作业指导书3水泥混凝土砂浆配合比设计.docx

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作业指导书3水泥混凝土砂浆配合比设计

XXXXXXXXXXXXX（单位）

水

泥

砼

及

砂

浆

配

合

比

设

计

指

导

书

编制:

审核:

批准:

二00二年八月十五日

一、总则

制定水泥混凝土、砂浆配合比设计试验指导书的目的是通过对水泥混凝土、砂浆配合比设计试验中每一道程序的控制，设计出满足设计和施工要求、保证工程质量且经济合理的配合比，使之满足顾客要求和符合试验规程及有关技术标准规范的规定。

二、检验采用的相关文件

2．1顾客的试验委托单。

2．2普通混凝土配合比设计规程（JGJ055—2000）

2．3砌筑砂浆配合比设计规程（JGJ098—2000）

2．4公路工程水泥混凝土试验规程（JTJ053—94）

2．5水泥混凝土路面施工及验收规范（GBJ97-87）

2．6公路桥涵施工技术规范（JTJ041—2000）

2．7本检测中心《质量手册》、《质量体系运行程序文件》等及其他有关如：

集料、外加剂等试验规程。

三、适用范围

适用于本检测中心所能承担的水泥混凝土、砂浆配合比设计项目的试验指导。

四、水泥混凝土、砂浆配合比设计基本原则

4．1设计出优质经济的水泥混凝土、砂浆以满足以下四个基本要求：

4．1．1满足结构物设计强度的要求。

即进行水泥混凝土、砂浆配合比设计时，试配的混凝土、砂浆试件强度应达到或超过配制强度以满足结构物设计强度的要求。

配制强度是根据结构重要性、施工单位施工水平或通用强度标准差来确定。

4．1．1．1混凝土配制强度应按下式计算：

fcu,0≥fcu,k+1.645σ，fcu,k为结构物设计砼强度，σ根据施工单位统计或根据下表确定：

σ值（Mpa）

混凝土强度等级

低于20

20~35

高于35

σ

4.0

5.0

6.0

4．1．1．2砂浆配制强度应按下式计算：

fm,0≥f2+0.645σ，f2为设计砂浆强度，σ根据施工单位统计或根据下表确定：

σ值（Mpa）

砂浆强度等级

施工水平

M25

M5

M7.5

M10

M15

M20

优良

0.50

1.00

1.50

2.00

3.00

4.00

一般

0.62

1.25

1.88

2.50

3.75

5.00

较差

0.75

1.50

2.25

3.00

4.50

6.00

4．1．2满足施工工作性的要求。

即所配制的混凝土、砂浆施工时具有满足输送和浇捣要求的流动性、可塑性，不产生分层、泌水的稳定性和易于浇捣密实的密实性。

可通过测定试配砼的塌落度或维勃稠度，砂浆的稠度、分层度及观察其外观特性来衡量。

有关试验按公路工程水泥混凝土试验规程（JTJ053—94）规定进行。

4．1．2．1混凝土坍落度应符合下表规定：

结构类型

坍落度（mm）（振动器振动）

小型预制块及便于浇筑振动的结构

0~20

桥涵基础、墩台等无筋或少筋的结构

10~30

普通配筋率的钢筋混凝土结构

30~50

配筋较密、断面较小的钢筋混凝土结构

50~70

配筋极密、断面高而窄的钢筋混凝土结构

70~90

水下混凝土

180~220

泵送混凝土

80~180

4．1．2．2砌筑砂浆的稠度应符合下表规定：

分层度不得大于30mm。

砌体类型

砂浆稠度（mm）

烧结普通砖砌体

70~90

轻骨料混凝土小型空心砌块砌体

60~90

烧结多孔砖、空心砖砌体

60~80

烧结普通砖平拱式过梁、空斗墙、筒拱、

普通混凝土小型空心砌块砌体、

加气混凝土砌块砌体

50~70

石砌体

30~50

4．1．3满足环境耐久性要求。

即混凝土、砂浆应能满足结构物所处环境对混凝土、砂浆的抗渗性、抗冻性、耐磨性的要求。

配合比设计时应考虑“最大水灰比”、“最小水泥用量”和选用符合特定要求的原材料，并对试配混凝土、砂浆进行相应的抗渗性、抗冻性、耐磨性等耐久性试验，有关试验按公路工程水泥混凝土试验规程（JTJ053—94）规定进行。

