混凝土配合比设计.docx

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混凝土配合比设计

普通混凝土配合比设计

普通混凝土设计，一般要根据混凝土强度等级及施工所要求的混凝土拌和物坍落度指标进行。

普通混凝土设计步骤如下：

1计算适配强度fcu,o,并计算出要求的水灰比值。

2选取每立方米混凝土的用水量，并由此计算每立方米水泥的用量。

3选取合理的砂率值，计算出粗、细骨料的用量计算出供适配用的计算配合比

我所设计的混凝土的设计要求：

1承台施工泵送

2设计强度C30

3用试验室现有材料设计配合比

4外加剂减水剂减水率为20％掺量1.5％

术语

fcu,o—混凝土施工配制强度，MPa

fcu.k—立方体抗压强度标准值，MPa；

σ—混凝土强度标准差，MPa

设计要求采用泵送，因此混凝土拌合物的坍落度要根据规范来进行调整和确定。

　　泵送混凝土的水灰比除对混凝土强度和耐久性有明显影响外，对泵送粘性阻力也有影响。

试验表明：

当水灰比小于0.45时，混凝土的流动阻力很大，泵送极为困难。

随着水灰比增大粘性阻力系数（η）逐渐降低，当水灰比达到0.52后，对混凝土η影响不大，当水灰比超过0.6时，会使混凝土保水性、粘聚性下降而产生离析易引起堵泵。

因此，泵送混凝土水灰比选择在0.45～0．6之间，混凝土流动阻力较小，可泵性较好。

　　在工程实际中，应根据结构设计所规定的混凝土强度及特殊条件下混凝土耐久性、和易性等技术要求，合理选用原材料及其用量间的比例关系，并设计出经济、质量好、泵送效率高的混凝土。

以下为混凝土设计：

所用材料：

水：

洁净饮用水砂：

中砂骨料：

最大粒径20㎜的碎石水泥：

P·O42.5

（1）设计配制强度

fcu,o≥ fcu.k＋1.645σ

fcu,o≥30＋1.645×5=38.2Mpa

（混凝土强度标准差σ取5.0Mpa（可查工程师手册））

（2）水泥无28d抗压强度实测值fce值可按下式确定

Fce=γc·fce.g

取γc值为1.13

求得fce=1.13×42.5=48.0（Mpa）

混凝土强度等级小于C60时，混凝土水灰比宜按下式计算：

w/c=

αa=0.46αb=0.07（查《JGJ55—2000》5.0.4可得）

确定水灰比

w/c=

=0.56

泵送混凝土坍落度宜为80－180㎜.坍落度取130±10㎜

查《JGJ55—2000》表4.0.1－2以表中90㎜的用水量为基础按坍落度每增大20㎜用水量曾加5㎏.

用水量初步取225㎏/m3

MCO=

=

=401.8㎏/m3

查《JTJ041—2000》表11.3.4最大水灰比最小水泥用量满足要求

（3）泵送混凝土的砂率以为35％—45％

（查《JGJ55—2000》7.4.3第3款）

查《JGJ55—2000》表4.0.2，在表4.0.2的基础上，坍落度大于60㎜的混泥土砂率按坍落度每增大20㎜，砂率增大1％的砂率初取40％

每立方米混凝土拌合物的假定重量（㎏），其值可取2350—2450㎏/m3

根据公式

100％

代入数据

40％=

㎏

㎏

初步基准配合比（未掺外加剂）

C：

W：

S：

G=401.7：

：

225：

709.3：

1063.9

=1：

0.56：

1.77：

2.65

（4）参入外加剂的混凝土的用水

=225×（1－20％）=180㎏

水泥用量

=

㎏

100％

759.4㎏

=1138.6㎏

初步配合比

Ca：

Wa：

Sa：

Ga=321.4：

180：

759.4：

1138.6

=1：

0.56：

2.36：

3.54

混凝土配合比的调整

骨料最大力径31.5㎜及以下每盘拌合物数量在15L以上

（查《JGJ55—2000》表6.1.2）

20L拌合物所用各种材料用量

Ca=6.43㎏Wa=3.6㎏Sa=3.19㎏Ga=22.76㎏

（5）按计算的配合比进行适配，以检查拌合物的性能。

当试拌得出的拌合物坍落度不能满足要求或黏聚性保水性不好时，应在保证水灰比不变的条件相应调整用水量或砂率，直到符合要求为止。

然后提出供混凝土强度试验的基准配合比

混凝土强度试验时至少应采用三个不同的配合比其中一个为基准配合比，另外两个配合比的水灰比分别增加和减少0.05但是在基准配合比的水灰比增加0.05时，不满足最大水灰比要求，所以增加减少0.03

