水工混凝土配合比与水工砂浆配合比设计方法.doc
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1、水工混凝土配合比与水工砂浆配合比设计方法(doc 19页)附录A 水工混凝土配合比设计方法A.1 基本原则A.1.1 水工混凝土配合比设计,应满足设计与施工要求,确保混凝土工程质量且经济合理。A.1.2 混凝土配合比设计要求做到:1 应根据工程要求,结构型式,施工条件和原材料状况,配制出既满足工作性、强度及耐久性等要求,又经济合理的混凝土,确定各组成材料的用量;2 在满足工作性要求的前提下,宜选用较小的用水量;3 在满足强度、耐久性及其他要求的前提下,选用合适的水胶比;的规定外,还应符合国家现行有关标准的规定。A.2 混凝土配制强度的确定A.2.1 目前水工混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值采
2、用两种方式。一种以强度等级“C”表示,与国际标准ISO3892接轨,龄期28d,强度保证率为95%,如C20;另一种是惯用的强度标号“R”表示,龄期90d或180d,强度保证率为80%,如R9015或R18015。不论哪种方式表示,混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值系指按照标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件,在设计龄期用标准试验方法测得的具有设计保证率的抗压强度,以MPa计。A.2.2 混凝土配制强度按公式(A.2.2-1)或公式(A.2.2-2)计算: (A.2.2-1) (A.2.2-2)式中 fcu,0混凝土配制强度,MPa;fcu,k混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值,MP
3、a;t概率度系数,由给定的保证率P选定,其值按表A.2.2选用;s混凝土立方体抗压强度标准差,MPa;cv变异系数。表A.2.2 保证率和概率度系数关系保证率P(%)70.075.080.084.185.090.095.097.799.9概率度系数t0.5250.6750.8401.01.0401.2801.6452.03.0A.2.3 混凝土抗压强度标准差s 和变异系数cv,宜按同品种混凝土抗压强度统计资料确定。1 统计时,混凝土抗压强度试件总数应不少于30组;2 根据近期相同抗压强度、生产工艺和配合比基本相同的混凝土抗压强度资料,混凝土抗压强度标准差s按公式(A.2.3-1)计算: (A.
4、2.3-1)式中 fcu,i第i组试件抗压强度,MPa;n组试件的抗压强度平均值,MPa; n试件组数。3 变异系数cv按公式(A.2.3-2)计算: (A.2.3-2)4 当混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值小于或等于25MPa,其抗压强度标准差(s)计算值小于2.5MPa时,计算配制抗压强度用的标准差应不小于2.5MPa;当混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值等于或大于30MPa,其抗压强度标准差计算值小于3.0MPa时,计算配制抗压强度用的标准差应取不小于3.0MPa。A.2.4 当无近期同品种混凝土抗压强度统计资料时,s值可按表A.2.4-1取用,cv可按表A.2.4-2取用。施工中应根
5、据现场施工时段强度的统计结果调整s值。表A.2.4-1 标准差选用值 MPa设计龄期抗压强度标准值1520253035404550混凝土抗压强度标准差 3.54.04.55.05.5表A.2.4-2 变异系数cv选用值设计龄期抗压强度标准值(MPa)1520253035变异系数cv0.200.180.15A.3 混凝土配合比的计算A.3.1 混凝土配合比计算应以饱和面干状态骨料为基准。A.3.2 混凝土配合比应按下列步骤进行计算:1 计算配制强度fcu,0,求出相应的水胶比,并根据混凝土抗渗、抗冻等级等要求和允许的最大水胶比限值选定水胶比;2 选取混凝土的用水量,并计算出混凝土的水泥用量(或胶
6、凝材料用量);3 选取砂率,计算砂子和石子的用量,并提出供试配用的计算配合比。A.3.3 根据混凝土配制强度选择水胶比。在适宜范围内,可选择35个水胶比,在一定条件下通过试验,建立强度与胶水比的回归方程式(A.3.3-1)或图表,按强度与胶水比关系式(A.3.3-2)选择相应于配制强度的水胶比。 (A.3.3-1) (A.3.3-2)式中 fcu,0混凝土的配制强度,MPa; fce水泥28d龄期抗压强度实测值,MPa;胶水比;水胶比。 A、B回归系数,应根据工程使用的水泥、掺合料、骨料、外加剂等,通过试验由建立的水胶比与混凝土强度关系式确定。A.3.4 根据工程需要,通过试验确定混凝土强度增
