普通混凝土配合比設(shè)計講義

1、第七講 普通混凝土配合比設(shè)計一、與混凝土有關(guān)的基本概念混凝土一用水泥、砂、石、摻合料、水以及外加劑按設(shè)計比例 配制，經(jīng)攪拌、成型、養(yǎng)護而得的水泥混凝土稱為普通混凝土，簡稱 混凝土。它是一種原料易得、施工便利、具有較好耐久性和強度的建 筑材料?；炷翗颂栆皇侵富炷涟礃藴史椒ǔ尚停瑯藴柿⒎襟w試件 （200mmX200mmX200m ）在標準養(yǎng)護條件下（溫度203C，相對濕度大于90% ）養(yǎng)護28d所得的抗壓強度值，單位為kgf/cm2 （以三個 試件測值的算術(shù)平均值作為該組試件的抗壓強度值，三個測值中的最 小值與較大值之差超過較大值20%時，舍去最小值，以剩余的兩個測 值的平均值作為該組試件的抗

2、壓強度值）?；炷翉姸鹊燃壱皇侵富炷涟礃藴史椒ǔ尚?、標準立方體試 件（150mmX150mmX150mm）在標準養(yǎng)護條件下（溫度202C，相 對濕度95%以上）養(yǎng)護28d所得的抗壓強度總體分布中的一個值，強 度低于該值的百分率不超過5%，以C與立方體抗壓強度標準值MPa（N/mm2）表示。如:混凝土立方體抗壓強度標準值f k=20MPa， 其強度等級表示為C20。（混凝土立方體抗壓強度以三個試件測值的 算術(shù)平均值作為該組試件的抗壓強度值。當三個測值中的最大值或最 小值與中間值的差值超過中間值的15%時，則取中間值做為該組試件 的抗壓強度測定值，當最大值或最小值與中間值的差值均超過中間值的15

3、%時，則該組試件的抗壓強度測定值無效。）混凝土強度等級與混凝土標號的換算?；炷翉姸鹊燃?混凝土標號4-10-2混凝土立方體試件抗壓強度換算系數(shù)。試件尺寸（皿）-_ _換算系數(shù)標準試件尺寸（皿）200X200X200150X150X150100X100X100200X200X2001.000.950.90150X150X1501.051.000.95混凝土強度與齡期的關(guān)系齡期一是指混凝土強度增長所需的時間。強度與齡期的關(guān)系，在標準養(yǎng)護時：R40%R ；328R76070%、；r28達到設(shè)計強度。砂率砂率是指混凝土中砂在骨料（砂及石子）總量中所占的質(zhì)量百分率。影響砂率的一般因素為：砂率隨粗骨料的

4、粒徑增大而減小；隨粒徑減小砂率應(yīng)增大。 細砂時砂率小，粗砂時砂率應(yīng)增大。 卵石時砂率小，碎石時砂率應(yīng)加大。 水灰比小時砂率小，水灰比增大時砂率應(yīng)增大水泥用量大時砂率小，水泥用量小時則砂率應(yīng)增大二、混凝土配合比設(shè)計中基本參數(shù)的選取標準差。選取根據(jù)本單位施工的混凝土強度等級、設(shè)備、工藝、材料、配合 比等基本相同的混凝土檢查試件抗壓強度資料，按下式計算：元 / 2cu,u n fcu b = In -1式中。一標準差（MPa）；fcui統(tǒng)計周期內(nèi)簫 組混凝土試件的強度MPa）；n統(tǒng)計周期內(nèi)相同強度等級混凝土試件的總組數(shù)25；u fcu統(tǒng)計周期內(nèi)n組混凝土試件強度的平均值（MPa）。當混凝土強度等級為

5、C20、C25時，計算。值低于2.5MPa時按2.5MPa 取用。當混凝土強度等級大于等于C30時，計算。值低于3.0MPa時， 按3.0MPa取用。查表選用?；炷翉姸鹊燃墸∕Pa）C10C20C25C40C50C60標準差。（MPa）3.54.04.55.05.56.0粗骨料最大粒徑d的選用：max混凝土用的粗骨料應(yīng)采用堅硬耐久的碎石、卵石或兩者的混合物，其最大粒徑不得大于板厚的1/2或結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的1/4，也 不得大于鋼筋間最小間距的3/4，且不大于100皿。細骨料：應(yīng)優(yōu)先選用中砂（Mx=30-2.3）?；炷撂涠?，可按下表選用：坍落度選用表結(jié)構(gòu)類型坍落度（皿）房建鐵路基礎(chǔ)或地面等

