水工混凝土配合比与水工砂浆配合比设计方法样本.docx
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水工混凝土配合比与水工砂浆配合比设计方法样本
附录A水工混凝土配合比设计方法
A.1基础标准
A.1.1水工混凝土配合比设计，应满足设计和施工要求，确保混凝土工程质量且经济合理。
A.1.2混凝土配合比设计要求做到：
1应依据工程要求，结构型式，施工条件和原材料情况，配制出既满足工作性、强度及耐久性等要求，又经济合理混凝土，确定各组成材料用量；
2在满足工作性要求前提下，宜选择较小用水量；
3在满足强度、耐久性及其它要求前提下，选择适宜水胶比；
4宜选择最优砂率，即在确保混凝土拌和物含有良好粘聚性并达成要求工作性时用水量最小砂率；
5宜选择最大粒径较大骨料及最好级配。
A.1.3混凝土配合比设计关键步骤：
1依据设计要求强度和耐久性选定水胶比；
2依据施工要求工作度和石子最大粒径等选定用水量和砂率，用水量除以选定水胶比计算出水泥用量；
3依据体积法或质量法计算砂、石用量；
4经过试验和必需调整，确定每立方米混凝土材料用量和配合比。
A.1.4进行混凝土配合比设计时，应搜集相关原材料资料，并按相关标准对水泥、掺和料、外加剂、砂石骨料等性能进行试验。
1水泥品种、品质、强度等级、密度等；
2石料岩性、种类、级配、表观密度、吸水率等；
3砂料岩性、种类、级配、表观密度、细度模数、吸水率等；
4外加剂种类、品质等；
5掺合料品种、品质等；
6拌和用水品质。
A.1.5进行混凝土配合比设计时，应搜集相关工程设计资料，明确设计要求：
1混凝土强度及确保率；
2混凝土抗渗等级、抗冻等级等；
3混凝土工作性；
4骨料最大粒径。
A.1.6进行混凝土配合比设计时，应依据原材料性能及混凝土技术要求进行配合比计算，并经过试验室试配、调整后确定。
室内试验确定配合比尚应依据现场情况进行必需调整。
A.1.7进行混凝土配合比设计时，除应遵守本标准要求外，还应符合国家现行相关标准要求。
A.2混凝土配制强度确实定
A.2.1现在水工混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值采取两种方法。
一个以强度等级“C”表示，和国际标准ISO3892接轨，龄期28d，强度确保率为95%，如C20；另一个是常见强度标号“R”表示，龄期90d或180d，强度确保率为80%，如R9015或R18015。
不管哪种方法表示，混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值系指根据标准方法制作养护边长为150mm立方体试件，在设计龄期用标准试验方法测得含有设计确保率抗压强度，以MPa计。
A.2.2混凝土配制强度按公式（A.2.2-1）或公式（A.2.2-2）计算：
（A.2.2-1）
（A.2.2-2）
式中fcu,0——混凝土配制强度，MPa；
fcu,k——混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值，MPa；
t——概率度系数，由给定确保率P选定，其值按表A.2.2选择；
σ——混凝土立方体抗压强度标准差，MPa；
cv——变异系数。
表A.2.2确保率和概率度系数关系
确保率P
（%）
70.0
75.0
80.0
84.1
85.0
90.0
95.0
97.7
99.9
概率度系数t
0.525
0.675
0.840
1.0
1.040
1.280
1.645
2.0
3.0
A.2.3混凝土抗压强度标准差σ和变异系数cv，宜按同品种混凝土抗压强度统计资料确定。
1统计时，混凝土抗压强度试件总数应不少于30组；
