普通混凝土配合比设计规范方案
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6.1.5 普通混凝土配合比设计
混凝土配合比设计就是根据工程要求、结
构形式和
施工条件来确定各组成材料数量之间的比例关系。
常用的表示方法有两种:
一种是以1m混凝土中各项材料的质量表示,如
3
某配合比:水泥240kg,水180kg
,砂630kg,石
子1280kg,矿物掺合料160kg,该混凝土1m总
质量为
3
2490kg;
另一种是以各项材料相互间的质量比来表示(以水
泥质量为1)
,将上例换算成质量比为:水泥∶砂∶
石∶掺合料=1∶2.63∶5.33∶0.67,水胶比=0.
45。
1.混凝土配合比的设计基本要求
市政工程中所使用的混凝土须满足以下五项基本
要求:
(1)满足施工规定所需的和易性要求;
(2)满足设计的强度要求;
(3)满足与使用环境相适应的耐久性要求;
(4)满足业主或施工单位渴望的经济性要求;
(5)满足可持续发展所必需的生态性要求。
2.混凝土配合比设计的三个参数
混凝土配合比设计,实质上就是确定胶凝材料、水、
砂和石子这四种组成材料用量之间的三个比例关<
br>系:
(1)水与胶凝材料之间的比例关系,常用水胶比
表示;
(2)砂与石子之间的比例关系,常用砂率表示;
(3)胶凝材料与集料之间的比例关系,常用单位
用水量(1m混凝土的用水量)来表示。
3
3.混凝土
配合比设计步骤
混凝土配合比设计步骤包括配合比计算、试配和
调整、施工配合比的确定等。
(1)初步配合比计算
f
)。
根据《普通混凝1)计算配制强度(
ocu,
土配合
比设计规程》(JGJ
55—2011)规定,混凝土配制
强度应按下列规定确定:
①当混凝土的设计强度小于C60时,配制强度应按
下式确定:
ff
+1.645σ
≥
kocu,cu,
f
——混凝土配制强度,MPa;
式中
o
,cu
f
——混凝土立方体抗压强度标准值,这
里
kcu,
取混凝土
的设计强度等级值,MPa;
——混凝土强度标准差,MPaσ。
②当混凝土的设计强度不小于C60时,配制强度应
按下式确定:
ff
≥1.15
k,cuo,cu
混凝土强度标准差σ应根据同类混凝土统计资料
计算确定,其计算公式如下:
n
22
nmff
cuicu,
1i
1n
f
——统计周期内同一品种混凝土第i
组
试件式中
i,cu
的强度值,MPa;
mfn
组试
件——统计周期内同一品种混凝土
cu
的强
度平均值,MPa;
n
——统计周期内同品种混凝土试件的总组数。
当具有近1个月~3个月的同一
品种、同一强度等
级混凝土的强度资料,且试件组数不小于30时,
其混凝土强度标准差σ应按
上式进行计算。
对于强度等级不大于C30的混凝土,当混凝土强度
标准差计算值不小于3
.0MPa时,应按混凝土强度
标准差计算公式计算结果取值;当混凝土强度标准
差
计算值小于3.0MPa时,应取3.0MPa。
对于强度等级大于C30
且小于C60的混凝土,当
混凝土强度标准差计算值不小于4.0MPa时,应按
混凝土强度标
准差计算公式计算结果取值;当混凝
土强度标准差计算值小于4.0MPa时,应取4.0MPa。
当没有近期的同一品种、同一强度等级混凝土强度
资料时,其强度标准差σ可按表6-3取值。
混凝土强
σ
值 度标准差
表6-3
混凝土强
度 等级
50
) (σMPa 4.0
5.0
≤C20 C25~C45 C
C556.0
WB
)。混
凝土强度等级小于计算水胶比
(C60)2时,混凝土水胶比应按下式计算:
fBf+
fW
ba
bbacu,o
采——回归系数,回归系
数可由表6-4 α、α式中
b
a
用;
f
胶砂抗压强度,
可实28d——胶凝材料
b
。测,MPa
α
回归系数
a
α
6-4
表
选用表 和
b
系 数
α
a
α
b
碎 石
0.53
0.20
0.490.13
f
)无实测值时,其当胶凝材料28d抗压
强度(
b
值可按下式确定:
ff
γ·=γ·
cefsb
——粉
煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影γγ式中
、
sf
响系数,按表6-5选用;
f
——水泥28d胶砂抗压强度,可实测,
ce
MPa。
γ
和粒粉煤灰影响系数
f
γ
表6-5 化高
炉矿渣粉影响系数
s
掺 量
(%)
粉煤灰影响系
数(γ)
f
粒
化
高
炉
矿
渣
粉
影
响
0
10
1.00
0.95 0.85~
0.75~0.85
0.75 0.65~
0.55~0.65
—
20
30
40
50
系数1.001.000.91.000.91.000.80.900.70.85