6、的墊層，無配筋的大體積結(jié)構(gòu)（擋土墻，基礎(chǔ)等）1030無配或配筋稀疏的混凝結(jié)構(gòu) 覲 蛤 隧道襯砌、擋墻等）3050梁、板和大型及中型截面的柱子等3050普通配筋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（板、梁、柱等）5070配筋密列的結(jié)構(gòu)（薄壁、斗倉、筒倉、細柱等）5070配筋較密的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（墻、梁、柱等）7090配筋特的結(jié)構(gòu)7090配筋特密不便搗實的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)100140水下混凝土180220泵送混凝土160180最大水灰比和最小水泥用量：進行配合比設(shè)計時，應(yīng)按下表對混凝土的最大水灰比和最小水泥用量進行控制。房建工程環(huán) 境條 件結(jié)構(gòu)物類別最大水灰比最小水泥用量Kg/m3）素混 凝土鋼混凝 土預(yù)應(yīng)力混 凝土素混

7、凝土鋼混凝 土預(yù)應(yīng)力混 凝土1.干燥環(huán)境正常居住或辦公用房 屋內(nèi)不作規(guī) 定0.650.602002603002.潮 濕 環(huán) 境無 凍 害高濕度的室內(nèi)、室外 部件，在非侵蝕性土 和（或）水中的部件0.700.600.60225280300有 凍 害經(jīng)受凍害的室外部件，在 日非侵蝕性土和水中且受凍 害的部件，高濕度室內(nèi)受凍部件0.550.550.552502803003.有凍害和除冰劑的潮濕環(huán)境0.500.500.50300300300鐵路工程混凝土所處的環(huán)境條件所在地區(qū)最冷月平均氣溫 (C)低于-15一155高于-5最大水灰比最 小水泥用量(kg/m3)最大 水灰比最 小水泥用量(kg/m3)最

8、大水灰比最 小水泥用量(kg/m3)受水流沖刷、冰凍作用的混凝土0.553000.602750.65250最低沖刷線以下的 地下部分，不受水 流作用的地上部分 及不致遭受冰凍作 用的混凝土0.602750.652500.70230三、混凝土配合比設(shè)計執(zhí)行普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程(JGJ55-2000)。設(shè)計原則滿足設(shè)計要求：即滿足設(shè)計文件要求的混凝土強度等級； 滿足施工要求：即滿足混凝土在施工過程中(運輸、澆筑、振搗)所需的和易性(包括流動性即稠度：通常以坍落度和維勃秒表 示；粘聚性：以分層度表示；保水性：以泌水率表示)。力求節(jié)約：就地取材，采用新材料，新技術(shù)，合理使用原材 料，追求經(jīng)濟效益。

9、設(shè)計依據(jù) 使用混凝土的施工單位、工程所處環(huán)境條件、工程名稱、工 程部位及結(jié)構(gòu)情況(以便選定粗骨料最大粒徑dma)?；炷猎O(shè)計強度等級及施工單位管理水平。 混凝土用原材料（水泥、砂、石子、水、外加劑）產(chǎn)地、品 種、規(guī)格及其技術(shù)性能指標?；炷粱鶞逝浜媳仍O(shè)計、計算及確定步驟。計算試配強度：（設(shè)采用P.S32.5水泥，d為40皿 max碎石、中砂、飲用水，配制墩臺C20混凝土，。取4MPa）。f =f +1.645。cu,0 cu,k式中 f 一混凝土配制強度cu,0（MPa）；f 混凝土立方體抗壓強 cu,k度標準值（MPa）；。一混凝土立方體抗壓強度標準差（MPa）。f =20+1.645X4.