7、长率,即在标准养护条件下,其他龄期的强度与28d龄期的强度之比的百分数。A.3.5 混凝土的水胶比应符合A.5.1的规定。A.3.6 混凝土的用水量可按A.5.4或相应类别混凝土的用水量确定原则选取。A.3.7 混凝土的胶凝材料用量(mcmp)、水泥用量mc和掺合料用量mp按下式计算: (A.3.7-1) (A.3.7-2) (A.3.7-3)式中 mc每立方米混凝土水泥用量,kg;mp每立方米混凝土掺和料用量,kg;mw每立方米混凝土用水量,kg;Pm掺合料掺量;水胶比。A.3.8 混凝土的砂率可按A.5.6或相应类别混凝土的砂率确定原则选取。A.3.9 砂、石料用量由已确定的用水量、水泥(
8、胶凝材料)用量和砂率,根据“绝对体积法”计算。1 每立方米混凝土中砂、石的绝对体积为: (A.3.9-1)砂料用量: (A.3.9-2)石料用量: (A.3.9-3)式中 Vs,g砂、石的绝对体积,m3;mw每立方米混凝土用水量,kg;mc每立方米混凝土水泥用量,kg;mp每立方米混凝土掺合料用量,kg;ms每立方米混凝土砂料用量,kg;mg每立方米混凝土石料用量,kg;a混凝土含气量;Sv体积砂率;rw水的密度,kg/m3;rc水泥密度,kg/m3;rp掺合料密度,kg/m3;rs砂料饱和面干表观密度,kg/m3;rg石料饱和面干表观密度,kg/m3。2 各级石料用量按选定的级配比例计算。A
9、.3.10 列出混凝土各组成材料的计算用量和比例。A.4 混凝土配合比的试配、调整和确定A.4.1 试配1 在混凝土配合比试配时,应采用工程中实际使用的原材料。2 在混凝土试配时,每盘混凝土的最小拌和量应符合表A.4.1的规定,当采用机械拌和时,其拌和量不宜小于拌和机额定拌和量的1/4。表A.4.1 混凝土试配的最小拌和量骨料最大粒径(mm)拌和物数量(L)2015402580403 按计算的配合比进行试拌,根据坍落度、含气量、泌水、离析等情况判断混凝土拌和物的工作性,对初步确定的用水量、砂率、外加剂掺量等进行适当调整。用选定的水胶比和用水量,每次增减砂率1%2%进行试拌,坍落度最大时的砂率即
10、为最优砂率。用最优砂率试拌,调整用水量至混凝土拌和物满足工作性要求。然后提出混凝土抗压强度试验用的配合比。4 混凝土强度试验至少应采用三个不同水胶比的配合比,其中一个应为A.5.1确定的配合比,其它配合比的用水量不变,水胶比依次增减,变化幅度为0.05,砂率可相应增减1%。当不同水胶比的混凝土拌和物坍落度与要求值的差超过允许偏差时,可通过增、减用水量进行调整。5 根据试配的配合比成型混凝土立方体抗压强度试件,标准养护到规定龄期进行抗压强度试验。根据试验得出混凝土抗压强度与其对应的水胶比关系,用作图法或计算法求出与混凝土配制强度(fcu,0)相对应的水胶比。A.4.2 调整1 按A.4.1试配结
11、果,计算混凝土各组成材料用量和比例。2 按下列步骤进行调整:1)按确定的材料用量按公式(A.4.2-1)计算每立方米混凝土拌和物的质量: (A.4.2-1)2)按公式(A.4.2-2)计算混凝土配合比校正系数: (A.4.2-2)式中 d配合比校正系数;mc,c每立方米混凝土拌和物的质量计算值,kg;mc,t每立方米混凝土拌和物的质量实测值,kg;mw每立方米混凝土用水量,kg;mc每立方米混凝土水泥用量,kg;mp每立方米混凝土掺合料用量,kg;ms每立方米混凝土砂子用量,kg;mg每立方米混凝土石子用量,kg。3 按校正系数d对配合比中每项材料用量进行调整,即为调整的设计配合比。A.4.3
12、 确定1 当混凝土有抗渗、抗冻等其他技术指标要求时,应用满足抗压强度要求的设计配合比,进行相关性能试验。如不满足要求,应对配合比进行适当调整,直到满足设计要求。2 当使用过程中遇下列情况之一时,应调整或重新进行配合比设计:1)对混凝土性能指标要求有变化时;2)混凝土原材料品种、质量有明显变化时。A.5 常态混凝土配合比设计的基本参数A.5.1 混凝土的水胶比应根据设计对混凝土性能的要求,通过试验确定,并不超过表A.5.1的规定。表A.5.1 混凝土的水胶比最大允许值部 位严寒地区寒冷地区温和地区上、下游水位以上(坝体外部)0.500.550.60上、下游水位变化区(坝体外部)0.450.500
13、.55上、下游最低水位以下(坝体外部)0.500.550.60基 础0.500.550.60内 部0.600.650.65受水流冲刷部位0.450.500.50注:在有环境水侵蚀情况下,水位变化区外部及水下混凝土最大允许水胶比应减小0.05。A.5.2 混凝土的水胶比还应满足设计规定的抗渗、抗冻等级等要求。混凝土抗渗、抗冻等级与水泥品种、水胶比、外加剂和掺和料品种及掺量、混凝土龄期等因素有关。对于大中型工程,应通过试验建立相应的关系曲线,并根据试验结果,选择满足设计技术指标要求的水胶比。在没有试验资料时,抗渗混凝土的水胶比可参考表A.5.2选用。抗冻混凝土的水胶比,宜根据混凝土抗冻等级和所用的
