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混凝土配合比设计讲座



(6)计算粗、细骨料用量 ①重量法(假定表观密度法)应按下式计算: mc0+mg0+ms0+mw0= mcp
m so s 100 % m g 0 m s0
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) ; β s——砂率(%) ; mcp——每立方米混凝土拌合物的假定重量(kg) ; 其值可取 2400~2450kg。
混凝土配合比设计
西北工业大学 张德思
普通混凝土配合比设计 混凝土配合比,是指单位体积的混凝土中各组成 材料的质量比例。确定这种数量比例关系的工作, 称为混凝土配合比设计。 混凝土配合比设计必须达到以下四项基本要求, 即: (1) 满足结构设计的强度等级要求; (2)满足混凝土施工所要求的和易性; (3)满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求; (4)符合经济原则,即节约水泥以降低混凝土 成本。 国家标准 《普通混凝土配合比设计规程》 JGJ55-2000 于2001.4.1施行


f
ce

式中fcu,0——混凝土试配强度, MPa; fce——水泥28d的实测强度,MPa; αa,αb—回归系数,与骨料品种、水泥品种有 关,其数值可通过试验求得。 《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55—2000) 提供的αa 、αb 经验值为: 采用碎石:αa=0.46 αb=0.07 采用卵石:αa=0.48 αb =0.33
注:①本表用水量系采用中砂时的平均取值,采用细砂时,每立
方米混凝土用水量可增加5~10㎏,采用粗砂则可减少5~10㎏。 ②掺用各种外加剂或掺合料时,用水量应相应调整。

(4)计算水泥用量(mc0) 根据已确定的 W/C和mw0,可求出lm3混 凝土中水泥用量mc0:
m w0 mco W /C


② 确定混凝土正式配合比 在确定出初步配合比后,还应进行混凝土表观密度 较正,其方法为:首先算出混凝土初步配合比的表 观密度计算值(ρc,c),即 ρc,c= C十W十S十G 再用初步配合比进行试拌混凝土,测得其表观密度 实测值(ρc,t),然后按下式得出校正系数δ,即

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,则上述得出的初步配合比即可确定为 混凝土的正式配合比设计值。若二者之差超过2%时, 则须将初步配合比中每项材料用量均乘以校正系数得值, 即为最终定出的混凝土正式配合比设计值,通常也称实 验室配合比。

为保证混凝土的耐久性,由上式得出的水 泥用量还应大于表4.0.4规定的最小水泥量。 如算得的水泥用量小于表4.0.4规定值,应 取规定的最小水泥用量值。
表 4.0.4 混凝土的最大水灰比和最小水泥用量(JGJ55—2000)
最大水灰比 环境条件 结构物类别 素混凝 土 不作规 定 钢筋 混凝土 0.65 预应力 混凝土 0.60 最小水泥用量(㎏) 素混凝 土 200 钢筋 混凝土 260 预应力 混凝土 300

②当采用体积法(绝对体积法)时,应按下式 计算:
mc 0
c

mg0
g

m so
s

m w0
w
0.01 1

s

式中
m
s
m so m 0
100
g 0
%
ρ c——水泥密度(kg/m3) ,可取 2900~3100 kg/m3。 ρ g——粗骨料的表观密度(kg/m3) ; ρ s——细骨料的表观密度(kg/m3) ; ρ w——水的密度(kg/m3) ,可取 1000 kg/m3; β s——砂率(%) ; 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。
1.干燥环境
正常的居住或办公 用房屋内部件 ·高湿度的室内部件 ·室外部件 ·在非侵蚀性土和(或)水 中的部件 ·经受冻害的室外部件 ·在非侵蚀性土和(或)水 中且经受冻害的部件 · 高湿度且经受冻害中的室 内部件
无冻害 2. 潮湿 环境 有冻害
0.70
0.60
0.60
225
280
300
0.55
0.55