2依据近期相同抗压强度、生产工艺和配合比基础相同混凝土抗压强度资料，混凝土抗压强度标准差σ按公式（A.2.3-1）计算：
（A.2.3-1）
式中fcu,i——第i组试件抗压强度，MPa；
——n组试件抗压强度平均值，MPa；
n——试件组数。
3变异系数cv按公式（A.2.3-2）计算：
（A.2.3-2）
4当混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值小于或等于25MPa，其抗压强度标准差（σ）计算值小于2.5MPa时，计算配制抗压强度用标准差应大于2.5MPa；当混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值等于或大于30MPa，其抗压强度标准差计算值小于3.0MPa时，计算配制抗压强度用标准差应取大于3.0MPa。
A.2.4当无近期同品种混凝土抗压强度统计资料时，σ值可按表A.2.4-1取用，cv可按表A.2.4-2取用。
施工中应依据现场施工时段强度统计结果调整σ值。
表A.2.4-1标准差σ选择值MPa
设计龄期抗压强度标准值
≤15
20～25
30～35
40～45
50
混凝土抗压强度标准差
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
表A.2.4-2变异系数cv选择值
设计龄期抗压强度标准值
（MPa）
≤15
20～25
≥30～35
变异系数cv
0.20
0.18
0.15
A.3混凝土配合比计算
A.3.1混凝土配合比计算应以饱和面干状态骨料为基准。
A.3.2混凝土配合比应按下列步骤进行计算：
1计算配制强度fcu,0，求出对应水胶比，并依据混凝土抗渗、抗冻等级等要求和许可最大水胶比限值选定水胶比；
2选择混凝土用水量，并计算出混凝土水泥用量（或胶凝材料用量）；
3选择砂率，计算砂子和石子用量，并提出供试配用计算配合比。
A.3.3依据混凝土配制强度选择水胶比。
在适宜范围内，可选择3～5个水胶比，在一定条件下经过试验，建立强度和胶水比回归方程式（A.3.3-1）或图表，按强度和胶水比关系式（A.3.3-2）选择对应于配制强度水胶比。
（A.3.3-1）
（A.3.3-2）
式中fcu,0——混凝土配制强度，MPa；
fce——水泥28d龄期抗压强度实测值，MPa；
——胶水比；
——水胶比。
A、B——回归系数，应依据工程使用水泥、掺合料、骨料、外加剂等，经过试验由建立水胶比和混凝土强度关系式确定。
A.3.4依据工程需要，经过试验确定混凝土强度增加率，即在标准养护条件下，其它龄期强度和28d龄期强度之比百分数。
A.3.5混凝土水胶比应符合A.5.1要求。
A.3.6混凝土用水量可按A.5.4或对应类别混凝土用水量确定标准选择。
A.3.7混凝土胶凝材料用量（mc＋mp）、水泥用量mc和掺合料用量mp按下式计算：
（A.3.7-1）
（A.3.7-2）
（A.3.7-3）
式中mc——每立方米混凝土水泥用量，kg；
mp——每立方米混凝土掺和料用量，kg；
mw——每立方米混凝土用水量，kg；
Pm——掺合料掺量；
——水胶比。
A.3.8混凝土砂率可按A.5.6或对应类别混凝土砂率确定标准选择。
A.3.9砂、石料用量由已确定用水量、水泥（胶凝材料）用量和砂率，依据“绝对体积法”计算。
1每立方米混凝土中砂、石绝对体积为：
（A.3.9-1）
砂料用量：
（A.3.9-2）
石料用量：
（A.3.9-3）
式中Vs,g——砂、石绝对体积，m3；
mw——每立方米混凝土用水量，kg；
mc——每立方米混凝土水泥用量，kg；
mp——每立方米混凝土掺合料用量，kg；
