cA混凝土配合比设计.ppt
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1、中铁八局中铁八局2009年铁路试验工程师年铁路试验工程师/试验员培训试验员培训混凝土配合比设计混凝土配合比设计二二九年八月九年八月简简 介介n n混凝土配合比设计是混凝土质量保证的根本,混凝土配合比设计是混凝土质量保证的根本,普通普通普通普通混凝土配合比设计原则是混凝土配合比设计原则是混凝土配合比设计原则是混凝土配合比设计原则是:n n满足结构设计和施工进度要求的混凝土强度等级;满足结构设计和施工进度要求的混凝土强度等级;满足结构设计和施工进度要求的混凝土强度等级;满足结构设计和施工进度要求的混凝土强度等级;n n保证混凝土拌合物具有良好的工作性,以满足施工保证混凝土拌合物具有良好的工作性,以
2、满足施工保证混凝土拌合物具有良好的工作性,以满足施工保证混凝土拌合物具有良好的工作性,以满足施工条件的要求;条件的要求;条件的要求;条件的要求;n n保证混凝土具有良好的耐久性,满足抗冻、抗渗、保证混凝土具有良好的耐久性,满足抗冻、抗渗、保证混凝土具有良好的耐久性,满足抗冻、抗渗、保证混凝土具有良好的耐久性,满足抗冻、抗渗、抗腐蚀等要求,从而使混凝土达到经久耐用的使用目抗腐蚀等要求,从而使混凝土达到经久耐用的使用目抗腐蚀等要求,从而使混凝土达到经久耐用的使用目抗腐蚀等要求,从而使混凝土达到经久耐用的使用目的;的;的;的;n n在保证上述质量和施工方便的前提下,尽量节约水在保证上述质量和施工方便
3、的前提下,尽量节约水在保证上述质量和施工方便的前提下,尽量节约水在保证上述质量和施工方便的前提下,尽量节约水泥,合理使用原材料,从而降低工程成本,取得良好泥,合理使用原材料,从而降低工程成本,取得良好泥,合理使用原材料,从而降低工程成本,取得良好泥,合理使用原材料,从而降低工程成本,取得良好的经济效益。的经济效益。的经济效益。的经济效益。n n混凝土配合比设计原理主要基于混凝土配合比设计原理主要基于“水灰比定则水灰比定则”,即鲍罗米公式。即鲍罗米公式。n n混凝土配合比是指混凝土中各组成材料相互比例关系。混凝土配合比设计和选择,主要要依据原材料性能、结构要求、施工要求以及结构使用环境条件要求,
4、通过计算、试配和调整,确定各种材料的使用数量。普通混凝土配合比设计基本要求 混凝土配合比设计方法混凝土配合比设计方法混凝土配合比设计方法很多,重点介绍以下三种:qq普通混凝土配合比设计 qq粉煤灰混凝土配合比设计 qq高性能混凝土配合比设计n n依据标准:依据标准:普通混凝土配合比设计规程普通混凝土配合比设计规程JGJ55-2000JGJ55-2000n n一、设计前资料的收集n n要求的混凝土强度等级;要求的混凝土强度等级;n n要求的混凝土施工流动性(如坍落度或维勃稠度);要求的混凝土施工流动性(如坍落度或维勃稠度);n n使用的水泥品种和水泥强度;使用的水泥品种和水泥强度;n n使用骨料
5、的情况使用骨料的情况:粗细骨料的种类、各参数技术指标;粗细骨料的种类、各参数技术指标;n n技术使用的外加剂与外掺料的要求及技术资料;技术使用的外加剂与外掺料的要求及技术资料;n n施工条件:如搅拌方式、运输方式、运输距离、灌注高施工条件:如搅拌方式、运输方式、运输距离、灌注高度、振动密实方式以及结构物的钢筋布置情况等等;度、振动密实方式以及结构物的钢筋布置情况等等;n n施工和使用的环境条件:如春、夏、秋、冬及风、雨、施工和使用的环境条件:如春、夏、秋、冬及风、雨、霜、雪、温度、湿度、环境水以及环境介质是否有侵蚀霜、雪、温度、湿度、环境水以及环境介质是否有侵蚀性等;性等;n n养护方法:如自
