1、混凝土配合比設計第1頁，共37頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四混凝土配合比的基本要求：（）滿足結構設計的強度等級要求；（）滿足混凝土施工所要求的和易性；（）滿足工程所處環境對混凝土耐久性的要求；（）符合經濟原則，即節約水泥以降低混凝土成本。第2頁，共37頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四2混凝土配合比的設計資料準備（1）確定配制強度（2）耐久性要求（3）構件斷面、配筋最大粒徑DM（4）施工管理水平用來選擇T和DM（5）原材料性能密度、 DM 、水、砂、石情況配合比設計中的三個重要參數 組成混凝土的四種材料，即水泥、水、砂、石子用量之間有三個對比關系，即： 1 水灰比（

2、 ）：用水量與水泥用量之間的對比關系。 水灰比是確定混凝土強度和耐久性的重要參數，也是影響混凝土和易性的重要因素。 2 砂率（Sp ）：砂的用量與石子用量之間的對比關系。通常以砂用量占砂、石總量的百分數表示(即砂率)。 砂率是影響混凝土和易性的重要參數。第3頁，共37頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四33、單位用水量（W） 混凝土中水泥漿用量與骨料用量之間的對比關系，可用每立方米混凝土的用水量表示。 用水量主要影響混凝土和易性，對混凝土的強度也有影響。 確定的原則：（1）在滿足強度、耐久性要求上，確定砼的 。（2）在滿足和易性的基礎上，確定粗骨料、單位體積用水量、砂的用量。混凝土配

3、合比設計方法步驟 先確定“初步配合比” “基準配合比”（實驗室試拌） 強度、和易性檢驗 “設計配合比” 施工配合比1、初步計算配合比的確定（1）配制強度（ fcu.o ）的確定 配制強度與設計強度的關系，要求 配制強度設計強度 fcu.o fcu.k1.645第4頁，共37頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四4 fcu.o fcu.k 1.645 fcu.o 配制強度 fcu.k設計強度 砼強度的標準差 A、標準差 C20 、 C25砼值最小取2.5 MP C30砼值最小取3.0 MP B、無統計資料 C、下列情況提高配制強度 a、現場條件與試驗室條件有差異。 b、 C30及以上等級

4、砼，采用非統計方法評定時。第5頁，共37頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四5(2)初步確定水灰比 滿足強度要求的水灰比還要滿足耐久性要求。(3)選取1M3砼的用水量（mwo） A、干硬性和塑性砼用水量確定 a、 為0.400.80，根據粗骨料的品種、粒徑及施工要求的稠度查表4-23、4-24決定。 b、 260kg，滿足耐久性的最小水泥用量要求。第12頁，共37頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四12（5）確定合理的砂率 砂率 按卵石，DM=40mm 、 中砂（Mx=2.70） ，水灰比0.54，查表4-25，s=32%。（6）計算粗細骨料的用量（ mgo 、 mso）

5、采用體積法 因為不摻引氣劑時，含氣率取1。水泥密度3.10g/cm3 卵石，視密度為2.70g/cm3 ，河砂，視密度2.65g/cm3。由兩式可解得砂和石的用量：第13頁，共37頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四13初步配合比為： 配合比經試驗均滿足和易性和強度要求，表觀密度不須調整。2、配合比試配、調整、確定3、施工配合比考慮骨料的含水率，對單位用水量進行調整。 砂含水率為3（%），石含水率為1 （%） 施工配合比為：水泥 砂 石 水第14頁，共37頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四14例2某框架結構工程現澆鋼筋混凝土梁，混凝土設計強度等級為 20，施工要求混凝土坍

6、落度為50-70，施工單位無歷史統計資料，所用原材料情況如下： 水泥：32.5級普通硅酸鹽水泥，水泥密度為=3.10/cm， 砂：中砂，Mx=2.70, 級配合格， 石：卵石， Dmax=40mm, 級配合格，試設計20混凝土配合比。 解: 1. 初步配合比計算：第15頁，共37頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四15(1)確定混凝土配制強度（fcu,0），由表4-19， 5MPa fcu,0=fcu,k+1.645=20+1.6455=28.2MPa(2)計算水灰比（W/C） 因水泥無實測強度，也可取c = 1.0 fce = c fce,k = 1.0 32.5=32.5MPa第

