oA混凝土配合比设计.ppt
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1、oA混凝土配合比设计 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望砼质砼质量波量波动动与与砼砼配制配制强强度度 砼质量会产生波动砼质量会产生波动v1、砼生产前的因素:组成材料、配合比、设、砼生产前的因素:组成材料、配合比、设备状况。备状况。v2、生产过程中的因素:计量、搅拌、运输、生产过程中的因素:计量、搅拌、运输、浇筑、振捣和养护。浇筑、振捣和养护。v3、生产后的因素:批量划分、验收界限、检、生产后的因素:批量划分、验收界限、检测方法和检测条件等。测方法和检测
2、条件等。v必须将质量管理贯穿于生产的全过程,使砼的质量在合理范畴内波动,确保土木工程的结构安全。v在正常生产条件下,影响砼强度的因素是随机变化的,对同一种砼进行系统的随机抽样,测试结果表明其强度的波动规律符合正态分布如图5.25所示:5.6.2砼强度的波动规律正态分布图图5.25正态分布曲线的特点正态分布曲线的特点v1、曲线呈钟形,两边对称。对称轴为平均强度,曲、曲线呈钟形,两边对称。对称轴为平均强度,曲线的最高峰出现在该处。这表明砼强度接近其平均线的最高峰出现在该处。这表明砼强度接近其平均强度处出现的最多,而随着远离对称轴,强度测定强度处出现的最多,而随着远离对称轴,强度测定值出现的概率越来
3、越小,最后趋近于零。值出现的概率越来越小,最后趋近于零。v2、曲线和横坐标之间所包围的面积总和,等于、曲线和横坐标之间所包围的面积总和,等于100。v3、在对称轴两边的曲线上各有一个拐点,两拐点之、在对称轴两边的曲线上各有一个拐点,两拐点之间的曲线向上凸弯,拐点以下的曲线向下凹弯,并间的曲线向上凸弯,拐点以下的曲线向下凹弯,并以横坐标为渐进线。以横坐标为渐进线。5.6.3衡量砼施工质量水平的指标衡量砼施工质量水平的指标v衡量砼施工质量的指标主要包括正常生产控制条件下砼强度的平均值。标准差、变异系数和强度保证率等。v1、砼强度平均值:它仅表示砼强度总体的平均水平,它仅表示砼强度总体的平均水平,不
4、能反映砼强度的波动情况。不能反映砼强度的波动情况。2、砼强度标准差、砼强度标准差v又称均方差,其计算式为:n试验组数,25n 组抗压强度的标准差v标准差的几何意义是正态分布曲线上拐点至标准差的几何意义是正态分布曲线上拐点至对称轴的垂直距离,如图对称轴的垂直距离,如图5.25所示。图所示。图5.26是强度平均值相同而标准差不同的两条正态是强度平均值相同而标准差不同的两条正态分布曲线。由图可以看出,分布曲线。由图可以看出,值越小者曲线高值越小者曲线高而窄,说明砼质量控制较稳定,生产管理水而窄,说明砼质量控制较稳定,生产管理水平较高。而平较高。而值越大者曲线矮而宽,表明强度值越大者曲线矮而宽,表明强
5、度值离散性大,施工质量控制差。因此,值离散性大,施工质量控制差。因此,值值是评定砼质量均匀性的一种指标。是评定砼质量均匀性的一种指标。v但是,并不是但是,并不是值越小越好,过小,则意味着值越小越好,过小,则意味着不经济,因此,我国检验评定标准仅规定了不经济,因此,我国检验评定标准仅规定了值的上限。(表值的上限。(表5-27)3、变异系数、变异系数v又称离散系数,计算式如下又称离散系数,计算式如下;由于砼强度的标准差随强度等级的提高而增大,由于砼强度的标准差随强度等级的提高而增大,由于砼强度的标准差随强度等级的提高而增大,由于砼强度的标准差随强度等级的提高而增大,故也可采用变异系数作为评定砼质量
