水工混凝土配合比与水工砂浆配合比设计方法样本.doc
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1、附录A 水工混凝土配合比设计方法A.1 基础标准A.1.1 水工混凝土配合比设计,应满足设计和施工要求,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 应依据工程要求,结构型式,施工条件和原材料情况,配制出既满足工作性、强度及耐久性等要求,又经济合理混凝土,确定各组成材料用量;2 在满足工作性要求前提下,宜选择较小用水量;3 在满足强度、耐久性及其它要求前提下,选择适宜水胶比;4 宜选择最优砂率,即在确保混凝土拌和物含有良好粘聚性并达成要求工作性时用水量最小砂率;5 宜选择最大粒径较大骨料及最好级配。A.1.3 混凝土配合比设计关键步骤:1 依据设计要求强度和耐久性选定
2、水胶比;2 依据施工要求工作度和石子最大粒径等选定用水量和砂率,用水量除以选定水胶比计算出水泥用量;3 依据体积法或质量法计算砂、石用量;4 经过试验和必需调整,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,应搜集相关原材料资料,并按相关标准对水泥、掺和料、外加剂、砂石骨料等性能进行试验。1 水泥品种、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,应搜集相关工程设计资料,明确设计要求:1
3、混凝土强度及确保率;2 混凝土抗渗等级、抗冻等级等;3 混凝土工作性;4 骨料最大粒径。A.1.6 进行混凝土配合比设计时,应依据原材料性能及混凝土技术要求进行配合比计算,并经过试验室试配、调整后确定。室内试验确定配合比尚应依据现场情况进行必需调整。A.1.7 进行混凝土配合比设计时,除应遵守本标准要求外,还应符合国家现行相关标准要求。A.2 混凝土配制强度确实定A.2.1 现在水工混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值采取两种方法。一个以强度等级“C”表示,和国际标准ISO3892接轨,龄期28d,强度确保率为95%,如C20;另一个是常见强度标号“R”表示,龄期90d或180d,强度确保率为8
4、0%,如R9015或R18015。不管哪种方法表示,混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值系指根据标准方法制作养护边长为150mm立方体试件,在设计龄期用标准试验方法测得含有设计确保率抗压强度,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) (A.2.2-2)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,由给定确保率P选定,其值按表A.2.2选择;s混凝土立方体抗压强度标准差,MPa;cv变异系数。表A.2.2 确保率和概率度系数关系确保率P(%)70.075.080.0
5、84.185.090.095.097.799.9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s 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 依据近期相同抗压强度、生产工艺和配合比基础相同混凝土抗压强度资料,混凝土抗压强度标准差s按公式(A.2.3-1)计算: (A.2.3-1)式中 fcu,i第i组试件抗压强度,MPa;n组试件抗压强度平均值,MPa; n试件组数。3 变异系数cv按公式(A.2.3-2)计算: (A.2.3-2)4 当混凝土设计龄期立方
6、体抗压强度标准值小于或等于25MPa,其抗压强度标准差(s)计算值小于2.5MPa时,计算配制抗压强度用标准差应大于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标准差应取大于3.0MPa。A.2.4 当无近期同品种混凝土抗压强度统计资料时,s值可按表A.2.4-1取用,cv可按表A.2.4-2取用。施工中应依据现场施工时段强度统计结果调整s值。表A.2.4-1 标准差选择值 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