6、然养护、蒸汽养护、压蒸养护等。养护方法:如自然养护、蒸汽养护、压蒸养护等。q普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计三大主要技术参数的确定:三大主要技术参数的确定:n水灰比水灰比n砂率n单位用水量二、配合比设计的主要技术参数二、配合比设计的主要技术参数 由这三个参数可以确定混凝土的配合比,而由这三个参数可以确定混凝土的配合比,而配合比设计最终也是决定这三个主要参数。配合比设计最终也是决定这三个主要参数。n1 1、水灰比(、水灰比(W/CW/C)n n水灰比是指单位体积混凝土拌合物中,水与水泥的重量比。它对塑性混凝土的强度起着决定性的作用。n n水灰比与强度的关系可见下式(保罗米公式):n n常
7、数常数 的物理意义是:水泥强度转化为混的物理意义是:水泥强度转化为混凝土强度的换算系数,它主要反映混凝土凝土强度的换算系数,它主要反映混凝土的内聚力,其中包括水泥石本身的内聚力的内聚力,其中包括水泥石本身的内聚力和水泥石与骨料之间的粘结力;和水泥石与骨料之间的粘结力;n n常数常数 的物理意义是:当混凝土强度等于的物理意义是:当混凝土强度等于零时的灰水比,这个灰水比是虚拟的,所零时的灰水比,这个灰水比是虚拟的,所以称为虚拟灰水比,它反映了的水化强度以称为虚拟灰水比,它反映了的水化强度及骨料在混凝土中的骨架作用对混凝土强及骨料在混凝土中的骨架作用对混凝土强度的影响。度的影响。n n保罗米公式的前
8、提是混凝土的流动性一致。即只有在混凝土流动性保持一致的情况下,用相同的密实方法可以达到相同的密实结果,则混凝土强度与灰水比有线性关系。n n保罗米公式的各项参数均有现实的物理意义,公保罗米公式的各项参数均有现实的物理意义,公式可以表达如下的概念:式可以表达如下的概念:n n混凝土强度混凝土强度R R与水泥的强度成正比,即水泥强度越与水泥的强度成正比,即水泥强度越大则混凝土强度越高,两者之间有确定的关系;大则混凝土强度越高,两者之间有确定的关系;n n混凝土强度混凝土强度R R与灰水比与灰水比C/WC/W有关,即灰水比越大,有关,即灰水比越大,混凝土强度越高;混凝土强度越高;n n如果以灰水比为
9、横坐标,混凝土强度为纵坐标,如果以灰水比为横坐标,混凝土强度为纵坐标,则混凝土强度则混凝土强度灰水比关系曲线因水泥强度不同灰水比关系曲线因水泥强度不同成为一组平行的直线。成为一组平行的直线。它与纵轴交于它与纵轴交于它与纵轴交于它与纵轴交于 ,与,与,与,与横轴交于横轴交于横轴交于横轴交于 。当水泥强度。当水泥强度。当水泥强度。当水泥强度 固定时,混凝土强固定时,混凝土强固定时,混凝土强固定时,混凝土强度大小仅决定于灰水比。在度大小仅决定于灰水比。在度大小仅决定于灰水比。在度大小仅决定于灰水比。在JGJ55-2000JGJ55-2000JGJ55-2000JGJ55-2000普通混普通混普通混普
10、通混凝土配合比设计规程规定了凝土配合比设计规程规定了凝土配合比设计规程规定了凝土配合比设计规程规定了 和和和和 。n2、砂率n n砂率是指骨料中砂子所占的比例,即砂重与砂、石总重量之比。混凝土是一种层状结构,可以近似考虑成水泥浆包裹砂子成为砂浆,砂浆再包裹石子成为混凝土,因此正确地选择砂率,使得砂、石、水泥浆比例恰当,可以保证混凝土的流动性、黏聚性、保水性,使混凝土达到密实状态。普通混凝土的砂率一般在30%44%之间。影响砂率选择的因素很多,如石子的形态(使用卵石时可选择相对较低的砂率)、粒径、空隙率、水灰比等,对细砂或粗砂,可相应选用较低或较高的砂率。n n另外,在骨料总量一定的前提下,砂率
