混凝土配合比设计作业指导书.docx

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混凝土配合比设计作业指导书

混凝土配合比设计作业指导书

混凝土配合比设计就是根据原材料的技术性能及施工要求，确定出能满足工程所要求的技术经济指标的各项组成材料的用量。

混凝土配合比设计应满足以下四个方面要求：

满足结构设计和施工进度要求的混凝土强度等级；

保证混凝土拌合物具有良好的工作性，以满足施工条件的要求；

保证混凝土既具有良好的耐久性，满足抗冻、抗渗、抗腐蚀的要求，从而使混凝土达到经久耐用的使用目的；

在保证上述质量和施工方便的前提下，尽量节约水泥，合理使用原材料，从而降低工程成本，取得良好的经济效益。

一、普通混凝土配合比设计

1．计算初步配合比

（1）确定试配强度（fcu，o）

fcu,o≥fcu,k+1.645σ

式中：

:

fcu,o——混凝土试配强度（MPa）；

fcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）；

σ——混凝土强度标准差（MPa）。

可根据本单位近期同一品种混凝土强度试件实测数据统计确定；当无统计资料时，采用：

C10~C20，σ=4.0MPa；C25~C30，σ=5.0MPa；C35~C60，σ=6.0MPa。

（2）确定水灰比（W/C）

W/C=a·fce/（fcu,o+a·b·fce）

式中：

a、b——回归系数。

根据试验确定；当不具备试验统计资料时，采用碎石，a＝0.46，b＝0.07；卵石，a＝0.48，b＝0.33；

       fce——水泥28d抗压强度实测值（MPa）。

无水泥28d抗压强度实测值时，按下式计算：

fce＝γc·fce,g

式中：

γc——水泥强度等级富余系数，可按实际统计资料确定；

     fce,g——水泥强度等级值（MPa）

为保证混凝土的耐久性，上式计算出的水灰比不得大于现行国家标准《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2000）规定的最大水灰比值。

（3）选取1m3混凝土的用水量（mwo）

（4）计算1m3混凝土的水泥用量（mco）

mco=mwo/（W/C）

上式计算出的水泥用量还应符合现行国家标准《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2000）规定的最小水泥用量的要求，以便同时保证混凝土强度及耐久性要求。

（5）选择砂率（βs）

砂率一般可根据本单位对所用材料的试验选用合理数值。

（6）计算粗、细骨料的用量（mgo、mso）

mco+mso+mgo+mwo=mcp

βs=mso/（mso+mgo）×100%

式中：

mco、mso、mgo、mwo——1m3混凝土中水泥、细骨料、粗骨料和水的用量（kg）；

       βs——砂率（%）；

mcp——1m3混凝土拌合物的假定质量，其值可取2350~2450（kg）。

2．试拌调整，提出基准配合比

（1）按初步配合比，称取实际工程中使用的原材料进行试拌。

（2）当试拌出的拌合物和易性不能满足要求时，应在保证水灰比不变的条件下，相应调整水泥浆用量或砂率，直到符合要求为止。

此时应测定混凝土拌合物实际表观密度ρc,p，然后提出基准配合比，即：

mca=mc拌/（mc拌+ms拌+mg拌+mw拌）×ρcp

msa=ms拌/（mc拌+ms拌+mg拌+mw拌）×ρcp

mga=mg拌/（mc拌+ms拌+mg拌+mw拌）×ρcp

mwa=mw拌/（mc拌+ms拌+mg拌+mw拌）×ρcp

式中：

mc拌、ms拌、mg拌、mw拌——调整后拌合物中各种材料的实际用量（kg）。

      3．检验强度，确定试验室配合比

（1）检验强度

强度检验时应至少采用三个不同的配合比，其一为基准配合比，另外两个配合比的水灰比，宜较基准配合比分别增加和减少0.05，而其用水量与基准配合比相同，砂率可分别增加和减少1%。

每种配合比至少做一组（3块）试件，标准养护到28d时试压。

制作混凝土试件时，应检验混凝土的和易性及测定表观密度，并以此结果作为代表相应配合比的混凝土拌合物的性能。

（2）确定试验室配合比

①由试验得出的混凝土强度与其相对应的灰水比（C/W）关系，用作图或计算求出与混凝土配制强度（fcu，o）相对应的灰水比。

并按下列原则确定1m3混凝土的材料用量：

A用水量（mwb）：

取基准配合比中的用水量，并根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度进行适当调整；

B水泥用量（mcb）：

以用水量乘以选定的灰水比；

C粗、细骨料用量（mgb和msb）：

取基准配合比中的粗、细骨料用量，并按选定的灰水比进行适当调整。

②混凝土表观密度的校正。

经试配确定配合比后，还应按下列步骤进行校正：

A计算混凝土表观密度计算值（ρc，c）

ρc,c=mc+ms+mg+mw

B计算混凝土配合比校正系数（δ）

式中：

ρc,t——混凝土表观密度实测值（kg/m3）;

ρc,c——混凝土表观密度计算值（kg/m3）。

二、掺外加剂与矿物外掺料的混凝土配合比设计

掺外加剂与矿物外掺料的混凝土配合比与普通混凝土配合比虽然存在一定的差异，但共同的实质问题仍然是确定四项原材料间的三个对比关系，即水与胶凝材料之间、砂与石之间以及浆体与骨料之间的对比关系，从而最终确定胶凝材料、集料、水与外加剂的单位体积用量。

