最小拌和量应符合表 A.4.1 的规定，当采用机械拌和时，其拌和量不宜小于拌

12、和机额定拌和量的 1/4。表 A.4.1 混凝土试配的最小拌和量骨料最大粒径（mm）拌和物数量（L）201540258040-_3 按计算的配合比进行试拌，根据坍落度、含气量、泌水、离析等情况判断混凝土拌和物的工作性，对初步确定的用水量、砂率、外加剂掺量等进行适当调整。用选定的水胶比和用水量，每次增减砂率 1%2%进行试拌，坍落度最大时的砂率即为最优砂率。用最优砂率试拌，调整用水量至混凝土拌和物满足工作性要求。然后提出混凝土抗压强度试验用的配合比。4 混凝土强度试验至少应采用三个不同水胶比的配合比，其中一个应为 A.5.1 确定的配合比，其它配合比的用水量不变，水胶比依次增减，变化幅度为 0.

13、05，砂率可相应增减 1%。当不同水胶比的混凝土拌和物坍落度与要求值的差超过允许偏差时，可通过增、减用水量进行调整。5 根据试配的配合比成型混凝土立方体抗压强度试件，标准养护到规定龄期进行抗压强度试验。根据试验得出混凝土抗压强度与其对应的水胶比关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度（fcu,0）相对应的水胶比。A.4.2 调整1 按 A.4.1 试配结果，计算混凝土各组成材料用量和比例。2 按下列步骤进行调整：1）按确定的材料用量按公式（A.4.2-1）计算每立方米混凝土拌和物的质量：(A.4.2-1)gspcwccmmmmmm,2）按公式(A.4.2-2)计算混凝土配合比校正系数：(A.

14、4.2-2)cctc mm,式中 配合比校正系数；mc,c每立方米混凝土拌和物的质量计算值，kg；mc,t每立方米混凝土拌和物的质量实测值，kg；mw每立方米混凝土用水量，kg；mc每立方米混凝土水泥用量，kg；mp每立方米混凝土掺合料用量，kg；ms每立方米混凝土砂子用量，kg；mg每立方米混凝土石子用量，kg。3 按校正系数对配合比中每项材料用量进行调整，即为调整的设计配合比。A.4.3 确定1 当混凝土有抗渗、抗冻等其他技术指标要求时，应用满足抗压强度要求的设计配合比，进行相关性能试验。如不满足要求，应对配合比进行适当调整，直到满足设计要求。2 当使用过程中遇下列情况之一时，应调整或重新

15、进行配合比设计：1）对混凝土性能指标要求有变化时；-_2）混凝土原材料品种、质量有明显变化时。-_A.5 常态混凝土配合比设计的基本参数A.5.1 混凝土的水胶比应根据设计对混凝土性能的要求，通过试验确定，并不超过表 A.5.1 的规定。表 A.5.1 混凝土的水胶比最大允许值部 位严寒地区寒冷地区温和地区上、下游水位以上（坝体外部）0.500.550.60上、下游水位变化区（坝体外部）0.450.500.55上、下游最低水位以下（坝体外部）0.500.550.60基 础0.500.550.60内 部0.600.650.65受水流冲刷部位0.450.500.50注：在有环境水侵蚀情况下，水位变

16、化区外部及水下混凝土最大允许水胶比应减小 0.05。A.5.2 混凝土的水胶比还应满足设计规定的抗渗、抗冻等级等要求。混凝土抗渗、抗冻等级与水泥品种、水胶比、外加剂和掺和料品种及掺量、混凝土龄期等因素有关。对于大中型工程，应通过试验建立相应的关系曲线，并根据试验结果，选择满足设计技术指标要求的水胶比。在没有试验资料时，抗渗混凝土的水胶比可参考表 A.5.2 选用。抗冻混凝土的水胶比，宜根据混凝土抗冻等级和所用的骨料最大粒径按 SL211 选用。表 A.5.2 抗渗等级与水灰比关系抗渗等级水灰(胶)比W210015.010014.03 泵送混凝土应掺用泵送剂或缓凝高效减水剂，宜掺加 I、II 级

17、粉煤灰。4 泵送混凝土宜采用细度模数为 2.62.8 的砂料，最好采用颗粒级配较好的河砂，砂中小于0.315mm 含量不应少于 15%。A.9.2 泵送混凝土的用水量宜按下列步骤计算：1 以表 A.5.4 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/m3，计算出未掺外加剂时的混凝土用水量；2 掺外加剂时的混凝土用水量可按公式（A.9.2）计算：(A.9.2)1 (0wwmm式中 mw掺外加剂时混凝土用水量，kg；mw0未掺外加剂时混凝土用水量，kg；外加剂减水率。3 外加剂的减水率应通过试验确定。A.9.3 泵送混凝土试配时坍落度要求应按公式(A.9.3)

