混凝土配合比設(shè)計

1、第四節(jié)混凝土的配合比設(shè)計混凝土配合比是指混凝土中各組成材料水泥、水、砂、石用量之間的比例關(guān)系。常 用的表示方法有兩種每方米混凝土中各項材料的質(zhì)量表示泥 180、 砂 720石 1200kg水泥質(zhì)量為 1 的項材料相互間的質(zhì)量比及水灰比來表示 上例換算成質(zhì)量比為水泥砂=14，水灰=0.60。一、混凝土配合比設(shè)計的根本要求設(shè)計混凝土配合比的任務(wù)根據(jù)原材料的技術(shù)性能及施工條件選原材料， 并確定出能滿足工程所要求的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的各項組成材料的用量土配合比設(shè)計的根 本要求是：(滿足混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計所要求的強度等級。(滿足施工所要求的混凝土拌合物的和易性。(滿足混凝土的耐久性如抗凍等級、抗?jié)B等級和抗侵蝕性等

2、。(在滿足各項技術(shù)性質(zhì)的前提下各組成材料經(jīng)濟合理量到節(jié)約水泥和降低 混凝土本錢。二、混凝土配合比的三個參數(shù)一) 水比W/C 水灰比是單位體積混凝土中水與水泥質(zhì)量的比值響混凝土強度和耐久性的主要因 素。其確定原那么是在滿足強度和耐久性的前提下，盡量選擇較大值，以節(jié)約水泥。率S砂率是指砂子質(zhì)量占砂石總質(zhì)量的百分率率是影響混凝土和易性的重要指標(biāo)率 確實定原那么是在保證混凝土拌和物粘聚性和保水性要求的前提下，盡量取小值。位水單位用水量是指 1m混凝土的用水量用水量的多少反映了單位混凝土中水泥漿與集料之間的比例關(guān)系在混凝土和物中水泥漿的多少顯著影響混凝土的和易性同時也 影響強度和耐久性。其確定原那么是在

3、到達(dá)流動性要求的前提下取較小值。水灰比砂單位用水量是混土配合比的三個重要參數(shù)配合比設(shè)計中正確地確 定這三個參數(shù)，就能使混凝土滿足上述設(shè)計要求。三、混凝土配合比設(shè)計的方法步驟合設(shè)的本料明確設(shè)計所要求的技術(shù)指標(biāo)，如強度、和易性、耐久性等。合理選擇原材料，并預(yù)先檢驗，明確所用原材料的品質(zhì)及技術(shù)性能指標(biāo)，如水 泥品種及強度等級、密度等；砂的細(xì)度模數(shù)及級配；石子種類、最大粒徑及級配；是否摻 用外加劑及摻和料等。步合的算1確定混凝土試配強度f在正常施工條件下，由于人、材、機、工藝、環(huán)境等的影響，混凝土的質(zhì)量總是會產(chǎn)生 波動經(jīng)證明這波動符合正態(tài)分布。為使混凝土的強度保證率能滿足規(guī)定的要求，在 設(shè)計混凝土配合

4、比時，必須使混凝土的試配強度 于設(shè)計強度等級 f 可下式估計：f f - 3-7 , k式中 混凝土的試配強度；f 計齡期要求的混凝土強度等級；施工單位的混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差的歷史統(tǒng)計水平MPa假設(shè)無統(tǒng)計資料時， 可參考表 3-16 取。t與混凝土要求的保證率所對應(yīng)的概率度，見 3-17當(dāng)設(shè)計齡期為 28 時抗壓強度保證率 P 為 95%，時 t式 3-7 變?yōu)?cecefcu ,0fcu 表 3-16 凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差 (位：)( DL/T53302005)設(shè)計齡期混凝土抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值 50表 3-17 不同 t 的保證率 t %t %2確水灰比值W / 1滿足強度要求的水灰比：根據(jù)已測定的水泥實

5、際強度 f 選用的水泥強度等級 f 粗集料種類及所要求的混凝土配制強度 f按混凝土強度經(jīng)驗公式計算水灰 比，那么有f ,0 (a ceW- )b變?yōu)閃 fcu , fa a b (3-92滿足耐久性要求的水灰比：根據(jù)、表 別查出滿足抗?jié)B性、抗凍性要 求的水灰比值，與表 3-14或表 對照，取三者中的小值作為滿足耐久性要求的灰 比。同時滿足強度、耐久性要求的水灰比，(中小值。確定單位用水量m 1干硬性和塑性混凝土用水量確實定 W / C =0.400.7 時，根據(jù)施工要求的坍落度值和的粗集料種類及最大粒徑，可由表 表 3-21中的規(guī)定值選取單位用水量。 W / C 小于 0.4 的混凝土及采用特

