普通混凝土的配合比设计(正式版)

4.5普通混凝土配合比设计4.5普通混凝土配合比设计建筑工程技术4.5普通混凝土配合比设计复习相关概念混凝土强度概率的正态分布在实际工程中，由于原材料、施工条件及试验条件等许多复杂的因素，混凝土的强度会有所波动。强度平均值、标准差、强度保证率正态分布曲线tffcukcuo当t为0时，仅有50%保证率；当t为1.645保证率为95%。4.5普通混凝土配合比设计引入普通混凝土是由水泥、砂、石和水组成，其间的数量关系直接影响着混凝土的拌合物的和易性、强度及耐久性。如何确定各材料间数量关系？4.5普通混凝土配合比设计1.定义：是指混凝土各组成材料之间的数量关系。2.表示方法：1)单位体积混凝土内各项材料的用量，如：mc=270.0㎏；ms=706.1kg；mg=1255.3㎏；mw=180㎏。2)单位体积内各项材料用量的比值。如：水泥：砂子：石子=1：2.3：4.0，W/C=0.63一、普通混凝土配合比设计的表示方法4.5普通混凝土配合比设计基本要求和易性经济性强度耐久性二、配合比设计基本要求：4.5普通混凝土配合比设计1.了解混凝土的设计强度等级fcu.k，坍落度要求；2.了解耐久性要求；3.了解钢筋配筋间距和结构的断面尺寸，确定骨料的最大粒径Dmax三、混凝土配合比设计的资料准备4.5普通混凝土配合比设计4.了解施工管理水平、施工方法等，以便正确选择混凝土的各项参数；5.了解各项原材料的物理参数。①水泥的品种、标号、密度；②砂、石骨料的种类、表观密度、级配、石子、最大粒径；③拌和用水的水质情况；混凝土强度概率分布4.5普通混凝土配合比设计四、混凝土配合比设计的三参数混凝土：四个基本变量：水泥、水、砂子、石子三个关系:（1）水和水泥的关系（水灰比）（2）砂和石子的关系（砂率）（3）水泥浆与骨料的关系（单位用水量）三参数与混凝土的各项性能之间有着密切的关系4.5普通混凝土配合比设计水泥水水泥浆砂石子骨料WβsW/C受最大水灰比限制(耐久性)决定了强度受粗骨料种类及规格的影响决定了工作性受w/c及粗骨料的种类规格影响决定了工作性与经济性4.5普通混凝土配合比设计充分密实的砼混凝土强度与水灰比的关系影响混凝土强度的因素W/C抗压强度水灰比定律在材料相同的条件下，砼强度值随水灰比的增大而减小，其变化规律呈近似双曲线形状。4.5普通混凝土配合比设计混凝土强度经验公式(又称鲍罗米公式)：)(bceacuWCff式中：C/W——灰水比；fcu——混凝土28d抗压强度；fce——水泥的28d抗压强度实测值.αa、αb——经验系数；碎石αa=0.46;αb=0.07卵石αa=0.48;αb=0.33k,cecceff影响混凝土强度的因素4.5普通混凝土配合比设计基本原则是：（1）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。（2）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，确定混凝土的单位用水量。——越小越好（3）砂在细骨料中的数量应以填充石子空隙后略有富余的原则来确定。——砂率越小越好4.5普通混凝土配合比设计初步配合比基准配合比设计配合比施工配合比五、混凝土配合比设计的步骤根据《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2000)所规定的步骤进行设计强度调整和易性调整含水率调整4.5普通混凝土配合比设计1.确定配制强度(fcu,o)645.1,kcucuoff为什么要加1.645σ1)(12nffnii1)当施工单位有25组以上近期该种混凝土的试验资料时：(一)初步配合比的确定4.5普通混凝土配合比设计2)当施工单位不具有统计资料时：混凝土强度等级≤C20C20～C35≥C35б值(N/㎜2)4.05.06.0当混凝土强度等级为C20或C25时，如计算得到的б小于2.5MPa，则取б=2.5MPa；当混凝土强度等级等于或大于C25时，如计算得到б小于3.0MPa，则取б=3.0MPa。4.5普通混凝土配合比设计2.确定水灰比值(W/C)系数碎石卵石αa0.460.48αb0.070.33cebaocuceafffcw,复核耐久性)(,bceaocuWCff4.5普通混凝土配合比设计环境条件结构物类别最大水灰比值最小水泥用量干燥环境正常的居住或办公用房屋内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不作规定0.650.60200260300潮湿环境无冻害高湿度的室内、室外部件在非侵蚀性和（或）水中的部件0.700.600.60225280300有冻害经受冻害；室外部件在非侵蚀性土和（或）水中经受冻害的部件高湿度且经受冻害中的室内部件0.550.550.55250280300有冻害和除冻剂的潮湿环境经受冻害和除冰剂作用的室内和室外部件0.500.500.50300300300混凝土最大水灰比和最小水泥用量4.5普通混凝土配合比设计3.确定用水量(mwo)1)干硬性和塑性混凝土用水量①水灰比在0.40～0.80范围时，通过查表确定。拌合物稠度卵石最大粒径(mm)碎石最大粒径(mm)项目指标102040162040维勃稠度(s)16～2017016014518017015511～151801651501851751605～10185170155190180165干硬性混凝土4.5普通混凝土配合比设计塑性混凝土的用水量(kg/m3)拌合物稠度卵石最大粒径(mm)碎石最大粒径(mm)项目指标102031.540162031.540坍落度(mm)10～3019017016015020018517516535～5020018017016021019518517555～7021019018017022020519518575～90215195185175230215205195②水灰比小于0.4的混凝土及采用特殊工艺的混凝土，通过试验确定4.5普通混凝土配合比设计2)流动性和大流动性混凝土用水量拌合物稠度卵石最大粒径(mm)碎石最大粒径(mm)项目指标102031.540162031.540坍落度(mm)10～3019017016015020018517516535～5020018017016021019518517555～7021019018017022020519518575～90215195185175230215205195①未掺外加剂时，以90mm为基础，每增大20mm，水量增加5kg②掺外加剂时，按下式计算：mwa=mw0(1-β)4.5普通混凝土配合比设计4.