ms——每立方米混凝土砂料用量，kg；
mg——每立方米混凝土石料用量，kg；
α——混凝土含气量；
Sv——体积砂率；
ρw——水密度，kg/m3；
ρc——水泥密度，kg/m3；
ρp——掺合料密度，kg/m3；
ρs——砂料饱和面干表观密度，kg/m3；
ρg——石料饱和面干表观密度，kg/m3。
2各级石料用量按选定级配百分比计算。
A.3.10列出混凝土各组成材料计算用量和百分比。
A.4混凝土配合比试配、调整和确定
A.4.1试配
1在混凝土配合比试配时，应采取工程中实际使用原材料。
2在混凝土试配时，每盘混凝土最小拌和量应符合表A.4.1要求，当采取机械拌和时，其拌和量不宜小于拌和机额定拌和量1/4。
表A.4.1混凝土试配最小拌和量
骨料最大粒径
（mm）
拌和物数量
（L）
20
15
40
25
≥80
40
3按计算配合比进行试拌，依据坍落度、含气量、泌水、离析等情况判定混凝土拌和物工作性，对初步确定用水量、砂率、外加剂掺量等进行合适调整。
用选定水胶比和用水量，每次增减砂率1%～2%进行试拌，坍落度最大时砂率即为最优砂率。
用最优砂率试拌，调整用水量至混凝土拌和物满足工作性要求。
然后提出混凝土抗压强度试验用配合比。
4混凝土强度试验最少应采取三个不一样水胶比配合比，其中一个应为A.5.1确定配合比，其它配合比用水量不变，水胶比依次增减，改变幅度为0.05，砂率可对应增减1%。
当不一样水胶比混凝土拌和物坍落度和要求值差超出许可偏差时，可经过增、减用水量进行调整。
5依据试配配合比成型混凝土立方体抗压强度试件，标准养护到要求龄期进行抗压强度试验。
依据试验得出混凝土抗压强度和其对应水胶比关系，用作图法或计算法求出和混凝土配制强度（fcu,0）相对应水胶比。
A.4.2调整
1按A.4.1试配结果，计算混凝土各组成材料用量和百分比。
2按下列步骤进行调整：
1）按确定材料用量按公式（A.4.2-1）计算每立方米混凝土拌和物质量：
（A.4.2-1）
2）按公式（A.4.2-2）计算混凝土配合比校正系数：
（A.4.2-2）
式中δ——配合比校正系数；
mc,c——每立方米混凝土拌和物质量计算值，kg；
mc,t——每立方米混凝土拌和物质量实测值，kg；
mw——每立方米混凝土用水量，kg；
mc——每立方米混凝土水泥用量，kg；
mp——每立方米混凝土掺合料用量，kg；
ms——每立方米混凝土砂子用量，kg；
mg——每立方米混凝土石子用量，kg。
3按校正系数δ对配合比中每项材料用量进行调整，即为调整设计配合比。
A.4.3确定
1当混凝土有抗渗、抗冻等其它技术指标要求时，应用满足抗压强度要求设计配合比，进行相关性能试验。
如不满足要求，应对配合比进行合适调整，直到满足设计要求。
2当使用过程中遇下列情况之一时，应调整或重新进行配合比设计：
1）对混凝土性能指标要求有改变时；
2）混凝土原材料品种、质量有显著改变时。
A.5常态混凝土配合比设计基础参数
A.5.1混凝土水胶比应依据设计对混凝土性能要求，经过试验确定，并不超出表A.5.1要求。
表A.5.1混凝土水胶比最大许可值
部位
严寒地域
严寒地域
温和地域
上、下游水位以上（坝体外部）
0.50
0.55
0.60
上、下游水位改变区（坝体外部）
0.45
0.50
0.55
上、下游最低水位以下（坝体外部）
0.50
0.55
0.60
基础
0.50
0.55
0.60
内部
0.60
0.65
0.65
受水流冲刷部位
0.45
0.50
0.50
注：
在有环境水侵蚀情况下，水位改变区外部及水下混凝土最大许可水胶比应减小0.05。
A.5.2混凝土水胶比还应满足设计要求抗渗、抗冻等级等要求。
混凝土抗渗、抗冻等级和水泥品种、水胶比、外加剂和掺和料品种及掺量、混凝土龄期等原因相关。