6、均匀性的故也可采用变异系数作为评定砼质量均匀性的故也可采用变异系数作为评定砼质量均匀性的故也可采用变异系数作为评定砼质量均匀性的指标,指标,指标,指标,C CV V值越小,表明砼质量越稳定,值越小,表明砼质量越稳定,值越小,表明砼质量越稳定,值越小,表明砼质量越稳定,C CV V值越值越值越值越大,表明砼质量越不稳定。大,表明砼质量越不稳定。大,表明砼质量越不稳定。大,表明砼质量越不稳定。4、强度保证率、强度保证率v强度保证率P(%)是指砼强度总体中,大于等于设计强度(fcu.k)的概率,在砼强度正态分布曲线图中以阴影面积表示,如图5.27和5.28所示。图图527按设计强度来配制混按设计强度
7、来配制混凝土时的强度保证率凝土时的强度保证率图图528混凝土配制强度大于设计强度混凝土配制强度大于设计强度时的强度保证率时的强度保证率强度保证率强度保证率P()可由正态分布曲()可由正态分布曲线方程积分求得,即:线方程积分求得,即:式中式中t表示概率度,可按下式计算:表示概率度,可按下式计算:表表5 526 26 不同不同t t值的保证率值的保证率P(P()v计算出概率度后,按表计算出概率度后,按表5-2查取即可得到查取即可得到P(%)值。值。v工程上,工程上,P(%)值可根据统计周期内砼试件强值可根据统计周期内砼试件强度度不低于设计强度等级的组数不低于设计强度等级的组数N0与试件总数与试件总
8、数N之之比求得比求得:根据根据GBJ107-1987的规定,按的规定,按值和值和保证率保证率P(%)可将砼生产单位的管理水可将砼生产单位的管理水平划分为优良、一般、差三个级别。平划分为优良、一般、差三个级别。表表表表5-27 5-27 教材教材教材教材129129页页页页5.6.4 砼配制强度的确定砼配制强度的确定v由正态分布曲线的特点可知,如果按设计强度来配由正态分布曲线的特点可知,如果按设计强度来配制砼,(即砼强度的平均值为设计强度),那么只制砼,(即砼强度的平均值为设计强度),那么只有有50的砼强度达到设计强度,砼强度保证率为的砼强度达到设计强度,砼强度保证率为50(如图(如图5.27中
9、阴影部分),显然这会给建筑工程中阴影部分),显然这会给建筑工程造成极大的工程隐患。造成极大的工程隐患。v为了提高砼强度保证率为了提高砼强度保证率P(%),在砼配合比设计时,必在砼配合比设计时,必须使砼的配制强度须使砼的配制强度fcu.o大于设计强度大于设计强度fcu.k,超出值为超出值为t。即即vFcu.o fcu.k+tvt 与强度保证率相对应,可查表确定。与强度保证率相对应,可查表确定。(表(表5-26)。强度标准差)。强度标准差由砼生产单由砼生产单位以往同配合比,同生产条件的砼强度位以往同配合比,同生产条件的砼强度抽检值,按强度保准差计算式统计计算。抽检值,按强度保准差计算式统计计算。当
10、无历史资料时,也可参考表当无历史资料时,也可参考表5-28选取。选取。v根据普通混凝土配合比设计规程根据普通混凝土配合比设计规程(JGJ55-2000)等标准的规定,砼的强度保等标准的规定,砼的强度保证率为证率为95,与之对应的,与之对应的t值为值为1.645,配,配制强度为:制强度为:vfcu.o fcu.k+1.645v另外,砼配制强度fcu.o还可根据强度离散系数CV来确定:v混凝土配合比混凝土配合比设计设计什么是配合比?什么是配合比?l要要获获得具得具备优备优良性良性质质的混凝土,必的混凝土,必须对须对配制混凝土的配制混凝土的各种原材料的用量各种原材料的用量进进行行计计算并算并试试配,
11、即配,即进进行混凝土的行混凝土的配合比配合比设计设计。l配合比表示配合比表示混凝土中各组成材料用量之间的比例关系混凝土中各组成材料用量之间的比例关系l表示方法表示方法用用1m混凝土中各种材料的重量表示混凝土中各种材料的重量表示 C S G W (Kg/m)300 720 1200 180 用各种材料的重量比例表示用各种材料的重量比例表示(水泥用量为水泥用量为1)C:S:G=1:2.4:4.0 W/C=0.6如果掺外加剂,其用量以水泥重量的百分数表示。如果掺外加剂,其用量以水泥重量的百分数表示。和和 易易 性性强强度度耐耐 久久 性性经经 济济 性性混凝土配合比设计的基本要求混凝土配合比设计的基
