混凝土配合比设计的方法课件

一、项目要求一、项目要求 某现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级C30，施工要求坍落度为3550mm，使用环境为无冻害的室外使用。根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差5MPa。所用的原材料情况如下：水泥：42.5级普通水泥，实测28d抗压强度46.0MPa，密度c=3100kgm3；砂：级配合格，f=2.7的中砂，表观密度s=2650kgm3；石子：520mm的碎石，表观密度g=2720 kgm3。试求：施工现场砂的含水率为3，碎石的含水率为1时的施工配合比。一、项目要求一、项目要求 某现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计某现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计 混凝土配合比是指混凝土中各组成材料用量之间混凝土配合比是指混凝土中各组成材料用量之间的比例关系。的比例关系。混凝土配合比通常用各种材料质量的比例关系表示(即质量比质量比)。常用的表示方法有两种：一是以每立方米混凝土中各种材料的质量来表示，如水泥300kg，水180kg，砂600kg，石子1 200kg；二是以每立方米混凝土各组成材料的质量之比表示，如：水泥砂石子124，水灰比W/C0.6。二、项目分析二、项目分析 混凝土配合比是指混凝土中各组成材料用量之间的比例关系混凝土配合比是指混凝土中各组成材料用量之间的比例关系(一)混凝土配合比设计的方法混凝土配合比设计的方法 混凝土配合比设计通常采用计算试验法。组成混凝土的4种材料，即水泥、水、砂、石子的用量之间有3个对比关系。水用量与水泥之间的对比关系用水灰比表示；砂与石子用量之间的对比关系用砂率表示；水泥浆与骨料用量之间的对比关系，称为浆骨比，但通常用每立方米混凝土用水量，即单位用水量来表示。水灰比、砂率和单位用水量是混凝土水灰比、砂率和单位用水量是混凝土配合比的配合比的3个重要参数。个重要参数。(一一)混凝土配合比设计的方法混凝土配合比设计的方法 用计算试验法确定混凝土配合比，是先根据对混凝土的强度等级及耐久性要求，初步确定水灰比；根据对混凝土拌和物和易性的要求初步确定砂率及单位用水量。然后加上一个补充条件，计算出混凝土的“初步计算配合比”。按初步配合比试拌混凝土，对用水量及砂率进行调整，得出“基准配合比”。然后进行强度耐久性复核，并对水灰比进行调整，确定“试验室配合比”。用计算试验法确定混凝土配合比，是先根据对用计算试验法确定混凝土配合比，是先根据对最后根据施工现场材料的具体条件，对试验室配合比进行换算，得到“施工配合比”，并用于混凝上的施工配料。由于补充条件的不同，在计算初步配合比时，又有绝对体积法及假定容重法两种方法。最后根据施工现场材料的具体条件，对试验室最后根据施工现场材料的具体条件，对试验室三、项目实施的路径与步骤三、项目实施的路径与步骤(一一一一)项目路径项目路径项目路径项目路径三、项目实施的路径与步骤三、项目实施的路径与步骤(一一)项目路径项目路径(二二)项目步骤项目步骤第一步：初步配合比计算的具体步骤：第一步：初步配合比计算的具体步骤：1.确定混凝土的试配强度（fcu,o）2.计算水灰比(WC)3.选择单位用水量(m w0)4.计算单位水泥用量(m c0)5.选择砂率(s)6.计算粗 细骨料的单位用量(m G0,m S0)(二二)项目步骤第一步：初步配合比计算的具体步骤：项目步骤第一步：初步配合比计算的具体步骤：1.确定混凝土的试配强度（确定混凝土的试配强度（fcu,o）按标准差法计算混凝土配制强度 fcu,o fcu,k+1.645式中：fcu,o混凝土配制强度，MPa；fcu,k混凝土立方体抗压强度标准值，MPa；混凝土强度标准差，MPa。查表确定强度标准差查表确定强度标准差 查表确定查表确定混凝土配制强度混凝土配制强度fcu,o 1.1.