102 普通混凝土配合比设计和应用.pdf
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1、建筑施工手册(第四版)混凝土工程10-210-2普通混凝土配合比设计和应用普通混凝土配合比设计和应用普通混凝土配合比设计,一般应根据混凝土强度等级及施工所要求的混凝土拌合物坍落度(或工作度维勃稠度)指标进行。如果混凝土还有其他技术性能要求,除在计算和试配过程中予以考虑外,尚应增添相应的试验项目,进行试验确认。普通混凝土配合比设计应满足设计需要的强度和耐久性。水灰比的最大允许值,可参见表 10-33。混凝土的最大水灰比和最小水泥用量表 10-33最大水灰比环境条件结构物类别素混凝土不作规定钢筋混凝土0.65预应力混凝土0.60最小水泥用量(kg)素混凝土200钢筋混凝土260预应力混凝土3001
2、干燥环境 正常的居住和办公用房屋内部件2潮湿环境高湿度的室内部件室外部件无冻害在非侵蚀性土和(或)水中的部件经受冻害的室外部件在非侵蚀性土和(或)水有冻害中且经受冻害的部件 高湿度且经受冻害的室内部件 经受冻害和除冰剂作用的室内和室外部件0.700.600.602252803000.550.550.552502803003 有冻害和除冰剂的潮湿环境0.500.500.50300300300注:1当采用活性掺合料取代部分水泥时,表中最大水灰比和最小水泥用量即为替代前的水灰比和水泥用量。2配制 C15 级及其以下等级的混凝土,可不受本表限制。混凝土拌合料应具有良好的施工和易性和适宜的坍落度。混凝土
3、的配合比要求有较适宜的技术经济性。10-2-110-2-1 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计10-2-1-110-2-1-1 普通混凝土配合比设计步骤普通混凝土配合比设计步骤普通混凝土配合比计算步骤如下:-1-建筑施工手册(第四版)混凝土工程(1)计算出要求的试配强度 fcu,0,并计算出所要求的水灰比值;(2)选取每立米混凝土的用水量,并由此计算出每立米混凝土的水泥用量;(3)选取合理的砂率值,计算出粗、细骨料的用量,提出供试配用的计算配合比。以下依次列出计算公式:1计算混凝土试配强度 fcu,0,并计算出所要求的水灰比值(W/C)(1)混凝土配制强度混凝土的施工配制强度按下式计算:
4、fcu,0fcu,k1.645(10-5)式中fcu,0混凝土的施工配制强度(MPa);fcu,k设计的混凝土立方体抗压强度标准值(MPa);施工单位的混凝土强度标准差(MPa)。的取值,如施工单位具有近期混凝土强度的统计资料时,可按下式求得:(10-6)式中fcu,i统计周期内同一品种混凝土第 i 组试件强度值(MPa);fcu统计周期内同一品种混凝土 N 组试件强度的平均值(MPa);N统计周期内同一品种混凝土试件总组数,N250当混凝土强度等级为 C20 或 C25 时,如计算得到的 2.5MPa,取 2.5MPa;当混凝土强度等级等于或高于 C30 时,如计算得到的 3.0MPa,取
5、3.0MPa。对预拌混凝土厂和预制混凝土构件厂,其统计周期可取为一个月;对现场拌制混凝土的施工单位,其统计周期可根据实际情况确定,但不宜超过三个月。施工单位如无近期混凝土强度统计资料时,可按表 10-34 取值。取值表表 10-34混凝土强度等级(N/mm2)C154C20C355C356(2)计算出所要求的水灰比值(混凝土强度等级小于 C60 时)(10-7)-2-建筑施工手册(第四版)混凝土工程式中a、b回归系数;fce水泥 28d 抗压强度实测值(MPa);W/C混凝土所要求的水灰比。1)回归系数a、10-35 选用。回归系数a、b选用表表 10-35ab碎石0.460.07卵石0.48
6、0.33b通过试验统计资料确定,若无试验统计资料,回归系数可按表2)当无水泥 28d 实测强度数据时,式中 fce值可用水泥强度等级值(MPa)乘上一个水泥强度等级的富余系数 c,富余系数c可按实际统计资料确定,无资料时可取 c1.13。fce值也可根据 3d 强度或快测强度推定 28d 强度关系式推定得出。对于出厂期超过三个月或存放条件不良而已有所变质的水泥,应重新鉴定其强度等级,并按实际强度进行计算。3)计算所得的混凝土水灰比值应与规范所规定的范围进行核对,如果计算所得的水灰比大于表 10-33 所规定的最大水灰比值时,应按表 10-33 取值。2选取每立方米混凝土的用水量和水泥用量(1)
7、选取用水量1)W/C 在 0.40.8 范围时,根据粗骨料的品种及施工要求的混凝土拌合物的稠度,其用水量可按表 10-36、10-37 取用。干硬性混凝土的用水量(kg/m3)表 10-36拌合物稠度项目维勃稠度(s)指标16201115510卵石最大粒径(mm)101751801852016016517040145150155碎石最大粒径(mm)161801851902017017518040155160165塑性混凝土的用水量(kg/m3)表 10-37拌合物稠度项目坍落度(mm)指标103035505570759010190200210215卵石最大粒径(mm)2017018019019
