配合比設(shè)計(jì)教案

混凝土配合比設(shè)計(jì)一、理論配合比的計(jì)算（一）確定混凝土的配制強(qiáng)度（fcu,0）實(shí)際施工時(shí)，由于各種因素的影響，混凝土的強(qiáng)度值是會(huì)有波動(dòng)的。為了保證混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)等級(jí)的要求，在配制混凝土?xí)r，混凝土配制強(qiáng)度要求高于其強(qiáng)度等級(jí)值fcu,k。fcu,0≥fcu,k＋1.645σ（正常情況下取等號(hào)）按《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》規(guī)定，混凝土的試配強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算：fcu,0=fcu,k＋1.645σ式中:fcu,0－混凝土的試配強(qiáng)度f(wàn)cu.k－混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值σ－混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，MPa。σ值可查表?；炷翉?qiáng)度等級(jí)低于C20C20~C35高于C35σ4.05.06.0（二）確定水灰比（W/C）根據(jù)鮑羅米公式進(jìn)行計(jì)算：其中：αa,αb－粗骨料的回歸系數(shù)，見表4-3；fce－水泥28d抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值無(wú)水泥28d抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值時(shí)，fce可按下式進(jìn)行計(jì)算：fce＝γc×fce,kγc－水泥強(qiáng)度等級(jí)值的富余系數(shù)，可按實(shí)際統(tǒng)計(jì)資料確定。如無(wú)統(tǒng)計(jì)資料，取1.13；fce,k－水泥強(qiáng)度等級(jí)值注意：求得W/C后，要進(jìn)行耐久性的復(fù)核，查表。當(dāng)水灰比的計(jì)算值大于表中的最大水灰比值時(shí)，應(yīng)取表中最大水灰比值；當(dāng)水灰比的計(jì)算值小于表中最大水灰比值時(shí)，應(yīng)取水灰比的計(jì)算值，這樣才能滿足混凝土的耐久性。（三）確定混凝土的單位體積用水量（1）干硬性和塑性混凝土用水量的確定水灰比在0.40～0.80范圍時(shí)，可根據(jù)粗骨料品種、最大粒徑及施工要求的混凝土拌和物的稠度，按表選取。水灰比小于0.40或大于0.80的混凝土及大流動(dòng)性的混凝土用水量，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。（2）摻外加劑時(shí)混凝土的用水量可按下式計(jì)算：mwa－摻外加劑時(shí)混凝土的單位體積用水量mwo－未摻外加劑時(shí)混凝土的單位體積用水量β－外加劑的減水率，由試驗(yàn)確定（四）確定水泥用量（mc0）根據(jù)初步確定的水灰比和單位體積用水量，可計(jì)算單位體積的水泥用量。mc0＝mw0/(W/C)為滿足耐久性要求，計(jì)算出來(lái)的水泥用量必須大于表中的最小水泥用量，則滿足耐久性要求。如水泥用量的計(jì)算值小于表中的最小水泥用量，應(yīng)取表中的最小水泥用量。（五）確定合理砂率(βs)應(yīng)當(dāng)根據(jù)本單位所用材料的使用經(jīng)驗(yàn)選取合理砂率，通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。如無(wú)歷史資料，坍落度為10～60mm的混凝土，可根據(jù)骨料種類、規(guī)格和水灰比，按表選用砂率。（六）確定砂（ms0）、石（mg0）用量①質(zhì)量法（假定體積密度法）：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，如果原材料比較穩(wěn)定，則所配制的混凝土拌和物的體積密度將接近一個(gè)固定值，大概在2350-2450kg/m3。這樣就可先假定每立方米混凝土拌和物的質(zhì)量mcp（Kg），由以下兩式聯(lián)立求出ms0、mg0。②體積法（又稱絕對(duì)體積法）：這種方法是假定1m3混凝土拌和物的體積等于各組成材料的體積和拌和物所含空氣體積之和。聯(lián)立求出ms0、mg0。α—混凝土含氣量的百分?jǐn)?shù)，在未使用引氣型外加劑時(shí)，α＝1相比較來(lái)說(shuō)，體積法計(jì)算的結(jié)果比較準(zhǔn)確。通過(guò)上述六個(gè)步驟，可計(jì)算出1m3混凝土中水泥、水、砂、石的用量，即混凝土的初步配合比：1m3混凝土的用料/Kg水泥砂子石子水質(zhì)量比確定基準(zhǔn)配合比時(shí)還應(yīng)考慮：當(dāng)存在可能影響混凝土強(qiáng)度的因素比較多時(shí)，要適當(dāng)降低水灰比，提高水泥用量。