6、殊成型藝的混凝土，用水量通過試驗確定。表 3-18 抗?jié)B等級允許的大水灰比28d 滲等級 28d 凍等級 F100F150F200水灰比00表 3-19 抗凍等級允許的大水灰比 普通混凝土引氣混凝土表 3-20 水工常態(tài)混凝單位用水量參考值 (DL/T53302005)位：kg/m混凝土坍落度 卵石最大粒徑碎石最大粒徑 40mm 150mm 20mm 80mm150mm1030305050707090160165170175140145150155120125130135105110115120175180185190155160165170135140145150120125130135.g

7、 0s0gg 0s0g注：1.本適用于細(xì)度模數(shù)為的天中砂，當(dāng)使用細(xì)砂或粗砂時，用水量需增加減 kg/m 5 。2.采用人工砂時，用水量需增 kg/m kg/m。3.摻入火山灰質(zhì)摻和料時，用量需增加 10 kg/m kg/m；采用級粉煤灰時，用水量減少 5 kg/m。4.采用外加劑時，用水量應(yīng)根外加劑的減水率作適當(dāng)調(diào)整，外加劑的減水應(yīng)通過試驗確定。 5.本表適用于骨料含水狀態(tài)為和面干狀態(tài)。表 3-21 混凝土單位用水量用表 單位kg/m工 程指 標(biāo)卵石最大粒徑(mm) 碎石最大粒徑mm) 10 20 40 16 40坍 1030 190 160 150 185 3550 180 170 1651

8、75mm維 度s5759016201115510210 190 180 170 220 195 215 195 185 175 230 205 175 160 145 180 170180 165 150 185 175185 170 155 190 180185195155160165注:1.本表用水量系采用中砂時的均取采用細(xì)砂時,混凝土用水量可增加工 10kg，采用粗砂那么可少 510kg。2.摻用各種外加劑或摻合料時用水量應(yīng)相應(yīng)調(diào)整。3.本表不適用于水灰比小于 或于 的混凝土以及用特殊成型工藝的混凝土。2流性大流動性混凝土用水量按以下步驟計算以表 3-20(或 3-21)中坍落 度 mm

9、 的水量為根底按坍落度每增大 20mm 用量增加 5kg計出未摻外加劑的 凝土用水量；摻外加劑時混凝土用水量按下式計算：m W 03-10式中 m 摻加劑混凝土單位用水，kg/m；m 摻外加劑混凝土的單位用水量；加劑的減水率%經(jīng)試驗確定。計算混凝土的單位水泥用量 根據(jù)已選定的單位用水量 已確定的水灰比 / C ，可由下式求出水泥w0用量： 0 W C根據(jù)結(jié)構(gòu)使用環(huán)境條件和耐久性要,表 3-13 中定的 m 最后取兩值中大者作為 1m 混土的水泥用量。混凝土最小的水泥用,確定砂率 ()計算法測得混凝土所用砂石的表觀密和堆積密度求石子的空隙率按以下原理計算砂 率：砂子填充石子空隙并略有剩余。即m

10、k 0 sm S g s 0 g式中： 砂率，；m 、 分為砂、石用量，；0 0 、 分別為砂、石的堆積密度，kg/m3石子的空率；100%3-12k撥開系數(shù)又稱富裕系數(shù)k=1用碎石及粗砂取大值。2試驗法在用水量和水灰比不變的條件下，拌制 5 組以上不同砂率的試樣，每組相差 2%3%， 測出各組的坍落度或維勃稠度坐標(biāo)上繪出砂率與坍落度或維勃稠度系圖，從曲線 上找出極大值所對應(yīng)的砂率即為所求的最優(yōu)砂率見圖 3-6。(3)查實踐資料法：根據(jù)本單位對用材料的使用經(jīng)驗選用砂率。如無使用經(jīng)驗，按集 料種類規(guī)格及混凝土的水灰比值按表 3-22或表 3-23選取。.g g s0g0g g s0g0骨料最大粒

11、徑 表 3-22 工常態(tài)混凝土砂率 % 參考值DL/T52005水灰比注:20 3840 44 40 3234 38 80 2628 32 150 2022 2224 281.本表適用于卵石、細(xì)模數(shù)為的天然中砂拌制的混凝土。2.砂的細(xì)度模數(shù)每增減 0.1，率應(yīng)減 0.5 %1.0 。3.使用碎石時，砂率需增加 % 。4.使用人工砂時，砂率增加 % 。5.摻用引氣劑時，砂率可減小 2 % ；粉煤灰時，率可減小 1 。表 3-23 混凝土砂率選用表%2000水灰比卵石最大粒徑/碎石最大粒徑/10 40 16 40 232 2531 2430 2430 3035 33 2732 3035 2934

