第二章混凝土的制備

第二章混凝土的制備第1頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三砂子水泥漿石子水泥水砂子石子混凝土體積構成水泥石——25％左右；砂和石子——70％以上；孔隙和自由水——1％～5%。﹡2.1普通混凝土的組成材料﹡第2頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三思考題：混凝土中四種組成材料的作用各是什么？“骨架作用”“包裹、填充，潤滑作用”第3頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三四種組成材料在混凝土中所起的作用：砂、石：

骨架作用；抑制混凝土的收縮。水泥＋水→水泥漿：

水泥漿包裹在砂粒的表面并填充砂粒間的空隙而形成水泥砂漿，水泥砂漿又包裹石子表面并填充石子間的空隙，形成混凝土。凝結硬化前：起填充、潤滑、包裹的作用凝結硬化后：起膠結作用砂子水泥漿石子第4頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三

2.1.1水泥1水泥品種的選擇：

水泥的品種主要是根據工程的特點以及環(huán)境條件，按第四章P48表4.7選擇2水泥強度等級的選擇：水泥的強度等級一般以為混凝土強度等級標準值的1.5~2倍。如設計C25強度等級的混凝土，一般選擇42.5、42.5R強度等級的水泥。第5頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三

2.1.2骨料普通混凝土所用的骨料一般按照粒徑的大小分為兩種：粗骨料和細骨料（1）粗骨料：顆粒粒徑大于4.75mm的顆粒；混凝土用粗骨料通常有碎石和卵石兩種（2）細骨料：顆粒粒徑小于4.75mm的顆粒。細骨料一般有河砂、海砂和山砂三類第6頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三骨料的分類（1）按形成的條件分類天然骨料：砂、石、碎石等人工骨料：工業(yè)廢料、工業(yè)副產品、經破碎后的混凝土、城市垃圾等第7頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三（2）按容重分類種類干燥搗實骨料容重kg/m3混凝土容重kg/m3典型混凝土的強度MPa典型用途超輕質<500300-1100<7非結構用隔熱材輕質500-8001100-13007-14組件結構用輕質650-11001450-190017-35結構正常重1100-17502100-255020-40結構特重1>21002900-610020-40防輻射第8頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三

骨料的主要技術性質骨料的強度和彈性模量比重和容重骨料的孔隙率、吸水率、含水率砂的容脹骨料體積穩(wěn)定性顆粒形狀和表觀狀態(tài)雜質第9頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三

骨料的性質對混凝土性質的影響混凝土性質相應的骨料性質抗凍性穩(wěn)定性，孔隙率，孔結構，滲透性，飽和度，抗拉強度，織構和結構，黏土礦物抗干濕性孔結構，彈性模量抗冷熱性熱膨脹系數耐磨性硬度堿－集料反應存在異常的硅質成分強度強度，表面織構，清潔度，顆粒形狀，最大粒徑收縮和徐變彈性模量，，顆粒形狀，級配，清潔度，最大粒徑，黏土礦物熱膨脹系數熱膨脹系數，彈性模量熱導率熱導率比熱容比熱容容重相對密度，顆粒形狀，級配，最大粒徑彈性模量彈性模量，泊松比易滑性趨向于磨光經濟性顆粒形狀，級配，最大粒徑，需要的加工量，可獲量第10頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三砂、石的技術質量要求：

**重點介紹砂、石的級配評定和粗細程度骨料的級配：指骨料中不同粒徑顆粒的搭配分布情況。良好的級配，不但能減少水泥用量，而且提高混凝土的密實度、強度等性能。粗細程度：指不同粒徑的顆?；旌衔锏钠骄旨毘潭鹊?1頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三（1）砂的顆粒級配評定和粗細程度

砂的顆粒級配的評定和粗細程度一般用篩分析法來測定的。

具體操作方法：將500g干砂，依次通過一套孔徑為4.75mm

、2.36mm

、1.18mm

、0.60mm

、0.30mm和0.15mm的六個標準篩，測量各篩篩余量的質量mi，計算出各篩的分計篩余量和累計篩余量。第12頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三**砂的篩分析法的幾個概念：分計篩余量mi：砂子通過六個標準篩時各篩上的篩余量，即mi(其中i=1,2,3,4,5,6)；分計篩余率：各篩上的分計篩余量占砂樣總質量（500g）的百分率，即

=mi/500;累計篩余率

：各篩與比該篩粗的所有分計篩余率之和。即第13頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三篩孔/mm分計篩余量/g分計篩余率%