4．1．3．1混凝土最大水灰比和最小水泥用量应符合下表规定：

且最大水泥用量不宜超过500kg/m3，大体积混凝土不宜超过350kg/m3。

（见下页）

4．1．4满足经济要求。

即在满足设计强度、工作性和耐久性的前提下，配合比设计中尽量降低高价材料（水泥）的用量，并考虑应用就地取材和工业废料以配制成性能优越、价格便宜的混凝土、砂浆。

环境

条件

结构物

类型

最大水灰比

最小水泥用量kg/m3

素

砼

钢筋砼

预应

力砼

素

砼

钢筋砼

预应

力砼

干燥

环境

正常的居住或办公用房屋内部件

不作规定

0.65

0.60

200

260

300

潮

湿

环

境

无冻害

高潮湿的室内部件、室外部件、在非侵蚀性土或水中部件

0.70

0.60

0.60

225

280

300

有冻害

受冻害的室外部件、在非侵蚀性土或水中且受冻害部件、高潮湿且受冻害的室内部件

0.55

0.55

0.55

250

280

300

有冻害和除冰剂的潮湿环境

受冻害和除冰剂作用的室内外部件

0.50

0.50

0.50

300

300

300

注：

①当用活性掺料代替部分水泥时，表中水灰比及水泥用量为替代前的数值。

配制C15及以下等级砼，不受本表限制；

2水下混凝土水泥用量不宜少于350kg/m3，水灰比宜为0.5~0.6；

3泵送混凝土最小水泥用量280~300kg/m3；

4高强混凝土水胶比宜控制在0.24~0.38范围；

⑤水泥砂浆中水泥用量不应小于200kg/m3，水泥混合砂浆中水泥和掺加料总量宜为300~350kg/m3。

五、水泥混凝土、砂浆配合比设计对所用材料的技术要求

5．1公路工程水泥混凝土、砂浆所用材料质量应符合水泥混凝土路面施工及验收规范（GBJ97-87）、公路桥涵施工技术规范（JTJ041—2000）及其他有关条文的规定，应使用经检验合格的材料配制砼、砂浆。

5．2公路工程水泥混凝土、砂浆对水泥的要求如下：

5．2．1选用使混凝土、砂浆强度达到要求、收缩小、和易性好和节约水泥。

5．2．2水泥应符合现行国家标准，并附有制造厂的水泥品质试验报告等合格证，对所用水泥应进行复查，试验按水泥胶砂强度检验（ISO）方法（GB/T17671-99）、公路工程水泥混凝土试验规程（JTJ053—94）等规定进行。

一般应根据实测水泥强度进行配合比计算。

5．3桥涵水泥混凝土对集料相关试验项目的技术要求如下：

5．3．1细集料：

①　应采用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净、粒径小于5mm的河砂，每200m3检验一次，当采用海砂时氯离子含量不宜超过水泥用量的0.15%。

②　砂按细度模数分为粗砂3.7~3.1，中砂3.0~2.3，细砂2.2~1.6。

③砂级配应符合公路桥涵施工技术规范（JTJ041—2000）中表11.2.2-2的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级配区范围的规定。

④坚固性试验5次循环后质量损失≤12%。

⑤其他指标如下表：

项目

≥C30的混凝土

＜C30的混凝土

含泥量（%）

≤3

≤5

其中泥块含量（%）

≤1

≤2

云母含量（%）

＜2

轻物质含量（%）

＜1

硫化物及硫酸盐折算SO3（%）

＜1

有机质含量（用比色法试验）

颜色不应深于标准色，如深于标准色应以水泥砂浆强度对比试验加以复核，原状砂配制的砂浆强度不低于洗净砂配制的强度的95%为合格

注：

对有抗冻、抗渗或其他特殊要求的混凝土用砂，总含泥量应不大于3%，其中泥块含量应不大于1%，云母含量不应超过1%。

5．3．2粗集料：

①应采用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的卵石或碎石，机械集中生产时每不超过400m3检验一次，人工分散生产时每200m3检验一次。