二、配合比的適配與調(diào)整混凝土的初步配合比是借助經(jīng)驗(yàn)公式算得的，或是利用經(jīng)驗(yàn)資料查得的，許多影響混凝土技術(shù)性質(zhì)的因素并未考慮進(jìn)去。因而不一定符合實(shí)際情況，不一定能滿足配合比設(shè)計(jì)的基本要求。因此，必須進(jìn)行試配與調(diào)整。配合比調(diào)整基本方法：一、當(dāng)坍落度小于設(shè)計(jì)要求時(shí)，首先看混凝土的狀態(tài)，不可一概而論。一般適量增加減水劑摻量不能解決的話可考慮以下幾點(diǎn)：（1）如果混凝土發(fā)干，則可考慮增加水泥漿量（W/C不變）或者減小砂率。（2）如果混凝土發(fā)粘，流動(dòng)性很差，可考慮在滿足強(qiáng)度要求的情況下適量加大用水量。（3）如果混凝土粗骨料偏多，比如有大量骨料外露，包裹的漿體量不夠?？煽紤]增加砂率。二、當(dāng)坍落度大于設(shè)計(jì)要求時(shí)（1）當(dāng)混凝土過(guò)稀時(shí)，首先考慮減少用水量或減少外加劑摻量。（2）如果混凝土的和易性還可以的時(shí)候，考慮適當(dāng)減少水泥漿量。（3）有時(shí)盡管實(shí)測(cè)坍落度并不大，但漿體過(guò)稀，而骨料冒尖堆積。這樣考慮水泥漿粘性不夠，沒(méi)有包裹力，可適當(dāng)減少水量，或提高水泥用量。（4）如果漿體偏多，可適當(dāng)降低砂率。影響混凝土和易性的因素很多，有時(shí)同一種情況可能有不同的處理方法，調(diào)整的時(shí)候要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)做出判斷，對(duì)于操作者的經(jīng)驗(yàn)有很高要求。一般總得原則是，不管怎么調(diào)整，不能對(duì)強(qiáng)度有太大影響。配合比試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法一、配合比試驗(yàn)設(shè)計(jì)中常考慮的變量1、砂率一般以2%為一個(gè)變化等級(jí)，在基準(zhǔn)配比的基礎(chǔ)上取3~5個(gè)做為一組平行試驗(yàn)。例如：基準(zhǔn)配合比的砂率為35%，可選擇平行試驗(yàn)的砂率可以選擇33%、35%和37%。可以根據(jù)實(shí)際情況多選幾組。2、膠凝材料總用量一般以15~25kg為一個(gè)變化等級(jí)，在基準(zhǔn)配比的基礎(chǔ)上取3~5個(gè)做為一組平行試驗(yàn)。例如：基準(zhǔn)配合比的膠凝材料總量為450，可選擇平行試驗(yàn)的砂率可以選擇430、450和470?？梢愿鶕?jù)實(shí)際情況多選幾組。3、水灰比一般以0.02為一個(gè)變化等級(jí)，在基準(zhǔn)配比的基礎(chǔ)上取3~5個(gè)做為一組平行試驗(yàn)。例如：基準(zhǔn)配合比的水灰比為0.40，可選擇平行試驗(yàn)的砂率可以選擇0.38、0.40和0.42?？梢愿鶕?jù)實(shí)際情況多選幾組。4、礦物摻合料取代量（1）粉煤灰單摻（等量取代）基準(zhǔn)配合比選定以后，一般以10%為一個(gè)變化等級(jí)，取3個(gè)做為一組平行試驗(yàn)。例如：可以選取10%、20%、30%或選擇15%、25%、35%。注意：數(shù)值僅供參考，實(shí)際應(yīng)用中可能根據(jù)實(shí)際配合比數(shù)據(jù)稍有偏差。例如總膠凝材料用量選定為515kg，假如粉煤灰取代量為20%，則應(yīng)為103kg，但為計(jì)算方便可取粉煤灰105kg，水泥410kg。（2）粉煤灰、礦粉混摻取代量（等量取代）粉煤灰、礦粉混摻首先應(yīng)該做與單摻的比較?；鶞?zhǔn)配合比選定以后，假定總膠凝材料取代量為20%，設(shè)計(jì)粉煤灰和礦粉等量，則應(yīng)做的3個(gè)平行試驗(yàn)為：①粉煤灰單摻20%。②礦粉單摻20%。③粉煤灰、礦粉混摻，各摻10%?？倱搅孔兓投咧g不等量摻配比例的變化方法同粉煤灰單摻。5、大小石子比例（針對(duì)試驗(yàn)室現(xiàn)有情況）可以以20%或30%為一個(gè)變化等級(jí)，取3個(gè)或三個(gè)以上做為一組平行試驗(yàn)。例如：對(duì)于試驗(yàn)室現(xiàn)有的石子，可以選取100%小石子、小石子:大石子=2:8、小石子:大石子=4:6；或者是小石子:大石子=1:9、小石子:大石子=3:7、小石子:大石子=5:5?？梢愿鶕?jù)實(shí)際情況多選幾組。二、簡(jiǎn)單的多因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本方法是：對(duì)選定的變量，依次來(lái)進(jìn)行確定，某一變量平行試驗(yàn)時(shí)，要固定其它變量。