12、本要求满足施工性能满足施工性能满足使用寿命满足使用寿命满足强度等级满足强度等级满足经济成本满足经济成本用用 水水 量量水水 灰灰 比比砂砂率率配合比设计的三个参数配合比设计的三个参数水泥浆与骨料间比例关系水泥浆与骨料间比例关系水泥与水之间的比例关系水泥与水之间的比例关系砂与骨料之间的比例关系砂与骨料之间的比例关系单位用水量的确定应从混凝土的和易性和耐久性综合考虑;单位用水量的确定应从混凝土的和易性和耐久性综合考虑;单位用水量的确定应从混凝土的和易性和耐久性综合考虑;单位用水量的确定应从混凝土的和易性和耐久性综合考虑;水灰比的确定主要取决于混凝土的强度和耐久性;水灰比的确定主要取决于混凝土的强度
13、和耐久性;水灰比的确定主要取决于混凝土的强度和耐久性;水灰比的确定主要取决于混凝土的强度和耐久性;砂率主要应从满足混凝土拌合物的和易性和节约水泥两个方砂率主要应从满足混凝土拌合物的和易性和节约水泥两个方砂率主要应从满足混凝土拌合物的和易性和节约水泥两个方砂率主要应从满足混凝土拌合物的和易性和节约水泥两个方面考虑。面考虑。面考虑。面考虑。方法和步方法和步骤骤初步计算配合比初步计算配合比确定实验室配合比确定实验室配合比确定基准配合比确定基准配合比确定施工配合比确定施工配合比工作性工作性工作性工作性调整调整调整调整强度强度强度强度校核校核校核校核考虑考虑考虑考虑砂石含水砂石含水砂石含水砂石含水(一一
14、)初步计算配合比初步计算配合比1、确定混凝土的、确定混凝土的试试配配强强度度pp依依依依照照照照普普普普通通通通混混混混凝凝凝凝土土土土配配配配合合合合比比比比设设设设计计计计规规规规范范范范 (JGJ55-(JGJ55-2000)2000)pp混凝土的混凝土的混凝土的混凝土的试试试试配配配配强强强强度由下式度由下式度由下式度由下式计计计计算算算算:vfcu,0 混凝土的混凝土的试试配配强强度度,MPa;vfcu,k 设计设计要求的混凝土立方体抗要求的混凝土立方体抗压压强强度度标标准准值值 v 混凝土混凝土强强度离散程度度离散程度.如何得到如何得到 值值有统计资料时有统计资料时,可参考下式计算
15、可参考下式计算无统计资料时无统计资料时,可参考下表选择。可参考下表选择。混凝土强度等级混凝土强度等级混凝土强度等级混凝土强度等级低于低于低于低于 C20 C20C20C20C35C35高于高于高于高于 C35 C35 4.04.05.05.06.06.0表表 1 值的选择值的选择 2、确定水灰比确定水灰比vv根据根据强强度度计计算算富余系数富余系数 c=1.13确定水灰比确定水灰比vv依据耐久性核对依据耐久性核对为了保证混凝土的耐久性,W/C不得大于满足耐久性要求的最大W/C(表2);否则取规范中规定的最大值。环境条件环境条件 结构类别结构类别 最大水灰比最大水灰比 最小水泥用量最小水泥用量(
16、Kg)素混素混凝土凝土 钢筋钢筋混凝混凝土土 预应预应力混力混凝土凝土 素混素混凝土凝土 钢筋钢筋混凝混凝土土 预应预应力混力混凝土凝土 干燥环境干燥环境正常的居住或办工房屋内正常的居住或办工房屋内 不作不作规定规定 0.65 0.60 200 260 300 潮潮湿湿环环境境无冻害无冻害高湿度的屋内高湿度的屋内 室外部位室外部位 在非侵蚀性土和(或)水中的在非侵蚀性土和(或)水中的部件部件 0.70 0.60 0.60 225 280 300 有冻害有冻害经受冻害的室外部件经受冻害的室外部件在非侵蚀性土和(或)水中且在非侵蚀性土和(或)水中且经受冻害的部件经受冻害的部件 高湿度且经受冻害中的