养护28d测定三组试块强度绘出灰水比—强度曲线。

在曲线上找出强度为38.2Mpa所对应灰水比计算出水灰比。

按此水灰比重新确定各种材料用量。

 混凝土常见问题讨论

混凝土是由胶结材料，骨料和水按一定比例配制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护而成的人造石材。

混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，其用量越来越大；同时混凝土具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽，使其得到广泛使用。

在混凝土的施工应用中也会出现一些问题，影响工程的建设。

       一、混凝土工程起灰起砂问题

       通常，混凝土结构建筑物的地面或墙面在施工完成和应用一段时间后，有些工程会出现起灰、起砂现象，这是混凝土常见的工程弊病。

引起原因有两种，一是混凝土在正常使用条件下的磨损破坏；二是混凝土本身的原因。

       混凝土在正常使用条件下的起灰、起砂现象，一般出现的机率较低，只有经历很长时间后才会出现明显损坏，这种损坏属于材料正常使用的正常损坏。

而病态混凝土的起灰、起砂不同于混凝土正常使用条件下的磨损破坏，它是在混凝土施工未启用之前即表现出了严重的结合强度不足和耐磨性差的问题。

建筑物出现的病态起灰、起砂与混凝土的抗压强度没有直接的关系，与混凝土的粘结强度密切相关。

解决病态混凝土的起灰、起砂措施和方法总体上有两类：

       一是在水泥基材料未成型之前采取预防措施，包括加强对水泥基材料原材料的控制、物料的配合比设计、施工作业规范化管理，以及加强过程控制，加强混凝土养护，避免环境对质量的影响等等。

这些方法均为预防性措施，既便如此，水泥基材料的起灰、起砂现象仍时有发生。

       二是对已经出现起灰、起砂的混凝土进行处理和治理，以物理方法为主进行补救：

1在不影响道路和建筑物的标高下，加铺一层水泥基材料，如自流平水泥、细石混凝土等。

问题严重的可能需要除去原有的混凝土，重新浇注混凝土。

2采用薄层材料进行弥补。

例如施工一层2～3毫米的自流平水泥，采用聚合物改性的腻子刮施、环氧等树脂材料修补。

由于病态混凝土的粘结强度很低，两种材料的结合界面很容易分离，造成起皮等新问题。

3改变地面材料种类，如铺设瓷砖、水磨石、石材、地毯等，但会增加造价或增加单位面积重量。

还可通过在建筑物的不同部位用Fluat混凝土增强剂进行涂刷。

       二、混凝土施工温度和裂缝

       混凝土的裂缝较为普遍，尽管在施工中采取各种措施，小心谨慎，但裂缝仍会有出现。

究其原因，对混凝土温度应力的变化注意不够是其中之一。

       1温度应力分析

       根据温度应力的形成过程可分为三个阶段，早期：

自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。

具有两个特征，一是水泥放出大量水化热，二是混凝上弹性模量急剧变化。

由于弹性模量的变化，在混凝土内形成残余应力。

中期：

自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这时期，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝上的弹性模量变化不大。

晚期：

混凝土完全冷却以后的运转时期。

温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相迭加。

       2温度控制和防止裂缝的措施

       为防止裂缝，减轻温度应力可从控制温度和改善约束条件两个方面着手。

       控制温度的措施如下：

       1）采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中水泥用量；

       2）拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土浇筑温度；

       3）热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；

       4）在混凝土中埋设水管，通入冷水降温；

       5）规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度；

       6）施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施；

       改善约束条件的措施：

（1）合理地分缝分块；

（2）避免基础过大起伏；（3）合理安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。

       为保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性，正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一，例如使用减水防裂剂。