累計篩余率%4.75m12.36m21.18m30.60m40.30m50.15m6第14頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三**砂的顆粒級配評定標準：砂的顆粒級配評定：

標準規(guī)定，按0.60mm的篩孔的累計篩余百分率分為三個級配區(qū)：I級配區(qū)砂：=（85~71）%；II級配區(qū)砂：=（41~70）%；III級配區(qū)砂：=（16~40）%。第15頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三砂的粗細程度判斷標準：砂的粗細程度用細度模數表示：普通混凝土優(yōu)先使用中砂MX=3.0~2.3；粗砂：=3.7~3.1；中砂：

=3.0~2.3；細砂：=2.2~1.6特細砂：

=1.5~0.7。第16頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三例題：評定該砂級配情況和細數：篩孔尺寸/mm分計篩余累計篩余百分率（%）分計篩余量/g分計篩余百分率（%）4.75

15

2.36

701.18

1050.60

1200.30

900.15

853142124181731738628097第17頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三經上面的計算可知：甲砂為II級配區(qū)、中砂。？課后思考題：請同學們自己評定P99習題5.1中兩種砂的級配情況與粗細程度？第18頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三（2）石子的最大粒徑Dmax

與顆粒級配評定為減少空隙率，改善混凝土拌合物和易性及提高混凝土的強度，粗骨料也要求有良好的顆粒級配。石子粒徑D的一般范圍：4.75mm<D<Dmax最大粒徑：粗骨料公稱粒級的上限稱為該粒級的最大粒級的最大粒徑。建筑工程中考慮最大粒徑Dmax的意義：（1）

在石子質量m相同時，當增大顆粒的最大粒徑Dmax時，其表面積減小；（2）用較大Dmax石子制做混凝土拌和物時，可以節(jié)約水泥的用量，因此比較經濟。

（3）故在混凝土設計中，盡可能選用最大粒徑Dmax較大的石子。第19頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三石子最大粒徑Dmax選用原則：（1）從結構上考慮：

石子的最大粒徑應該考慮建筑構件的尺寸以及配筋的疏密。最大粒徑Dmax不得超過結構截面最小尺寸的1/4，且不得大于鋼筋最小凈距的3/4對混凝土實心板，石子的最大粒徑Dmax不宜超過板厚的1/3，且最大不得超過50mm。第20頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三（2）從施工上考慮：從施工上，對最大粒徑也有相應的限制。當最大粒徑過粗時，不利于混凝土拌合物的振搗、攪拌和運輸。

對泵送混凝土，粗骨料最大粒徑與輸送管內徑之比，碎石不宜大于1：3，卵石不宜大于1：2.5；高層建筑宜在1：3～1：4，超高層建筑宜在1：4～1：5第21頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三（3）從經濟上考慮：

當Dmax增大時，水泥用量減少，但是從下面曲線可見，當Dmax>150mm時，

節(jié)約水泥的效果不明顯。所以最大粒徑不宜超過150mm。第22頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三**建筑工程中混凝土用石子的最大粒徑Dmax大致選擇范圍：一般水利、海港等大型工程中:

混凝土用石子最大粒徑Dmax采用120mm或150mm;一般房屋建筑工程中:

混凝土用石子的最大粒徑Dmax一般采用20mm、31.5mm、40mm和60mm。第23頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三石子的顆粒級配：石子的顆粒級配：是指石子中不同石子粒徑的搭配分布情況。石子的顆粒級配與砂子一樣，也是采用篩分析法來確定的，其標準篩的孔徑為2.36、4.75、9.50、16.0、19.0、26.5、31.5、37.5、53.0、63.0、75.0和90mm共12個篩.粗骨料的顆粒級配應滿足下表。第24頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三方孔篩，mm2.364.759.5016.019.026.531.537.553.63.075.90連續(xù)粒級5～1095～10080～1000～1505～1695～10085～10030～600～1005～2095～10090～10040～80—0～1005～2595～10090～100—30～70—0～505～31.595～10090～10070～90—15～45—0～505～4095～10070～90—30～65——0～50單數粒級10～2095～10085～1000～15016～31.595～10085～1000～10020～4095～10080～1000～10031.5～6395～10075～10045～750～10040～8095～10070～10030～600～100粗骨料的顆粒級配第25頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三石子的顆粒級配按供應情況分為連續(xù)粒級和單粒級兩種。連續(xù)粒級：是按顆粒尺寸由大到小連續(xù)分級(4.75mm~Dmax),每一級粗骨料都有適量的比例。單粒級：指用小顆粒的粒級直接和大顆粒的粒級相配，中間為不連續(xù)的級配，由于易產生離析，應用較少。當粗顆粒最大粒徑大于37.5mm時，粗顆粒的級配很不穩(wěn)定、很不連續(xù)，此時的石子搭配很不均勻。一般在混凝土配合比設計中，應優(yōu)先選用連續(xù)級配；一般不宜選用“單一”的單粒級來設計混凝土。第26頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三2.1.3混凝土用水混凝土拌合和養(yǎng)護用水按水源不同分為飲用水、地表水、地下水和經適當處理的工業(yè)用水。拌制和養(yǎng)護混凝土宜采用飲用水，當采用其它來源水時，應符合《混凝土拌合用水標準》（JGJ63—1989）的規(guī)定?；炷劣盟幕举|量要求是：不能含影響水泥正常凝結與硬化的有害雜質；不得影響混凝土強度的發(fā)展和耐久性。不得加快混凝土用鋼筋的銹蝕和脆斷；保證混凝土的表面不受污染?，F實生活中，凡是可以飲用的自來水和清潔的天然水，都可以用來拌制和養(yǎng)護混凝土。？請同學們思考：海水能否用來拌制鋼筋混凝土？為什么？第27頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三2.1.4混凝土外加劑混凝土外加劑的定義：是指在拌制混凝土過程中摻入的，用以改善混凝土性能的物質。一般情況摻量不超過水泥質量的5%。摻入外加劑的目的：在拌制混凝土的過程中，為改善混凝土的某些性能而特意摻入的物質，其摻量一般不大于水泥質量的5%。國外外加劑的發(fā)展狀況：面前國外60%~90%的混凝土和砂漿中使用了外加劑，因此，外加劑在當前已經成為混凝土中除四種基本組成材料（膠凝材料、粗骨料、細骨料和水）以外的第五種重要組成材料。第28頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三外加劑按使用功能分四大類：第一類外加劑：改善混凝土拌合物流變性能的外加劑：減水劑：混凝土減水劑是指在保持混凝土拌合物和易性一定的條件下，具有減水和增強作用的外加劑，又稱為“塑化劑”，高效減水劑又稱為“超塑化劑”減水劑的作用機理減水劑多屬于表面活性劑，它的分子結構是由親水基團和憎水基團組成；摻入減水劑前：當水泥加水拌合形成水泥漿的過程中，水泥顆粒把一部分水包裹在顆粒之間而形成絮凝狀結構，水的作用不能充分發(fā)揮；第29頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三絮凝狀結構摻入減水劑后：表面活性劑在水泥顆粒表面作定向排列使水泥顆粒表面帶有同種電荷，這種排斥力遠遠大于水泥顆粒之間的分子引力，使水泥顆粒分散，絮凝狀結構中的水分釋放出來，混凝土拌合用水的作用得到充分的發(fā)揮，拌合物的流動性明顯提高；表面活性劑的極性基與水分子產生締合作用，使水泥顆粒表面形成一層溶劑化水膜，阻止了水泥顆粒之間直接接觸，起到潤滑作用，改善了拌合物的流動性。第30頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三減水劑的作用效果：（1）減少混凝土拌合物的用水量，提高混凝土的強度。在混凝土拌合物坍落度基本一定的情況下，減少混凝土的單位用水量5％～25％（普通型5％～15％，高效型10％～30％）。（2）提高混凝土拌合物的流動性。在用水量和強度一定的條件下，坍落度可提高100～200mm。（3）節(jié)約水泥。在混凝土拌合物坍落度、強度一定的情況下，可節(jié)約水泥5％～20％。（4）改善混凝土拌合物的性能。摻入減水劑可以減少混凝土拌合物的泌水、離析現象；延緩拌合物的凝結時間；減緩水泥水化放熱速度；顯著提高混凝土硬化后的抗?jié)B性和抗凍性。第31頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三常用的減水劑