②粗集料最大粒径应按混凝土结构及施工方法选取，但最大粒径不得超过结构最小边尺寸的1/4和钢筋最小间距的3/4；两层及以上密布钢筋结构，不得超过钢筋最小间距的1/2；泵送混凝土粗集料最大粒径对于碎石不得超过管径的1/3，卵石不得超过管径的1/2.5。

③粗集料级配应符合公路桥涵施工技术规范（JTJ041—2000）中表11.2.3-1的级配范围的规定。

④坚固性试验5次循环后质量损失对于风化或软弱颗粒过多时应≤12%，对于有抗疲劳、耐磨、抗冲击要求高或强度大于C40的应≤5%。

⑤其他指标如下表：

项目

混凝土强度等级

C55~C40

≤C35

≥C30

＜C30

石料压碎指标值（%）

12

16

针片状颗粒含量（%）

15

25

含泥量（%）

≤1

≤2

其中泥块含量（%）

≤0.5

≤0.7

小于2.5mm的颗粒含量（%）

≤5

≤5

≤5

≤5

硫化物及硫酸盐折算SO3（%）

≤1

卵石中有机质含量

（用比色法试验）

颜色不应深于标准色，如深于标准色应配制混凝土进行强度对比试验，抗压强度应不低于95%为合格

注：

混凝土强度等级为C60及以上时应进行岩石抗压试验。

泵送砼针片状含量不宜大于10%。

5．4水泥混凝土路面对集料要求与桥涵混凝土相类似，粗骨料最大粒径不应超过40mm，细集料细度模数宜在2.5以上，颗粒级配应符合相关规定。

5．5拌和用水：

一般可用饮用水、河溪水、山泉水，不得用海水及其他影响水泥正常凝结与硬化的水。

5．6外加剂：

应按使用目的掺加合适的外加剂，所用外加剂必须经检验合格并有合格证和使用说明书，其质量应符合现行《混凝土外加剂》（GB8076）的规定，有关混凝土外加剂复试检测项目及标准见公路桥涵施工技术规范（JTJ041—2000）附录F-2规定。

应严格控制外加剂掺量。

5．7混合材料：

混合材料包括粉煤灰、火山灰质材料、粒化高炉矿渣等，应有出厂合格证并符合现行《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596）、《用于水泥中的火山灰质混合料》（GB/T2847）、《用于水泥中的粒化高炉矿渣》（GB/T203）等标准的规定，其技术条件见公路桥涵施工技术规范（JTJ041—2000）附录F-3规定。

