1、普通混凝土配合比設計,主講人：李斌,普通混凝土是一般指以水泥為主要膠凝材料，與水、砂、石子，必要時摻入化學外加劑和礦物摻合料，按適當比例配合，經過均勻攪拌、密實成型及養(yǎng)護硬化而成的人造石材，它們之間的數量關系直接影響著混凝土的拌合物的和易 性、強度及耐久性。,如何確定各材料間數量關系？,引入,1.定義：是指混凝土各組成材料之間的數量關系。2.表示方法：1)單位體積混凝土內各項材料的用量，如：mB=270.0㎏； ms=706.1

2、kg； mg=1255.3㎏；mw=180㎏。2)單位體積內各項材料用量的比值。如：水泥：砂子：石子=1：2.3：4.0，W/B=0.63,一、普通混凝土配合比設計的表示方法,二、配合比設計基本要求：,（一）和易性（工作性）,★混凝土拌合物便于施工操作，能夠達到結構均勻、 成型密實的性能?！锖鸵仔灾饕鲃有?、粘聚性和保水性：,,和易性,粘聚性,保水性,流動性,易達結構均勻,易成型密實,好,好,在本身自重或施工機械振搗作用

3、下，能產生流動并且均勻密實地填滿模板的性能。,各組成材料之間具有一定的內聚力，在運輸和澆注過程中不致產生離析和分層現(xiàn)象的性質。,具有一定的保持內部水分的能力，在施工過程中不致發(fā)生泌水現(xiàn)象的性質。,,保證混凝土硬化后的質量,影響和易性的因素,,膠凝材料,水①,砂,石子,外加劑④,漿體①,骨料②,混凝土拌合物,①漿體數量和單位用水量；②骨料的品種、級配和粗細程度；③砂率 ；④外加劑 。,1.組成材料及其用量之間的關系,影響和易性的因素

4、,合理砂率是指在水泥漿數量一定的條件下，能使拌合物的流動性（坍落度T）達到最大，且粘聚性和保水性良好時的砂率；或者是在流動性（坍落度T）、強度一定，粘聚性良好時，水泥用量最小的砂率。,,合理砂率的確定,影響和易性的因素,2.施工環(huán)境的溫度、攪拌制度等。,（二）強度,滿足混凝土工程結構設計或工程進度的強度要求,強度,混凝土強度的種類,混凝土強度,抗拉強度,抗剪強度,抗壓強度,握裹強度,軸心抗壓強度,立方體抗壓強度,鋼筋與混凝土的粘結強度,

5、（1）水泥的強度和水灰膠,,,,,當混凝土水灰膠值在0.40～0.80之間時越大，則混凝土的強度越低；水泥強度越高，則混凝土強度越高。水灰比定律：在材料相同的條件下，砼強度值隨水灰膠的增大而減小， 其變化規(guī)律呈近似雙曲線形狀。,影響混凝土強度的因素,碎石形狀不規(guī)則，表面粗糙、多棱角，與水泥石的粘結強度較高；卵石呈圓形或卵圓形，表面光滑，與水泥石的粘結強度較低。在水泥石強度及其

6、它條件相同時，碎石混凝土的強度高于卵石混凝土的強度。,影響混凝土強度的因素,（2）粗集料的品種,,影響混凝土強度的因素,（3）養(yǎng)護條件,混凝土澆筑完畢后，必須加強養(yǎng)護，保持適當 的溫度和濕度，以保證混凝土不斷地凝結硬化。,在保證足夠濕度情況下，溫度越高，水泥凝結硬化 速度越快，早期強度越高；在0-40 ℃范圍內。,低溫時水泥混凝土硬化比較緩慢，當溫度低至0℃ 以下時，硬化不但停止，且具有冰凍破壞的危險。,在正常的養(yǎng)護條件下

7、，混凝土的抗壓強度隨齡期的增加而不斷發(fā)展，在7～14d內強度發(fā)展較快，以后逐漸減慢，28d后強度發(fā)展更慢。當采用普通水泥拌制的、中等強度等級的混凝土，在標準養(yǎng)護條件下，混凝土的抗壓強度與其齡期的對數成正比。,,n≥3,影響混凝土強度的因素,（4）齡期：齡期是指混凝土在正常養(yǎng)護條件下所經 歷的時間。,式中： fn、f28——分別為n、28天齡期的抗壓強度,影響混凝土強度的因素,（5）外加劑,減水劑—減少

