试验检测基础之砼三.ppt

第三讲 普通混凝土配合比设计,3.1混凝土配制强度的确定3.2混凝土配合比设计的基本要求3.3混凝土配合比设计的主要参数3.4混凝土配合比设计的方法、步骤及实例,普通混凝土配合比设计规程（JGJ55-2000）,混凝土配合比设计，是根据材料的技术性能、工程要求、结构形式和施工条件，来确定混凝土各组成材料之间的配合比例。通常有两种表示方式：一种是以每立方米混凝土中各种材料的用量来表示。另一种是以各种材料相互间质量比来表示(以水泥质量为1)。,3.1混凝土配制强度的确定,(1)满足设计要求的强度；(2)满足施工要求的和易性；(3)满足与环境相适应的耐久性；(4)在保证质量的前提下，应尽量节约水泥，降低成本。,3.2 混凝土配合比设计的基本要求,在混凝土配合比中，水灰比、单位用水量及砂率值直接影响混凝土的技术性质和经济效益，是混凝土配合比的3个重要参数。混凝土配合比设计就是要正确地确定这3个参数。,3.3 混凝土配合比设计的主要参数,水灰比（WC）是影响混凝土抗压强度的最主要的因素。这种影响从实质上是水灰比影响了混凝土的孔隙率，即混凝土内水泥石的孔隙率。水灰比越大，则混凝土中水泥石的毛细孔隙率越大，因而强度越低。同时当水灰比较大时，水易在粗骨料的下表面聚集，形成具有一定厚度的水层，即界面裂纹（或界面孔隙），降低了界面粘结强度，从而使混凝土的强度下降。,现场浇灌混凝土时，经常发现施工人员向混凝土拌合物中加水。虽然增加用水量，可提高混凝土拌合物的流动性。但是将使混凝土拌合料的粘聚性和保水性降低。特别是因水灰比（）的增大，增加了混凝土内部的毛细孔隙的含量，因而会降低混凝土的强度和耐久性，并增大混凝土的变形，造成质量事故。故现场浇灌混凝土时，必须严禁施工人员随意向混凝土拌合物中加水。,合理砂率是指用水量、水泥用量一定的情况下，能使拌合料具有最大流动性，且能保证拌合料具有良好的粘聚性和保水性的的砂率。或是在坍落度一定时，使拌合料具有最小水泥用量的砂率。影响合理砂率的主要因素有砂、石的粗细，砂、石的品种与级配，水灰比以及外加剂等。石子越大，砂子越细、级配越好、水灰比越小，则合理砂率越小。采用卵石和减水剂、引气剂时，合理砂率较小。因砂率表示混凝土中砂子与石子二者的组合关系，砂率的变动，会使骨料的总表面积和空隙率发生很大的变化，因此对混凝土拌合物的和易性有显著的影响。,当砂率过大时，骨料的总表面积和空隙率均增大，当混凝土中水泥浆量一定的情况下，拌合物就显得干稠，流动性就变小，如要保持流动性不变，则需增加水泥浆，就要多耗用水泥。反之，若砂率过小，则拌合物中显得石子过多而砂子过少，形成砂浆量不足以包裹石子表面，并不能填满石子间空隙。使混凝土产生粗骨料离析、水泥浆流失，甚至出现溃散等现象。,为什么在拌制混凝土时，砂的用量应按质量计，而不能以体积计量？砂子的体积和堆积密度与其含水状态紧密相关。随着含水率的增大，砂颗粒表面包裹着一层水膜，引起砂体积增大。当砂的含水率为时，其体积最大而堆积密度最小，砂的体积可增加2030。若含水率继续增大，砂表面水膜增厚，由于水的自重超过砂粒表面对水的吸附力而产生流动，并迁入砂粒间的空隙中，于是砂粒表面的水膜被挤破消失，砂体积减小。当含水率达左右时，湿砂体积与干砂相近；含水率继续增大，则砂粒互相挤紧，这时湿砂的体积可小于干砂。,按照已选择的原材料性能及混凝土的技术要求进行初步计算，得出“初步配合比”；经过试验室试拌调整，得出“基准配合比”；经过强度检验(如有抗渗、抗冻等其他性能要求，应当进行相应的检验)，定出满足设计和施工要求并比较经济的“试验室配合比”(也叫设计配合比)；根据现场砂、石的实际含水率，对试验室配合比进行调整，求出“施工配合比”。,3.4 混凝土配合比设计的方法、步骤及实例,为什么不宜用高强度等级水泥配制低强度等级的混凝土？,采用高强度等级水泥配制低强度等级混凝土时，只需少量的水泥或较大的水灰比就可满足强度要求，但却满足不了施工要求的良好的和易性，使施工困难，并且硬化后的耐久性较差。因而不宜用高强度等级水泥配制低强度等级的混凝土。,为什么不宜用低强度等级水泥配制高强度等级的混凝土？,用低强度等级水泥配制高强度等级的混凝土时，一是很难达到要求的强度，二是需采用很小的水灰比或者说水泥用量很大，因而硬化后混凝土的干缩变形和徐变变形大，对混凝土结构不利，易于干裂。同时由于水泥用量大，水化放热量也大，对大体积或较大体积的工程也极为不利。