六、水泥混凝土、砂浆配合比计算

6．1混凝土配合比计算按下列步骤进行：

6．1．1计算配制强度fcu,0，根据前述基本原则确定。

6．1．2强度等级小于C60的混凝土水灰比宜按下式计算：

对于碎石W/C=0.46fce/（fcu,0+0.46×0.07fce）

对于卵石W/C=0.48fce/（fcu,0+0.48×0.33fce）

fce为水泥28天抗压强度实测值（MPa），高强砼水灰比按试验和经验选取。

6．1．3按下表选定单位用水量kg/m3，并计算出每方混凝土的水泥用量。

项目

指标

卵石最大粒径（mm）

碎石最大粒径（mm）

10

20

31.5

40

16

20

31.5

40

坍落度（mm）

10~30

190

170

160

150

200

185

175

165

35~50

200

180

170

160

210

195

185

175

55~70

210

190

180

170

220

205

195

185

75~90

215

195

185

175

230

215

205

195

维勃

稠度（mm）

16~20

175

160

155

145

180

170

165

155

11~15

180

165

160

150

185

175

170

160

5~10

185

170

165

155

190

180

175

165

注：

①当采用细砂时每方用水量可增加5~10kg，采用粗砂时每方用水量可减少5~10kg。

②掺用外加剂或掺合料时，用水量应相应调整，应减去外加剂的减水量。

③水灰比小于0.40的混凝土及采用特殊成型工艺的混凝土用水量应经试验确定。

流动性大的混凝土的用水量按坍落度90mm为基础，按坍落度每增加20mm用水量增加5kg，再减去外加剂减水量。

6．1．4选定砂率，计算粗骨料和细骨料的用量以提出试配用的计算配合比。

混凝土砂率按以下规定确定：

当坍落度为10~60mm时按下表选取：

水灰比

（W/C）

卵石最大粒径（mm）

碎石最大粒径（mm）

10

20

40

16

20

40

0.40

26~32

25~31

24~30

30~35

29~34

27~32

0.50

30~35

29~34

28~33

33~38

32~37

30~35

0.60

33~38

32~37

31~36

36~41

35~40

33~38

0.70

36~41

35~40

34~39

39~44

38~43

36~41

注：

①用单级配粗集料或粗砂应增加砂率，用细砂应减少砂率，对薄壁构件应取偏大值。

当坍落度大于60mm时可在上表基础上按每增加20mm，砂率增大1%进行调整，也可经试验确定；坍落度小于10mm的混凝土应经试验确定；抗渗混凝土和泵送混凝土砂率宜为35%~45%。

②砂率确定后，粗骨料和细骨料的用量可按体积法或重量法确定。

体积法是假定混凝土拌和物的体积等于各组成部分的绝对体积和所含空气体积之和，各组成部分的绝对体积可由其质量除以其表观密度求得。

重量法较常用，是假定混凝土的表观密度为2350~2450kg/m3，标号高取高值，扣除水泥及其他结合料、拌和水、外加剂用量即可得每方粗骨料和细骨料的用量。

6．1．5确定计算配合比。

混凝土配合比表示方法为：

①单位用量表示法：

以每1m3混凝土中各材料用量表示，如水泥：

水：

细骨料：

粗骨料：

外加剂=mc：

mw：

ms：

mg：

ma②相对用量表示法以水泥质量为1，并按水泥：

细骨料：

粗骨料：

水：

外加剂顺序排列表示，如=1：

2.14：

3.82：

0.45：

0.005。

6．1．5．1砂浆配合比的确定按下列步骤进行：

6．1．5．1．1计算砂浆试配强度。

按前述方法确定。

6．1．5．1．2计算每方砂浆水泥用量QC（kg）；QC=1000（fm,0+15.09）/3.03fce。

6．1．5．1．3如为混合砂浆，应按水泥用量QC计算每方掺加料用量QD，QD=QA-QC。

QA为每方水泥和掺加料的总量。

6．1．5．1．4确定每方砂浆砂用量QS（kg），即为每1m3干燥状态砂子的堆积密度值。

6．1．5．1．5按砂浆稠度选用每方砂浆用水量QW（kg）。

6．1．5．1．6进行砂浆试配。

6．1．5．1．7确定配合比。

配合比表示方法同砼。

七、水泥混凝土、砂浆试配、调整与确定：

7．1水泥混凝土试配、调整与确定

7．1．1混凝土配合比计算后应进行试配，试配应准备的试验仪具和材料一般有：

天平、台秤、磅秤、容器、浅盘、铲子、铁板、试验用混凝土拌和机、混凝土试模、量筒、灰刀、坍落度筒、振动台、压力机、维勃稠度试验仪、捣棍及水泥、砂、石、外加剂等原材料，详细见公路工程水泥混凝土试验规程（JTJ053—94）中各项有关规程规定。

7．1．2首先试拌以检查拌和物工作性，当坍落度或维勃稠度不能满足要求，或粘聚性和保水性不好时应在水灰比不变下调整砂率或用水量，直到符合要求，然后提出混凝土强度试验用基准配合比。

7．1．3混凝土强度试验至少采用三个以上配合比，其中一个基准配合比，另外两个水灰比较基准配合比增加和减少0.05（高强砼宜为增加和减少0.02~0.03）；用水量不变，砂率可分别增加和减少1%来制作试件进行抗压试验。

7．1．4制作试件时应检查拌和物的坍落度或维勃稠度、粘聚性、保水性及拌和物的表观密度并记录。

7．1．5用作图法或计算求出与混凝土相对应的水灰比并根据实测坍落度或维勃稠度确定用水量，最后确定提供给顾客施工的配合比。

7．2砂浆试配、调整与确定

7．2．1砂浆配合比计算后应进行试配，试配应准备的试验仪具和材料一般有：

天平、台秤、磅秤、容器、浅盘、铲子、铁板、砂浆试模、量筒、灰刀、振动台、分层度测定仪、压力机、水泥砂浆稠度试验仪、捣棍及水泥、砂、掺合料等原材料，详细见公路工程水泥混凝土试验规程（JTJ053—94）中各项有关规程规定。

