混凝土配合比设计实例.ppt

n 普通混凝土配合比设计是确定混凝土中各组成材料质量比。配合比有两种表示方法，一是以lm3混凝土中各材料的质量表示，如水泥300kg、水180k。砂20kg、石子1200kg；另一种是以各材料相互间的质量比来表示，以水泥质量为1，按水泥、砂、石子和水的顺序排列，如将上例换算成质量比为l：240：400：060。n 1、配合比设计的基本要求、基本参数和符号含义 混凝土配合比设计必须达到以下三项基本要求。(1)混凝土硬化之前的性能要求：和易性。(2)混凝土硬化之后的性能要求：强度和耐久性。(3)经济性要求，即节约水泥以降低成本。v 混凝土配合比设计的三个基本参数是水灰比(W/C)、砂率(SP)和单位用水量(W）。v 常用符号的含义为C表示水泥(cement)，S表示砂(sand)，G表示石子(gravel)，W表示水(water)。如表示水泥的密度c，表示砂的表观密度os，表示石子的堆积密度 。普通混凝土配合比设计ogn 2、普通混凝土配合比设计方法 (1)绝对体积法 绝对体积法简称体积法，其基本原理是假定刚浇捣完毕的混凝土拌合物的体积，等于其各组成材料的绝对体积及其所含少量空气体积之和。在1m3混凝土中，以C0、W0、S0、G0、分别表示混凝土的水泥、水、砂、石的用量，并以c、w、cs、cg。分别表示水泥密度、水密度、砂子表观密度和石子表观密度，又假定混凝土拌合物中含空气体积为10，则：式中，为混凝土含气量的百分数()。一般为l2，在不使用引气型外加剂时，可取1。)(1000100000LGSWCogoswc(5.23)(2)假定表观密度法 假定表观密度法又称为质量法，其基本原理是假定普通混凝土拌合物表观密度(oc)接近一个恒值。对于lm3混凝土拌合物则：oc可根据混凝土等级来确定。C7.5C15，oc=2360kgm3；C20C30，oc=2400kgm3；C35C45，oc=2 450 kgm3。n 3、普通混凝土配合比设计步骤 普通混凝土配合比设计分三步进行。第一步，计算初步配合比。第二步，对初步配合比进行试配调整，包括：和易性调整确定混凝土的基准配合比；强度调整确定混凝土的实验室配合比。第三步，计算混凝土施工配合比。ocGSWC0000(5.24)u(1)计算初步配合比 普通混凝土初步配合比设计按表5-29进行，确定的是1m3，混凝土各材料的用量(kg)，所用数据来自于普通混凝土配合比设计规程(JGJ 552000)。计算时要注意各表的“说明”和“注”。表529 普通混凝土初步配合比设计注：本表数值系中砂的选用砂率，对细砂或粗砂，可相应地减小或增大砂率。只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时，砂率应适当增大。对薄壁构件，砂率取偏大值。本表中的砂率系指砂与骨料总量的重量比。本表适用于坍落度10mm60mm的混凝土。对于坍落度大于60mm的混凝土，应在上表的基础上，按坍落度每增大20mm，砂率增大1的幅度予以调整。坍落度小于10mm的混凝土，其砂率应经试验确定。n 2、混凝土配合比调整 按表5-29计算的混凝土配合比，是初步配合比，它还不能用于工程施工，而须采用工程中实际使用的材料进行试配，经调整和易性、检验强度等后方可用于施工。1)和易性调整确定基准配合比 l(1)按初步配合比试拌一定体积的混凝土，测定混凝土拌合物的和易性。若拌合物不符合设计要求，调整的方法如下：v 初步配合比设计确定的是lm3混凝土各材料的用量，在实验室进行试配时，为节约材料，通常混凝土试拌体积远小于1m3。混凝土试拌体积可根据混凝土试件的计算体积，乘上1.151.2富余系数来确定，如计划配制l组(3块)混凝土立方体抗压强度标准试件，计算体积约为10L，乘上1.2系数后确定试拌体积为12L。根据普通混凝土配合比设计规程(JGJ 552000)规定：骨料最大粒径31.5mm时，拌合物最小拌合体积为15L；骨料最大粒径40mm时，拌合物最小拌合体积为25L。