表 3.0 混凝土强度标准差(σ )
混凝土设计 强度等级 fcu,k σ (MPa)
低于 C20
C20~C35
高于 C35
4.0
5.0
6.0

(2)计算水灰比 (W/C) 根据强度公式计算水灰比:
f cu, a f ce C / W b) ( 0
a f ce W C f cu , 0 a b
(3)选定单位用水量(mw0)
用水量根据施工要求的坍落度(参考表4-1)和骨料品种规格, 参考表4.0.1-2选用。
表4—1 混凝土浇筑时的坍落度(GB50204-1992) 结构种类 坍落度 (㎜) 基础或地面等的垫层,无配筋的大体 10~30 积结构或配筋稀疏的结构 板、梁或大型及中型截面的柱子等 30~50 配筋密列的结构(薄壁、斗仓、筒仓。 50~70 细柱等) 配筋特密的结构 70~90
注:①本表系采用机械振捣混凝土时的坍落度,采用人工捣实其值可适
当增大;

②需配制泵送混凝土时,应掺外加剂,坍落度宜为120~180㎜。
表 4.0.1-2 塑性混凝土的用水量(㎏/㎝ 3) (JGJ55-2000) 拌合物稠度 卵石最大粒径 (㎜) 碎石最大粒径 (㎜) 项 目 坍 落 度 (㎜)

三 、混凝土配合比设计的步骤 1. 设计的基本资料 ①混凝土的强度等级、施工管理水平, ②对混凝土耐久性要求, ③原材料品种及其物理力学性质, ④混凝土的部位、结构构造情况、施工条件等。 2.初步配合比计算 (1)确定试配强度(fcu,0)
f cu, f cu,k 1.645 0

混凝土配制强度可按下式计算(JGJ552000):

(2)检验强度和耐久性,确定试验室配 合比 基准配合比能否满足强度要求,需进行强 度检验。一般采用三个不同的配合比,其 中一个为基准配合比,另外两个配合比的 水灰比值,应较基准配合比分别增加及减 少0.05,其用水量应该与基准配合比相同, 但砂率值可做适当调整并测定表观密度。 各种配比制作两组强度试块,如有耐久性 要求,应同时制作有关耐久性测试指标的 试件,标准养护28d天进行强度测定。
f cu, f cu,k 1.645 0

fcu,0——混凝土配制强度(MPa); fcu,k——设计的混凝土强度标准值 (MPa); σ ——混凝土强度标准差(MPa). 式中
混凝土强度标准差(σ) 混凝土强度标准差又称均方差,其计算式 为 n n

2 (f cu,i f) i 1

(2)重量法(假定表观密度法)。 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。
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。

通过以上计算,得出每立方米 混凝土各种材料用量,即初步 配合比计算完成。 4.配合比的调整与确定 通过计算求得的各项材料用量 (初步配合比),必须进行试 验加以检验并进行必要的调整。

(1)调整和易性,确定基准配合比 按初步计算配合比称取材料进行试拌。混 凝土拌合物搅拌均匀后测坍落度,并检查 其粘聚性和保水性能的好坏。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。当试 拌工作完成后,记录好各种材料调整后用 量,并测定混凝土拌合物的实际表观密度 (ρc,t)。此满足和易性的配比为基准配 合比。

5. 混凝土施工配合比换算 混凝土实验室配合比计算用料是以干燥骨料 为基准的,但实际工地使用的骨料常含有一定 的水分,因此必须将实验室配合比进行换算, 换算成扣除骨料中水分后、工地实际施工用的 配合比。其换算方法如下: 设施工配合比1 m3混凝土中水泥、水、砂、 石的用量分别为C’、W’、S’、G’;并设 工地砂子含水率为a%,石子含水率为b%。则 施工配合比1 m3混凝土中各材料用量为 C’=C S’=S· (1+a%) G’=G· (1+b%) W’=W-S· a%-G· b%

二、 普通混凝土配合比设计基本原理 (1)绝对体积法 绝对体积法的基本原理是: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。
mc 0
c

mg0
g

m so
s

m w0
w
0.01 1
式中 ρ c——水泥密度(kg/m3) ,可取 2900~3100 kg/m3。 ρ g——粗骨料的表观密度(kg/m3) ; ρ s——细骨料的表观密度(kg/m3) ; ρ w——水的密度(kg/m3) ,可取 1000 kg/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。
n 1


i 1
f
2
cu,i
nf
2
n 1
对于 C20、C25级混凝土, σ计算值 <2.5MPa时,计算配制强度时取σ≦ 2.5MPa; 对于 C30级以上的混凝土, σ计算值 <3.0MPa时,计算配制强度时取σ≦ 3.0MPa;
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