（1）木質素系減水劑（M型）木質素系減水劑主要使用木質素磺酸鈣（木鈣），屬于陰離子表面活性劑，為普通減水劑，其適宜摻量為0.2～0.3％，減水率10％左右。對混凝土有緩凝作用，一般緩凝１～３ｈ。（2）萘系減水劑高效減水劑，其主要成分為β一萘磺酸鹽甲醛縮合物，屬陰離子表面活性劑。這類減水劑品種很多，目前我國生產的主要有NNO、NF、FDN、UNF、MF、建Ⅰ型等。萘系減水劑適宜摻量為0.5％～1.0％，其減水率較大，為10％～25%增強效果顯著，緩凝性很小，大多為非引氣型。適用于日最低氣溫０℃以上的所有混凝土工程，尤其適用于配制高強、早強、流態(tài)等混凝土。第32頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三（3）樹脂類減水劑為水溶性樹脂，主要為磺化三聚氰胺甲醛樹脂減水劑，簡稱密胺樹脂減水劑，為陰離子表面活性劑。我國產品有SM樹脂減水劑，為非引氣型早強高效減水劑，其各項功能與效果均比萘系減水劑還好。SM適宜摻量為0.5％～2.0％，減水率達20％～27％。（4）糖蜜類減水劑普通減水劑。它是以制糖工業(yè)的糖渣、廢蜜為原料，采用石灰中和而成，為棕色粉狀物或糊狀物，其中含糖較多，屬非離子表面活性劑。國內產品粉狀有TF、ST、3FG等。適宜摻量0.2％～0.3％，減水率10％左右，屬緩凝減水劑。第33頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三引氣劑：定義：

指在混凝土攪拌過程中，能引入大量分布均勻、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡的外加劑。歷史背景：引氣劑于本世紀30年代出現于美國，被認為是混凝土材料發(fā)展進程中的重大發(fā)現，現廣泛應用于工程中我國常用的引氣劑：松香樹脂類。引氣劑的作用：（1）改善混凝土拌和物的和易性；（2）能提高混凝土的抗?jié)B性和抗凍性；（3）但降低混凝土的強度；第34頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三第二類外加劑：調節(jié)混凝土凝結時間和硬化性能的外加劑：緩凝劑：

我國應用較多的有木質素磺酸鈣和糖蜜；速凝劑：

我國應用較多的有紅星一型、國產711；第35頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三早強劑：是指摻入混凝土中能夠提高混凝土早期強度，對后期強度無明顯影響的外加劑。

種類無機鹽類早強劑有機物類早強劑復合早強劑主要品種氯化鈣、硫酸鈉三乙醇胺、三異丙醇胺、尿素等二水石膏+亞硝酸鈉+三乙醇胺適宜摻量氯化鈣1％～2％；硫酸鈉0.5％～2％0.02％～0.05％2％二水石膏+1％亞硝酸鈉+0.05％三乙醇胺作用效果氯化鈣：可使2d～3d強度提高40％～100％，7d強度提高25％能使3d強度提高50％注意事項氯鹽會銹蝕鋼筋，摻量必須符合有關規(guī)定對鋼筋無銹蝕作用早強效果顯著，適用于嚴格禁止使用氯鹽的鋼筋混凝土常用早強劑的品種、摻量及作用效果第36頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三第三類外加劑：

改善混凝土耐久性能的外加劑：加氣劑：如鋁粉等；防水劑；阻銹劑：指能減少混凝土中鋼筋的銹蝕。第四類外加劑：

改善混凝土其他性能的外加劑：膨脹劑：能使混凝土產生補償收縮或微膨脹。防凍劑：能使混凝土在低溫下免受凍害。著色劑：第37頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三2.2普通混凝土的配合比設計

(1)配合比的定義：

指的是混凝土組成材料中各組成材料（水泥、水、砂子和石子）用量之比；（2）配合比的表示方法：通常用1m3混凝土各材料的質量來表示，如1m3混凝土中，水泥：300kg,水：180kg,砂子:720kg,石子:2400kg;或以各種組成材料用量的比例來表示：

水泥：砂：石=1：2.4：4，水灰比為0.60，其中水泥為300kg第38頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三（3）普通混凝土設計的基本要求：

（a）滿足混凝土拌合物和易性的要求；（b）滿足結構要求的強度等級；（c）滿足與使用環(huán)境相適應的耐久性要求（4）配合比設計的三個重要參數：（a）水灰比W/C：表示水與水泥的用量之比；（b）單位用水量：指的是1m3混凝土中水的用量

（c）砂率：第39頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三配合比設計的三個重要參數：水灰比W/C砂率單位用水量以上為普通混凝土配合比設計的一般步驟！第40頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三2.2.1普通混凝土配合比設計的方法與步驟