11、过小,石另外,在骨料总量一定的前提下,砂率过小,石子包裹不好,可能使得混凝土拌合物的流动性差,子包裹不好,可能使得混凝土拌合物的流动性差,易离析、泌水;在水泥浆一定的前提下,砂率过易离析、泌水;在水泥浆一定的前提下,砂率过大,可能造成包裹砂子的水泥浆过少,砂粒之间大,可能造成包裹砂子的水泥浆过少,砂粒之间的摩擦阻力加大,混凝土拌合物的流动性变差。的摩擦阻力加大,混凝土拌合物的流动性变差。砂率不足,往往会造成混凝土离析,水泥浆流失。砂率不足,往往会造成混凝土离析,水泥浆流失。因此,砂率的确定,必须进行试验调整,从而选因此,砂率的确定,必须进行试验调整,从而选择较恰当的砂率,保证尽可能少的单位用水
12、量、择较恰当的砂率,保证尽可能少的单位用水量、尽可能少的水泥用量,同时保证混凝土具有最大尽可能少的水泥用量,同时保证混凝土具有最大的流动性,不离析、不泌水。砂率的确定,关键的流动性,不离析、不泌水。砂率的确定,关键在于试验、调整。在于试验、调整。n n3、单位用水量(W)n n单位用水量是指单方混凝土中用水量的多少单位用水量是指单方混凝土中用水量的多少。单位用水。单位用水量是一个非常重要的参数,量是一个非常重要的参数,它直接影响混凝土的流动性、它直接影响混凝土的流动性、黏聚性和保水性黏聚性和保水性。在保证混凝土不离析、不泌水的前提。在保证混凝土不离析、不泌水的前提下,可以认为单位用水量下,可以
13、认为单位用水量W W越大,混凝土的流动性越高。越大,混凝土的流动性越高。但单位用水量过大,可能造成混凝土的离析和泌水。离但单位用水量过大,可能造成混凝土的离析和泌水。离析和泌水的混凝土在浇筑成型时,会形成不均匀的结构,析和泌水的混凝土在浇筑成型时,会形成不均匀的结构,形成缺陷,给混凝土结构造成隐患。因此,选择单位用形成缺陷,给混凝土结构造成隐患。因此,选择单位用水量时,前提条件下是不能离析和泌水。水量时,前提条件下是不能离析和泌水。K值与石子最大粒径的关系石子最大粒径石子最大粒径石子最大粒径石子最大粒径9.5mm9.5mm19.5mm19.5mm37.5mm37.5mm75.0mm75.0mm
14、KK值值值值碎石碎石碎石碎石57.557.553.553.548.548.544.044.0卵石卵石卵石卵石54.554.550.050.045.545.541.041.0三、普通混凝土配合比设计步骤三、普通混凝土配合比设计步骤n n确定配制强度n n确定水灰比n n确定单位用水量n n计算水泥用量n n确定砂率n n确定砂石用量普通混凝土配合比设计流程图混凝土的配制强度水灰比(W/C)用水量(mw)水泥用量(mc)合理砂率(mc)砂用量(ms)和石子用量(mg)水灰比(W/C)、粗骨料种类、最大粒径重量法或体积法和易性指标(坍落度等)和粗骨料种类、最大粒径耐久性要求1、确定配制强度确定配制强
15、度 n n配制强度按下列公式计算:n n上式有着非常明确的数理统计意义,即按公式的要求配制的混凝土,有95%的保证率保证施工后的混凝土强度会大于规定的强度标准值(强度标准值可以近似理解为设计的混凝土强度)。混凝土强度标准差可根据近期同类混凝土资料求得,试件组数不应少于25组,按下列公式计算:当无统计强度资料时,混凝土强度标准差可当无统计强度资料时,混凝土强度标准差可以按下表取值以按下表取值 混凝土强度等级混凝土强度等级混凝土强度等级混凝土强度等级 标准差(标准差(标准差(标准差(MPaMPaMPaMPa)生产单位生产单位生产单位生产单位C20C20C20C20C20C20C20C20C40C4
