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1、混凝土工艺学第10讲：混凝土配合比设计目录混凝土配合比设计的理念、参数混凝土配合比设计的理念、参数普通混凝土配合比设计方法普通混凝土配合比设计方法混凝土配合比设计理念01根据工程要求、结构形式和施工条件来确定各组成材料数量之间的比例关系品品质优良的混凝土良的混凝土a.科学的设计理念b.丰富的工程实践经验1.混凝土配合比混凝土配合比设计目的：目的：外加外加剂的广泛使用的广泛使用改改变了混凝土与水泥的了混凝土与水泥的关系关系,混凝土混凝土强度不再像度不再像过去那去那样仅依依赖于水泥。于水泥。设计理念1 01混凝土配合比设计理念2.混凝土配合比混凝土配合比设计理念：理念：当当选择合适的水泥合适的水泥
2、时，混凝土在，混凝土在较低水低水胶比下，也可以胶比下，也可以实现大流大流动性和高性和高强度高度高性能化性能化。01混凝土配合比设计理念2.混凝土配合比混凝土配合比设计理念：理念：严酷环境中的工程越来越多，耐久性要求突出。用水量对混凝土开裂以及耐久性的影响非常大。设计理念201混凝土配合比设计理念2.混凝土配合比混凝土配合比设计理念：理念：u强度相同度相同时，减少用水量，亦减少水泥用，减少用水量，亦减少水泥用量，混凝土的温度收量，混凝土的温度收缩、自收、自收缩和干和干缩随随之之减少。减少。u配合配合比比设计中中应该从从强调W/C-强度度关系关系转变到用水量到用水量-耐久性关系。耐久性关系。01混
3、凝土配合比设计理念2.混凝土配合比混凝土配合比设计理念：理念：设计理念2混凝土表面的干燥收缩裂缝01混凝土配合比设计理念2.混凝土配合比混凝土配合比设计理念：理念：u为满足不同施工工足不同施工工艺和条件和条件，混凝土流，混凝土流变性能要求性能要求提高。提高。u配合配合比比设计应考考虑到与施工条件相匹配的到与施工条件相匹配的和易性。和易性。设计理念 3拌合物离析泌水现象和易性01混凝土配合比设计理念3.混凝土配合比混凝土配合比设计理念基本要求：理念基本要求：强度耐久性混凝土作为大量使用的建筑材料，配合比科学设计的最终目的是必须符合低碳和可持续发展的生态要求。经济性01混凝土配合比设计理念3.混凝
4、土配合比混凝土配合比设计理念基本要求：理念基本要求：可持续发展（金钥匙）混凝土作为大量使用的建筑材料，配合比科学设计的最终目的是必须符合低碳和可持续发展的生态要求。以 JGJ 55-2011普通混凝土配合比设计规程介绍普通混凝土配合比设计的设计方法。02混凝土配合比设计参数单位体积用水量三个重要参数：水胶比：砂率：+=02混凝土配合比设计参数凝胶材料水浆体石子砂子骨料单位用水量Wo砂率SP水胶比W/B与强度、耐久性有关与粘聚性，保水性有关混凝土与流动性有关03三参数与混凝土的各项性能之间的关系科学设计！砂率过小，砂子的含量少，拌合物的粘聚性和保水性，就会稍差，强度和耐久性也随之影响。初步配合比
5、基准配合比设计配合比施工配合比强度调整和易性调整含水率调整普通混凝土配合比设计规程以该规程来学习如何进行混凝土配合比设计例湖南工学院某教学楼准备现浇钢筋混凝土柱，混凝土设计等级为C35，采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，无实测强度，密度3.1g/cm3；粉煤灰为I级灰，密度为2.1g/cm3，掺量为20%，砂子为中砂，表观密度为2.6g/cm3；石子为碎石，表观密度为2.7g/cm3，现有石子级配为531.5mm。混凝土要求坍落度3550mm。施工采用机械搅拌，机械振捣。第一步：充分了解第一步：充分了解给定定资料料混凝土混凝土设计强度等度等级要求要求不同的结构部位，强度要求不同，题目要求配制
6、一种C35混凝土。初步配合比计算01混凝土的耐久性要求 不同环境条件的混凝土，对耐久性要求不同。地下室顶板钢筋锈蚀冻融破坏的大坝坝面01初步配合比计算第一步：充分了解第一步：充分了解给定定资料料混凝土的耐久性混凝土的耐久性要求要求n本题的混凝土所处环境是当地衡阳n气候良好，没有明显的腐蚀介质n对耐久性的控制要求不高01初步配合比计算第一步：充分了解第一步：充分了解给定定资料料n根据施工条件：搅拌和振动方法，构件形状及尺寸，以及钢筋的疏密程度等，确定新拌混凝土坍落度和骨料最大粒径。n一般情况下，构件形状复杂，钢筋间距越密，所需坍落度越大；且骨料最大粒径要满足钢筋间距及结构界面尺寸要求。n本题目已
