普通水泥混凝土配合比设计方法
(一)混凝土配合比设计的内容
1.选料。
按照道路与桥梁工程设计与施工的要求,选择适合制备所需混凝上的材料,选料主要依据第一节关于集料的技术要求而进行。
2.配料。
根据道路与桥梁设计中指定的混凝上性能(包括工作性、强皮、耐久性等)与经济性的原则,选择混凝上各组分的最佳配合比与用量,本节主要阐述水泥、水、细集料与粗集料四组分的配料方法。
(二)配合比设计的基本要求
1.满足结构物设计强度的要求
混凝土路面或桥梁在设计时对不同的结构部位提出不同的“设计强度”要求。
为了保证结构物的可靠性,在配制混凝土配合比时,必须考虑到结构物的重要性、施工单位的施工水平等因素,采用一个比设计强度高的“配制强度”,才能满足设计强度的要求。
配制强度定得太低,结构物不安全;定得太高又浪费资金。
2.满足施工工作性的要求
按照结构断面尺寸与形状,配筋的疏密,以及施工方法与设备来确定工作性(坍落度或维勃稠度)。
3.满足环境耐久性的要求
根据结构物所处环境条件作耐久性设计。
如严寒地区的路面或桥梁,桥梁墩台在水中时,需作耐久性设计。
为保证结构的耐久性,在设计混凝土配合比时应考虑允许的“最大水灰比”与“最小水泥用量”。
4.满足经济性的要求
在满足设计强度、工作性与耐久性的前提下,配合比设计中尽量降低高价材料(水泥)的用量,并考虑应用当地材料与工业废料(如粉煤灰等),以配制出性能优越,价格便宜的混凝土。
(三)混凝土配合比表示方法
1.单位用量表示法:以每1m3混凝上中各种材料的用量表示(例如水泥:水:细集料:粗集料＝330kg:150kg:706kg:1356kg)。
2.相对用量表示法,以水泥的质量为1,并按“水泥:细集料:粗集料:水灰比”的顺序排列表示(例如1:2、14:3、82:0、45)。
(四)混凝土配合比设计的步骤
1.计算“初步配合比”
根据原材料资料,按我国现行的配合比设计方法,计算初步配合比,即水泥:水:细集料:粗集料=m co :m wo :m so :m Go。
2.提出“基准配合比”
根据初步配合比,采用实际施工材料进行试拌,测定混凝拌与物的工作性(坍落度或维勃稠度),调整材料用量,提出一满足工作性要求的“基准配合比”,即m ca :m wa :m sa :m Ga。
3.确定“试验室配合比”
以基准配合比为基础,增加与减少水灰比,拟定几组(通常为三组)适合工作性要求的配合比,通过制备试块,测定强度,确定既符合强度与工作性要求,又较经济的试验室配合比,即m cb :m wb :m sb ;m Gb。
4.换算“工地配合比”
根据工地现场材料的实际含水率,将试验室配合比,换算为工地配合比,即
m c :m w :m s :m G或1:(m w /m c ):(m s /m c ):(m G /m c )。
二、普通届凝上配台比设计方法(抗压强度为指标的计算方法)
(一)初步配合比的计算
1.确定混凝上的配制强度
混凝上配制强度应根据:设计要求的混凝上强度等级及施工单位质量管理水平。
2。
计算水灰比(w／c)
(1)按混凝土要求强度等级计算水灰比与水泥实际强度。
(2)按耐久性校核水灰比。
计算所得的水灰比系按强度要求计算得到的结果。
在确定采用水
灰比时,还应根据混凝土所处环境条件,耐久性要求的允许最大水灰比进行校核。
如按强度计算的水灰比大于耐久性允许的最大水灰比,应采用允许的最大水灰比。
3.选定单位用水量(m wo)
根据粗集料的品种、粒径及施工要求的混凝土拌与物稠度值(坍落度或维勃稠度)选择每立方米混凝土拌与物的用水量,一般可根据施工单位的经验选定。
4.计算单位水泥用量(m co)
(1)按强度要求计算单位用灰量。
每立方米混凝土拌与物的用水量(m wo)选定后,即可根据强度或耐久性要求已求得的水灰比(w/c)值计算水泥单位用量:
(2)按耐久性要求校核单位用灰量。
5.选定砂率(βs)
根据粗骨料品种、最大粒径与混凝上拌与物的水灰比确定砂率。
一般可根据施工单位所用材料的使用经验选定。