8、混凝土拌合物的用水量，提高混凝 土的強度早強劑—提高混凝土早期強度，對后期強度無明 顯影響引氣劑—減小抗壓強度，但提供混凝土的抗折強 度，當含氣量為3％－5％時，抗折強度 提高10％－20％,（三）耐久性——保證混凝土在自然環(huán)境及 使用條件下的耐久性要求,,耐久性的主要內容,★抗

9、滲性混凝土的抗?jié)B性是指混凝土抵抗壓力 水滲透的能力,★抗凍性混凝土的抗凍性是指混凝土在飽和水 狀態(tài)下，能抵抗凍融循環(huán)作用而不發(fā)生破壞， 強度也不顯著降低的性質,★抗侵蝕性 混凝土的抗侵蝕性主要取決于水泥石的抗侵 蝕性,★抗碳化性 混凝土的碳化主要指水泥石的碳化,★堿集料反應 堿集料反應是指水泥、外加劑等混凝土組成 物及環(huán)境中的堿與集料中堿活性礦物在潮濕 環(huán)境下緩慢發(fā)生并導致混凝土開

10、裂破壞的膨 脹反應。,耐久性,,提高混凝土耐久性的措施,（1）合理選擇混凝土的組成材料 根據混凝土工程特點或所處環(huán)境條 件，選擇水泥品種；選擇質量良好、 技術要求合格的骨料。,（2）提高混凝土制品的密實度 ★嚴格控制混凝土的水灰比和水泥用量。 ★選擇級配良好的骨料及合理砂率，保證 混凝土的密實度。 ★摻入適量減水劑，提

11、高混凝土的密實度。 ★嚴格按操作規(guī)程進行施工操作。,提高混凝土耐久性的措施,（3）改善混凝土的孔隙結構 在混凝土中摻入適量引氣劑，可改善 混凝土內部的孔結構，封閉孔隙的存 在，可以提高混凝土的抗?jié)B性、抗凍 性及抗侵蝕性。,提高混凝土耐久性的措施,（四）經濟性,在保證混凝土工程質量的前提下，合理地使用材料，降低成本,三、混凝土配合比設計的資料準備,1.了解混凝土的設計強度等級

12、fcu.k，坍落 度要求2.了解耐久性要求；3.了解鋼筋配筋間距和結構的斷面尺寸， 確定骨料的最大粒徑Dmax,,4.了解施工管理水平、施工方法等，以便正確 選擇混凝土的各項參數；,5.了解各項原材料的物理參數。,①水泥的品種、標號、密度； ②砂、石骨料的種類、表觀密度、級配、 石子、最大粒徑； ③拌和用水的水質情況；,四、混凝土配合比設計的三參數,,,膠凝材料、水、砂子、石子,（1）水和膠凝材料

13、的關系（水灰膠）      （2）砂和石子的關系（砂率） （3）水泥漿與骨料的關系（漿骨比）,四個基本變量：,三個關系:,五、混凝土配合比設計的步驟,根據《普通混凝土配合比設計規(guī)程》(JGJ55-2011)所規(guī)定的步驟進行設計,強度調整,和易性調整,含水率調整,（1）．當混凝土的設計強度等級小于C60時，配制強度應按

14、下式計算：,,（一）、確定初步配合比,（2）．當設計強度等級不小于C60時，配制強度應按下式計算（新增）,1．混凝土試配強度的確定：,fb—膠凝材料（水泥與礦物摻合料按使用比例混合）28d膠砂抗壓強度（MPa），,1．當膠凝材料28d膠砂抗壓強度無實測值時，可按下式計算： ?f、?s ——粉煤灰(fly ash)影響系數和?；郀t礦渣粉(slag)影響系數， fce ——水泥(cement)2

15、8d膠砂抗壓強度（MPa）。① 采用Ⅰ級粉煤灰宜取上限值。② 采用S75級?；郀t礦渣粉宜取下限值，采用S95級?；郀t礦渣粉宜取上限值，采用S105級?；郀t礦渣粉可取上限值加0.05。③ 當超出表中的摻量時，粉煤灰和粒化高爐礦渣粉影響系數應經試驗確定。,2．當水泥28d膠砂抗壓強度無實測值時，公式（5.1.1-2）中的fce值可按下式計算：?c——水泥強度等級值的富余系數，可按實際統(tǒng)計資料確定；當缺乏實際統(tǒng)計資料時，也可按

16、表5.1.1-2選用（增加）； fce,g——水泥強度等級值（MPa）。 32.5 42.5 52.5 1.12 1.16 1.10,2.確定水灰比值(W/B),,,回歸系數?a和?b宜按下列規(guī)定確定：（1）．根據工程所使用的原材料，通過試驗建立的水膠比與混凝土強度關系式來確定；（2）．當不具備上述試驗統(tǒng)計資料時，可按下表選用。,復核耐久性