12、2833 2833 3338 36 3035 3338 3237 3136 3136 3641 39 3338 3641 3540 3539 3439 3944 42 3641注：本數(shù)值系中砂的選用砂率，對細(xì)砂或粗砂，相應(yīng)地減小或增大砂率。 的混凝土。對坍落度大于 60mm 的凝土，應(yīng)在上表的根底上，按坍落度每增20mm，率增大 的予以調(diào)整。3.只用一個單粒級粗集料配制凝土?xí)r，砂率應(yīng)適當(dāng)增大。6計 混土的砂、石用量 、m 0 0砂、石用量可用質(zhì)量法或體積法求得，實際工程中常以質(zhì)量法為準(zhǔn)。1質(zhì)量法：根據(jù)經(jīng)驗，如果原材料情況比擬穩(wěn)定，所配制的混凝土拌合物的表觀密 度將接近一個固定值，可先假設(shè)即估計

13、每立方混凝土拌合物的質(zhì)量 kg/m3按以下 公式計算 、m ：0 3-13m m 0 0 w 0 g 0式中： 混凝土拌合物的假定表觀密度kg/m3 凝土強度等級參考表 選取；?？筛鶕?jù)集料的表觀密度、粒徑及混m 每立方混凝土的水泥質(zhì)量， ；m 每立方米混凝土的砂的質(zhì)量kg；m 每立方米混凝土的石子的質(zhì)量kg；m 立方米混凝土的水的質(zhì)量； 率，%。表 3-24 混凝土拌和物表觀密度考值 kg/m混凝土種類 普通混凝土引氣混凝土石子最大粒徑20 40 mm 2380 2400 2430 2450 24602280(5.5%) 2320(4.5%) 2380(3.0%) 2390(3.0%)注：1.

14、適用于骨料表觀密度為 的混凝土。2.骨料表觀密度每增減 100 ，混凝土拌和物質(zhì)量相應(yīng)增減 ；凝土氣量每增、減 1%，拌和物質(zhì)量 相應(yīng)增、減 3.表中括弧內(nèi)的數(shù)字為引氣混土的含氣量。2體積法假定混凝土拌合物的體積等于各組成材料絕對體積及拌合物中所含空氣的體積之和下式計算 1m混凝土拌合物的各材料用量：.s 0 wg sg ctsbgb cJ s 0 wg sg ctsbgb cJ s 100% s 0 mc w 0 0 c w g s式中： 、 別對應(yīng)水泥、水的密度3； 、 砂、石的表觀密度kg/m；混凝土含氣量百分?jǐn)?shù)，在不使用引氣型外加劑時，可選取 。解以上聯(lián)式即可求出 m 、 。0 至此可

15、到初步配合比但以上各項計算多是利用經(jīng)驗公式或經(jīng)驗資料獲得的此 配成的混凝土有可能不符合實際要求，所以須對初步配合比進行試配、調(diào)整。配調(diào)，定準(zhǔn)合采用工程中實際采用的原材料及攪拌方法，按初步配合比計算出配制 15L 所的 材料用量拌成混凝土拌合物首先通過試驗測定坍落度時察粘聚性和保水性。假 設(shè)不符合要求進行調(diào)整整的原那么如下設(shè)流動性太大可在砂率不變的條件下， 適當(dāng)增加砂、石用量設(shè)動太小應(yīng)保持水灰比不變的條件下，增加適量的水和水 泥粘性和保水水性不良時質(zhì)上是混凝土拌合物中砂漿缺乏或砂漿過多可適當(dāng)增大 砂率或適當(dāng)降低砂率，調(diào)整到和易性滿足要求時為止。其調(diào)整量可參考表 3-25。當(dāng)試拌調(diào) 整工作完成后，

16、應(yīng)測出混凝土拌合物的表觀密度 并重新計算出每立方米混凝土的各 項材料用量，即為供混凝土強度試驗用的基準(zhǔn)配合比。設(shè)調(diào)整和易性后試驗的材料用量為水 、水泥 、 、子 ，么基準(zhǔn)配合 比為：wJwb 3ct m cb gbwbmgJm m mcb gbmgb(3-15)mm m m mcb gbmcbm m m m mcb cbgbm式中 m m m 基準(zhǔn)配合比混凝土每立方米的用水量、水泥用量、細(xì)集用 量和粗集料用量； 混凝土拌和物表觀密度實測值kg/m3經(jīng)過和易性調(diào)整試驗得出的混凝土基準(zhǔn)配合比足和易性的要求其灰比不一 定選用恰當(dāng)土強度和耐久性不一定符合要求對混凝土強度和耐久性進行復(fù)。表 3-25 條