16、0C40C40C40C40C40C40预制混凝土构件厂预制混凝土构件厂预制混凝土构件厂预制混凝土构件厂3.03.03.03.04.04.04.04.05.05.05.05.0现场集中搅拌混凝土施工单位现场集中搅拌混凝土施工单位现场集中搅拌混凝土施工单位现场集中搅拌混凝土施工单位3.53.53.53.54.54.54.54.55.55.55.55.52、确定水灰比确定水灰比n n混凝土强度等级小于混凝土强度等级小于C60C60时时 ,水灰比按下列公式,水灰比按下列公式计算:计算:n n该公式保罗米公式的另一种表达形式,其常数该公式保罗米公式的另一种表达形式,其常数 和和 的意义也是一致的,按下表
17、选择。的意义也是一致的,按下表选择。n n保罗米公式回归常数保罗米公式回归常数系数系数粗骨料种粗骨料种类类碎石碎石卵石卵石0.460.480.070.33当无水泥28天抗压强度实测值时,可按以下公式确定。可以到水泥厂查询。也可根据水泥厂最近三个月的生产情况进行统计得到。也可由水泥3天抗压强度值按快速测定水泥强度的方法推算得了。按耐久性要求复核水灰比n n在进行混凝土配合比设计时,混凝土的最大水灰比和最小水泥用量,应符合书上表“混凝土的最大水灰比和最小水泥用量规定值”的要求。如计算所得的水灰比值大于规定值时,应按规定值选取。即在计算的水灰比和规定的水灰比之间,选择较小的水灰比;如计算的水泥用量小
18、于规定的水泥用量,则选择规定的水泥用量,即在计算的水泥用量和规定的水泥用量之间选择较大的水泥用量。3、确定单位用水量确定单位用水量n n单位用水量是混凝土配合比设计中一个非单位用水量是混凝土配合比设计中一个非常重要的指标,它的选择是决定混凝土配常重要的指标,它的选择是决定混凝土配合比设计的一个关键。合比设计的一个关键。n n塑性混凝土单位用水量的确定:n n塑性混凝土单位用水量应力求采用最小值塑性混凝土单位用水量应力求采用最小值.1)通常水灰比在0.40.8范围,查表;2)水灰比小于0.4及采用特殊成型工艺的混凝土应通过试验确定。塑性混凝土用水量参考值(kg/m3)拌合物流拌合物流拌合物流拌合
19、物流动动动动度度度度卵石最大粒径卵石最大粒径卵石最大粒径卵石最大粒径(mm)(mm)碎石最大粒径碎石最大粒径碎石最大粒径碎石最大粒径(mm)(mm)项项项项目目目目指指指指标标标标1010202031.531.540401010202031.531.54040坍坍坍坍落落落落度度度度/mm/mm1031030 01901901701701601601501502002001851851751751651653553550 02002001801801701701601602102101951951851851751755575570 021021019019018018017017022022
20、02052051951951851857597590 0215215195195185185175175230230215215205205195195n n流动性和大流动性混凝土单位用水量:n n以上表坍落度90mm的用水量为基础,坍落度每增加20mm,用水量增加5kg,计算出未掺减水剂时混凝土的单位用水量。n n掺外加剂混凝土单位用水量:n n 用水量为:W=Wo(1-)n nW:为掺减水剂时混凝土的单位用水量;n nWo:为未掺减水剂时混凝土的单位用水量;n n:为减水剂减水率.n n以上三点分别叙述了三种流动度范围内混以上三点分别叙述了三种流动度范围内混凝土单位用水量的选择方法,无论是