7、给定坍落度为3550mm，骨料最大粒31.5mm。混凝土的施工条件01初步配合比计算第一步：充分了解第一步：充分了解给定定资料料n了解施工单位管理水平，确定混凝土的强度富余量。n设计规定的混凝土强度是最低要求的强度。从结构安全角度，设计的混凝土配合比要有一定的强度富余。n施工用的配合比的平均强度应当大于设计强度，这个施工平均强度称为配制强度。了解施工单位的管理水平01初步配合比计算第一步：充分了解第一步：充分了解给定定资料料混凝土配制强度的确定（fcu,0）：fcu,0fcu,k1.645 （1）nfcu,k设计的混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）n施工单位的混凝土强度标准差（Mpa）；反映
8、混凝土强度的变异性，与施工单位的施工水平有关。了解施工单位的管理水平01初步配合比计算第一步：充分了解给定资料混凝土设计强度富余值本题没有强度历史数据的积累，可按规范要求选取标准差为5MPa。了解施工单位的管理水平01初步配合比计算第一步：充分了解给定资料强度等级C20C25C45C50C55/MPa4.05.06.0表1 标准差值本题中，混凝土配制强度的确定：fcu,o351.645543.2(MPa)n配制强度大于设计强度；强度的富余值与质量控制水平有关。n质量控制不好，混凝土强度波动幅度大，必须相应地要求增加富余强度。从而增加水泥用量，导致成本增加。n施工管理水平高，施工变异性小，不仅能
9、保证工程质量，也是一种有效的节约措施。了解施工单位的管理水平01初步配合比计算第一步：充分了解给定资料水泥品种，强度等级，生产日期等;砂石密度、含水率、级配、最大的粒径、压碎值等；拌合用水情况；外加剂品种，特性等。原材料情况01初步配合比计算第一步：充分了解给定资料n当强度等级小于等于C60时，式中a、b回归系数，按下表取值粗骨粗骨料品种料品种系数系数 碎石碎石卵石卵石a0.530.49b0.200.1301初步配合比计算第二步：计算水胶比 表2 回归系数a、b的选用本题中，粗骨料为碎石，a取0.53；b取0.20。式中fb胶凝材料28d胶砂强度（MPa），可实测；当无实测值时，可按式3计算：
10、式中：f、s粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数，可按表3选fce水泥胶砂28d抗压强度（MPa），可实测，也可计算确定=（3）01初步配合比计算第二步：计算水胶比（2）根据题意和表3：掺量为20%的I级粉煤灰f可取0.8501初步配合比计算第二步：计算水胶比n注：采用级、级粉煤灰宜取上限值。式中：c水泥强度等级值的富余系数，可按实际统计资料确定；当缺乏实际统计资料时，也可按表4选用。fce,g水泥强度等级值（MPa）。当水泥胶砂28d抗压强度（fce）无实测值时，可按式（4）计算：（4）01初步配合比计算第二步：计算水胶比 表4 水泥强度等级值的富余系数（c）01初步配合比计算第二步：计算
11、水胶比 水胶比水胶比计算算结果果01初步配合比计算第二步：计算水胶比 不同混凝土结构的环境类别有明确要求最大水胶比。复核耐久性01初步配合比计算第二步：计算水胶比 题目中的教学楼处在干湿交替环境，处于该条件下的混凝土水胶比不得超过0.5。计算算的的结果符合要求。果符合要求。01初步配合比计算第二步：计算水胶比 根据粗集料的品种根据粗集料的品种、最大最大粒径粒径及施工要求的坍落度，按表及施工要求的坍落度，按表5选取。取。表5 普通混凝土的单位用水量，kg第三步：第三步：每1m3混凝土用水量的确定（mw0）本题粗骨料为碎石，级配531.5mm，混凝土要求坍落度3550mm，查表表的的185kg/m
12、3。01初步配合比计算注：注：1.1.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量可增加5 51010,用粗砂时，则可减少用粗砂时，则可减少5 51010。2.2.掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。1m3混凝土的水泥用量（mf0）1m3混凝土的粉煤灰用量（mc0）1m3混凝土的胶凝材料用量（mb0）mc0=39480%=315Kg/m3mf0=39420%=79Kg/m3第四步：凝胶材料用量的确定（mb0）01初步配合比计算复核复核耐久性耐久性：胶