此外经济上也不合理。所以不宜用低强度等级水泥配制高强度等级的混凝土。,若用低强度水泥来配制高强度混凝土，为满足强度要求必然使水泥用量过多。这不仅不经济，而且使混凝土收缩和水化热增大。还将因必须采用很小的水灰比而造成混凝土太干，施工困难，不易捣实，使混凝土质量不能保证。如果用高强度水泥来配制低强度混凝土，单从强度考虑只须用少量水泥就可满足要求，但为了又要满足混凝土拌合物和易性及混凝土耐久性要求，就必须再增加一些水泥用量。这样往往产生超强现象，也不经济。当在实际工程中因受供应条件限制而发生这种情况时，可在高强度水泥中掺入一定量的掺合料（如粉煤灰）即能使问题得到较好解决。,(1)确定配制强度(fcu,o)配制强度按下式计算：(2)初步确定水灰比(W/C)采用碎石时：采用卵石时：,3.4.1 计算初步配合比,(3)选择单位用水量(mW0)干硬性和塑性混凝土用水量的确定a.水灰比在0.400.80范围时，根据粗骨料的品种、粒径及施工要求的混凝土拌合物稠度，其用水量可按表3.1选取。b.水灰比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土用水量，应通过试验确定。,流动性和大流动性混凝土的用水量宜按下列步骤进行 a.以表3.1中坍落度90mm的用水量为基础，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg，计算出未掺外加剂时的混凝土的用水量；b.掺外加剂时的混凝土的用水量可按下式计算：,(4)计算单位水泥用量(mC0)根据已选定的单位用水量(mW0)及初步确定的水灰比(W/C)，可计算出单位水泥用量(mC0)：(5)选取合理砂率值(S)一般应通过试验找出合理砂率，也可按骨料种类、规格及混凝土水灰比，参考表3.3选取。,(6)计算砂、石用量(mS0、mG0)体积法 即将混凝土拌合物的体积，看成是各组成材料绝对体积，加上拌合物中所含空气的体积。据此可列关系式：再根据已选取的砂率值列出关系式：,质量法 即假定混凝土拌合物在振捣密实状态下每立方米的质量mCP为一固定值，再根据已知砂率，列出关系式下式：,表3.1 塑性和干硬性混凝土的单位用水量(JGJ 552000),小例题,3.1、某混凝土试验室有一张混凝土用量配方，数字表示为1：0.61：2.50：4.45，下列哪种比例描述是正确的（）。A.水：水泥：砂：石 B.水泥：水：砂：石 C.砂：水泥：水：石 D.水泥：砂：水：石3.2试配混凝土，经计算砂石总重量是1880kg，选用砂率30%，则石子用量为（1316）kg。,3.3、某混凝土工程，所用配合比为水泥：砂：碎石=1：1.98：3.90，W/C=0.64。已知混凝土拌合物的体积密度为2400 kg/m3，1立方米混凝土中含石（1244）kg。,小例题,3.4（）是既满足强度要求又满足工作性要求的配合比设计。A、初步配合比 B、基本配合比 C、试验室配合比 D、工地配合比3.5、某混凝土预制构件厂，生产钢筋混凝土大量需用设计强度为C30的混凝土，已知混凝土强度标准差为4.0 MPa，则混凝土的配制强度为（36.58）MPa。3.6某工程的混凝土变异系数为15%，平均强度为23MPa，设计强度等级C20，该工程混凝土的标准差为（3.45）MPa。,调整的目的：一是使混凝土拌合物的和易性满足施工需要；二是使水灰比符合混凝土强度及耐久性要求。(1)和易性调整 按初步配合比称取表3.2规定的体积时各组成材料的用量，搅拌均匀后测定其坍落度，同时观察其粘聚性和保水性。,3.4.2 确定试验室配合比,当试样调整工作完成后，应测出混凝土拌合物的实际表观密度mCP(kg/m3)，并按下式重新计算每立方米混凝土的各项材料用量：,表3.2 混凝土试配时最小拌和量,表3.3 混凝土砂率(%),(2)强度复核 方法是采用调整后的配合比制成3组不同水灰比的混凝土试块：一组采用基准配合比，另外两组配合比的水灰比，宜较基准配合比的水灰比分别增加和减少0.05，用水量应与基准配合比相同，砂率可分别增加和减少1%。分别将3组试件标准养护28d，根据测得的强度值与相对应的灰水比(C/W)关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度fcu,o相对应的灰水比，并应按下列原则确定每立方米混凝土的材料用量.,用水量(mW)在基准配合比用水量的基础上，根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度进行调整确定；水泥用量(mC)以用水量乘选定的灰水比计算确定；粗、细骨料用量(mG、mS)应在基准配合比的粗、细骨料用量的基础上，按选定的灰水比调整后确定。