确定混凝土的试配强度（确定混凝土的试配强度（fcu,ofcu,o）混凝土配合比设计的方法课件混凝土配合比设计的方法课件混凝土配合比设计的方法课件混凝土配合比设计的方法课件2、选择水灰比选择水灰比(WC)（1）根据强度要求计算水灰比。）根据强度要求计算水灰比。WC=afce（fcu,o+ab fce）式中：fcu,o混凝土配制强度，MPa；a、b回归系数，对碎石取a=0.46，b=0.07（2）（）大幅度 2 2、选择水灰比、选择水灰比(W(WC)C)（2）按耐久性要求校核）按耐久性要求校核按强度要求计算出的水灰比，应当与技术规范所规按强度要求计算出的水灰比，应当与技术规范所规定的定的最大水灰比值最大水灰比值进行比较，选取最小值使用（见进行比较，选取最小值使用（见表表20-1）。）。水泥实际强度（水泥实际强度（fce）的确定：）的确定：（2 2）按耐久性要求校核按强度要求计算出的水灰比，应当与技术规）按耐久性要求校核按强度要求计算出的水灰比，应当与技术规理论链接理论链接 3 最大水灰比和最小水泥用量最大水灰比和最小水泥用量理论链接理论链接 3 3 最大水灰比和最小水泥用量最大水灰比和最小水泥用量3、确定单位用水量确定单位用水量(mwo)1)水灰比在0.400.80范围时，根据粗骨料的品种、粒径及施工要求的混凝土拌和物稠度，其用水量可按塑性和干硬性混凝土的用水量表选用。见表20-2（p201)影响混凝土拌合用水量的因素：影响混凝土拌合用水量的因素：集料的品种；集料的最大粒径；施工要求的坍落度或维勃稠度。3 3、确定单位用水量、确定单位用水量(mwo)(mwo)2)水灰比小于0.4的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土用水量应通过试验确定。3)流动性和大流动性混凝土的用水量宜按下列步骤计算：mwa=mwo(1一)2)2)水灰比小于水灰比小于0.4 0.4的混凝土以及采用特殊成型工艺的的混凝土以及采用特殊成型工艺的4、确定单位水泥用量确定单位水泥用量（mco）按强度要求计算：按强度要求计算：mco=mwo（WC）按耐久性要求校核：按耐久性要求校核：每立方米混凝土的水泥用量mco可按上式计算，并通过表表20-1查验该水泥用量是否满足耐久性，选取较大值使用。4 4、确定单位水泥用量（、确定单位水泥用量（mcomco）5、选择砂率选择砂率（s）（1）坍落度为1060mm 的混凝土砂率，可根据粗骨料品种、粒径及水灰比按混凝土砂率表混凝土砂率表20-3选取。（2）坍落度大于60 mm的混凝土砂率，可经试验确定，也可按混凝土砂率表的基础上，按坍落度每增大20mm，砂率增大1%的幅度予以调整。（3）坍落度小于10 mm的混凝土或使用外加剂的混凝土，其砂率应经试验确定。5 5、选择砂率（、选择砂率（ss）6、计算砂石用量计算砂石用量（mso、mgo）砂石用量的计算有绝对体积法及假定容重法。（1）用质量法时，按下式计算：mco+mso+mgo+mwo=mcp s=mso（mso+mgo）（2）用体积法时，按下式计算：mcoc+mgog+msos+mwow+0.01=1 s=mso（mso+mgo）6 6、计算砂石用量（、计算砂石用量（mso mso、mgomgo）7、得出初步配合比 这样就得到初步配合比为水泥：水：砂：石=mco：mwo：mso：mgo7 7、得出初步配合比、得出初步配合比第二步基准配合比计算第二步基准配合比计算(40分钟分钟)初步配合比设计得到的结果，仅仅依靠的是一种经验方式，其结果必须通过实际检验来看 看工作性是否满足施工和易性要求，必要时进行调整，提出符合工作性要求的基准配合比。第二步基准配合比计算第二步基准配合比计算(40(40分钟分钟)按计算的配合比进行试配时，首先应进行试拌以检查拌和物的性能。当试拌得出的拌和物坍落度或维勃稠度不能满足要求，或黏聚性和保水性不好时，应在保证水灰比不变的条件下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用的基准配合比。