混凝土配合比設計一般分三步：一、初步配合比的設計：

主要是利用經驗公式或經驗資料而獲得的初步配合比；二、實驗室配合比的設計：

由初步配合比出發(fā)，經過實驗調整，得出滿足和易性、強度等要求的配合比；三、施工配合比的設計：考慮砂、石的含水率，計算出滿足施工要求的配合比第41頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三一、初步配合比的設計：1，確定水灰比W/C:（1）定義：

水灰比表示混凝土中水的用量與水泥用量之比；（2）影響：水灰比的大小直接影響到混凝土的強度和耐久性。（3）水灰比越小，強度越高，而且耐久性越好，但水灰比過小，則耗用水泥過多，不但提高了成本，而且在混凝土硬化過程中增大了水化熱；（4）因此，確定水灰比應分別根據強度和耐久性兩方面來考慮：第42頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三（a）求滿足強度要求的水灰比（W/C）1

：混凝土強度等級

C7.5~C20

4.0

C20~C35

5.0

>C35

6.0

混凝土的配置強度公式如下：第43頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三又由P71公式（5.3）可知，混凝土的配置強度與水灰比（W/C）的關系為：第44頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三由上述公式（1）、（2）可求得滿足強度要求的水灰比（W/C）1：第45頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三（b）求滿足耐久性要求的水灰比（W/C）2

主要是根據結構的類型以及使用環(huán)境，查表可求得該環(huán)境下結構的最大水灰比（W/C）2，即為滿足耐久性要求的水灰比；混凝土所處的環(huán)境要求最大水灰比無鋼筋混凝土鋼筋混凝土不受雨雪影響的干燥環(huán)境不規(guī)定0.65無凍害的潮濕環(huán)境0.700.60有凍害的潮濕環(huán)境0.550.55有凍害和有除冰劑的潮濕環(huán)境0.500.50第46頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三（c）確定水灰比：從上述步驟可知，既滿足強度要求、又滿足耐久性要求的水灰比為：第47頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三2確定單位用水量mwo:單位用水量：是指1m3混凝土中水的用量；單位用水量主要控制了混凝土拌合物的流動性，而流動性主要以坍落度來表示；單位用水量的確定：

應根據混凝土施工要求的坍落度（可查表）和已知的粗顆粒的種類以及最大粒徑Dmax查表可得。第48頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三序號結構類型坍落度振動器搗實人工搗實1基礎或地面等的墊層1~31~32無筋基礎或少筋基礎1~33~53主柱、梁、板3~55~74配筋密列的薄壁、細柱等5~77~9﹡不同結構類型的坍落度混凝土所需坍落度/cm石子最大粒徑（mm）卵石碎石102031.540162031.5401.0~3.01901701601502001851751653.5~5.02001801701602101951851755.5~7.02101901801702202051951857.5~9.0215195185175230215205195﹡1m3混凝土的用水量第49頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三例如：要求設計一混凝土梁，已知粗顆粒為卵石，且最大粒徑Dmax=20mm,試求單位用水量？解：思路：應根據混凝土施工要求的坍落度和已知的粗顆粒的種類以及最大粒徑Dmax可得。（1）查坍落度，可得梁的坍落度T=（3~5）

（2）查用水量表,可得單位用水量：

mW0=180kg/m3.？思考題：如果改為碎石，則單位用水量為多少？為什么兩者不同？

mW0=195kg/m3.第50頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三3確定混凝土的單位水泥用量mC0:（a）首先根據水灰比的定義：（b）再根據結構的類型和使用的環(huán)境，查表可得混凝土的最小水泥用量；(c)比較兩者大小，取二者的最大值作為單位水泥用量mC0第51頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三混凝土所處的環(huán)境要求最小水泥用量無鋼筋混凝土鋼筋混凝土不受雨雪影響的干燥環(huán)境200260無凍害的潮濕環(huán)境225280有凍害的潮濕環(huán)境250280有凍害和有除冰劑的潮濕環(huán)境300300第52頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三例如：要求設計一室內鋼筋混凝土梁，已知粗顆粒為卵石，且最大粒徑Dmax=20mm,水灰比W/C=0.6，試確定單位水泥用量？解：（1）確定單位用水量：根據混凝土施工要求的坍落度（和已知的粗顆粒的種類以及最大粒徑Dmax查表可得:

mW0=180kg/m3。（2）根據定義確定單位水泥用量：（3）再根據結構的類型和使用的環(huán)境，查表,可得最小水泥用量為260kg/m3.（4）?。?）、（3）計算結果的較大值作為我們的單位水泥用量，即mco=300kg/m3第53頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三4確定混凝土的砂率砂率是指砂所占的體積與砂、石總體積的百分比。確定砂率的原則是以砂來填充石子的空隙，并稍有富余。主要根據水灰比、骨料的類型（卵石或碎石）以及最大粒徑確定；查表確定