7、系数cv选择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,求出对应水胶比,并依据混凝土抗渗、抗冻等级等要求和许可最大水胶比限值选定水胶比;2 选择混凝土用水量,并计算出混凝土水泥用量(或胶凝材料用量);3 选择砂率,计算砂子和石子用量,并提出供试配用计算配合比。A.3.3 依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,在一定条件下经过试验,建立强度和胶水比回归方程式(A.3.3-1
8、)或图表,按强度和胶水比关系式(A.3.3-2)选择对应于配制强度水胶比。 (A.3.3-1) (A.3.3-2)式中 fcu,0混凝土配制强度,MPa; fce水泥28d龄期抗压强度实测值,MPa;胶水比;水胶比。 A、B回归系数,应依据工程使用水泥、掺合料、骨料、外加剂等,经过试验由建立水胶比和混凝土强度关系式确定。A.3.4 依据工程需要,经过试验确定混凝土强度增加率,即在标准养护条件下,其它龄期强度和28d龄期强度之比百分数。A.3.5 混凝土水胶比应符合A.5.1要求。A.3.6 混凝土用水量可按A.5.4或对应类别混凝土用水量确定标准选择。A.3.7 混凝土胶凝材料用量(mcmp)
9、、水泥用量mc和掺合料用量mp按下式计算: (A.3.7-1) (A.3.7-2) (A.3.7-3)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。A.3.8 混凝土砂率可按A.5.6或对应类别混凝土砂率确定标准选择。A.3.9 砂、石料用量由已确定用水量、水泥(胶凝材料)用量和砂率,依据“绝对体积法”计算。1 每立方米混凝土中砂、石绝对体积为: (A.3.9-1)砂料用量: (A.3.9-2)石料用量: (A.3.9-3)式中 Vs,g砂、石绝对体积,m3;mw每立方米混凝土用水量,kg;mc每立方米混凝土
10、水泥用量,kg;mp每立方米混凝土掺合料用量,kg;ms每立方米混凝土砂料用量,kg;mg每立方米混凝土石料用量,kg;a混凝土含气量;Sv体积砂率;rw水密度,kg/m3;rc水泥密度,kg/m3;rp掺合料密度,kg/m3;rs砂料饱和面干表观密度,kg/m3;rg石料饱和面干表观密度,kg/m3。2 各级石料用量按选定级配百分比计算。A.3.10 列出混凝土各组成材料计算用量和百分比。A.4 混凝土配合比试配、调整和确定A.4.1 试配1 在混凝土配合比试配时,应采取工程中实际使用原材料。2 在混凝土试配时,每盘混凝土最小拌和量应符合表A.4.1要求,当采取机械拌和时,其拌和量不宜小于拌
11、和机额定拌和量1/4。表A.4.1 混凝土试配最小拌和量骨料最大粒径(mm)拌和物数量(L)2015402580403 按计算配合比进行试拌,依据坍落度、含气量、泌水、离析等情况判定混凝土拌和物工作性,对初步确定用水量、砂率、外加剂掺量等进行合适调整。用选定水胶比和用水量,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配合比。4 混凝土强度试验最少应采取三个不一样水胶比配合比,其中一个应为A.5.1确定配合比,其它配合比用水量不变,水胶比依次增减,改变幅度为0.05,砂率可对应增减1%。当不一样水
12、胶比混凝土拌和物坍落度和要求值差超出许可偏差时,可经过增、减用水量进行调整。5 依据试配配合比成型混凝土立方体抗压强度试件,标准养护到要求龄期进行抗压强度试验。依据试验得出混凝土抗压强度和其对应水胶比关系,用作图法或计算法求出和混凝土配制强度(fcu,0)相对应水胶比。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百分比。2 按下列步骤进行调整:1)按确定材料用量按公式(A.4.2-1)计算每立方米混凝土拌和物质量: (A.4.2-1)2)按公式(A.4.2-2)计算混凝土配合比校正系数: (A.4.2-2)式中 d配合比校正系数;mc,c每立方米混凝土拌和物质量计算值,
13、kg;mc,t每立方米混凝土拌和物质量实测值,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d对配合比中每项材料用量进行调整,即为调整设计配合比。A.4.3 确定1 当混凝土有抗渗、抗冻等其它技术指标要求时,应用满足抗压强度要求设计配合比,进行相关性能试验。如不满足要求,应对配合比进行合适调整,直到满足设计要求。2 当使用过程中遇下列情况之一时,应调整或重新进行配合比设计:1)对混凝土性能指标要求有改变时;2)混凝土原材料品种、质量有显著改变时。A.5