对于大中型工程，应经过试验建立对应关系曲线，并依据试验结果，选择满足设计技术指标要求水胶比。
在没有试验资料时，抗渗混凝土水胶比可参考表A.5.2选择。
抗冻混凝土水胶比，宜依据混凝土抗冻等级和所用骨料最大粒径按SL211选择。
表A.5.2抗渗等级和水灰比关系
抗渗等级
水灰（胶）比
W2
<0.75
W4
0.60～0.65
W6
0.55～0.60
W8
0.50～0.55
≥W10
≤0.45
注：
未掺外加剂和掺合料。
A.5.3掺掺合料时混凝土最大水胶比应合适降低，并经过试验确定。
A.5.4混凝土用水量，应依据骨料最大粒径、坍落度、外加剂、掺合料和适宜砂率经过试拌确定。
1水胶比在0.40～0.70范围，当无试验资料时，其初选择水量可按表A.5.4选择；
表A.5.4常态混凝土初选择水量表单位：
kg/m3
混凝土坍落度
（mm）
卵石最大粒径
（mm）
碎石最大粒径
（mm）
20
40
80
150
20
40
80
150
10～30
160
140
120
105
175
155
135
120
30～50
165
145
125
110
180
160
140
125
50～70
170
150
130
115
185
165
145
130
70～90
175
155
135
120
190
170
150
135
注1：
本表适适用于细度模数为2.6～2.8天然中砂。
当使用细砂或粗砂时，用水量需增加或降低3kg/m3～5kg/m3；
注2：
采取人工砂，用水量增加5kg/m3～10kg/m3；
注3：
掺入火山灰质掺合料时，用水量需增加10kg/m3～20kg/m3；采取Ⅰ级粉煤灰时，用水量可降低5kg/m3～10kg/m3；
注4：
采取外加剂时，用水量应依据外加剂减水率作合适调整，外加剂减水率应经过试验确定；
注5：
本表适适用于骨料含水状态为饱和面干状态。
2水胶比小于0.40混凝土和采取特殊成型工艺混凝土用水量应经过试验确定。
A.5.5石子按粒径依次分为5mm～20mm、20mm～40mm、40mm～80mm、80mm～150mm（120mm）四个粒级。
水工大致积混凝土宜尽可能使用最大粒径较大骨料，石子最好级配（或组合比）应经过试验确定，通常以紧密堆积密度较大、用水量较小时级配为宜。
当无试验资料时，可按表A.5.5选择。
表A.5.5石子级配比初选表
级配
石子最大粒径
（mm）
卵石
（小:
中:
大:
特大）
碎石
（小:
中:
大:
特大）
二
40
40:
60:
－:
－
40:
60:
－:
－
三
80
30:
30:
40:
－
30:
30:
40:
－
四
150
20:
20:
30:
30
25:
25:
20:
30
注：
表中百分比为质量比。
A.5.6混凝土配合比宜选择最优砂率。
最优砂率应依据骨料品种、品质、粒径、水胶比和砂细度模数等经过试验选择。
当无试验资料时，砂率可按以下标正确定：
混凝土坍落度小于10mm时，砂率应经过试验确定。
混凝土坍落度为10mm～60mm时，砂率可按表A.5.6初选并经过试验最终确定。
混凝土坍落度大于60mm时，砂率可经过试验确定，也可在表A.5.6基础上按坍落度每增大20mm，砂率增大1%幅度给予调整。
表A.5.6常态混凝土砂率初选表单位：
%
骨料最大粒径
（mm）
水胶比
0.40
0.50
0.60
0.70
20
36～38
38～40
40～42
42～44
40
30～32
32～34
34～36
36～38
80
24～26
26～28
28～30
30～32
150
20～22
22～24
24～26
26～28
注1：