10、0=26.6MPa cu,0計算水灰比W/C：呻/ （fcu,0+aaabfce） 式中W/C一水灰比；a、a 回歸系數(shù)，a （碎石取 aba0.46,卵石取 0.48）； a b（碎石取0.07,卵石取0.33）；f 水泥28d抗壓強度實測值ce（MPa）。f無實測值時，可ce按f =Y f計算。ce c ce,g式中 Y 水泥強度等級值的富c余系數(shù)，由統(tǒng)計得 到，專題試驗得 Y =1.07；cf 水泥商品強度等級28dce,g抗壓強度規(guī)定值MPa）。W/C =0.46X1.07X32.5/ （ 26.6+0.46X0.07X1.07X32.5 ）=0.58 （未超出最大水灰比限值）。查表選

11、用每立方米混凝土用水量m :w0據(jù)粗骨料品種、最大粒徑和混凝土坍落度要求，由下表選定每立 方米混凝土用水量mw0=175k g面?；炷劣盟勘恚╧g/m3）骨料品種規(guī)格（皿）卵石最大粒徑（皿）碎石最大粒徑（皿）10202531.540638016202531.5406380103019017017016015014514020018518517516515515035502001801801701601551502101951951851751651605570210190190180170165160220205205195185175170759021519519518517517016

12、5230215215205195185180說明： 本表用水量系采用中砂時的平均值，用細砂時，每方混凝土可增加510蛔，采用粗砂時可減少510蛔;摻用各種外加劑或摻合料時，用水量應(yīng)相應(yīng)調(diào)整;流動性（Sb=100150皿）、大流動性（Sb=160皿以上）混凝土的用水量以坍落度90皿的 用水量為基礎(chǔ)，按坍落度每增大20皿，用水量增加5蛔計算出未摻外加劑時的混凝土用 水量；摻外加劑流動性、大流動性混凝土用水量按下式計算：m =m （1B）式中mwa一摻外加劑混凝土每立方米混凝土用水量（炬/m3）；mw0一未摻外加劑混凝土每立方米混凝土用水量（蛔/m3）；B一外加劑減水率，經(jīng)試驗確定或參考說明書取用（

13、）。本表適應(yīng)于水灰比0.400.80范圍使用，超出范圍時經(jīng)試驗確定。計算水泥用量m -C0m =m / （W/C） （kg）C0 w0=175/0.58=302 （kg）查表選用混凝土用砂率P :SP= m / （m +m ） X10 0 %g式中 P一砂率（%）；Sm 一每立方米混凝土砂.,S0子用量（kg/m3）；m 一每立方米混凝土石g0子用量（kg/m3）。根據(jù)粗骨料品種、最大粒徑和水灰比要求，可由下表查得砂率?；炷辽奥时恚?）品種規(guī)格水灰比1020254063801620254063802726252423223130292827250.4032313029282736353433

14、32303130292821263332313029280.503635343332313837363534313433323130293635343332310.603938373635344140393837363736353433323938373635340.70424140393837444342414039根據(jù)已知條件由表中查得：當W/C=0.50、匕：40皿時,Ps中值為 32.5%；當W/C=0.60、dmax=40皿時,廿中值為35.5%根據(jù)砂率隨W/C 減小而減小的規(guī)律，由內(nèi)插法得比例式為：(0.60-0.50)： (35.5-32.5) = (0.58-0.50)： (P

15、-32.5)s0.1： 3=0.08： (P-32.5)s0.24=0.1Ps-325P =3.49/0.1s按假定質(zhì)量法計算砂子用量虬和石i=jim=34.9(%)子用量m，混凝土假定質(zhì)量一般可在2400g02500蛔/m3之間取值,現(xiàn)取m =2450蛔/m3。cp根據(jù)m=m+m+m+mcp c0 s0 g0 w0得：m+m=m-m-s0g0cpc0m =2450-302-175=1973 蛔/m3w0:m /（m + m ） =34.9%s0s0 g0 m =1973X0.349s0=689 （蛇/m3）m =1973-689g0=1284 蛔/m3。 計算初步理論配合比：用計算所得各項材