17、件變動時材料用量調(diào)整參考值條件變化情況大 致 的 調(diào) 整 加水量 砂率條件變化情況大 致 的 調(diào) 整 值 加水量 砂率坍落度增減 10mm 含氣量增減 1%2% 4% 砂率增減 2kg/m 3% 0.5%四)度耐性核確實室合采用三個不同的配合比中一個是基準(zhǔn)配合比兩配合比的水灰比那么分別比基 準(zhǔn)配合比增加及減少 0.05，其水量與基準(zhǔn)配合比相同，砂率值可分別增加或減1。每 種配合比制作一三塊試件每組都應(yīng)檢驗相應(yīng)配合比拌合物的和易性及測定表觀密 度，其結(jié)果代表這一配合比的混凝土拌合物的性能，將試件標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng) 時進強度 滲、抗凍指標(biāo)測定，并做混凝土強度與灰水比的直線關(guān)系圖既合強度要求，又符合耐久性要求的

18、灰水比。最后按以下原那么確定.混凝土拌和物的各材料用量，即為實驗w gct w gct g w室配合比。1.用量m 取基準(zhǔn)配合比中水量，并根據(jù)制作強度試件時測得的坍落度或維 勃稠度值，進行調(diào)整確定。2.水泥用量 以用水量乘以通過試驗確定的與配強度相對應(yīng)的水灰比值。 3.砂、石用量 、 取基準(zhǔn)配合比中的砂、石用量，并按定出的水灰比作適當(dāng)調(diào)整。.混凝土表觀密度校正由強度復(fù)核之后的配合比，還應(yīng)根據(jù)實測的混凝土拌和物的表觀密度 作校正，以 確定 1m3 混土的各材料用量。其步驟如下：(1)計算出混凝土拌合物的計算表密度 ： c c w g(2)計算出校正系數(shù)：3-=ct , 3-17(3)當(dāng)混凝土表觀

19、密度實測值與算值之差的絕對值不超過計算值的 2%時上面確定出 的配合比即為確定的設(shè)計配合比；當(dāng)二者之差超過 時，應(yīng)按下式計算出試驗室配合(每1m3混凝土各材料用): m c w , w , sh m g , 五凝施配比實混凝土的實驗室配合比所用砂是以飽和面干狀工民建為枯燥狀態(tài)為準(zhǔn)計量 的，且不含有超、遜徑。但施工時，實際工地上存放的砂、石都含有一定的水分，并常存在 一定數(shù)量的超、遜徑。所以，在施工現(xiàn)場，應(yīng)根據(jù)集料的實際情況進行調(diào)整，將實驗室配合 比換算為施工配合比。依據(jù)現(xiàn)場實測砂、石外表含水率砂、石以飽和面干狀態(tài)為基準(zhǔn)或含水率砂、石以 枯燥狀態(tài)為基準(zhǔn)，在配料時，從加水量中扣除集料外表含水量或含

20、水量，并相應(yīng)增加砂、 石用量。假定工地測出砂的外表含水率為 ，石子的外表含率為 b，設(shè)施工配合比 混凝土各材料用量為 m , m , m , m ，那么m c , m s (1 %)3-19m g g , shm w sh % b% , , sh集料超、遜徑調(diào)整根據(jù)施工現(xiàn)場實測某級集料超粒含量級集料中超徑含量計入上一級集料， 遜徑含量計入下一級集料中，那么該級集料調(diào)整量為：調(diào)整量該級超徑量該級遜徑量下級超徑量上級遜徑量 (3-20) 四、混凝土配合比設(shè)計實例【例 】某混凝土壩，所在地區(qū)最冷月份月均氣溫為 7，河水無侵蝕性，該壩. 0 0上游面水位變化的外部混凝土，一年內(nèi)的總凍融次數(shù)為 4 次，