8、531.51601701801854015016017017516200210220230碎石最大粒径(mm)2018519520521531.517518519520540165175185195注:1本表用水量系采用中砂时的平均取值。采用细砂时,每立方米混凝土用水量可增加510kg;采-3-建筑施工手册(第四版)混凝土工程用粗砂时,则可减少 510kg。2掺用各种外加剂或掺合料时,用水量应相应调整。2)W/C 小于 0.4 的混凝土或混凝土强度等级大于等于 C60 级以及采用特殊成型工艺的混凝土用水量应通过试验确定。3)流动性和大流动性混凝土的用水量可以表 10-37 中坍落度 90mm
9、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。4)掺外加剂时的混凝土用水量可按下式计算:mwamw0(1)(10-8)式中mwa掺外加剂混凝土每立方米混凝土的用水量(kg);mw0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(%)。外加剂的减水率应经试验确定。(2)计算每立方米混凝土的水泥用量每立方米混凝土的水泥用量(mc0)可按下式计算:mc0mw0(10-9)W/C计算所得的水泥用量如小于表 10-33 所规定的最小水泥用量时,则应按表 10-33 取值。混凝土的最大水泥用量不宜大于 550kg/m3。3选取混凝土砂率值
10、,计算粗细骨料用量(1)选取砂率值1)坍落度为 1060mm 的混凝土砂率,可按粗骨料品种、规格及混凝土的水灰比在表10-38 中选用。混凝土的砂率(%)表 10-38水灰比(W/C)0.400.500.600.70卵石最大粒径(mm)102632303533383641202531293432373540402430283331363439163035333836413944碎石最大粒径(mm)202934323735403843402732303533383641注:1表中数值系中砂的选用砂率。对细砂或粗砂,可相应地减少或增加砂率;2只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时,砂率应适当增加;-4-
11、建筑施工手册(第四版)混凝土工程3对薄壁构件,砂率取偏大值;4表中的砂率系指砂与骨料总量的重量比。2)坍落度大于60mm 的混凝土砂率,可经试验确定,也可在表10-38 的基础上,按坍落度每增大 20mm,砂率增大 1%的幅度予以调整。3)坍落度小于 10mm 的混凝土,其砂率应通过试验确定。(2)计算粗、细骨料的用量,算出供试配用的配合比在已知混凝土用水量、水泥用量和砂率的情况下,可用体积法或重量法求出粗、细骨料的用量,从而得出混凝土的初步配合比。1)体积法体积法又称绝对体积法。这个方法是假设混凝土组成材料绝对体积的总和等于混凝土的体积,因而得到下列方程式,并解之。mc0cmg0gms0sm
12、w0w0.011(10-10)sms0100%(10-11)mg0 ms0式中mm0每立方米混凝土的水泥用量(kg/m3);mg0每立方米混凝土的粗骨料用量(kg/m3);ms0每立方米混凝土的细骨料用量(kg/m3);mw0每立方米混凝土的用水量(kg/m3);c水泥密度(g/cm3)可取 29003100(kg/m3);g粗骨料的视密度(g/cm3);s细骨料的视密度(g/cm3);w水的密度(kg/m3)可取 1000(kg/m3);混凝土含气量百分数(%)在不使用含气型外掺剂时可取 1;s砂率(%)。在上述关系式中,g和S应按普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法(JGJ53-92)
13、及普通混凝土用砂质量标准及检验方法(JGJ 52-92)所规定的方法测得。2)重量法重量法又称为假定重量法。这种方法是假定混凝土拌合料的重量为已知,从而,可求-5-建筑施工手册(第四版)混凝土工程出单位体积混凝土的骨料总用量(重量),进而分别求出粗、细骨料的重量,得出混凝土的配合比。方程式如下:mc0mg0ms0mw0mcp(10-12)sms0100%(10-13)mg0 ms0式中 mcp每立方米混凝土拌合物的假定重量(kg/m3),其值可取 23502450kg/m3。其他符号同体积法。在上述关系式中 mcp,可根据本单位累积的试验资料确定。在无资料时,可根据骨料的密度、粒径以及混凝土强
14、度等级,在 23502450kg/m3的范围内选取。10-2-1-210-2-1-2 普通混凝土拌合物的试配和调整普通混凝土拌合物的试配和调整按照工程中实际使用的材料和搅拌方法,根据计算出的配合比进行试拌。混凝土试拌的数量不应少于表 10-39 所规定的数值,如需要进行抗冻、抗渗或其他项目试验,应根据实际需要计算用量。采用机械搅拌时,拌合量应不小于该搅拌机额定搅拌量的四分之一。混凝土试配的最小搅拌量表 10-39骨料最大粒径(mm)31.5 及以下40拌合物数量(L)1525如果试拌的混凝土坍落度不能满足要求或保水性不好,应在保证水灰比条件下相应调整用水量或砂率,直到符合要求为止。然后提出供检