7、16頁，共37頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四16（3）確定用水量（mw0） 查表4-24，對于最大粒徑為40的卵石混凝土，當所需坍落度為5070時,1m3混凝土的用水量可選用170kg。(4) 計算水泥用量（mc0）按表4-16對于干燥環境的鋼筋混凝土，最小水泥用量為260，故可取 mc0 3623。第17頁，共37頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四17（5）確定砂率（s） 查表4-25，對于采用最大粒徑為40的卵石配制的混凝土，當水灰比為0.47時，其砂率值可選取26.8%32.1%，（采用插入法選定）現取s= 30。（）計算砂、石用量（s0、g0） 假定表觀密度

8、法計算，將mc0=362；mw0=170代入方程組第18頁，共37頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四18第19頁，共37頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四19計算配合比：C: 362kg, W:170kg, S:561kg, G:1307Kg, W/C=0.4715升用量：C:4.34kg,W:2.04kg,S:6.73kg,G:15.68kg第二組：W/C=0.47+0.05=0.52: W:170kg mc0=170/0.52=327kg 砂率：31%，mg0=2.23ms0 解得：S=589kg, G=1314kg, W=170kg, C=327kg第三組：W/C

9、=0.470.05=0.42: W:170kg mc0=170/0.42=405kg 砂率：28%，mg0=2.57ms0 解得：S=511kg, G=1314kg, W=170kg, C=405kg每種配比制作兩組強度試塊，標準養護28d進行強度測定。第20頁，共37頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四20三.混凝土配制強度 在施工中配制混凝土時，如果所配制混凝土的強度平均值（ ）等于設計強度（fcu.k），則由圖619可知，這時混凝土強度保證率只有50。因此，為了保證工程混凝土具有設計所要求的95強度保證率，在進行混凝土配合比設計時，必須使混凝土的配制強度大于設計強度（fcu.k

10、）。第21頁，共37頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四21混凝土配制強度可按下式計算（JGJ55-2000）： 式中fcu,0混凝土配制強度（MPa）；fcu,k設計的混凝土強度標準值（MPa）； 混凝土強度標準差（MPa）第22頁，共37頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四22當施工單位不具有近期的同一品種混凝土的強度資料時，值可按表取值。第23頁，共37頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四234.7 其他品種混凝土4.7.1 抗滲混凝土 抗滲混凝土系指有較高抗滲能力的混凝土，通常其抗滲等級等于或大于級，又稱抗滲混凝土。抗滲混凝土的配制原理是： 采取多種措施，

11、使普通混凝土中原先存在的滲水毛細管通路盡量減少或被堵塞，從而大大降低混凝土的滲水。第24頁，共37頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四24根據采取的防滲措施不同，防水混凝土可分為：普通防水混凝土；外加劑防水混凝土；膨脹水泥防水混凝土。 膨脹水泥防水混凝土是采用膨脹水泥配制而成，由于這種水泥在水化過程中能形成大量的鈣礬石，會產生一定的體積膨脹，在有約束的條件下，能改善混凝土的孔結構，使毛細孔徑減小，總孔隙率降低，從而使混凝土密實度提高，抗滲性提高。第25頁，共37頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四254.7.2 耐熱混凝土耐熱混凝土是指能長期在高溫（200900）作用下保持

12、所要求的物理和力學性能的一種特種混凝土。 耐熱混凝土是由適當的膠凝材料、耐熱粗、細骨料及水（或不加水），按一定比例配制而成。根據所用膠凝材料不同，通常可分為：硅酸鹽水泥耐熱混凝土；鋁酸鹽水泥耐熱混凝土；水玻璃耐熱混凝土和磷酸鹽耐熱混凝土。第26頁，共37頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四264.7.3 耐酸混凝土能抵抗多種酸及大部分腐蝕性氣體侵蝕作用的混凝土稱為耐酸混凝土。 耐酸混凝土由水玻璃作膠結料，氟硅酸鈉作促硬劑，與耐酸粉料及耐酸粗、細骨料按一定比例配制而成，耐酸粉料由輝綠巖、耐酸陶瓷碎料、含石英高的材料磨細而成。耐酸粗細骨料常用石英巖、輝綠巖、安山巖、玄武巖、鑄石等。第27

