配合比设计讲义

|普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计混凝土配合比，是指单位体积的混凝土中各组成材料的质量比例。确定这种数量比例关系的工作，称为混凝土配合比设计。混凝土配合比设计必须达到以下四项基本要求，即：(1)满足结构设计的强度等级要求；(2）满足混凝土施工所要求的和易性；（3）满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求；（4）符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。|国家标准 普通混凝土配合比设计规程|JGJ55-2000 于2001.4.1施行|一、混凝土配合比设计基本参数确定的原一、混凝土配合比设计基本参数确定的原则则水灰比、单位用水量和砂率是混凝土配合比设计的三个基本参数。混凝土配合比设计中确定三个参数的原则是：在满足混凝土强度和耐久性的基础上，确定混凝土的水灰比；在满足混凝土施工要求的和易性基础上，根据粗骨料的种类和规格确定单位用水量；砂率应以砂在骨料中的数量填充石子空隙后略有富余的原则来确定。混凝土配合比设计以计算1m3混凝土中各材料用量为基准，计算时骨料以干燥状态为准。|二、二、普通混凝土配合比设计基本原理普通混凝土配合比设计基本原理（1）绝对体积法绝对体积法的基本原理是：假定刚浇捣完毕的混凝土拌合物的体积，等于其各组成材料的绝对体积及混凝土拌合物中所含少量空气体积之和。101.0000wwssoggccmmmm 式中 c水泥密度（kg/3），可取 29003100 kg/3。g粗骨料的表观密度（kg/3）；s细骨料的表观密度（kg/3）；w水的密度（kg/3），可取 1000 kg/3；混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，可取为。|（）重量法（假定表观密度法）。如果原材料比较稳定，可先假设混凝土的表观密度为一定值，混凝土拌合物各组成材料的单位用量之和即为其表观密度。c0g0s0w0 cp 式中 c0每立方米混凝土的水泥用量（kg）；g0每立方米混凝土的粗骨料用量（kg）；s0每立方米混凝土的细骨料用量（kg）；w0每立方米混凝土的用水量（kg）；cp每立方米混凝土拌合物的假定重量（kg）；其值可取 24002450kg。|三三、混凝土配合比设计的步骤、混凝土配合比设计的步骤1.设计的基本资料混凝土的强度等级、施工管理水平，对混凝土耐久性要求，原材料品种及其物理力学性质，混凝土的部位、结构构造情况、施工条件等。2初步配合比计算（）确定试配强度（fcu,0）645.10kcucuff，|混凝土配制强度可按下式计算（JGJ55-2000）：|式中fcu,0混凝土配制强度（MPa）；fcu,k设计的混凝土强度标准值（MPa）；混凝土强度标准差（MPa）645.10kcucuff，混凝土强度标准差（）混凝土强度标准差又称均方差，其计算式为|对于 C20、C25级混凝土，计算值2.5MPa时,计算配制强度时取 2.5MPa；|对于 C30级以上的混凝土，计算值C30P60.600.55P8P120.550.50P120.500.45|二、抗渗性能试验|进行抗渗混凝土配合比设计时尚应增加抗渗性能试验。|1.采用水灰比最大的配合比作抗渗试验，试验结果应符合下式要求：|式中 Pt6个试件中4个未出现渗水时的最大水压力；P设计抗渗等级值。|2.掺引气剂时含其量应控制在35%2.010PPt|例例某水工结构工程现浇钢筋混凝土，混凝土设计强度等级为 30，抗渗等级P14,施工要求混凝土坍落度为，根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差5MPa。所用原材料情况如下：|水泥：42.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为=3.10/cm，水泥强度等级标准值的富余系数为1.08；|砂：中砂，级配合格，砂子表观密度os=2.60/cm|石：530mm碎石，级配合格，石子表观密度og=2.65/cm3；|试求：混凝土计算配合比|解：|(1)确定混凝土配制强度（fcu,0）|fcu,0=fcu,k+1.645=30+1.6455=38.2 MPa|(2)确定水灰比（W/C）|fce=c fce,k=1.08 42.5=45.9MPa53.09.4507.046.02.389.4546.0/0cebacuceafffCW，kgCWmmwco37050.0185/0 对于水工结构混凝土，由表7.1.2,抗渗混凝土容许最大水灰比为0.50，故可确定水灰比应取0.50。|（3）确定用水量（mw0）|查表4.0.1.2，对于最大粒径为30的碎石混凝土，当所需坍落度为时,1m3混凝土的用水量可选用185kg。(4)计算水泥用量（mc0）郁郁对于|抗渗混凝土要求：水泥+掺合料 320kg|故取水泥用量为：370kg|5）确定砂率（s）|查表4.0.2，对于采用最大粒径为40的碎石配制的混凝土，当水灰比为0.50时，其砂率值可选取30%35%，抗渗混凝土要求砂率=35%45%,现取s=。