例如在做砂率平行試驗(yàn)時(shí)，另外幾個(gè)因素要固定不變。假定基準(zhǔn)配合比的幾個(gè)基本參數(shù)為：（從中選擇三個(gè)來(lái)設(shè)計(jì)）砂率35%膠凝材料總用量為450kg水灰比為0.40大小石子比例3:7或2:81、假定第一因素----砂率35%選擇平行試驗(yàn)的砂率33%、35%和37%。基準(zhǔn)配合比調(diào)整滿足和易性要求的前提下，要求比較三組平行試驗(yàn)和易性的好壞，并制作試塊作為驗(yàn)證強(qiáng)度之用。選擇最佳砂率來(lái)進(jìn)行下一因素的平行試驗(yàn)。注意：可通過(guò)適量加減減水劑進(jìn)行調(diào)整。2、假定第二因素----膠凝材料總用量為450kg選擇平行試驗(yàn)的膠材總量430、450和470，砂率選用第一步確定的最佳砂率。比較三組平行試驗(yàn)和易性的差異（通過(guò)適量加減減水劑進(jìn)行調(diào)整），制作試樣作為檢驗(yàn)強(qiáng)度之用。3、假定第三因素----水灰比為0.40選擇平行試驗(yàn)的水灰比0.38、0.40和0.42，砂率選用第一步確定的最佳砂率，而膠材用量選擇基準(zhǔn)配合比的450kg。比較三組平行試驗(yàn)和易性的差異（通過(guò)適量加減減水劑進(jìn)行調(diào)整），制作試樣作為檢驗(yàn)強(qiáng)度之用。4、假定第四因素----大小石子比例3:7或2:8其它參數(shù)固定。選取100%小石子、小石子:大石子=2:8、小石子:大石子=4:6；或者是小石子:大石子=1:9、小石子:大石子=3:7、小石子:大石子=5:5。比較三組平行試驗(yàn)和易性的差異（可通過(guò)適量加減減水劑進(jìn)行調(diào)整），制作試樣作為檢驗(yàn)強(qiáng)度之用。5、最終配合比的確定以上平行試驗(yàn)只能得出和易性的差異，最終配備比的確定還要看28d強(qiáng)度，根據(jù)強(qiáng)度與和易性進(jìn)行綜合的取舍。最終確定配合比的基本原則是：在滿足和易性和強(qiáng)度要求的情況下，選擇最少的水泥用量。試驗(yàn)要求本學(xué)期課程以試驗(yàn)為主。前期補(bǔ)充一些基礎(chǔ)知識(shí)，之后開始分組設(shè)課題開展試驗(yàn)，講課、試驗(yàn)主要在試驗(yàn)室。采取靈活的課時(shí)安排，可能需占用較多的課余時(shí)間。計(jì)劃分成若干小組，每組設(shè)一配合比試驗(yàn)任務(wù)。工作包括原材檢測(cè)，配合比設(shè)計(jì)、調(diào)整，試件成型養(yǎng)護(hù)，到期檢測(cè)強(qiáng)度，最終確定配合比。教師全程指導(dǎo)，要求全員積極參與，遇到問(wèn)題隨時(shí)交流。要求每組合理安排試驗(yàn)時(shí)間，課上課下相結(jié)合，及時(shí)與老師溝通。期末需上交試驗(yàn)總結(jié)（包括原材料報(bào)告、配合比設(shè)計(jì)書、混凝土試驗(yàn)報(bào)告）。試驗(yàn)總結(jié)占總成績(jī)一半以上，絕對(duì)禁止抄襲。一、原材料性能測(cè)試1、水泥的性能指標(biāo)（1）標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量（標(biāo)準(zhǔn)法）、凝結(jié)時(shí)間（2）膠砂強(qiáng)度（7d、28d）2、砂的性能指標(biāo)（1）細(xì)度模數(shù)、顆粒級(jí)配（2）含泥量（3）表觀密度、堆積密度3、碎石的性能指標(biāo)（1）表觀密度、堆積密度（2）含泥量（3）顆粒級(jí)配、針片狀含量二、混凝土配合比試驗(yàn)1、分組計(jì)劃分四個(gè)組，每組6~7個(gè)人，設(shè)組長(zhǎng)負(fù)責(zé)。主要工作包括：①根據(jù)計(jì)劃組織試驗(yàn)（準(zhǔn)備原材料、整理設(shè)備、本組內(nèi)部考勤、課下試驗(yàn)根據(jù)需要聯(lián)系老師）②做好試驗(yàn)記錄（試驗(yàn)日期、內(nèi)容、數(shù)量），以備查驗(yàn)③配合比設(shè)計(jì)第二天安排人編號(hào)、脫模、清理模具、養(yǎng)護(hù)試件。④提前記好強(qiáng)度試驗(yàn)日期，到齡期壓試件。四組配合比：C15、C20、C25、C302、理論設(shè)計(jì)過(guò)程要求分別采用體積法和質(zhì)量法，綜合得出適宜的配合比。要求充分利用原材數(shù)據(jù)，考慮原材各種指標(biāo)對(duì)混凝土性能影響，適當(dāng)做出調(diào)整。例如：①實(shí)測(cè)水泥強(qiáng)度偏低，為保證混凝土強(qiáng)度可適當(dāng)提高用量。②砂的含泥量超標(biāo)，可適當(dāng)降低砂率或提高水泥的用量來(lái)彌補(bǔ)其對(duì)工作性和強(qiáng)度的影響。