13、凝材料用量需要满足混凝土结构耐久性设计规范（GB/T50476-2008）耐久性要求。第第四四步步：凝胶材料用量的确定（mb0）01初步配合比计算 本本题胶凝材料用量可取胶凝材料用量可取394kg/m3。砂率与坍落度、水胶比和粗骨料的种类与粒径密切相关。砂率砂率s 的确定的确定表6 混凝土砂率（%）第五步：第五步：砂率s 的确定01初步配合比计算水胶比卵石最大粒径（mm）碎石最大粒径（mm）1020401620400.402632253124303035293427320.503035293428333338323730350.603338323731363641354033380.70364
14、135403439394438433641本本题混凝土砂率混凝土砂率选取取35%。砂率：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。因此，稍大的砂率较好。砂率：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。因此，稍大的砂率较好。1 1坍落度小于坍落度小于10mm10mm的混凝土，其砂率应经试验确定。的混凝土，其砂率应经试验确定。2 2坍落度为坍落度为101060mm60mm的混凝土砂率，可根据粗骨料品种、最大公称粒径及水灰比按上表选取。的混凝土砂率，可根据粗骨料品种、最大公称粒径及水灰比按上表选取。3 3坍落度大于坍落度大于60mm60mm的混凝土砂率，可经试验确定，
15、也可在上表的基础上，按坍落度每增大的混凝土砂率，可经试验确定，也可在上表的基础上，按坍落度每增大20mm20mm、砂率增大砂率增大1 1的幅度予以调整。的幅度予以调整。第六步：第六步：计算粗（算粗（mg0）、）、细骨料（骨料（ms0）用量）用量mcp每立方米混凝土拌合物的假定重量，可取 23502450kg/m3。质量法：01初步配合比计算混凝土含气量百分数（%），不使用引气型外加剂时，取1。体积法：第六步：第六步：计算粗（算粗（mg0）、）、细骨料（骨料（ms0）用量）用量01初步配合比计算体积法计算第六步：第六步：计算粗（算粗（mg0）、）、细骨料（骨料（ms0）用量）用量01初步配合比计
16、算本题各材料的用量：mco:mf0:ms0:mg0:mw0=315:79:621:1153:185配合比的试配、调整与确定02试配按初步计算配合比称取一定质量的组成材料，拌制20L以上混凝土，分别测定和易性、强度。1.试配配和易性试验调整坍落度太大，保持砂率不变，增加骨料用量。坍落度合适，粘聚性和保水性不良时，适当提高砂率。坍落度低于设计要求，保持水胶比不变，增加适量浆体。配合比的试配、调整与确定022.调整整配合比的试配、调整与确定022.调整整aWbW/BWcW表6 强度试验调整配合比采用三个不同的配合比，其中一个为确定的试拌配合比，另外两个配合比的水胶比，宜较试拌配合比分别增加和减少0.
17、05，砂率可分别增加和减少1%，用水量保持相同。强度试验调整配合比的试配、调整与确定02根据混凝土强度试验结果，绘制强度和胶水比的线性关系图，或采用插值法确定，略大于配制强度的对应胶水比。确定胶水比后，其他原材料用量需要进行相应调整。配合比的试配、调整与确定02调整后的拌合物表观密度计算值：c,cmc+mf+ms+mg+mw拌合物表观密度实测值为c,t表观密度检验配合比的试配、调整与确定02该配合比设计方法是否万能？高强度混凝土，水胶比和强度是否成线性关系？石灰石粉，能提供良好的和易性，但自身活性低，如何确定其影响系数？我国工程院资深院士清华大学陈肇元教授：“能满足质量控制标准的混凝土，可以有不同的配合比设计方法”。清华大学廉慧珍教授：提出当代混凝土配合比要素的选择和配合比计算方法的建议。配合比的试配、调整与确定02混凝土是一门试验的科学！当砂子含水率5%，石子含水率2%，求施工配合比。施工配合比03