14、骨料最大粒径按SL211选用。表A.5.2 抗渗等级与水灰比关系抗渗等级水灰(胶)比W20.75W40.600.65W60.550.60W80.500.55W100.45注:未掺外加剂和掺合料。A.5.3 掺掺合料时混凝土的最大水胶比应适当降低,并通过试验确定。A.5.4 混凝土用水量,应根据骨料最大粒径、坍落度、外加剂、掺合料以及适宜的砂率通过试拌确定。1 水胶比在0.400.70范围,当无试验资料时,其初选用水量可按表A.5.4选取;表A.5.4 常态混凝土初选用水量表 单位:kg/m3混凝土坍落度(mm)卵石最大粒径(mm)碎石最大粒径(mm)2040801502040801501030
15、160140120105175155135120305016514512511018016014012550701701501301151851651451307090175155135120190170150135注1:本表适用于细度模数为2.62.8的天然中砂。当使用细砂或粗砂时,用水量需增加或减少3 kg/m35 kg/m3;注2:采用人工砂,用水量增加5 kg/m310 kg/m3;注3:掺入火山灰质掺合料时,用水量需增加10 kg/m320 kg/m3;采用级粉煤灰时,用水量可减少5 kg/m310 kg/m3; 注4:采用外加剂时,用水量应根据外加剂的减水率作适当调整,外加剂的减水
16、率应通过试验确定;注5:本表适用于骨料含水状态为饱和面干状态。2 水胶比小于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。A.5.5 石子按粒径依次分为5mm20mm、20mm40mm、40mm80mm、80mm150mm(120mm)四个粒级。水工大体积混凝土宜尽量使用最大粒径较大的骨料,石子最佳级配(或组合比)应通过试验确定,一般以紧密堆积密度较大、用水量较小时的级配为宜。当无试验资料时,可按表A.5.5选取。表A.5.5 石子级配比初选表级配石子最大粒径(mm)卵石(小:中:大:特大)碎石(小:中:大:特大)二4040:60:40:60:三8030:30:40:30:
17、30:40:四15020:20:30:3025:25:20:30注:表中比例为质量比。A.5.6 混凝土配合比宜选取最优砂率。最优砂率应根据骨料品种、品质、粒径、水胶比和砂的细度模数等通过试验选取。当无试验资料时,砂率可按以下原则确定:混凝土坍落度小于10mm时,砂率应通过试验确定。混凝土坍落度为10mm60mm时,砂率可按表A.5.6初选并通过试验最后确定。混凝土坍落度大于60mm时,砂率可通过试验确定,也可在表A.5.6的基础上按坍落度每增大20mm,砂率增大1%的幅度予以调整。表A.5.6 常态混凝土砂率初选表 单位:%骨料最大粒径(mm)水胶比0.400.500.600.7020363
18、83840404242444030323234343636388024262628283030321502022222424262628注1:本表适用于卵石、细度模数为2.62.8的天然中砂拌制的混凝土;注2:砂的细度模数每增减0.1,砂率相应增减0.5%1.0%;注3:使用碎石时,砂率需增加3%5%;注4:使用人工砂时,砂率需增加2%3%;注5:掺用引气剂时,砂率可减小2%3%;掺用粉煤灰时,砂率可减小1%2%。A.5.7 外加剂掺量按胶凝材料质量的百分比计,应通过试验确定,并应符合国家和行业现行有关标准的规定。A.5.8 掺合料的掺量按胶凝材料质量的百分比计,应通过试验确定,并应符合国家和
19、行业现行有关标准的规定。A.5.9 有抗冻要求的混凝土,必须掺用引气剂,其掺量应根据混凝土的含气量要求通过试验确定。对大中型水电水利工程,混凝土的最小含气量应通过试验确定;当没有试验资料时,混凝土的最小含气量应符合水工建筑物抗冻设计规范(SL211)的规定。混凝土的含气量不宜超过7%。A.6 碾压混凝土配合比设计A.6.1 碾压混凝土所用原材料应符合下列规定:1 应选用强度等级不低于32.5级的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥。2 应优先选用优质粉煤灰或其它活性材料作为掺合料;掺量超过65%,应通过试验论证;3 石料最大粒径一般不宜超过80mm。4
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