6.计算粗、细集料单位用量(m Go、m so)
粗、细集料的单位用量,可用质量法或体积法求得。
(1)质量法。
质量法又称假定表观密度法。
该法就是假定混凝土拌与物的表观密度为一固定值,混凝土拌与物各组成材料的单位用量之与即为其表观密度。
在砂率值已知的条件下, 可求得粗、细骨料的单位用量。
(2)体积法。
体积法又称绝对体积法。
该法就是假定混凝土拌与物的体积等于备组成材料绝对体积与混凝土拌与物中所含空气体积之总与。
在砂率值为已知的条件下,计算粗、细集料的单位用量。
对于以上两种确定粗、细集料单位用量的方法,一般认为,质量法比较简便,不需要各种组成材料的密度资料,如施工单位已积累有当地常用材料所组成的混凝土湿表观密度资料,亦可得到准确的结果。
体积法由于就是根据各组成材料实测的密度来进行计算的,所以可获得较为精确的结果。
(二)试拌调整提出基准配合比
1.试拌
(1)试拌材料要求。
试配混凝土所用各种原材料,要与实际工程使用的材料相同,粗、细集料的称量均以干燥状态为基准。
如不就是用干燥集料配制,称料时应在用水量中扣除集料中超过的含水量值,集料称量也应相应增加。
但在以后试配调整时配合比仍应取原计算值,不计该项增减数值。
、
(2)搅拌方法与拌与物数量。
混凝土搅拌方法,应尽量与生产时使用方法相同。
试拌时,每盘混凝土的数量一般应不少于表5-21的建议值。
如需进行抗折强度试验,则应根据实际需要计算用量。
采用机械搅拌时,拌量应不小于搅拌机额定搅拌量的1/4。
混凝土试配用拌与物数量表一
2。
校核工作性,调整配合比
按计算出的初步配合比进行试拌,以校核混凝土拌与物的工作性。
如试拌得出的拌与物的坍落度(或维勃稠度)不能满足要求,或粘聚性与保水性能不好时,则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校核用的基准配合比,即。
(三)检查强度、确定试验室配合比
1.制作试件、检验强度
为校核混凝土的强度,至少拟定三个不同的配合比,其中一个为按上述得出的基准配合比,另外两个配合比的水灰比值,应较基准配合比分别增加、减少0、05(或0、10),其用水量应该与基准配合比相同,但砂率值可增加、减少1％。
制作检验混凝上强度的试件时,尚应检验拌与物的坍落度(或维勃稠度)、粘聚性、保水性及测定混凝上的表观密度,并以此结果表征该配合比的混凝土拌与物的性能。
为检验混凝土强度,每种配合比至少制作一组(三块)试件,在28d标准养护条件下进行抗压强度测试。
有条件的单位可同时制备几组试件,供快速检验或较早龄期(3d,7d等)时抗压强度测试,以便尽早提出混凝上配合比供施工使用。
但必须以标准养护28d强度的检验结果为依据调整配合比。
2。
确定试验室配合比
根据强度检验结果与湿表观密度测定结果,进一步修正配合比,即可得到试验室配合比设计值。
（1）根据强度检验结果修正配合比
①确定用水量(m wb):取基准配合比中的用水量(m wa) ,并根据制作强度检验试件时测得
坍落度(或维勃稠度)值加以适当调整。
②确定水泥用量(m cb):取用水量乘以由“强度一灰水比”关系定出的为达到试配强度
(f cu,0)所必须的灰水比值。
,。
③确定粗、细集料用量(m sb与m Gb):取基准配合比中的砂、石用量,并按定出的水灰比作适当调整。
(2)根据实测拌与物湿表观密度修正配合比
①根据强度检验结果修正后定出的混凝上配合比,计算出混凝上的计算湿表观密度
(ρ’ cp)。
②根据混凝土的实测表观密度值(人)得出校正系数5,即
③将混凝土配合比中各项材料用量乘以校正系数6,即得最终确定的试验室配合比设计
值:
(四)施工配合比换算
试验室最后确定的配合比,就是按集料绝干状态计算的。
而施工现场砂、石材料为露天堆放,都有一定的含水率。
因此,施工现场应根据现场砂、石的实际含水率的变化,将试验室配合比换算为施工配合比。
设施工现场实测砂、石含水率分别为a%、b%。
计算施工配合比的各种材料单位用量。
根据确定的混凝土施工配合比,计算每盘混凝上材料称量值。