注:
1.采用Ⅰ级、Ⅱ级粉煤灰宜取上限值;
2.采
用S75级粒化高炉矿渣粉宜取下限值,采用
S95级粒化高炉矿渣粉宜取上限值,采用S105级粒化高炉矿渣粉宜取上限值加0.05;
3.当超出表中的掺量时,粉煤灰和粒化高炉矿渣粉
影响系数应经试验测定。
ff
值可根据3d值时,在确定强度或快测强度
cece
推
定28d强度
关系式得出。当无水泥28d抗压强度实
测值时,其值可按下式确定:
ff
γ·=
gcce,ce
式中 γ——水泥强度等级值的富
余
系数(可按实际
c
统计资料确定);当缺乏实际统
计资料时,可按表6-6选用;
f
——水泥强度等级值,MPa。
g,ce
水泥强度等
γ
)
级值的富余系数(表6-6
c
水泥强度等
32.5
级值
富余系数
1.12
42.5
1.16
52.51.10 3)每立方米混凝土用水量的确定。
①干硬性和塑性混凝土用水量的确定。
水胶比在0.40~0.80范围内时,根据粗集料
的品
种、粒径及施工要求的混凝土拌合物稠度,其用水
量可按表6-7、表6-8选取。
干硬性混凝土的用水量(单位:kgm)
表6-7
3
拌合物稠卵石最大粒径
度
(mm)
碎石最大粒
径 )(mm
项 指
10.0
20.0 40.0
16.0 20.0 40
.0
目
标
维勃
稠度)
(s
16175 160 145 180 170 15
~
20
11
~
15
5
~
10
16
5
180 165 150 185 175 5
185 170 155 190
180 16
0
塑性魂混凝土的6-8
表
kgm用水量(单位:)
3
拌合物稠度
卵石最大粒
径)mm (
碎
石
最
大
粒
径
mm
目 项 指
标
11
.0 .0 .5 .0 .0
.0 .5
mm)坍落度10
( ~
30
35
~
50
55
~
817
0 0 0 0 0
5 5
28
0 0 0 0 0 5 5
219
0 0 0 2 0 5
5
220
70 5 5 5 5 0 5 5
75
~
90
4.015151515
②流动性和大流动性混凝土的用水量宜按下列步
骤计算:
A.以表
6-8中坍落度90mm的用水量为基础,按坍
落度每增大20mm用水量增加5kg,计算出未掺外<
br>加剂时的混凝土用水量。当坍落度增大到180mm
以上时,随坍落度的相应增加的用水量可减少
。
B.掺外加剂时的混凝土用水量可按下式计算:
mm
(1-=β)
wowa
m
——掺外加剂混凝土每立方
米混凝土的用 式中
wa
水量,kg;
m
——未掺外加剂混凝土每立方米混凝土的
wo
用水
量,kg;
β——外加剂的减水率,应经混凝土的试验确
定,%。
m
)(的确定。4)每立方米混凝土胶凝材料用量
bo
BWm
)可比(根据已选定的混凝土用水量和水胶
wo
:求出胶凝材料用量
m
wo
=m
bo
WB
m
)的确定:
每立方米混凝土矿物掺合料用量
(
fo
mm
·β
=
ffobo
式中 β——矿物掺合料掺量
(%),矿物掺合料在
f
混凝土中的掺量应通过试验确定。采用硅酸盐水泥
或普通硅酸盐水泥时,钢筋混凝土
和预应力混凝土
中矿物掺合料最大掺量宜分别符合表6-9和表6-10
的规定。对基础大体积
混凝土,粉煤灰、粒化高炉
矿渣粉和复合掺合料的最大掺量可增加5%。采用
掺量大于30%的
C类粉煤灰的混凝土应以实际使
用的水泥和粉煤灰掺量进行安定性检验。
钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量
表6-9
矿物掺合料水胶比 最大掺量(%)
种类
采用硅酸盐水采
泥时
用
普
通
硅
酸
盐
水
泥
时
粉煤灰
0.4 ≤ 45
>0.4 40
粒化高炉矿
≤0.4 65
渣粉
钢渣粉
磷渣粉
硅灰
0.4 > 55
—
—
—
30
30
10
复合掺合
料
0.4 ≤ 65
>0.4 55
353545
预应力混凝土中矿物掺合料最大掺量
表6-10
最大掺量(%)
矿物掺合料水胶比 采用硅酸盐水采
种类
用普通硅酸
泥时 盐
水
泥
时
粉煤灰
粒
化高炉矿
>0.4
≤0.4 55
≤0.4 35 25
渣粉 钢渣
粉
磷渣粉
硅灰
>0.4 45
—
—
—
20
20
10
≤0.4 55
复合掺合料
>0.4 45
304535
m
)的确定:
每立方米混凝土水泥用量(
co
mmm
=
-
focobo
为保证混凝土的耐久性,由以上计算得出的
胶凝材料用量还要满足有关规定的最小胶凝材料
用量
的要求,如算得的胶凝材料用量少于规定的最
小胶凝材料用量,则应取规定的最小胶凝材料用量
值。
5)砂率的确定。砂率可以根据以砂填充石子空隙,