7．2．2试拌时应测定拌和物的稠度和分层度并记录，不符时应调整材料用量然后确定砂浆基准配合比。

7．2．3强度试验至少采用三个以上配合比，其中一个基准配合比，另外两个水泥用量较基准配合比增加和减少10%。

在保证稠度、分层度合格下可将用水量或掺加量作相应调整。

7．2．4选定符合试配强度要求且水泥用量最低的配合比提供给顾客。

八、有特殊要求的混凝土配合比设计

8．1路面混凝土配合比设计

8．1．1路面混凝土配合比设计是以弯拉强度为指标的计算方法。

其配制强度RWP=kRw

Rw为路面混凝土设计弯拉强度；

k=1.10（施工水平较好）或k=1.15（施工水平一般）

8．1．2水灰比（W/C）按下式计算：

对碎石混凝土C/W=（RWP+1.0079+0.3485Rws）/1.5684

对卵石混凝土C/W=（RWP+1.5492-0.4565Rws）/1.2684

Rws为水泥实际抗弯拉强度。

8．1．3单位用水量对于碎石混凝土mw0=104.97+3.09H+11.27C/W+0.61βs

对于卵石混凝土mw0=86.89+3.70H+11.24C/W+1.00βs

βs为砂率，H为混凝土坍落度。

其他步骤同普通混凝土。

8．2抗渗混凝土配合比设计

8．2．1对于抗渗混凝土所用材料有特别要求，见有关条文规定。

水泥和矿物掺和料总量不宜小于320kg/m3。

最大水灰比应符合下表：

抗渗等级

最大水灰比

C20~C30混凝土

C30以上混凝土

P6

0.60

0.55

P8~P12

0.55

0.50

P12以上

0.50

0.45

8．2．2应进行抗渗试验，抗渗水压值应比设计提高0.2Mpa，试配时宜采用水灰比最大的配合比作抗渗试验。

8．3泵送混凝土配合比设计

8．3．1粗骨料宜用连续级配，针片状含量宜小等于10%，最大粒径与泵管径比应符合有关规定，细骨料宜用中砂。

8．3．2试配时坍落度应为入泵时坍落度加上坍落度经时损失值。

8．4高强混凝土配合比设计

8．4．1应用强度等级不低于42.5级的普通水泥或硅酸盐水泥；粗骨料宜小粒径，针片状含量宜小等于5%，含泥量不应大于0.5%；应掺高效减水剂和活性较好的矿物掺合料。

8．4．2基准配合比的水灰比、砂率、掺合料和外加剂掺量应通过试验确定。

配合比确定后尚应进行不少于6次重复试验进行验证，其平均值不低于配制强度。

8．5大体积混凝土配合比设计

8．5．1应使用水化热低和凝结时间长的水泥，宜用连续级配粗骨料和中砂，掺加缓凝剂、减水剂和减少水化热的掺合料。

8．5．2在保证强度及坍落度要求下，应提高掺合料和骨料含量。

8．6孔道压浆配合比

8．6．1应用强度等级不低于42.5级的普通水泥或硅酸盐水泥，水灰比宜为0.40~0.45，掺入适量减水剂时可减到0.35。

8．6．2应进行稠度、泌水率和膨胀率试验，水泥浆稠度宜控制在14~18s，泌水率最大不超过3%，拌和后3h宜控制在2%，泌水24h后全被吸回；掺膨胀剂后自由膨胀率应小于10%。

九、水泥混凝土、砂浆配合比试验记录及报告

水泥混凝土、砂浆配合比试验原始记录、结果和报告的填写、出具应根据委托单、顾客要求、普通混凝土配合比设计规程（JGJ055—2000）、砌筑砂浆配合比设计规程（JGJ098—2000）、公路工程水泥混凝土试验规程（JTJ053—94）、公路桥涵施工技术规范（JTJ041—2000）及本检测中心《质量手册》、《质量体系运行程序文件》中有关记录和报告控制程序进行控制。