v 实测坍落度小于设计要求。保持水灰比不变，增加水泥浆，每增大10mm坍落度，约须增加水泥浆58；实测坍落度大于设计要求。保持砂率不变，增加骨料，每减少10mm坍落度，约增加骨料510；粘聚性、保水性不良。单独加砂，即增大砂率。l(2)测定和易性满足设计要求的混凝土拌合物的表观密度。l(3)计算混凝土基准配合比(结果为1m3混凝土各材料用量，kg)。式中C拌、W拌、S拌、G拌分别指试拌的混凝土拌合物和易性合格后，水泥、砂、石子和水的实际拌合用量。C基、S基、G基、W基分别表示混凝土基准配合比中，水泥、砂、石子和水的用量。实测拌拌拌拌拌基OCWGSCCC实测拌拌拌拌拌基OCWGSCGG实测拌拌拌拌拌基OCWGSCWW实测拌拌拌拌拌基OCWGSCSS(5.25)(5.26)(5.27)(5.28)2)强度调整确定实验室配合比 由基准配合比配制的混凝土虽然满足了和易性要求，但强度是否能满足要求尚不知道，须按下列方法来进行确定。l(1)调整水灰比。检验强度时至少用三个不同的配合比，其中一个是基准配合比，另外两个配合比的水灰比较基准配合比分别增加塑减少0.05，用水量与基准配合比相同，砂率分别增加或减少1。测定每个配合比的和易性及表观密度，并以此结果代表这一配合比的混凝土拌合物的性能，每种配合比按标准方法制作l组(3块)试块，标准养护至28d试压。注：每个配合比亦可同时制作两组试块，其中1组供快速检验或较早龄期时试压，以便提前定出混凝土配合比，供施工使用，另l组标准养护28d试压。l (2)确定达到配制强度时各材料的用量。将3个灰水比值(w/c)与对应的混凝土强度值(fcu,i)作图(的关系曲线应为直线)或线性回归计算。从图上找求出或用回归方程计算出混凝土配制强度(fcu,0)对应的灰水比(w/c)。最后按下列原则确定lm3混凝土各材料用量。v 用水量(Wq)取基准配合比中的用水量，并根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度进行调整。v 水泥用量(Cq)用乘以选定的灰水比计算确定。v 粗、细骨料用量(Gq、Sq)取基准配合比中的粗、细骨料用量，并按选定的灰水比作适当调整。(3)确定实验室配合比。根据上述配合比混凝土拌合物的实测表观密度(oc实测)和计算表观密度(oc计算)，计算校正系数()。oc计算和计算方法如下：然后按下式计算出实验室配合比(结果为1m3混凝土各材料用量)：式中C实、S实、G实、W实分别混凝土实验室配合比中，水泥、砂、石子和水的用量(kg)。qqqqOCWGSC计算计算实测OCOCqCC实qSS实qGG实qWW实(5.29)(5.30)(5.31)(5.32)(5.33)(5.34)n 3确定混凝土施工配合比 在建筑工程的混凝土配合设计中，无论是初步配合比设计，还是配合比的试配调整，均以干燥材料为基准，而施工工地的砂石一般含有一定的水分，且含水率经常变化。如果按照实验室配合比不作修正地计量，就意味着混凝土实际配合的用水量增大，骨料用量减少，特别是用水量的增大将导致混凝土的水灰比增大，引起混凝土强度的明显降低。因此，施工时必须根据骨料含水情况，随时修正，换算成施工配合比。设工地砂子含水率为a，石子含水率为6，则施工配合比为：实施CC%1aSS实施%1 bGG实施%bGaSWW实实实施(5.35)(5.37)(5.36)(5.38)式中C施、S施、G施、W施分别为混凝土施工配合比中，水泥、砂、石子和水的用量。骨料的含水状态有干燥状态、气干状态、饱和面干状态和湿润状态四种情况，如图5.29所示。干燥状态指骨料含水率等于或接近于零时的含水状态；气干状态指骨料在空气中风干，含水率与大气湿度相平衡时的含水状态；饱和面干状态指骨料表面干燥而内部孔隙含水达饱和时的含水状态；湿润状态指不仅骨料内部孔隙充满水，而且表面还附有一层表面水时的含水状态。饱和面干骨料既不从混凝土中吸取水分，也不向混凝土拌合物中释放水分，在配合比设计时，如果以饱和面干骨料为基准，则不会影响混凝土的用水量和骨料用量，因此一些大型水利工程、道路工程常以饱和面干骨料为基准。