17、室内部高湿度且经受冻害中的室内部件件 0.55 0.55 0.55 250 280 300 有冻害和除有冻害和除冰剂的潮湿冰剂的潮湿环境环境 经受冻害和除冰剂作用的室内经受冻害和除冰剂作用的室内和室外部件和室外部件 0.50 0.50 0.50 300 300 300 表表 2 最大水灰比和最小水泥用量最大水灰比和最小水泥用量 表表3 3 干硬性和塑性混凝土的用水量干硬性和塑性混凝土的用水量 3 3、确定、确定单单位用水量位用水量根据坍落度、粗骨料的种类和最大粒径,参考根据坍落度、粗骨料的种类和最大粒径,参考根据坍落度、粗骨料的种类和最大粒径,参考根据坍落度、粗骨料的种类和最大粒径,参考表表表
18、表3 3 3 3确定用水量。确定用水量。确定用水量。确定用水量。拌合物稠度拌合物稠度拌合物稠度拌合物稠度卵石最大粒径卵石最大粒径卵石最大粒径卵石最大粒径(mm)(mm)碎石的最大粒径(碎石的最大粒径(碎石的最大粒径(碎石的最大粒径(mmmm)项目项目项目项目指标指标指标指标101020204040161620204040维勃稠维勃稠维勃稠维勃稠度度度度 (S S)15152020101015155 510101751751801801851851601601651651701701451451501501551551801801851851901901701701751751801801551
19、55160160165165坍落度坍落度坍落度坍落度(mmmm)10103030303050505050707070709090190190200200210210215215170170180180190190195195150150160160170170175175200200210210220220230230185185195195205205215215165165175175185185195195vv当材料确定时,在一定的水灰比范围内,达当材料确定时,在一定的水灰比范围内,达到一定的流动性要求,拌和用水量基本是一到一定的流动性要求,拌和用水量基本是一定的。定的。vv相同的用水量
20、形成相同流动性的情况下,不相同的用水量形成相同流动性的情况下,不同的水灰比将产生不同的混凝土强度。同的水灰比将产生不同的混凝土强度。vv根据该原理,可以选择满足一定坍落度要求根据该原理,可以选择满足一定坍落度要求的混凝土拌合用水量。的混凝土拌合用水量。固定用水量原理固定用水量原理4、确定、确定单单位水泥用量位水泥用量水泥的用量由下式来水泥的用量由下式来计计算:算:此外,此外,为为了了满满足耐久性的要求,足耐久性的要求,计计算出算出的的单单位水泥用量不位水泥用量不应应低于表低于表2 2中所中所规规定的定的最小水泥用量。最小水泥用量。5、选择合理的砂率 Sp u 计算法计算法uu查表法查表法 在表
21、在表 4 中,选择中,选择Sp值。值。uu试验法试验法通过坍落度的试验选择通过坍落度的试验选择 Sp W/C W/C 碎石最大粒径(碎石最大粒径(mm)卵石最大粒径(卵石最大粒径(mm)161620 20 40 40 10 10 20 20 40 40 0.400.400.500.500.600.600.70 0.70 303035353333383836364141393944 44 292934343232373735354040383843 43 272732323030353533333838363641 41 262632323030353533333838363641 41 252
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