本表适适用于卵石、细度模数为2.6～2.8天然中砂拌制混凝土；
注2：
砂细度模数每增减0.1，砂率对应增减0.5%～1.0%；
注3：
使用碎石时，砂率需增加3%～5%；
注4：
使用人工砂时，砂率需增加2%～3%；
注5：
掺用引气剂时，砂率可减小2%～3%；掺用粉煤灰时，砂率可减小1%～2%。
A.5.7外加剂掺量按胶凝材料质量百分比计，应经过试验确定，并应符合国家和行业现行相关标准要求。
A.5.8掺合料掺量按胶凝材料质量百分比计，应经过试验确定，并应符合国家和行业现行相关标准要求。
A.5.9有抗冻要求混凝土，必需掺用引气剂，其掺量应依据混凝土含气量要求经过试验确定。
对大中型水电水利工程，混凝土最小含气量应经过试验确定；当没有试验资料时，混凝土最小含气量应符合《水工建筑物抗冻设计规范》（SL211）要求。
混凝土含气量不宜超出7%。
A.6碾压混凝土配合比设计
A.6.1碾压混凝土所用原材料应符合下列要求：
1应选择强度等级不低于32.5级硅酸盐水泥、一般硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥。
2应优先选择优质粉煤灰或其它活性材料作为掺合料；掺量超出65%，应经过试验论证；
3石料最大粒径通常不宜超出80mm。
4当采取人工骨料时，人工砂石粉（小于0.16mm颗粒）含量宜控制在10%～22%，最好石粉含量应经过试验确定。
5必需掺用外加剂，以满足可碾性、缓凝性及其它特殊要求。
A.6.2碾压混凝土水胶比应依据设计对碾压混凝土性能要求，经过试验确定，并不超出表A.5.1要求。
A.6.3碾压混凝土用水量：
水胶比在0.40～0.70范围，当无试验资料时，其初选择水量可按表A.6.3选择。
表A.6.3碾压混凝土初选择水量表单位：
kg/m3
碾压混凝土VC值
（s）
卵石最大粒径
（mm）
碎石最大粒径
（mm）
40
80
40
80
5～10
115
100
130
110
10～20
110
95
120
105
注1：
本表适适用于细度模数为2.6～2.8天然中砂，当使用细砂或粗砂时，用水量需增加或降低5kg/m3～10kg/m3；
注2：
采取人工砂，用水量增加5kg/m3～10kg/m3；
注3：
掺入火山灰质掺合料时，用水量需增加10kg/m3～20kg/m3；采取Ⅰ级粉煤灰时，用水量可降低5kg/m3～10kg/m3；
注4：
采取外加剂时，用水量应依据外加剂减水率作合适调整，外加剂减水率应经过试验确定；
注5：
本表适适用于骨料含水状态为饱和面干状态。
A.6.4碾压混凝土砂率：
1）碾压混凝土砂率可按表A.6.4初选并经过试验最终确定。
表A.6.4碾压混凝土砂率初选表单位：
%
骨料最大粒径
（mm）
水胶比
0.40
0.50
0.60
0.70
40
32～34
34～36
36～38
38～40
80
27～29
29～32
32～34
34～36
注1：
本表适适用于卵石、细度模数为2.6～2.8天然中砂拌制VC值为5s～12s碾压混凝土；
注2：
砂细度模数每增减0.1，砂率对应增减0.5%～1.0%；
注3：
使用碎石时，砂率需增加3%～5%；
注4：
使用人工砂时，砂率需增加2%～3%；
注5：
掺用引气剂时，砂率可减小2%～3%；掺用粉煤灰时，砂率可减小1%～2%。
2）在满足碾压混凝土施工工艺要求前提下，选择最好砂率。
最好砂率评定标准为：
（a）骨料分离少；（b）在固定水胶比及用水量条件下，拌和物VC值小，混凝土密度大、强度高。
A.6.5石子最好级配应经过试验确定。
当无试验资料时，可按表A.6.5选择。
表A.6.5石子级配初选表
级配
石子最大粒径
（mm）
卵石
（小:
中:
大）
碎石
（小:
中:
大）