|（）计算砂、石用量（s0、g0）|用体积法计算，将mc0=370；mw0=185代入方程组|解此联立方程，则得：s0=635，|g0=1181 (W/C=0.50)100011016.265.21.3000wsogcmmmm%35%10000sgsommm|抗冻混凝土的配合比设计抗冻混凝土的配合比设计|一、设计规程要求:|1.抗冻混凝土最大水灰比：满足表7.2.2|表7.2.2|2.最小水泥用量应满足表4.0.4要求|3.进行抗冻混凝土配合比设计时尚应增加抗冻性能试验。抗冻等级无引气剂时掺引气剂时F500.550.60F100-0.55F150及以上-0.50表 4.0.4 混凝土的最大水灰比和最小水泥用量（JGJ552000）最大水灰比 最小水泥用量（）环境条件 结构物类别 素混凝土 钢筋 混凝土 预应力 混凝土 素混凝土 钢筋 混凝土 预应力 混凝土 1.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 无冻害 高湿度的室内部件 室外部件 在非侵蚀性土和（或）水中的部件 0.70 0.60 0.60 225 280 300 2.潮湿环境 有冻害 经受冻害的室外部件 在非侵蚀性土和（或）水中且经受冻害的部件 高湿度且经受冻害中的室内部件 0.55 0.55 0.55 250 280 300 有冻害和除冰剂的潮湿环境 经受冻害和除冰剂作用的室内和室外部件 0.50 0.50 0.50 300 300 300 注：当用活性掺合料取代部分水泥时，表中的最大水灰比及最小水泥用量即为替代前的水灰比和水泥用量|粉煤灰混凝土的配合比设计混凝土的配合比设计（JGJ28-86)|一、设计方法:|1.按 JGJ55-2000进行普通混凝土基准配合比设计；|2.按表4.2.1选择粉煤灰取代水泥率（c）|表4.2.1 粉煤灰取代水泥率（c）|注：1.采用42.5水泥取上限，32.5水泥取下限2.C20 以上混凝土宜用I、II级粉煤灰，C15以下混凝土可用III级粉煤灰。混凝土等级普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥C1515251020C20101510C25C3015201015|3.按所选用的粉煤灰取代水泥率（c），求出每立方米粉煤灰混凝土的水泥用量(mc);|mc=mc0(1 c)|mc0为每立方米基准混凝土的水泥用量|4.按表4.3.2选择粉煤灰超量系数（c）|表4.3.2 粉煤灰超量系数（c）|5.按超量系数（c），求出每立方米粉煤灰混凝土的掺量(mf);mf=c(mc0 mc)6.计算每立方米粉煤灰混凝土中的水泥、粉煤灰和细骨料的绝对体积，或采用重量法计算砂石重量。粉煤灰级别超量系数（c）I1.01.4II1.21.7III1.52.0|7.按粉煤灰超出水泥的体积，扣除同体积的细骨料用量。|8.粉煤灰混凝土的用水量，按基准配合比的用水量取用。|9.试配调整，满足和易性及强度的要求。|例例粉煤灰混凝土设计强度等级为 30，施工要求混凝土坍落度为180，根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差3MPa。所用原材料情况如下：|水泥：32.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为=3.10/cm，水泥强度等级标准值的富余系数为1.35；|砂：中砂，级配合格，砂子表观密度os=2.60/cm|531.5mm卵石，级配合格，石子表观密度og=2.65/cm3；|HSP高效减水剂：1%掺量，减水率：20%,I级粉煤灰|试求：粉煤灰混凝土计算配合比|解：|(1)确定混凝土配制强度（fcu,0）|fcu,0=fcu,k+1.645=30+1.6453=34.9 MPa|(2)确定水灰比（W/C）|fce=c fce,k=1.35 32.5=34.9MPa|查用水量表4.0.1-2选用mw0=210kg|高效减水剂减水率为20%|用水量：mw0=210(1-20%)=168kg|水泥用量：mc0=168/0.50=336kg|查表4.2.1选用粉煤灰取代水泥率（c=20%），求出每立方米粉煤灰混凝土的水泥用量(mc);|mc=mc0(1 c)=336(120%)=269kg由表4.3.2 对于I级粉煤灰，选用粉煤灰超量系数c=1.2，求出每立方米粉煤灰混凝土的粉煤灰掺量(mf)|mf=1.2(336269)=1.267=80kg;mc+mf=269+80=349300kg,由表4.0.4，合格|采用重量法计算砂石重量：设粉煤灰混凝土的=2450kg/m350.09.4333.048.09.349.4348.0/0cebacuceafffCW，|假定表观密度法计算，将mc=269；mf=80kg mw=168代入方程组|ms=716kg,mg=1217kg,每立方米粉煤灰混凝土的材料用量为：|mc=269；mf=80kg；mw=168，ms=716kg；mg=1217kg19332450gsgswfcmmmmmmm sggsgssgssmmmmmmmmmm70.137.063.037.037.0%37%100|因试配得粉煤灰混凝土的实测表观密度为2410kg/m3,故得校正系数：|由此得每立方米粉煤灰混凝土的材料用量为：|mc=265；mf=79kg；mw=165，ms=704kg；mg=1197kg|高效减水剂：3.44kg98.024502410