细骨料的自然堆积体积会随含水率的变化而增大或缩小。气干状态的砂随着其含水率的增大，砂子颗粒表面吸附了一层水膜，水膜推挤砂粒分开而引起砂子的自然堆积体积增大，产生所谓的“容胀”现象。当含水率达到52时，砂子的自然堆积体积增至最大，膨胀率达2530。如果含水率继续增大。砂子的自然堆积体积将不断减小。含水率达到20左右时，湿砂体积与干砂体积相近，当砂子处于含水饱和状态，湿砂体积比干砂体积减少10左右。因此，在混凝土施工时，砂子的计量应采用重量法，不能用体积法，以免引起混凝土用砂量的不足。混凝土配合比设计实例某工程结构采用“T”型梁，最小截面尺寸为100mm，钢筋最小净距为40mm。要求混凝土的设计强度等级为C25，采用机械搅拌机械振捣，拟采用的材料规格如下：水泥：普通水泥，强度等级32.5，实测28d抗压强度37.0MPa，水泥密度3.15g/cm3。砂子：河中砂，级配合格，表观密度为2600kg/m3。石子：碎石，粒径5mm20mm，级配合格，表观密度为2650kg/m3。水：自来水。试确定该混凝土的配合比。解：依题意知，应首先判断原材料是否符合要求。由表5-1知，用32.5级水泥配制C25混凝土是合适的。根据混凝土结构工程施工质量验收规范GB 502042002的规定，混凝土粗骨料的最大粒径不得超过截面最小尺寸的1/4，同时不得大于钢筋最小净距的3/4，以此为依据进行判断：100mm1/425mm20mm 40mm3/430mm20mm 因此，选用粒径5mm20mm的碎石符合要求。1.计算初步配合比1）确定混凝土配制强度（）题中无混凝土强度历史资料，因此按表5-28选取，5.0MPa。根据JGJ55-2000规定，取P（%），相应的t值为1.645。2）确定水灰比（W/C）“T”型梁处于干燥环境，查表5-30知，水灰比为0.49时,符合混凝土耐久性要求。3）确定单位用水量（W0）根据结构构件截面尺寸的大小、配筋的疏密和施工捣实的方法来确定，查表5-24，混凝土拌合物的坍落度取3550mm。查表5-31，对于最大粒径为20mm的碎石配制混凝土，当所需坍落度为35-53mm时，1m3混凝土的用水量选用W0=195kg。0,cuf49.03707.046.023.333746.0,ceocuceABffAfCWMPatffkcuocu23.330.5645.125,4）确定水泥用量（C0）查表5-30，C0=398kg260kg，符合耐久性要求。所以C0=398kg。5）确定砂率（SP）查表5-33，对于采用最大粒径为20mm的碎石配制的混凝土。当水灰比为0.49时，其砂率值可选取SP=34%。6）计算砂、石用量（S0，G0）（1）体积法 解此联方程得S0=599kg，G0=1163kgkgCWWC39849.0195/00100011065.260.20.119515.339800GS%34%100000 GSS（2）质量法 解此联方程得S0=614kg，G0=1192kg。由上面的计算可知，用体积法和用质量法计算，结果有一定的差别，这种差别在工程上是允许的。在配合比计算时，可任选一种方法进行设计，无需同时用两种方法计算，用质量法设计时，计算快捷简便，但结果久准确；用体积法设计时，计算略显复杂，但结果相对准确。7）列出混凝土初步配合比（用体积法的结果）1m3混凝土各材料用量为，水泥395kg，砂599kg，碎石1163kg，水195kg。以质量比表示为：水泥：砂：石：水=1：1.51：2.92：0.49240019539800GS%34%100000 GSS 2.确定基准配合比 按照初步配合比计算出15L混凝土拌合物所需材料的用量（用体积法的结果）。水泥3980.015=5.79kg 砂子5990.015=8.99kg石子11630.015=17.45kg 水1950.015=2.93kg 搅拌均匀后测定试拌混凝土拌合物的坍落度为60mm，不满足设计要求，须进行调整。将砂子