按计算的配合比进行试配时，首先应进行试拌按计算的配合比进行试配时，首先应进行试拌 工作性调整思路:通过具体的坍落度(或维勃稠度)试验，混凝土的工作性检测结果会有以下几种可能:1、坍落度值(或维勃稠度)达到设计要求，且混凝土的黏聚性和保水性良好，则原有初步配合比无需调整，得到的基准配合比与初步配合比一致。理论链接理论链接 4 混凝土基准配合比调整混凝土基准配合比调整 工作性调整思路工作性调整思路:通过具体的坍落度通过具体的坍落度(或维勃稠度理论或维勃稠度理论 2、混凝土的坍落度或维勃稠度不能满足设计要求，但黏聚性和保水性较好时，此时应在保持原有水灰比不变的条件下，调整水和水泥用量，直至通过试验证实工作性满足要求。这样得到的基准配合比中，砂、石用量仍未发生变化，但水泥、水的用量改变。2 2、混凝土的坍落度或维勃稠度不能满足设计要、混凝土的坍落度或维勃稠度不能满足设计要 3、当试拌实测之后，发现流动性能够达到设计要求，但黏聚性和保水性却不好，此时保持原有水泥和水的用量，在维持砂石总量不变的条件下，适当调整砂率改变混凝土的黏聚性和保水性，直至坍落度、黏聚性和保水性均满足要求。经过调整，得到的基准配合比同初步配合比对照，其中水泥和水的用量可能未变。3 3、当试拌实测之后，发现流动性能够达到设计、当试拌实测之后，发现流动性能够达到设计 4、试拌实测后，如发现拌和物的坍落度(或维勃稠度)不能满足要求，且黏聚性和保水性也不好，则应水灰比和砂石总量维持不变的条件下，改变用水量和砂率，直至符合设计要求为止。此时提出的基准配合比与初步配合比完全不同。无论出现以上何种情形，基准配合比为水泥：水：砂：石=mco：mwo：mso：mgo 4 4、试拌实测后，如发现拌和物的坍落度、试拌实测后，如发现拌和物的坍落度(或维勃或维勃第三步试验室配合比计算第三步试验室配合比计算(45分钟分钟)混凝土强度试验时至少应采用三个不同的配合比。当采用三个不同的配合比时，其中一个应为所确定的基准配合比，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个百分点;用水量应与基准配合比相同，砂率可分别增加和减少1个百分点。第三步试验室配合比计算第三步试验室配合比计算(45(45分钟分钟)当不同水灰比的混凝土拌和物坍落度与要求值的差超过允许偏差时，可通过增、减用水量进行调整。制作混凝土强度试验试件时，应检验混凝土拌和物的坍落度或维勃稠度、黏聚性、保水性及拌和物的表观密度，并以此结果作为代表相应配合比的混凝土拌和物的性能。进行混凝土强度试验时，每种配合比至少应制作一组(三块)试件，标准养护到28d时试压。当不同水灰比的混凝土拌和物坍落度与要求值的当不同水灰比的混凝土拌和物坍落度与要求值的 根据试验得出的混凝土强度与其相应的灰水比(C/W)关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度(fcu,o)相对应的灰水比，并应按下列原则确定每立方米混凝土的材料用量:根据试验得出的混凝土强度与其相应的灰水比根据试验得出的混凝土强度与其相应的灰水比 1、用水量(mw)应在基准配合比用水量的基础上，根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度进行调整确定。2、水泥用量(mc)应以用水量乘以选定出来的灰水比计算确定。3、粗集料和细集料用量(mg和ms)应在基准配合比的粗集料和细集料用量的基础上，按选定的灰水比进行调整后确定。1 1、用水量、用水量(mw)(mw)应在基准配合比用水量的基础应在基准配合比用水量的基础混凝土配合比的密度调整方法如下。应根据前述所确定的材料用量按下公式计算混凝土的表观密度计算值c,c:c,c=mc+mw+ms+mg 应按下公式计算混凝土配合比校正系数：=c,t/c,c 式中:c,t混凝土表观密度实测值(kg/m3)c,c混凝土表观密度计算值(kg/m3)。混凝土配合比的密度调整方法如下。应根据前混凝土配合比的密度调整方法如下。