普通混凝土配合比设计(讲课用的)PPT

普通混凝土配合比设计主讲人：王宁普通混凝土是由水泥、砂、石和水组成，它们之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？引入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：（一）和易性（工作性）★混凝土拌合物便于施工操作，能够达到结构均匀、成型密实的性能。★和易性主要包括流动性、粘聚性和保水性：和易性粘聚性保水性流动性易达结构均匀易成型密实好好在本身自重或施工机械振捣作用下，能产生流动并且均匀密实地填满模板的性能。各组成材料之间具有一定的内聚力，在运输和浇注过程中不致产生离析和分层现象的性质。具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不致发生泌水现象的性质。保证混凝土硬化后的质量影响和易性的因素水泥水①砂石子外加剂④水泥浆①骨料②混凝土拌合物cwmm水灰比100%gsssmmm＋＝③砂率①水泥浆数量和单位用水量；②骨料的品种、级配和粗细程度；③砂率；④外加剂。1.组成材料及其用量之间的关系影响和易性的因素合理砂率是指在水泥浆数量一定的条件下，能使拌合物的流动性（坍落度T）达到最大，且粘聚性和保水性良好时的砂率；或者是在流动性（坍落度T）、强度一定，粘聚性良好时，水泥用量最小的砂率。T，mmβs合理砂率水泥浆数量一定坍落度、强度一定合理砂率mc，kgβs合理砂率的确定影响和易性的因素2.施工环境的温度、搅拌制度等。（二）强度满足混凝土工程结构设计或工程进度的强度要求强度混凝土强度的种类混凝土强度抗拉强度抗剪强度抗压强度握裹强度轴心抗压强度立方体抗压强度钢筋与混凝土的粘结强度（1）水泥的强度和水灰比振动手工捣实充分密实的混凝土不完全密实的混凝土fcumw/mcfcumc/mw当混凝土水灰比值在0.40～0.80之间时越大，则混凝土的强度越低；水泥强度越高，则混凝土强度越高。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。影响混凝土强度的因素碎石形状不规则，表面粗糙、多棱角，与水泥石的粘结强度较高；卵石呈圆形或卵圆形，表面光滑，与水泥石的粘结强度较低。在水泥石强度及其它条件相同时，碎石混凝土的强度高于卵石混凝土的强度。影响混凝土强度的因素（2）粗集料的品种影响混凝土强度的因素（3）养护条件混凝土浇筑完毕后，必须加强养护，保持适当的温度和湿度，以保证混凝土不断地凝结硬化。•在保证足够湿度情况下，温度越高，水泥凝结硬化速度越快，早期强度越高；•低温时水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至0℃以下时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。在正常的养护条件下，混凝土的抗压强度随龄期的增加而不断发展，在7～14d内强度发展较快，以后逐渐减慢，28d后强度发展更慢。当采用普通水泥拌制的、中等强度等级的混凝土，在标准养护条件下，混凝土的抗压强度与其龄期的对数成正比。28lglg28nfnf＝n≥3影响混凝土强度的因素（4）龄期：龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。式中：fn、f28——分别为n、28天龄期的抗压强度影响混凝土强度的因素（5）外加剂•减水剂—减少混凝土拌合物的用水量，提高混凝土的强度•早强剂—提高混凝土早期强度，对后期强度无明显影响•引气剂—减小抗压强度，但提供混凝土的抗折强度，当含气量为3％－5％时，抗折强度提高10％－20％（三）耐久性——保证混凝土在自然环境及使用条件下的耐久性要求耐久性的主要内容★抗渗性混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透的能力★抗冻性混凝土的抗冻性是指混凝土在饱和水状态下，能抵抗冻融循环作用而不发生破坏，强度也不显著降低的性质★抗侵蚀性混凝土的抗侵蚀性主要取决于水泥石的抗侵蚀性★抗碳化性混凝土的碳化主要指水泥石的碳化★碱集料反应碱集料反应是指水泥、外加剂等混凝土组成物及环境中的碱与集料中碱活性矿物在潮湿环境下缓慢发生并导致混凝土开裂破坏的膨胀反应。耐久性提高混凝土耐久性的措施（1）合理选择混凝土的组成材料根据混凝土工程特点或所处环境条件，选择水泥品种；选择质量良好、技术要求合格的骨料。（2）提高混凝土制品的密实度★严格控制混凝土的水灰比和水泥用量。★选择级配良好的骨料及合理砂率，保证混凝土的密实度。★掺入适量减水剂，提高混凝土的密实度。★严格按操作规程进行施工操作。提高混凝土耐久性的措施（3）改善混凝土的孔隙结构在混凝土中掺入适量引气剂，可改善混凝土内部的孔结构，封闭孔隙的存在，可以提高混凝土的抗渗性、抗冻性及抗侵蚀性。提高混凝土耐久性的措施（四）经济性在保证混凝土工程质量的前提下，合理地使用材料，降低成本三、混凝土配合比设计的资料准备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Dmax4.