其主要作用：

       1）水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25％。

       2）水泥用量是混凝土收缩率的重要因素，掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度条件下可减少15％水泥用量，其体积用增加骨料用量来补充。

       3）减水防裂剂可改善水泥浆稠度，减少混凝土泌水，减少沉缩变形。

       4）提高水泥浆与骨料的粘结力，提高混凝土抗裂性能。

       5）混凝土在收缩时受到约束产生拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。

减水防裂剂可有效提高混凝土抗拉强度，大幅提高混凝土抗裂性能。

       6）掺加外加剂可使混凝土密实性好，可有效提高混凝土抗碳化性，减少碳化收缩。

       7）掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当，在有效防止水泥迅速水化放热基础上，避免因水泥长期不凝而带来塑性收缩增加。

       3混凝土早期养护

       实践证明，混凝土常见的裂缝，多数是不同深度的表面裂缝，主要原因是温度梯度造成，寒冷地区温度骤降也易形成裂缝。

因此混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。

       从温度应力观点出发，保温应达到下述要求：

1）防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度。

2）防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。

3）防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。

       混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到两方面的效果，一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩。

一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。

适宜的温湿度条件是相互关联的。

       混凝上的保温措施常常也有保湿的效果。

从理论上分析，新浇混凝土中所含水分完全可满足水泥水化的要求而有余。

但由于蒸发等原因常引起水分损失，从而推迟或防碍水泥的水化，表面混凝土容易且直接受到这种不利影响。

因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应切实重视。

混凝土外加剂

各种混凝土外加剂的应用改善了新拌和硬化混凝土性能，促进了混凝土新技术的发展，促进了工业副产品在胶凝材料系统中更多的应用，还有助于节约资源和环境保护，已经逐步成为优质混凝土必不可少的材料。

今年来，国家基础建设保持高速增长，铁路、公路、机场、煤矿、市政工程、核电站、大坝等工程对混凝土外加剂的需求一直很旺盛，我国的混凝土外加剂行业也一直处于高速发展阶段。

减水剂是混凝土外加剂中最重要的品种，按其减水率大小，可分为普通减水剂（以木质素磺酸盐类为代表）、高效减水剂（包括密胺系、氨基磺酸盐系、脂肪族系等）和高性能减水剂（以聚羟基系高性能减水剂为代表）。

高性能减水剂具有一定的引气性，较高的减水率和良好的坍落度保持性能。

与其他减水剂相比，高性能减水剂在配置高强度混凝土和高耐久性混凝土时，具有明显的技术优势和较高的性价比。

混凝土拌合物性能试验方法

坍落度和坍落度1h经时变化量测定

每批混凝土取一个试样。

坍落度和坍落度1小时经时变化量均以三次试验结果的平均值表示。

三次试验的最大值和最小值与中间值之差有一个超过10㎜时，将最大值和最小值一并舍去，取中间值作为该批得试验结果；最大值和最小值与中间值之差超过10㎜时，则应重做。

坍落度及坍落度1小时经时变化量测定值以㎜表示，结果表达修约到5㎜.

混凝土坍落度按照GB/T50080测定；但坍落度为（210±10）㎜的混凝土，分两层装料，每层装入高度为筒高的一半，每层用捣棒插捣15次。

当要求测定坍落度1h经时变化时，应按照规范搅拌的混凝土留下足够一次混凝土坍落度的试验数量，并装入用湿布擦过的试样筒内，容器加盖，静置至1h（从加水搅拌时开始计算），然后倒出，在铁板上用铁锹翻拌至均匀后，再按照坍落度测定方法测定坍落度。