18、计算：(A.9.3)TTTpt式中 Tt试配时要求的坍落度，mm；Tp入泵时要求的坍落度，mm；T坍落度经时损失值，mm。-_A.9.4 泵送混凝土配合比的计算和试配步骤除应按 A.3 和 A.4 规定进行外，尚应符合下列规定：1 泵送混凝土水胶比不宜大于 0.60。2 泵送混凝土胶凝材料用量不宜小于 300kg/m3。3 泵送混凝土砂率宜为 35%45%。4 泵送混凝土含气量不宜大于 4%。A.10 喷射混凝土配合比设计A.10.1 喷射混凝土所用原材料应符合下列规定：1 应优先选用强度等级不低于 32.5 级的硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；也可使用强度等级不低于 42.5 级

19、的矿渣硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥，必要时采用特种水泥。当掺用钢纤维时，水泥强度等级不宜低于 42.5 级。2 应选用质地坚硬、级配良好的中粗砂。3 宜选用最大粒径不超过 15mm 的天然卵石或人工碎石。当掺用钢纤维时，骨料最大粒径不宜超过 10mm。4 宜掺用无碱或低碱性速凝剂，速凝剂或其他外加剂的掺量应通过试验确定。在使用速凝剂前，应做与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结试验。掺速凝剂的喷射混凝土初凝时间不应大于5min，终凝时间不应大于 10min。5 掺用粉煤灰等活性矿物掺合料时，其掺量应通过试验确定。A.10.2 喷射混凝土配合比设计应遵循下列规定：1 水泥用量应较大，但不宜超过 40

20、0kg/m3；2 干法喷射水泥与砂石的质量比宜为 1:4.01:4.5，水胶比宜为 0.400.45，砂率宜为45%55%；湿法喷射水泥与砂石的质量比宜为 1:3.51:4.0，水胶比宜为 0.420.50，砂率宜为50%60%；3 用于湿法喷射的混合料拌制后，应进行坍落度测试，其坍落度宜为 80mm120mm；4 当掺用钢纤维时，钢纤维的直径宜为 0.3mm0.5mm；钢纤维的长度宜为 20mm25mm，且不得大于 25mm；钢纤维的掺量宜为干混合料质量的 3.0%6.0%。A.10.3 喷射混凝土配合比设计设计方法和试配步骤应按 A.3 和 A.4 的规定进行。A.11 抗冲磨混凝土A.1

21、1.1 抗冲磨混凝土所用原材料应符合下列规定：1 宜选用强度等级不低于 42.5 级的中热硅酸盐水泥、硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；2 应选用质地坚硬、含石英颗粒多、清洁、级配良好的中粗砂；-_3 应选用质地坚硬的天然卵石或人工碎石。天然骨料的最大粒径宜采用 40mm，对冲磨为主，无空蚀发生的过水部位，骨料的最大粒径可采用 80mm。当掺用钢纤维时混凝土骨料的最大粒径不宜超过 20mm；4 应掺用高效减水剂，有抗冻要求的部位应掺加引气剂、减水剂；5 应掺用优质粉煤灰、硅粉、磨细矿渣粉等活性矿物掺合料。矿物掺合料掺量应按多元粉体考虑，通过试验确定。A.11.2 抗冲磨混凝土配合比设计方法和试配步骤

22、除应遵循 A.3 和 A.4 规定进行外，尚应符合以下规定：1 抗冲磨混凝土的配合比设计，除应满足强度要求外，还应进行抗冲磨强度试验；2 抗冲磨混凝土的水胶比不宜大于 0.40；3 掺有硅粉的抗冲磨混凝土，应同时掺入补偿早期收缩的膨胀剂或减缩剂。A.12 水下不分散混凝土配合比设计A.12.1 水下不分散混凝土采用的原材料应符合下列规定：1 水泥应采用硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；不宜采用掺混合材料水泥。2 石料采用连续级配，其最大粒径不宜超过 40mm。3 砂料宜采用 2.62.8 细度模数的中砂。4 外加剂应采用抗分散剂，高效减水剂。A.12.2 混凝土配合比的计算和试配步骤

23、应按 A.3 和 A.4 规定进行，同时还应符合下列规定：1 配制水下不分散混凝土用导管法施工时，坍落度以 150180mm 为宜；用夯击法施工时，坍落度宜采用 70100mm；采用装袋堆筑法施工时混凝土坍落度宜用 5070mm。2 水下不分散混凝土所用外加剂的品种、掺量应通过试验确定。3 水下不分散混凝土水泥用量不少于 370kg/m3，水灰比不超过 0.50。4 砂率在 40%45%之间为宜。-_附录 B 水工砂浆配合比设计方法B.1 砂浆配合比设计的基本原则B.1.1 砂浆的技术指标要求应与其接触的混凝土的设计指标相适应。B.1.2 砂浆所使用的原材料应与其接触的混凝土所使用的原材料相同