16、料用量分別除以水泥用量（應(yīng)保留三位有效數(shù)字）得：水泥：砂：石：水=302/302： 689/302： 1284/302： 175/302=1.00： 2.28： 4.25： 0.579試拌調(diào)整：試拌用料：用機械攪拌時，應(yīng)達到攪拌機額定攪拌量的1/4； 一般應(yīng)按成型所需試件的混凝土體積乘1.21.3的系數(shù)計算試樣用料量。試拌調(diào)整：應(yīng)實測坍落度、拌和物表觀密度和制作強度試件?！咎涠龋菏侵竿哺吲c試體坍落后的最高點的距離。單位以響計，精確度為5 mm?！慨斕涠绕r：保證W/C不變，同時增加水和水泥用量；當坍落度偏大時：粘聚性和保水性良好時，保持砂率不變，同時 增加砂和石子用量；當坍落度偏大、粘聚

17、性和保水性不良時，可增加 砂子用量，直至符合要求為止。然后提出供測定混凝土強度用的基準 配合比。【基準配合比是經(jīng)按配合比設(shè)計規(guī)程計算、試拌調(diào)整、其拌 和物性能符合要求后的配合比】以基準配合比的水灰比為基準，分別采用將基準水灰比值增 加和減少005的水灰比、與基準配合比相同的用水量、相應(yīng)增加和 減少1%的砂率，另外同時計算兩個配合比進行試拌調(diào)整，并實測坍 落度、拌和物表觀密度和制作強度試件?；炷僚浜媳却_定：抗壓強度試驗：執(zhí)行普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標準 (GB/T50081-2002)。采用16X600搗棒，分兩層裝模，每層插搗12次/100皿2。(12 次/100mmX100mm25次/1

18、50mmX150mm48 次/200mmX200miH)強度計算公式：加荷載速度:030 (0.30.5MPa/s)； NC30 且VC60 (0.5 0.8MPa/s)； NC60 (0.81.0MPa/s)。f =F/A cc式中fcc_混凝土立方體試件抗壓強度(MPa，精確至0.1MPa)；F試件破壞荷載（N）；A試件承壓面積（皿2）。取三個試件強度測值的平均值作為該組試件的強度平均值。當 三個測值中的最大值或最小值與中間值之差超過中間值的15%時， 則取中值；當最大值或最小值與中間值之差同時超過中間值的15% 時，則該組試件的試驗結(jié)果無效。根據(jù)強度與灰水比的關(guān)系，用作圖法或計算法求出與

19、混凝土 配制強度f林相對應(yīng)的灰水比（C/W）,再采用基準配合比實測的用水 量和求出的灰水比，通過計算、調(diào)整得出確定的配合比。設(shè)配合比試驗結(jié)果如下表:配合比序號水灰比灰水比設(shè)計強度等級試配強度（MPa）R7（MPa）10.531.89C2026.621.820.581.7217.630.631.5912.5A作圖法：以三個配合比的灰水比為橫坐標、相應(yīng)的7d齡期抗 壓強度為縱坐標畫出灰水比一抗壓強度關(guān)系曲線。在曲線上找到與混 凝土配制強度7d齡期應(yīng)達到的抗壓強度（=26.6X70%=18.6MPa）相對 cu,07y應(yīng)的灰水比，再采用基準配合比實測的用水量和求出的灰水比，通過 計算、調(diào)整得出確定的

20、配合比。B計算法：a先確定與混凝土配制強度f 7d齡期應(yīng)達到的抗壓強度cu,0（R7y=26.6X70%=18.6MPa ）所對應(yīng)的灰水比范圍。本例是在水灰比 0.530.58 （灰水比1.891.72）之間。b.依據(jù)混凝土抗壓強度高低與水灰比大小成反比（與灰水比大小 成正比）關(guān)系的一般規(guī)律，采用下式計算:大強度值?。ù蠡宜刃』宜龋?（大即：(21.8-17.)： (1.89-1.7) =(21.8-18.)： (189以)4.2： 0.17=3.2： (1.89/)42X(189-/)=0.17X327938-4.2Xs=0544S=(0.5447.938) / (-4.2)= 1.76WC=057C確定配合比計算：已知mw0=175kg/m3現(xiàn)求得WC=057故 m =175/0.57=307kg/m3c0砂率仍取34.9%，混凝土表觀密度仍取2450kg/m3,得：ms0=（2450-175-307）X34.9%=687kg/m3mg0=2450-175-307-687 = 1281kg/m3確定配合比為：307/307： 687/307 128