由强度复核之后的配合比，还应根据混凝土拌合物表观密度实测值(c,t)和混凝土拌合物表观密度计算值(c,c)进行校正。校正系数为：,假定工地上测出砂的含水率为a%、石子含水率为b%，则将上述试验室配合比换算为施工配合比，其材料称量为：水泥 砂子 石子水,3.4.3 计算施工配合比,【例题】某工程制作室内用的钢筋混凝土大梁，混凝土设计强度等级为C20，施工要求坍落度为3550mm，采用机械振捣。该施工单位无历史统计资料。采用材料：普通水泥，32.5级，实测强度为34.8MPa，密度为3100kg/m3；中砂，表观密度为2650kg/m3，堆积密度为1450kg/m3；卵石，最大粒径20mm，表观密度为2.73g/cm3，堆积密度为1500kg/m3；自来水。试设计混凝土的配合比(按干燥材料计算)。若施工现场中砂含水率为3%，卵石含水率为1%，求施工配合比。,【解】(1)确定配制强度。(2)确定水灰比(W/C)(3)确定用水量(mW0)(4)计算水泥用量(mC0）(5)确定砂率(6)计算砂、石用量mS0、mG0(7)计算初步配合比(8)配合比调整(9)试验室配合比(10)施工配合比,(1)确定配制强度。该施工单位无历史统计资料，查表取=5.0MPa。fcu,o=fcu,k+1.645=20+8.2=28.2(MPa)(2)确定水灰比(W/C)利用强度经验公式计算水灰比：复核耐久性 查表,规定最大水灰比为0.65，因此W/C=0.49满足耐久性要求。,(3)确定用水量(mW0)此题要求施工坍落度为3550mm，卵石最大粒径为20mm，查表得每立方米混凝土用水量：mW0=180kg(4)计算水泥用量(mC0）mC0=mW0C/W=1802.02364(kg)查表规定最小水泥用量为260kg，故满足耐久性要求。(5)确定砂率根据上面求得的W/C=0.49，卵石最大粒径20mm，查表，选砂率S=32%。,混凝土的最大水灰比和最小水泥用量(JGJ 552000),(6)计算砂、石用量mS0、mG0 按体积法列方程组 解得 mSO=599kg mGO=1273kg,按质量法：强度等级C20的混凝土拌合物计算表观密度mCP=2400kg/m3，列方程组 解得 mSO=594kg mGO=1262kg,(7)计算初步配合比 体积法 mC0mS0mG0=3645991273=11.653.50W/C=0.49质量法 mC0mS0mG0=3645941262=11.633.47W/C=0.49两种方法计算结果相近。,(8)配合比调整按初步配合比称取15L混凝土拌合物的材料：水泥 36415/1000=5.46kg砂子 59915/1000=8.99kg石子 127315/1000=19.10kg水 18015/1000=2.70kg和易性调整 将称好的材料均匀拌和后，进行坍落度试验。假设测得坍落度为25mm，小于施工要求的3550mm，应保持原水灰比不变，增加5%水泥浆。再经拌和后，坍落度为45mm，粘聚性、保水性均良好，已满足施工要求。,此时各材料实际用量为：水泥5.46+5.465%=5.73kg 砂8.99kg 石19.10kg 水2.70+2.705%=2.84kg 并测得每立方米拌合物质量为mCP=2380kg/m3 强度调整方法如前所述，此题假定W/C=0.49时，强度符合设计要求，故不需调整。,(9)试验室配合比上述基准配合比为：水泥砂石=5.738.9919.10=11.573.33W/C=0.49 则调整后1m3混凝土拌合物的各种材料用量为：mC=5.73/(5.73+8.99+19.10+2.84)2380=372kgmS=1.57372=584kgmG=3.33372=1239kgmW=0.49372=182kg,试验室配合比见下表：,(10)施工配合比1m3拌合物的实际材料用量(kg)：mC=mC=375kgmS=mS(1+a%)=584(1+3%)=602kgmG=mG(1+b%)=1239(1+1%)=1251kgmW=mW-mSa%-mGb%=182-17.5-12.4=152kg,谢谢大家!,