水灰比（W/C）卵石最大粒徑（mm）碎石最大粒徑（mm）1020401620400.426~3225~3124~3030~3529~3427~320.530~3529~3428~3335~3832~3730~350.633~3832~3731~3636~4135~4033~380.736~4135~4034~3939~4438~4336~41第54頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三例：要求設計一室內鋼筋混凝土梁，已知粗顆粒為卵石，且最大粒Dmax=20mm,水灰比W/C=0.6，試確定混凝土的砂率？解：查表5.15可得：砂率=（32~37）%，具體計算時，我們可以取=35%第55頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三5確定1m3混凝土中砂、石的用量mso、mgo:

兩種方法：假定容重法和體積法（1）假定容重法：就是在計算時，先假定所配置的混凝土的假定容重為一定值，然后根據水泥、水、砂和石的總質量等于表觀密度乘以總體積的原理來求解砂和石的質量，即：第56頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三混凝土強度等級

C10

C15～C30

>C30假定容重（kg/m3）

2360

2400

2450第57頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三（2）體積法原理：假定混凝土拌合物的總體積（1m3)等于各組成材料的絕對體積以及拌合物中所含空氣的體積之和.第58頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三通過上述5步，我們求出了單位體積（1m3)混凝土中水泥、水、砂和石的用量分別為：mco、mwo、mso和mgo于是混凝土的初步配合比為：

水泥、水、砂和石的用量之比為：mco:mwo:mso:mgo，水灰比W/C=mwo

：mco從初步配合比的設計步驟來看，許多參數都是通過查表或經驗公式求得；因此、由初步配合比配置而成的混凝土拌合物可能達不到和易性和強度的要求；故必須進一步調整和確定配合比—————即進行所謂的實驗室配合比設計。第59頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三

二實驗室配合比的設計

主要對初步配合比進行和易性的調整及強度的校核。（1）和易性的調整：調整的目的：

a）使和易性滿足施工的要求；b）使水灰比滿足強度和耐久性的要求；調整的方法及步驟：

按初步配合比計算出各組成材料用量，試制15L（或25L）混凝土拌合物，配置成混凝土拌合物；測量該拌合物的流動性（坍落度法），并觀察拌合物的粘聚性和保水性，如不滿足要求，則需進行調整配合比。第60頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三在測定混凝土拌和物的和易性時，可能存在以下四種情況：a）流動性比要求的?。?/p>

調整辦法：保持W/C不變，增大水、水泥用量；b）流動性比要求的大：

調整辦法：保持砂率不變，增大砂、石用量；第61頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三c）砂漿不足引起粘聚性和保水性不良時：

調整辦法：單獨增加砂的用量，適當增大砂率；d）砂漿過多引起粘聚性和保水性不良時：

調整辦法：單獨減少砂的用量，適當降低砂率；第62頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三通過實驗室反復調整，使混凝土拌合物達到和易性的要求后，測量出拌合物的實際表觀密度，再校核該拌合物的強度：（2）強度的校核：分別用三個水灰比，拌制三個混凝土試樣，測量其28d的抗壓強度值看是否滿足強度的要求。

強度的驗證公式為：第63頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三經和易性的調整和強度校核后，可以計算出實驗室調整后的1m3中各組成材料的用量如下：（1）測量拌合物的實際表觀密度（2）計算實驗室配合比1m3混凝土中各材料的用量(例如求解水泥用量如下）：

*建議不要用書上介紹的校正系數法*第64頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三同理，實驗室調整后，1m3混凝土中水的用量Wsh:第65頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三同理，實驗室調整后，1m3混凝土中砂的用量Ssh:第66頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三同理，實驗室調整后，1m3混凝土中石的用量Gsh:第67頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三例：P100習題5.3