计算出机时和1h之后的坍落度之差值，即得到坍落度的经时变化量。

坍落度1h变化量按下式计算：

△SL=

式中：

△SL—坍落度经时变化量，单位为毫米（㎜）；

—出机时测得的坍落度，单位为毫米（㎜）；

—1h后测得的坍落度，单位为毫米（㎜）。

减水率测定

减水率为坍落度基本相同时，基准混凝土和受检混凝土单位用水量之间之差与基准混凝土单位用水量之比。

减水率按下式计算，应精确到0.1％。

WR=

×100

式中：

WR—减水率，％

—基准混凝土单位用水量，单位为千克嚒每立方米（㎏/m3）

—受检混凝土单位用水量，单位为千克嚒每立方米（㎏/m3）

WR以三批试验的算术平均值计，精确到1％。

若三批试验的最大值或最小值中有一个与中间值之差超过中间值的15％时，则把最大值与最小值一并舍去，取中间值作为改组试验的减水率。

若有两个测值与中间值之差均超过15％时，则该批试验结果无效，应该重做。

泌水率比测定

泌水率比按下式计算，应精确到1％。

×100

式中：

—泌水率比，％；

—受检混凝土泌水率，％；

—基准混凝土泌水率，％。

泌水率的测定和计算方法如下：

先用湿布润湿容积为5L的带盖筒（内径为185㎜，高200㎜），将混凝土拌合物一次装入，在振动台上振动20s，然后用抹刀轻轻。

磨平，加盖以防水分蒸发。

试样表面应比筒口边低约20㎜。

自抹面开始计算时间，在前60min，每隔10min用吸液管吸出泌水一次，以后每隔20min吸水一次，直至连续三次无泌水为止。

每次吸水前5min，应将筒底一侧垫高约20mm,使筒倾斜，以便于吸水。

吸水后，将筒轻轻放平盖好。

将每次吸出的水都注入带塞量筒，最后计算出总的泌水量，精确至1g，并按下列公式计算泌水率：

B=

×100

=

－

式中：

B—泌水率，％

—泌水率质量，单位为克（g）

—混凝土拌合物的用水量，单位为克（g）

—混凝土拌合物的总质量，单位为克（g）

—试样质量，单位为克（g）

—筒及试样质量，单位为克（g）

—筒质量，单位为克（g）

试验时，从每批混凝土拌合物中取一个试样，泌水率取三个试样的算术平均值，精确到0.1％。

若三个试样的最大值或最小值中有一个与中间值之差大于中间值的15％，则把最大值与最小值一并舍去，取中间值作为该组试验的泌水率，如果最大值和最小值与中间值之差均大于中间值的15％时，则应重做。

含气量和含气量1h经时变化量测定

试验时，从每批混凝土拌合物取一个试样，含气量以三个试样测量值的算术平均值来表示。

若三个试样中的最大值或最小值中有一个与中间值之差大于中间值的0.5％时，将最大值与最小值一并舍去，取中间值作为该批得试验结果；如果最大值和最小值与中间值之差均大于中间值的0.5％时，则应重做。

含气量和1h经时变化量测定值精确到0.1％。

含气量测定

按GB/T50080用汽水混合式含气量测定仪，并按仪器说明进行操作，但混凝土拌合物应一次装满并稍微高于容器，用振动台振实15s—20s.

含气量1h经时变化量测定

当要求测定此项时，将按照规范搅拌的混凝土留下足够一次含气量试验的数量，并装入用湿布擦过的试样筒内，容器加盖，静置至1h（从加水搅拌时开始计算），然后倒出，在铁锹翻拌均匀后，再按照含气量测定方法测定含气量。

计算出机时和1h之后的含气量之差值，即得到含气量的经时变化量。

含气量1h经时变化量按下式计算：

△

式中：

△A—含气量经时变化量，％；

—出机后测得的含气量，％；

—1小时后测得的含气量，％。

凝结时间测定

凝结时间差按下式计算：

△T=

－

式中：

△T—凝结时间之差，单位为分钟（min）

—受检混凝土的初凝或终凝时间，单位为分钟（min）

—基准土的初凝或终凝时间，单位为分钟（min）

凝结时间采用贯入阻力仪测定仪，仪器精度为10N，凝结时间测定方法如下：

将混凝土拌合物用5mm（圆孔筛）振动筛筛出砂浆，拌匀后装入上口内径为160mm，下口内径为150mm，净高150mm的刚性不渗水的金属圆筒，试样表面应略低于筒口约10mm，用振动台振实，约3s—5s,置于（20±2）℃的环境中，容器加盖。

一般基准混凝土在成型后3h—4h，掺早强剂的在成型后1h—2h，掺缓凝剂的在成型后4h—6h开始测定，以后每0.5h测定一次，但在临近初、终凝时，可以缩短测定间隔时间。

每次测点应避开前一次测孔，其净距为试针直径的2倍，但至少不小于1