21、最大作用水頭 50，設(shè)計 要求混凝土強度等級為，無強度歷史統(tǒng)計資料，坍落度為0，混凝土采用機械 振搗。原材料性能如下所述。水泥：強度等級42.5 級普通水泥，密度 g/cm3砂：當(dāng)?shù)睾由?，?xì)度模數(shù) =2.7,表密度 =2610kg/m3,他性能均符合水工混凝土的要求；石X 子：采用當(dāng)?shù)氐氖規(guī)r石軋制的碎,大粒徑為 80mm其，小石：中石：大：40，配后的碎石視密度 =2670kg/m比設(shè)計。Mpa,根據(jù)給定資料進行試驗室配合比及施工配合表 骨料外表含率及超、徑骨 料 種 類砂子小石石中石子大石實測超徑含量205 4實測遜徑含量 實測骨料外表含水率【解】10 230 11 03502(1)確定配

22、制強度f 由于混凝土施工的不均勻性及混凝土所處的條件等因素，確定強度保證率為 95%,其配 制強度按式3-8)計算。fcu ,0=f , kMpa。那2確定水灰比W / fcu ,0強度要求的水灰比 由式(3-9)得W fcu , f ce f b 將f fc , k=Mpa, =0.46 及 =0.07 代入式，那么得 W f a ce f f 31.4 0.46 48.0 cu ce0.67按耐久性要求的水灰比由題意，查表 3-11 和表 3-12 得混凝土抗?jié)B等級為 P6抗凍等級為 F150。由 P6 查 3-18 得足抗?jié)B性要求水灰比 0.55；由 F150查表 3-19 得滿足抗凍要

23、求的水灰 比為 ；表 3-14，在寒冷區(qū)，上游水位變化區(qū)允許的最大水灰比為 0。所以滿足 耐久性要求的水灰比為 。同時滿足強度及耐久性要求的水灰比為 0.50。(3)確定單位用水量 m查表 3-20，按坍落度 3050、石的最大粒徑 80，得單位用水量為 140即m =140。(4)計算水泥用量 mm 140 m w 0 W 0.50kg結(jié)果滿足表 3-13 中處水位變區(qū)的素混凝土最小水泥用量 3的規(guī)定。(5)選擇砂率根據(jù)粗骨料的最大粒徑 80mm 及水灰比 0.50,查 得砂為 2628，取中間值 27% ；因粗骨料是碎石，砂率應(yīng)增加 3% ，取 4.0% ，那么最后初選的砂率為 。.s0

24、g03 g m ctcJs s0 g03 g m ctcJs 得(6)砂、石用量 、質(zhì)量法：假定 1 混土拌和物的表觀密度 =24303，那么由式 3-13m 1m =2430-280 -140m =2010kg ) = 2010 31.0%=623m ) =2010-623=1387(kg) 280 m s 0.01 體積法：由式 3-14 得 s 0.31 s g 0解得：m =657(kg)=1463(kg 假設(shè)采用質(zhì)量法計算結(jié)果，那么混凝土的初步配合比為：水140kg水泥:280； 砂623kg； 石子其中石 416kg石416， 大石：kg。B.試拌調(diào)整，確定基準(zhǔn)配合比按計算出的初步

25、配合比，稱 30L 混土所用材料進行混凝土試拌，其試拌用料量為： 水：4.20；水:8.4kg；砂:18.69；石子41.61其中，小石 12.48，中石12.48，大石 16.64kg。假設(shè)通過第一次試拌測得混凝土拌和物的坍落度為 20mm粘聚性和保水性較好，那么 其坍落度較原要求的平均值小 20mm應(yīng)保持水灰比不變的條件下增加用水量，根據(jù)經(jīng)驗 參考表 3-25，增減 10 落時，加水量增減 2%4%取平均值 計算，故增加用水 量 ，泥用量增加 0.504 因此，第二次試拌的材料用量為水 4.452 ， 水泥 8.904 ，砂和石用量仍各 18.69 41.61 。經(jīng)拌后測得坍落度為 mm滿

26、足要求。并測得拌和物的表觀密度為 2444 /3。那么由式3-15)得準(zhǔn)配合比為： 2444 = 4.452 8.904 wb cb sb 2444= 8.904=33.188.904=295(m wJ 3ctm wb cb gbwb=33.184.452=148 m ctm gb=33.1818.69=620 mgJ ctm wb sb gb=33.18=1381 C.檢查強度及耐久性 ，定實驗室配合比以基準(zhǔn)水灰比 0，另取 0.45 和 5 共個水灰比的配合比，分別制成混凝土試件，進 行強度、抗?jié)B性凍試驗假三組試件的抗?jié)B性及抗凍性均符合要求，測得各試件的 28d 的強度如表 3-27 所示。表 3-27 例 3-1 度試驗結(jié)果試樣W/C 0.45 2.220 2.00.f (Mpa)38 432 2cu0w g ct w c s cu0w g ct w c