15、验混凝土强度用的基准配合比。混凝土强度试块的边长,应不小于表 10-40 的规定。混凝土立方体试块边长表 10-40骨料最大粒径(mm)304060试块边长(mm)100100100150150150200200200制作混凝土强度试块时,至少应采用三个不同的配合比,其中一个是按上述方法得出的基准配合比,另外两个配合比的水灰比,应较基准配合比分别增加或减少 0.05,其用水量应该与基准配合比相同,但砂率值可分别增加和减少 1%。当不同水灰比的混凝土拌合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。制作混凝土强度试件时,尚需试验混凝土的坍落度、黏聚性、保水性及混凝土拌合物-6-
16、建筑施工手册(第四版)混凝土工程的表观密度,作为代表这一配合比的混凝土拌合物的各项基本性能。每种配合比应至少制作一组(3 块)试件,标准养护 28d 后进行试压;有条件的单位也可同时制作多组试件,供快速检验或较早龄期的试压,以便提前提出混凝土配合比供施工使用。但以后仍必须以标准养护 28d 的检验结果为准,据此调整配合比。经过试配和调整以后,便可按照所得的结果确定混凝土的施工配合比。由试验得出的各水灰比值的混凝土强度,用作图法或计算求出混凝土配制强度、(fcu,0)相对应的水灰比。这样,初步定出混凝土所需的配合比,其值为:用水量(mw)取基准配合比中的用水量值,并根据制作强度试件时测得的坍落度
17、值或维勃稠度加以适当调整;水泥用量(mc)以用水量乘以经试验选定出来的灰水比计算确定;粗骨料(mg)和细骨料(ms)用量取基准配合比中的粗骨料和细骨料用量,按选定灰水比进行适当调整后确定。按上述各项定出的配合比算出混凝土的表观密度计算值c,c:c,cmcmgmsmw(10-14)再将混凝土的表观密度实测值除以表观密度计算值,得出配合比校正系数:式中c,t/c,c3(10-15)c,t混凝土表观密度实测值(kg/m);)。c,c混凝土表观密度计算值(kg/m3当混凝土混凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的 2%时,按上述确定的配合比即为确定的设计配合比,当二者之差超过 2%时,应
18、将混凝土配合比中每项材料用量均乘以校正系数,即为最终确定的配合比设计值。10-2-1-310-2-1-3 掺矿物掺合料混凝土配合比设计掺矿物掺合料混凝土配合比设计1设计原则掺矿物掺合料混凝土的设计强度等级、强度保证率、标准差及离差系数等指标应与基准混凝土相同,配合比设计以基准混凝土配合比为基础,按等稠度、等强度的等级原则等效置换,并应符合(普通混凝土配合比设计规程)(JGJ 55)的规定。2设计步骤(1)根据设计要求,按照普通混凝土配合比设计规程(JGJ 55)进行基准配合比-7-建筑施工手册(第四版)混凝土工程设计;(2)可按表 10-41 选择矿物掺合料的取代水泥百分率(c):取代水泥百分
19、率(c)表 10-41矿物掺合料种类粉煤灰粒化高炉矿渣粉沸石粉硅灰复合掺合料水灰比或强度等级0.400.400.400.400.400.40C50 以上0.400.40取代水泥百分率(c)硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥40307050101515201070553525554010151520106050302035305101015105040注:高钙粉煤灰用于结构混凝土时,根据水泥品种不同,其掺量不宜超过以下限制:矿渣硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥硅酸盐水泥不大于 15%不大于 20%不大于 30%(3)按所选用的取代水泥百分率(c),求出每立方米矿物掺合料混凝土的水泥用量(mc):mc
20、mc0(1c)(10-16)(4)按表 10-42 选择矿物掺合料超量系数(c);超量系数(c)10-42矿物掺合料种类粉煤灰规格或级别IIIIIIS105粒化高炉矿渣粉沸石粉复合掺合料S95S75S105S95S75超量系数1.01.41.21.71.52.00.951.01.151.01.251.00.951.01.151.01.25(5)按超量系数(c)求出每立方米混凝土的矿物掺合料混凝土的矿物掺合料用量(mf):-8-建筑施工手册(第四版)混凝土工程mfc(mc0-mc)(10-17)式中c取代水泥百分率(%);mf每立方米混凝土中的矿物掺合料用量(kg/m3);c超量系数;mc0每立
21、方米基准混凝土中的水泥用量(kg/m3);mc每立方米矿物掺合料混凝土中的水泥用量(kg/m3)。(6)计算每立方米矿物掺合料混凝上中水泥、矿物掺合料和细骨料的绝对体积,求出矿物掺合料超出水泥的体积;(7)按矿物掺合料超出水泥的体积,扣除同体积的细骨料用量;(8)矿物掺合料混凝土的用水量,按基准混凝土配合比的用水量取用;(9)根据计算的矿物掺合料混凝土配合比,通过试拌,在保证设计的工作性的基础上,进行混凝土配合比的调整,直到符合要求;(10)外加剂的掺量应按取代前基准水泥的百分比计;(11)矿物掺合料混凝土的水灰比及水泥用量、胶凝材料用量应符合表 10-43 的要求。最小水泥用量胶凝材料用量和
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