14、 常态混凝土配合比设计基础参数A.5.1 混凝土水胶比应依据设计对混凝土性能要求,经过试验确定,并不超出表A.5.1要求。表A.5.1 混凝土水胶比最大许可值部 位严寒地域严寒地域温和地域上、下游水位以上(坝体外部)0.500.550.60上、下游水位改变区(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,水位改变区外部及水下混凝土最大许可水胶比应减小0.05。A.5.2 混凝土水胶比还应满足设计要求抗渗、抗冻等级等要求。混凝土抗
15、渗、抗冻等级和水泥品种、水胶比、外加剂和掺和料品种及掺量、混凝土龄期等原因相关。对于大中型工程,应经过试验建立对应关系曲线,并依据试验结果,选择满足设计技术指标要求水胶比。在没有试验资料时,抗渗混凝土水胶比可参考表A.5.2选择。抗冻混凝土水胶比,宜依据混凝土抗冻等级和所用骨料最大粒径按SL211选择。表A.5.2 抗渗等级和水灰比关系抗渗等级水灰(胶)比W20.75W40.600.65W60.550.60W80.500.55W100.45注:未掺外加剂和掺合料。A.5.3 掺掺合料时混凝土最大水胶比应合适降低,并经过试验确定。A.5.4 混凝土用水量,应依据骨料最大粒径、坍落度、外加剂、掺合
16、料和适宜砂率经过试拌确定。1 水胶比在0.400.70范围,当无试验资料时,其初选择水量可按表A.5.4选择;表A.5.4 常态混凝土初选择水量表 单位:kg/m3混凝土坍落度(mm)卵石最大粒径(mm)碎石最大粒径(mm)2040801502040801501030160140120105175155135120305016514512511018016014012550701701501301151851651451307090175155135120190170150135注1:本表适适用于细度模数为2.62.8天然中砂。当使用细砂或粗砂时,用水量需增加或降低3 kg/m35 kg/m3
17、;注2:采取人工砂,用水量增加5 kg/m310 kg/m3;注3:掺入火山灰质掺合料时,用水量需增加10 kg/m320 kg/m3;采取级粉煤灰时,用水量可降低5 kg/m310 kg/m3; 注4:采取外加剂时,用水量应依据外加剂减水率作合适调整,外加剂减水率应经过试验确定;注5:本表适适用于骨料含水状态为饱和面干状态。2 水胶比小于0.40混凝土和采取特殊成型工艺混凝土用水量应经过试验确定。A.5.5 石子按粒径依次分为5mm20mm、20mm40mm、40mm80mm、80mm150mm(120mm)四个粒级。水工大致积混凝土宜尽可能使用最大粒径较大骨料,石子最好级配(或组合比)应经
18、过试验确定,通常以紧密堆积密度较大、用水量较小时级配为宜。当无试验资料时,可按表A.5.5选择。表A.5.5 石子级配比初选表级配石子最大粒径(mm)卵石(小:中:大:特大)碎石(小:中:大:特大)二4040:60:40:60:三8030:30:40:30:30:40:四15020:20:30:3025:25:20:30注:表中百分比为质量比。A.5.6 混凝土配合比宜选择最优砂率。最优砂率应依据骨料品种、品质、粒径、水胶比和砂细度模数等经过试验选择。当无试验资料时,砂率可按以下标正确定:混凝土坍落度小于10mm时,砂率应经过试验确定。混凝土坍落度为10mm60mm时,砂率可按表A.5.6初选
19、并经过试验最终确定。混凝土坍落度大于60mm时,砂率可经过试验确定,也可在表A.5.6基础上按坍落度每增大20mm,砂率增大1%幅度给予调整。表A.5.6 常态混凝土砂率初选表 单位:%骨料最大粒径(mm)水胶比0.400.500.600.702036383840404242444030323234343636388024262628283030321502022222424262628注1:本表适适用于卵石、细度模数为2.62.8天然中砂拌制混凝土;注2:砂细度模数每增减0.1,砂率对应增减0.5%1.0%;注3:使用碎石时,砂率需增加3%5%;注4:使用人工砂时,砂率需增加2%3%;注5:
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