21、所引凝土单位用水量的选择方法,无论是所引用的表格,还是一些计算公式、原则,只用的表格,还是一些计算公式、原则,只是一种参考而非规定,而最终决定单位用是一种参考而非规定,而最终决定单位用水量还是要经过试验试配的过程,由试验水量还是要经过试验试配的过程,由试验结果决定。结果决定。4、确定水泥用量确定水泥用量n n计算水泥用量:n n在确定水泥用量时,还应按表在确定水泥用量时,还应按表“混凝土的最大水灰比和最小水泥用量规定值”的要的要求复核最小水泥用量,在该表规定的值和求复核最小水泥用量,在该表规定的值和上式计算的值之间选择较大的值作为最终上式计算的值之间选择较大的值作为最终的水泥用量。的水泥用量。
22、5、确定砂率确定砂率一一一一般般般般地地地地,砂砂砂砂率率率率的的的的选选选选取取取取主主主主要要要要是是是是以以以以经经经经验验验验为为为为主主主主,其其其其原原原原则则则则是是是是确保砂子能完全填充石子间的空隙。确保砂子能完全填充石子间的空隙。确保砂子能完全填充石子间的空隙。确保砂子能完全填充石子间的空隙。(1 1)坍落度为)坍落度为101060mm60mm时,可查表确定;时,可查表确定;(2 2)坍坍落落度度大大于于60mm60mm,可可经经试试验验确确定定或或每每增增加加20mm20mm砂率增大砂率增大1 1;(3 3)坍落度小于)坍落度小于10mm10mm,应经试验确定;,应经试验确
23、定;(4 4)对细砂或粗砂,可相应地减少或增大砂率;)对细砂或粗砂,可相应地减少或增大砂率;(5 5)只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时,砂率应)只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时,砂率应适当增大,对薄壁结构,砂率取较大值。适当增大,对薄壁结构,砂率取较大值。6、确定砂石用量确定砂石用量n n体积法计算:n n重量法计算:配合比试配与调整配合比试配与调整n n当混凝土配合比计算完成后应进行试配,当混凝土配合比计算完成后应进行试配,其目的是检验计算的混凝土配合比是否达其目的是检验计算的混凝土配合比是否达到强度等级和施工条件的要求,如有不符到强度等级和施工条件的要求,如有不符合,应进行调整。试配是一个
24、关键环节。合,应进行调整。试配是一个关键环节。仅用级配、粒径等还不能完全反映砂子、仅用级配、粒径等还不能完全反映砂子、石子的颗粒及填充情况,同时砂率、用水石子的颗粒及填充情况,同时砂率、用水量也是经选择确定的,是否恰当,这些因量也是经选择确定的,是否恰当,这些因素决定了配合比计算中还存在相当的不确素决定了配合比计算中还存在相当的不确定性,因此必须进行试配才能够确认计算定性,因此必须进行试配才能够确认计算的配合比是否恰当,是否达到设计的要求。的配合比是否恰当,是否达到设计的要求。n n试配时应注意以下几点:n n试配使用的原材料应与工程中实际的材料相同,其搅拌方法宜与生产时使用的方法相同;n n
25、试配的数量,应根据粗内料最大粒径选定,粗骨料最大粒径不大于31.5mm时,拌和的数量不少于15升;粗骨料最大粒径大于或等于40mm时,拌合物数量不少于25升。采用机械搅拌时,其搅拌数量级不应小于搅拌机额定搅拌量的四分之一;n n所使用的砂石材料应以干燥状态为基准。n n2、工作性能的调整n n当坍落度值比设计要求值大或小时,可在当坍落度值比设计要求值大或小时,可在保持水保持水灰比不变灰比不变的情况下增加水泥浆量或减少水泥浆量的情况下增加水泥浆量或减少水泥浆量(即同时增加水和水泥用量或同时减少水和水泥(即同时增加水和水泥用量或同时减少水和水泥用量)。普通混凝土每增、减用量)。普通混凝土每增、减1
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