某混凝土試樣試拌調整后，各種材料的用量分別為：水泥3.1kg,水1.86kg,砂6.20kg,石子12.85kg,實測其表觀密度為2450kg/m3,求1m3混凝土中各種材料的實際用量？解：1m3混凝土中水泥的實際用量Csh為：第68頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三1m3混凝土中水泥的實際用量Csh為：課堂練習：請同學們自己求解1m3混凝土中水、砂和石的實際用量？第69頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三三施工配合比的設計

主要考慮到砂、石中含水，設砂的含水率為a%,石的含水率為b%,則施工配合比為：水泥：C’=Csh;砂：

S’=Ssh（1+a%);石：

G’=Gsh（1+b%);水：

W’=Wsh-Ssh

*a%-Gsh*b%；第70頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三總結：混凝土配合比設計的基本步驟？（2）單位用水量的確定：查表法；（3）確定單位水泥用量；（4）確定砂率：查表法；（5）確定砂石用量：工程中一般用質量法；三、實驗室配合比的設計：（1）和易性的調整：取15L/25L混凝土拌合物；（2）強度校核；四、施工配合比的設計：主要考慮砂、石的含水率；一、基本設計資料的收集；

二、初步配合比的設計：

（1）水灰比的確定：從強度和耐久性入手；第71頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三一、基本設計資料的收集包含如下內容：1）混凝土的設計強度；2）混凝土的耐久性設計要求；3）原材料的品種以及物理性質：水泥：水泥品種，實測強度，密度；砂子：級配和粗細情況，表觀密度；石子：品種（卵石或碎石）、最大粒徑、表觀密度；水：來源（自然水或天然水）、密度103kg/m3第72頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三5.5.3普通混凝土配合比設計實例[例題]

某室內現澆鋼筋混凝土梁，混凝土設計強度等級為C25，施工要求坍落度為（35~50）mm，（混凝土由機械攪拌，機械振搗），該施工單位無歷史統計資料。原材料情況如下：水泥：實測強度45MPa，密度

砂子：II區(qū)中砂，表觀密度碎石：最大粒徑40mm、表觀密度水：自然水、第73頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三試求：（1）混凝土的初步配合比；（2）調整后，加入5%的水泥漿，實測表觀密度為2432kg/m3，求實驗室配合比？（3）砂子含水率a%=4%,石子含水率b%=1%,求混凝土的施工配合比？第74頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三一、求初步的配合比？1確定水灰比W/C：從強度和耐久性著手；（a）求滿足強度要求的水灰比（W/C）1

：第75頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三（b）求滿足耐久性要求的水灰比（W/C）2

：

主要是根據結構的類型以及使用環(huán)境，查表，可求:室內鋼筋混凝土梁的最大水灰比（W/C）2=0.65，即為滿足耐久性要求的水灰比；（c）確定水灰比：則取W/C=0.60既滿足強度要求、又滿足耐久性要求.第76頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三2單位用水量mwo的確定：單位用水量的確定：應根據混凝土施工要求的坍落度和已知的粗顆粒的種類以及最大粒徑Dmax查表可得。本題中：

坍落度：（35~50）mm、碎石：Dmax=40mm,

查表可得:Mwo=175kg/m3第77頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三3確定混凝土的單位水泥用量mC0:（a）首先根據水灰比的定義：（b）再根據結構的類型(鋼筋混凝土梁）和使用的環(huán)境（室內），查表可得混凝土的最小水泥用量為260kg/m3(c)

比較兩者大小，取二者的最大值作為單位用水量:mC0=292kg/m3第78頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三4確定混凝土的砂率主要根據水灰比(0.60)、骨料的類型（碎石）以及最大粒徑(40mm),查表確定混凝土砂率選用表。解：查表可得：砂率為（33~38）%，具體計算時，我們可以取=35%第79頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三5確定1m3混凝土中砂、石的用量mso、mgo:

兩種方法：質量法和體積法混凝土強度等級C7.5~C10C15~C35C40~C60>C60表觀密度kg/m32350240024502480第80頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三本題中，混凝土的設計強度為C25，則可以假定1m3混凝土的表觀密度為：已求得砂率=35%，

另外也可通過體積法確定砂、石單位體積用量；第81頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三下面用體積法確定砂、石的單位體積用量：第82頁，共92頁，2023年，2月20日，星期三混凝土的初步配合比為：用1m3混凝土各組成材料的質量來表示，本題中，水泥：292kg,水：175kg,砂子:677kg,石子:1256kg;或以各種組成材料用量的比例來表示：

水泥：砂：石=1：2.