17、 為了使混凝土耐久性符合要求，按強度 要求計算的水灰比值不得超過規(guī)定的最 大水灰比值，否則混凝土耐久性不合格， 此時取規(guī)定的最大水灰比值作為混凝土 的水灰比值。,N b vccm /,,GB/T50476-2008 混凝土結構耐久性設計規(guī)范中有關膠凝材料用量條款,3.確定用水量(mwo),,（1)干硬性和塑性混凝土用

18、水量,①水灰比在0.40～0.80范圍時，通過查表確定。,干硬性混凝土,,塑性混凝土的用水量(kg/m3),② 水灰比小于0.4的混凝土及采用特殊工藝的混凝土，通過試驗確定,（2)流動性和大流動性混凝土用水量,①未摻外加劑時，以90mm為基礎，每增大20mm，水量增加5kg,②摻外加劑時，按下式計算：,mwa=mw0(1-β),4.計算混凝土的單位水泥用量(mco),,復核耐久性將計算出的水泥用量與規(guī)定的最小水泥用量比較：如計算水泥

19、用量不低于規(guī)定的最小水泥用量，則耐久性合格；否則耐久性不合格，此時應取規(guī)定的最小水泥用量。,5.確定合理砂率( ) 1)應根據混凝土的和易性要求試驗取得。 2)按坍落度、水灰比及骨料最大粒徑查表選取。,混凝土的砂率(%),6.確定1m3混凝土的砂石用量,,質量法,體積法,假定剛澆搗完畢的混凝土拌合物的體積，等于其各組成材料的絕對體積及混凝土拌合物中所含少量空氣體積之和。,絕對體積法,絕對體積法的基本原理是：,如果原材料比

20、較穩(wěn)定，可先假設混凝土的表觀密度為一定值，混凝土拌合物各組成材料的單位用量之和即為其表觀密度。,重量法（假定表觀密度法）,重量法的基本原理是：,1m3砼材料用量：水泥：砂：石：水=1：x : y : z,7.得出初步配合比,（二）確定混凝土基準配合比,1.試配 按初步計算配合比稱取一定質量的組成材 料，拌制15L或25L混凝土，分別測定其和 易性、強度。2.調整 調整和易性，確定基準配合比測拌合物

21、坍 落度，并檢查其粘聚性和保水性能如實測 坍落 度小于或大于設計要求，可保持水 灰比不變，增加或減少適量水泥漿,如出現(xiàn)粘聚性和保水性不良，可適當提高砂率；每次調整后再試拌，直到符合要求為止。記錄好各種材料調整后用量，并測定混凝土拌合物的實際體積密度（ρo,h）。計算調整后混凝土試樣總質量（ mcb+msb+mgb+mwb=mQb)由此得出基準配合比（調整后1m3混凝土中各材

22、料用量）,（二）確定混凝土基準配合比,（三）確定實驗室配合比,（1）強度試驗檢驗：基準配合比工作性 已滿足，還需以強度試驗檢驗。,（2）比（mB/mw）關系，用作圖法或計算 法求出與混凝土配制強度（fcu,0） 相對應的灰水比，確定1m3混凝土中 的組成材料用量：,①單位用水量（mw）應在基準配合比用水量的基礎上，根據制作強度試件時測得的坍落度或維勃稠度進行調整確定；②膠凝材料用量（mB）應以用

23、水量乘以選定出來的灰水比計算確定；③粗集料和細集料用量（ms、mg）應在基準配合比的用量基礎上，按選定的灰水比進行調整后確定。,（3）經試配確定配合比后，按下列步驟進行校正：①按上述方法確定的各組成材料用量按下式計算混凝土的體積密度計算值ρc,c： ρc,c＝mc+ mf +ms+mg+mw,（二）確定實驗室配合比,②應按下式計算混凝土配合比校正系數δ： 式中： ρc,t——混凝土體積密度

24、實測值，kg/m3； ρc,c——混凝土體積密度計算值，kg/m3。③當體積密度實測值與計算值之差的絕對值不超過計算值的2％時，按（1）條確定的配合比即為設計配合比；當二者之差超過2％時，應將配合比中各組成材料用量均乘以校正系數δ，得到實驗室配合比。,,（三）計算施工配合比,假定現(xiàn)場砂、石子的含水率分別為a％和b%，則施工配合比中1m3混凝土的各組成材料用量分別為：,,施工配合比可表示為：,=mc,=ms（1+a％）,