二
40
40:
60:
－
40:
60:
－
三
80
30:
40:
30
30:
40:
30
注：
表中百分比为质量比。
A.6.6碾压混凝土配合比计算方法和步骤除应遵守A.3和A.4要求外，尚应符合以下要求：
1碾压混凝土拌和物设计工作度（VC值），可选择5s～12s。
2大致积永久建筑物碾压混凝土胶凝材料用量不宜低于130kg/m3。
3为了确保工程质量，碾压混凝土水胶比宜小于0.7。
4碾压混凝土易产生离析，其粗骨料宜采取连续级配。
A.7结构混凝土配合比设计
A.7.1结构混凝土所用原材料应符合下列要求：
1应选择强度等级不低于42.5级硅酸盐水泥，一般硅酸盐水泥和中热硅酸盐水泥。
2粗骨料宜采取连续级配，其最大粒径应不超出钢筋最小净距2/3，含泥量不得大于1%，泥块含量不得大于0.5%。
3砂料含泥量不得大于3%，泥块含量不得大于1.0%。
4外加剂宜采取减水剂、缓凝高效减水剂、引气剂和泵送剂。
5宜掺用活性很好矿物掺合料。
A.7.2结构混凝土配合比设计计算方法和试配步骤除应按A.3和A.4要求进行外，尚应符合下列要求：
1结构混凝土配合比水胶比应依据设计要求及A.5.1相关要求选择。
2配制结构混凝土采取砂率及外加剂和矿物掺合料品种、掺量应经过试验确定。
3配制结构混凝土配合比用水量可按A.5.4确定。
4结构混凝土胶凝材料用量不应低于230kg/m3。
A.8预应力混凝土配合比设计
A.8.1配制预应力混凝土所用原材料应符合下列要求。
1应选择质量稳定，强度等级不低于42.5级硅酸盐水泥，中热硅酸盐水泥或一般硅酸盐水泥；不得使用矿渣水泥、火山灰水泥。
2宜选择连续级配粗骨料，其粗骨料最大粒径不应大于40mm，含泥量不应大于0.5%，泥块含量不宜大于0.2%。
3砂料细度模数宜选择2.6～2.8，含泥量不应大于1%，泥块含量不应大于0.5%。
4配制预应力混凝土时不宜掺用氯离子含量大于水泥质量0.02%外加剂。
A.8.2预应力混凝土配合比计算方法和试配步骤除应按A.3和A.4要求进行外，尚应符合下列要求：
1强度等级应大于C30，配合比中水胶比可依据已经有试验结果资料选择。
2配制预应力混凝土所用砂率及外加剂品种、掺量，应经过试验确定。
3计算预应力混凝土配合比时，其用水量可按A.5.4条要求选择。
A.9泵送混凝土
A.9.1泵送混凝土采取原材料应符合下列要求：
1泵送混凝土应选择硅酸盐水泥，中热硅酸盐水泥和一般硅酸盐水泥；不宜使用火山灰质硅酸盐水泥。
2石料宜采取连续级配，其针片状颗粒含量不宜超出10%，粗骨料最大粒径和输送管径之比宜符合表A.9.1要求。
表A.9.1粗骨料最大粒径和输送管径之比
石子品种
泵送高度
（m）
粗骨料粒径和输送管径之比
碎石
<50
≤1∶3.0
50～100
≤1∶4.0
>100
≤1∶5.0
卵石
<50
≤1∶2.5
50～100
≤1∶3.0
>100
≤1∶4.0
3泵送混凝土应掺用泵送剂或缓凝高效减水剂，宜掺加I、II级粉煤灰。
4泵送混凝土宜采取细度模数为2.6～2.8砂料，最好采取颗粒级配很好河砂，砂中小于0.315mm含量不应少于15%。
A.9.2泵送混凝土用水量宜按下列步骤计算：
1以表A.5.4中坍落度90mm用水量为基础，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg/m3，计算出未掺外加剂时混凝土用水量；
2掺外加剂时混凝土用水量可按公式（A.9.2）计算：
（A.9.2）
式中mw——掺外加剂时混凝土用水量，kg；
mw0——未掺外加剂时混凝土用水量，kg；
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