1．掺减水剂混凝土配合比设计

掺减水剂的混凝土配合比设计可在不掺外加剂混凝土配合比的基础上加以调整，减水剂的质量和体积可忽略不计。

（1）掺减水剂混凝土配合比设计步骤

①先计算不掺外加剂普通混凝土的水胶比并根据原材料、施工工艺参数确定不掺外加剂混凝土配合的用水量mw0,则掺减水剂混凝土配合比的用水量mw为：

其中wR为所掺减水剂的减水率。

②水泥用量保持与不掺减水剂普通混凝土相同；

③砂率减小1%~3%,计算砂、石用量；

④按照计算结果，对配合比进行试拌与调整，如坍落度过大，则可适当减少用水量，在强度和耐久性满足设计要求的前提下，则可减少减水剂的用量。

2．掺粉煤灰混凝土配合比设计

粉煤灰用在混凝土能改善混凝土性能、提高工程质量、节约水泥、降低混凝土成本、节约资源等。

在混凝土中掺加的粉煤灰应满足有关标准的要求。

粉煤灰混凝土的设计强度等级、强度保证率、标准差及离异系数等指标，应于基准混凝土相同。

在混凝土中掺入粉煤灰时，一般情况下可采用等量取代法、超量取代法和外加法。

当混凝土超强较多或配置大体积混凝土时，可采用等量取代法；当主要为改善混凝土和易性时，可采用外加法。

粉煤灰混凝土配合比设计，应按绝对体积法计算。

粉煤灰采用超量取代法时，超量取代系数可按下表5-1选用：

表5-1粉煤灰的超量取代系数

粉煤灰等级

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

超量系数

1.1~1.4

1.3~1.7

1.5~2.0

配制高性能混凝土时，粉煤灰的含水率不大于1%；对于普通混凝土，当粉煤灰含水率大于1%时，应从粉煤灰混凝土配合比用水量中扣除；粉煤灰混凝土中掺入引气剂时，其增加的空气体积应在混凝土体积中扣除。

粉煤灰混凝土配合比计算方法：

按照普通混凝土配合比设计计算基准混凝土配合比试配强度、水胶比并确定用水量、水泥用量和砂率。

（1）等量取代法配合比计算

①选定与基准混凝土相同的或稍低的水胶比；

②根据确定的粉煤灰等量取代水泥率（f%）和基准混凝土水泥用量（C0），计算粉煤灰用量（F）和粉煤灰混凝土中的水泥用量（C）：

F=C0×（f%）

C=C0-F

③确定粉煤灰混凝土的用水量（W）：

④计算水泥和粉煤灰浆体体积（Vp）

（γC：

水泥密度γF:

粉煤灰密度）

⑤计算砂石料的总体积（VA）

VA=1000（1-a）-VP

⑦用于基准混凝土配合比相同或稍低的砂率（Qs），计算砂（S）和石（G）的用量

S=VA×Qs×γs

G=VA×（1-Qs）×γg

其中：

γs为砂子表观密度，γg为石子表观密度。

（2）超量取代法配合比计算方法

①根据基准混凝土配合比计算出的各种材料用量（C0、G0、S0、W0）选取粉煤灰取代水泥率（f%）和超量系数（K），对各种材料进行调整。

②计算粉煤灰取代水泥量（F）、总掺量（Ft）及超量部分重量（Fe）

F=C0×f%

Ft=K×F

Fe=（k-1）×F（k超量取代系数）

③计算水泥的重量

C=C0-F

④粉煤灰超量部分的体积在砂子中扣除相同体积的砂重并重新计算调整后的砂率（Se）

⑤确定粉煤灰超量取代的各种原材料用量C、Ft、W0、Se、G0。

（3）外加法配合比计算方法

①根据基准混凝土计算出的各种材料用量（C0、G0、S0、W0）选定外加粉煤灰掺入率（fm%），对各种材料进行计算调整。

②计算外加粉煤灰的重量（Fm）

Fm=C0×fm（%）

③外加粉煤灰的体积，在在砂子中扣除相同体积的砂重并重新计算调整后的砂率（Sm）

④外加粉煤灰混凝土的各种材料用量为：

C0、Fm、Sm、W0、G0。

（4）掺粉煤灰混凝土注意事项

①选择适合的使用部位和掺量

粉煤灰最适宜在大体积混凝土中，对钢筋混凝土、寒冷地区有抗冻融要求的混凝土应采取相应的技术措施后才可使用。

粉煤灰掺量主要决定于原材料质量、使用部位、环境条件等因素，具体掺量要根据设计要求，通过试验后确定。

②避免过振

对粉煤灰混凝土应注意掌握振捣时间，这是因为一方面粉煤灰混凝土易于振捣，另一方面粉煤灰相对密度轻，特别是粉煤灰中的碳粒更轻，在振捣过程中很容易上浮到浇筑层表面，如粉煤灰、碳粒和水过于集中在浇筑层表面，混凝土层面之间就会形成薄弱环节，影响浇筑层面之间混凝土的强度。

所以一般粉煤灰混凝土坍落度应设计小些，并应避免过振，掌握振捣时间以浇筑层表面开始翻浆为止。

③加强养护

粉煤灰在混凝土中发挥作用是在二次水化反应之后，经二次水化后粉煤灰中的活性成分才生成具有一定强度的、稳定的水化产物。

二次水化反应的充分条件是要保证一定的温度、湿度，只有在这种条件下，粉煤灰的二次水化反应才能进行并反应完全。

因此，应加强粉煤灰混凝土的养护。