并稍有富余,以拨开石子的原则来
确定。根据此原
则
sogo''
可列出砂率计算公式如下:
VVP
s''''
<
br>VVmm
gosogogososo'''
PV
''
P
goso
so
''''''''
VPPV
Vm
sososo
gogosogosogo
——砂率,%; β式中
s
mm
kg,;——每立方米混凝土中砂及石子用量,
go
so
VV
——每立方米混凝土中砂及石子松散体积,
'',
go
so
PVV
m;'其中'=,'
3goso
'ρ ;
——砂和石子
堆积密度,kgm,ρ'
3goso
P
——石子空隙率,%;′
。1.4β)——砂浆剩余系数(一般取1.1~
)
粗集料和细集料用量的确定。6
①当采用质量法时,
应按下列公式计算:
mmmmmm
+=+++
cpgofowosoco
m100%
so
mm
s
goso
m
——每立方米混凝土的
水泥用量,kg; 式中
co
m
——每立方米混凝土的矿物掺合料用量,
fo
;kg
m
——每立方米混凝土的粗集料用量,kg;
go
m
——
每立方米混凝土的细集料用量,kg;
so
m
——每立
方米混凝土的用水量,kg;
wo
m——每立方米混凝
土拌合物的假定质量(其
cp
值可取2350~2450kg)
,
kg;
β——砂率,%。
s
②当采用体积法时,应按下列公式计算:
mmmmm
gowosocofo
+0.01=1++++
s
mm
goso
''
wgscf
m
so
100%
,)3100kgm——水泥密度(可取
2900~式中 ρ
3c
;kgm
3
ρ;——矿物掺合料密度,kgm
3f
′ρ
kgm;——粗集料的表观密度,
3g
ρ′——细集料的表观密度,kgm;
3s
ρ——水的
密度(可取1000kgm),kgm;
33w
——混凝土
的含气量百分数(在不使用引气α型外加剂时,α
可取1)
。
粗集料和细集料的表观密度ρ与ρ应按现行行业
sg
标准《普通混凝土用砂、石
质量及检验方法标准》
(JGJ
52—2006)规定的方法测定。
m
)的确定。)每立方米混凝土外加剂用量(7
ao
m
)
应按下列计
算:每立方米混凝土外加剂用量
(
ao
mm
·β
=
aaobo
m
——计算配合比每立方米混
凝土中外加剂
式中
ao
用量,kgm;
3
m
——计算
配合比每立方米混凝土中胶凝材
bo
;kgm料用量,
3
β——外加剂掺量,%,应经混凝土试验确定。
a
(2)配合比的试配、调整与确定
1)配合比的试配、调整。以上求出的各材料用量,是借助于一些经验公式和数据计算出来的,或是利
用经验资料查得的,因而不一定符合实际情况,必
须通过试拌调整,直到混凝土拌合物的和易性符合
要求为止,然后提出供检验混
凝土强度用的基准配
合比。
2)配合比的确定。由试验得出的各胶水比值时的
f<
br>相对应的胶混凝土强度,用作图法或计算求出与
ocu,
水比值,并按下列原则确定每立
方米混凝土的材料
用量:
mm
)。在试拌配①用水量()和外加剂用量(
aw
mm
)
应合比的基础上,用水量()和外加剂用量(
aw
根
据确定的水胶比作调整;
mm
)应)。胶凝材料用量(②胶凝材料用
量(
bb
以
用水量乘以确定的胶水比计算得出;
mm
)及。粗
、细集料用量③粗、细集料用量(
sg
mm
)
应根据用水量和胶凝材料用量进
行调整。( 及
sg
3)
混凝土表观密度的校正。其步骤如下:
①计算出混凝土的计算表观密度值(ρ):
cc,
mmmmm
ρ +=++
+
wgc,cfcs
②将混凝土的实测
表观密度值(ρ)除以ρ
c,cc,t
得出校正系数δ,即
c,t
③当ρ与ρ之差的绝对值不超过ρ的2%
cc,
c,ccc,t
c,
时,由以上定出的配合比,即为确定的设计
配合比;若二者之差超过2%时,则要将已定出
的
混凝土配合比中每项材料用量均乘以校正系数δ,
即为最终定出的设计配合比。
(3)施工配合比
设计配合比,是以干燥材料为基准的,而工地存
放的砂、石材料都含有
一定的水分。所以现场材料
的实际称量应按工地砂、石的含水情况进行修正,
修正后的配合比,
叫做施工配合比。
a
%、石子的含现假定工地测出的砂的含水率为
b%,
则将上述设计配合比换算为施工配合比,水率为其
材料的称量应为:
mm
(kg) ′=水泥:
cc
mma
%)(kg1+)
=′ ( 砂:
ss
mmb
%)(kg+ )′= (1 石
子:
gg
mmmam
××′=-%- 水:
gwws
b
%(kg)
mm
(kg)′= 矿物掺合料:
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