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；四、混凝土配合比设计的三参数水泥、水、砂子、石子（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）四个基本变量：三个关系: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初步配合比基准配合比实验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1.确定配制强度(fcu,o)645.1,kcucuoff混凝土强度等级≤C20C20～C35≥C35б值(N/㎜2)4.05.06.0（一）、确定初步配合比2.确定水灰比值(W/C)系数碎石卵石αa0.460.48αb0.070.33cebaocuceafffcw,)(,bceaocuWCff•复核耐久性为了使混凝土耐久性符合要求，按强度要求计算的水灰比值不得超过规定的最大水灰比值，否则混凝土耐久性不合格，此时取规定的最大水灰比值作为混凝土的水灰比值。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预应力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)16～2017516014518017015511～151801651501851751605～10185170155190180165干硬性混凝土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（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.计算混凝土的单位水泥用量(mco)WCmmwc00复核耐久性将计算出的水泥用量与规定的最小水泥用量比较：如计算水泥用量不低于规定的最小水泥用量，则耐久性合格；否则耐久性不合格，此时应取规定的最小水泥用量。5.确定合理砂率()1)应根据混凝土的和易性要求试验取得。2)按坍落度、水灰比及骨料最大粒径查表选取。s混凝土的砂率(%)水灰比卵石最大粒径(mm)碎石最大粒径(mm)1020401620400.4026～3225～3124～3030～3529～3427～320.5030～3539～3428～3333～3832～3730～350.6033～3832～3731～3636～4135～4033～380.7036～4135～4034～3939～4438～4336～416.确定1m3混凝土的砂石用量101.0wwoggossoccommmm%100gosososmmm%100g0s0s0scp0s0w0c0mmmmmmmmg质量法体积法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。绝对体积法绝对体积法的基本原理是：101.0000wwssoggccmmmm式中ρc——水泥密度（kg/ｍ3），可取2900～3100kg/ｍ3。ρg——粗骨料的表观密度（kg/ｍ3）；ρs——细骨料的表观密度（kg/ｍ3）；ρw——水的密度（kg/ｍ3），可取1000kg/ｍ3；α——混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，α可取为１。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。重量法（假定表观密度法）重量法的基本原理是：ｍc0＋ｍg0＋ｍs0＋ｍw0＝ｍcp式中ｍc0——每立方米混凝土的水泥用量（kg）；ｍg0——每立方米混凝土的粗骨料用量（kg）；ｍs0——每立方米混凝土的细骨料用量（kg）；ｍw0——每立方米混凝土的用水量（kg）；ｍcp——每立方米混凝土拌合物的假定重量（kg）；其值可取2400～2450kg。1m3砼材料用量：水泥：砂：石：水=1：x:y:z7.得出初步配合比（二）确定混凝土基准配合比1.试配按初步计算配合比称取一定质量的组成材料，拌制15L或25L混凝土，分别测定其和易性、强度。2.调整调整和易性，确定基准配合比测拌合物坍落度，并检查其粘聚性和保水性能如实测坍落度小于或大于设计要求，可保持水灰比不变，增加或减少适量水泥浆•如出现粘聚性和保水性不良，可适当提高砂率；每次调整后再试拌，直到符合要求为止。•记录好各种材料调整后用量，并测定混凝土拌合物的实际体积密度（ρo,h）。计算调整后混凝土试样总质量（mcb+msb+mgb+mwb=mQb)•由此得出基准配合比（调整后1m3混凝土中各材料用量）（二）确定混凝土基准配合比（三）确定实验室配合比（1）强度试验检验：基准配合比工作性已满足，还需以强度试验检验。（2）比（mc/mw）关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度（fcu,0）相对应的灰水比，确定1m3混凝土中的组成材料用量：①单位用水量（mw）应在基准配合比用水量的基础上，根