计算混凝土的单位水泥用量(mco)WCmmwc00复核耐久性5.确定合理砂率()1)按坍落度、水灰比及骨料最大粒径查表选取。2)计算法3)应根据混凝土的和易性要求试验取得。s4.5普通混凝土配合比设计混凝土的砂率(%)水灰比卵石最大粒径(mm)碎石最大粒径(mm)1020401620400.4026～3225～3124～3030～3529～3427～320.5030～3539～3428～3333～3832～3730～350.6033～3832～3731～3636～4135～4033～380.7036～4135～4034～3939～4438～4336～414.5普通混凝土配合比设计6.确定1m3混凝土的砂石用量（体积法）101.0wwoggossoccommmm%100gosososmmm%100g0s0s0scp0s0w0c0mmmmmmmmg质量法4.5普通混凝土配合比设计1m3砼材料用量：水泥：砂：石：水=1：x:y:z，W/C=z7.得出初步配合比4.5普通混凝土配合比设计【例1】某室内现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为C25，施工要求坍落度为35～50mm，混凝土为机械搅拌和机械振捣，该施工单位无历史统计资料。采用原材料情况如下：水泥：强度等级42.5的普通水泥，水泥强度等级值的富余系数为1.13，密度ρc=3.1g/cm3；中砂：级配合格，细度模数2.7，表观密度ρos=2650kg/m3,堆积密度为ρos′=1450kg/m3；碎石：级配合格，最大粒径为40mm，表观密度ρog=2700kg/m3，堆积密度为ρog′=1520kg/m3,水：自来水。试求：混凝土的初步配合比。4.5普通混凝土配合比设计)(2.330.5645.125645.1,,MPaffkcuocu64.00.4807.046.02.330.4846.0cebacuoceafffcwMPaffgcecce0.485.4213.1,1.确定配制强度(fcu,o)2.确定水灰比(W/C)3.确定用水量(mwo)查表，则1m3混凝土的用水量可选用mwo=175㎏。初步配合比4.5普通混凝土配合比设计s)(27364.0175)(00kgCWmmwc1101.027002650100017531002730gosmm36.0gososommm4.确定水泥用量(mco)5.确定砂率()由W/C=0.64，碎石最大粒径为40mm，查表5—25，取合理砂率为36%。6.计算砂石用量(mso，mgo)解得：mso=702㎏，mgo=1248㎏。1)体积法4.5普通混凝土配合比设计2)质量法假定混凝土拌合物的表观密度为2400㎏/m3，则：36.0gososommmmso+mgo=2400－175－273解得：mso=702㎏，mgo=1250㎏初步配合比为：mwo=175㎏，mco=273㎏，mso=702㎏，mgo=1250㎏。4.5普通混凝土配合比设计例2．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Ｃ20，施工要求混凝土坍落度为50-70㎜，施工单位无历史统计资料，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ρｃ=3.10ｇ/cm３，砂：中砂，Mx=2.70,级配合格，石：卵石，Dmax=40mm,级配合格，试设计Ｃ20混凝土初步配合比。解:4.5普通混凝土配合比设计(1)确定混凝土配制强度（fcu,0），由表4-32，σ＝5MPafcu,0=fcu,k+1.645σ=20+1.645×5=28.2MPa(2)计算水灰比（W/C）因水泥无实测强度，也可取γc=1.13fce=γc×fce,k=1.13×32.5=36.73MPa58.073.3607.046.02.2873.3646.0/0cebacuceafffCW，4.5普通混凝土配合比设计（3）确定用水量（mw0）查表4.34，对于最大粒径为40㎜的碎石混凝土，当所需坍落度为50～70㎜时,1m3混凝土的用水量可选用185kg。(4)计算水泥用量（mc0）按表4.28对于干燥环境的钢筋混凝土，最小水泥用量为260㎏，故可取mc0＝319㎏／ｍ3。kgkgCWmmwco3199.31858.0185/04.5普通混凝土配合比设计（5）确定砂率（βs）查表4-35，对于采用最大粒径为40㎜的碎卵石配制的混凝土，当水灰比为0.58时，其砂率值可选取30%~38%，（采用插入法选定）现取βs=36％。（６）计算砂、石用量（ｍs0、ｍg0）假定表观密度法计算，将mc0=319㎏；mw0=185㎏代入方程组24000000wgscmmmm%36%10000sgsommm189624001853190000wgwgmmmm%36%10000sgsommm4.5普通混凝土配合比设计000000078.136.064.036.036.0sggsgssmmmmmmm3003000/121478.1/68201.68278.21896189678.1mkgmmmkgmmmsgsss189600wgmm计算配合比：C:319kg,W:185kg,S:682kg,