24、。B.1.3 砂浆应与其接触的混凝土所使用的掺合料品种、掺量相同，减水剂的掺量为混凝土掺量的70%左右；当掺引气剂时，其掺量应通过试验确定，以含气量达到 7%9%时的掺量为宜。B.1.4 采用体积法计算每立方米砂浆各项材料用量。B.2 砂浆配制强度的确定B.2.1 砂浆的强度等级应按砂浆设计龄期立方体抗压强度标准值划分。水工砂浆的强度等级采用符号 M 后加设计龄期下角标再加立方体抗压强度标准值表示，若设计龄期为 28d，则省略下角标，如M9015，M15。砂浆设计龄期立方体抗压强度标准值系指按照标准方法制作养护的边长为 7.07mm 的立方体试件，在设计龄期用标准试验方法测得的具有设计保证率的

25、抗压强度，以 MPa 计。B.2.2 砂浆配制抗压强度按下式计算：(B.2.2)tffkmm,0 ,式中 fm,0砂浆配制抗压强度，MPa；fm,k砂浆设计龄期的立方体抗压强度标准值，MPa；t概率度系数，由给定的保证率 P 选定，其值按表 A.2.2 选用；砂浆立方体抗压强度标准差，MPa。B.2.3 砂浆抗压强度标准差，宜按同品种砂浆抗压强度统计资料确定。1 统计时，砂浆抗压强度试件总数应不少于 25 组；2 根据近期相同抗压强度、生产工艺和配合比基本相同的砂浆抗压强度资料，砂浆抗压强度标准差按公式（B.2.3）计算：(B.2.3)1122 , nnmfnifimm 式中 砂浆抗压强度标准

26、差；fm,i第 i 组试件抗压强度，MPa；n 组试件的抗压强度平均值，MPa；mfm-_n试件组数。3 当无近期同品种砂浆抗压强度统计资料时，值可按表 B.2.3 取用。施工中应根据现场施工时段抗压强度的统计结果调整值。表 B.2.3 标准差 选用值 单位：MPa设计龄期砂浆抗压强度标准值101520砂浆抗压强度标准差3.54.04.5B.3 砂浆配合比计算B.3.1 可选择与其接触混凝土的水胶比作为砂浆的初选水胶比。B.3.2 砂浆配合比设计时用水量可按表 B.3.2 确定。表 B.3.2 砂浆用水量参考表(稠度 40mm60mm)水泥品种砂子细度用水量(kg/m3)粗砂270中砂280普

27、通硅酸盐水泥细砂310粗砂275中砂285矿渣硅酸盐水泥细砂315稠度10mm用水量8 kg/m310 kg/m3B.3.3 砂浆的胶凝材料用量（mcmp）、水泥用量 mc和掺合料用量 mp按下列公式计算：(B.3.3-1)/(pcwmmmw pc(B.3.3-2)(1 (pcmcmmPm(B.3.3-3)(pcmpmmPm式中 mc每立方米砂浆水泥用量，kg；mp每立方米砂浆掺合料用量，kg；mw每立方米砂浆用水量，kg；水胶比；)/(pcwPm掺合料掺量。-_B.3.4 砂子用量由已确定的用水量和胶凝材料用量，根据体积法计算。(B.3.4-1)1 ppccwwsmmmV(B.3.4-2)s

28、ssVm式中 Vs砂的绝对体积，m3；mw每立方米砂浆用水量，kg；mc每立方米砂浆水泥用量，kg；mp每立方米砂浆掺合料用量，kg；含气量，一般为 7%9%；w水的密度，kg/m3；c水泥密度，kg/m3；p掺合料密度，kg/m3；s砂子饱和面干表观密度，kg/m3；ms每立方米砂浆砂料用量，kg。B.3.5 列出砂浆各组成材料的计算用量和比例。B.4 砂浆配合比的试配、调整和确定B.4.1 按计算出的配合比的各项材料用量进行试拌，固定水胶比，调整用水量直至达到设计要求的稠度。由调整后的用水量得出砂浆抗压强度试验配合比。B.4.2 砂浆抗压强度试验至少应采用三个不同的配合比，其中一个应为 B.4.1 确定的配合比，其它配合比的用水量不变，水胶比依次增减，变化幅度为 0.05。当不同水胶比的砂浆稠度不能满足设计要求时，可通过增、减用水量进行调整。B.4.3 测定满足设计要求的稠度时每立方米砂浆的质量、含气量及抗压强度，根据 28d 龄期抗压强度试验结果，绘出抗压强度与水胶比关系曲线，用作图法或计算法求出与砂浆配制强度 fm,0相对应的水胶比。B.4.4 计算出每立方米砂浆中各组成材料用量及比例，并经试拌确定最终配合比。