13、頁，共37頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四274.7.4 纖維混凝土以普通混凝土為基材，外摻各種纖維材料而組成的復合材料，稱為纖維混凝土。纖維材料的品種很多，通常使用的有鋼纖維、玻璃纖維、石棉纖維、合成纖維、碳纖維等。第28頁，共37頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四28其中鋼、玻璃、石棉、碳等纖維為高彈性模量纖維，摻入混凝土中后，可使混凝土獲得較高的韌性，并提高抗拉強度、剛度和承擔動荷載的能力。而尼龍、聚乙烯、聚丙烯等低彈性模量的纖維，摻入混凝土只能增加韌性，不能提高強度。纖維的直徑很細，通常為幾十至幾百微米。纖維的長徑比一般為 70120。纖維的摻量按占混凝土體積

14、的百分比計，其摻加體積率一般為0.3。常用鋼纖維的直徑為0.350.7，長徑比在5080之間，適宜摻加體積率為。第29頁，共37頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四294.7.5 防輻射混凝土 能遮蔽、射線及中子輻射等對人體危害的混凝土，稱為防輻射混凝土，它由水泥、水及重骨料配制而成，其表觀密度一般在3000kg3以上。混凝土表觀密度愈大，防護、射線的性能越好，且防護結構的厚度可減小。但對中子流的防護，混凝土中還需要含有足夠多的氫元素。第30頁，共37頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四30 配制防輻射混凝土時，宜采用膠結力強、水化熱較低、水化結合水量高的水泥，如硅酸鹽水泥

15、，最好使用硅酸鋇、硅酸鍶等重水泥。常用重骨料主要有重晶石（BaSO4）、褐鐵礦（2 Fe233H2O）、磁鐵礦（Fe3O4）、赤鐵礦（Fe2O3）等。另外，摻入硼化物及鋰鹽等，也可有效改善混凝土的防護性能。 防輻射混凝土用于原子能工業以及國民經濟各部門應用放射性同位素的裝置中，如反應堆、加速器、放射化學裝置等的防護結構。第31頁，共37頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四314.7.6 輕集料混凝土 以輕粗集料、輕細集料（或普通細集料）、水泥和水配制而成的，干表觀密度不大于1950 /3的水泥混凝土為輕集料混凝土。 輕集料混凝土根據其抗壓強度可分為：CL5.0、CL7.5、CL10、

16、 CL15、CL20、CL25、CL30、CL35、CL40、CL45和CL50共11個強度等級。不同強度等級的輕集料混凝土應滿足相應抗壓強度要求。第32頁，共37頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四32影響輕集料混凝土強度的主要因素有集料性質、水泥漿強度及施工質量等。輕集料顆粒本身的強度（或筒壓強度）、集料的顆料級配、水泥漿的用量等是決定輕集料混凝土強度的主要因素。 輕集料混凝土配合比設計應滿足強度等級和密度等級的要求，滿足施工和易性的要求，還應滿足耐久性和經濟性方面的要求，同時應考慮集料吸水率的影響。第33頁，共37頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四33習題（四）第34頁，共37頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四34例4-11現場質量檢測取樣一組邊長為100的混凝土立方體試件，將它們在標準養護條件下養護至28天，測得混凝土試件的破壞荷載分別為 306、286、270KN。試確定該組混凝土的標準立方體抗壓強度、立方體抗壓強度標準值，并確定其強度等級（假定抗壓強度的標準差為3.0a）。解100mm混凝土立方體試件的平均強度為： 第35頁，共37頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四35評注邊長為100mm混