应根据前 当混凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2%时，按前述确定的配合比即为确定的设计配合比;当二者之差超过2%时，应将配合比中每项材料用量均乘以校正系数，即为混凝土最终试验室配合比为水泥：水：砂：石=mcb：mwb：msb：mgb 当混凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过当混凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过混凝土的配合比是在实验室根据混凝土的配制强度经过试配和调整而确定的，称为试验室配合比。试验室配合比所有用砂、石都是不含水分的，而施工现场砂、石都有一定的含水率，且含水率大小随气温等条件不断变化,为保证混凝土的质量，施工中应按砂、石实际含水率对原配合比进行调整。根据现场砂、石含水率调整后的配合比称为施工配合比。理论链接理论链接 5 试验室配合比与施工配合比试验室配合比与施工配合比混凝土的配合比是在实验室根据混凝土的配制强度经过试配和调混凝土的配合比是在实验室根据混凝土的配制强度经过试配和调第四步施工配合比计算第四步施工配合比计算(15分钟分钟)设试验室配合比为：水泥砂石=1xy，水灰比W/C，现场砂、石含水率分别为Wx、Wy，则 施工配合比为：水泥砂石=1x(1+Wx)y(1+Wy)，水灰比W/C不变，但加水量应扣除砂、石中的含水量。第四步施工配合比计算第四步施工配合比计算(15(15分钟分钟)劳动组织形式劳动组织形式 本项目实施中，对学生进行分组，学生3-4人组成一个工作小组。组长对每名组员进行任务分配，任务分配表见教材表11-5。项目评价项目评价 按时间、质星、安全、文明、环保要求进行考核。学生按照教材表11-6进行项目考核评分，先自评，在自评的基础上，由木组的同学互评，最后由教师进行总结评分。四、项目实施四、项目实施劳动组织形式劳动组织形式 本项目实施中，对学生进行分组四、项目实施本项目实施中，对学生进行分组四、项目实施问题问题1每立方米混凝土的水泥用量mco按教材公式11-5计算，但计算出的结果小于教材表11-1查验的水泥用量。解决措施解决措施 舍去按公式11-5计算的结果,按表11-1查验该水泥用量。五、项目实施过程中可能出现的问题及对策五、项目实施过程中可能出现的问题及对策问题问题1 1每立方米混凝土的水泥用量每立方米混凝土的水泥用量mcomco按教材公五、项目实施按教材公五、项目实施问题问题2 混凝土强度标准差(MPa),施工单位自己的历年统计资料确定，但出现无历史资料可查。解决措施解决措施 施工单位自己无历年统计资料，应按现行国家标准混凝土结构工程施工质量验收规范(GB50202-2002)的规定取用。问题问题2 2 混凝土强度标准差混凝土强度标准差(MPa),(MPa),施工单位自己施工单位自己六、项目作业六、项目作业 某混凝土实验室配合比为124.45，水灰比W/C=0.6，每立方米混凝土水泥用量mC=290kg，现场测得砂、石含水率分别为3%、1%，求施工配合比及每立方米混凝土各种材料用量。六、项目作业六、项目作业 某混凝土实验室配合比为某混凝土实验室配合比为1 1 2 2 4.4 4.4七、项目拓展七、项目拓展 某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为30，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；七、项目拓展七、项目拓展 某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土 砂：中砂，级配合格，砂子表观密度s=2.60/cm；石：530mm碎石，级配合格，石子表观密度g=2.65/cm3；减水剂：HSP高效减水剂，减水率：20%;试求：混凝土试验室配合比?砂：中砂，级配合格，砂子表观密度砂：中砂，级配合格，砂子表观密度s=2.60s=2.60