混凝土配合比設計課程簡介理論基礎混凝土配合比基本原理與計算方法實驗技能試配與調整實驗操作規程工程應用學習目標掌握設計方法能獨立完成配合比設計與調整理解設計原理把握各參數對混凝土性能的影響熟悉基礎知識了解混凝土組成及性能要求第一章：混凝土配合比設計概述了解定義混凝土配合比的基本概念明確目的配合比設計的主要目標掌握方法表示方法與設計步驟1.1混凝土的定義與組成水泥膠凝材料，提供強度水水化反應，提供和易性骨料砂石，提供體積穩定性外加劑改善特性，提高性能1.2配合比設計的目的滿足強度需求確保混凝土達到設計強度等級確保工作性保證混凝土施工過程的可操作性保證耐久性滿足結構使用壽命要求經濟合理在滿足性能要求下降低成本1.3配合比的表示方法質量比表示法以水泥用量為"1"水泥:砂:石:水=1:1.5:2.7:0.5優點：直觀明了缺點：不直接反映單位用量單位用量表示法每立方米混凝土中各組分用量水泥400kg，砂600kg，石1080kg，水200kg優點：便于計算生產用量缺點：表達較為繁瑣1.4配合比設計的基本步驟確定性能要求強度等級、坍落度、耐久性選擇合適材料水泥、骨料、外加劑、摻合料計算各組分用量水灰比、單位用水量、水泥用量、砂率試配與調整試拌、測試、調整直至滿足要求第二章：混凝土性能要求強度抗壓、抗折、抗拉能力工作性和易性、粘聚性、保水性耐久性抗凍、抗滲、抗腐蝕能力體積穩定性收縮、徐變、熱脹冷縮2.1強度要求2.2工作性要求坍落度范圍(mm)流動性評價適用工程類型10-40硬塑性道路、大壩50-90塑性一般結構100-150流動性密集鋼筋結構160-210高流動性泵送混凝土2.3耐久性要求50年設計使用壽命普通建筑結構要求100年設計使用壽命重要工程結構要求300次抗凍等級嚴寒地區混凝土要求S8抗滲等級水工建筑抗滲要求2.4其他特殊要求第三章：原材料選擇水泥決定強度發展與硬化特性骨料影響體積穩定性與經濟性水影響可施工性與水灰比外加劑和摻合料改善特定性能3.1水泥的選擇硅酸鹽水泥早強高強，適用一般工程普通硅酸鹽水泥通用性好，價格適中摻混合材料水泥水化熱低，耐蝕性好3.2骨料的選擇細骨料（砂）粒徑：≤4.75mm技術要求：級配合理含泥量<3%無有害物質常用種類：河砂、海砂、機制砂粗骨料（石）粒徑：>4.75mm技術要求：級配合理針片狀含量<10%堅固耐久常用種類：碎石、卵石、輕質骨料3.3水的選擇宜用自來水、清潔地下水需檢驗工業廢水、回收水禁用酸性水、含油水、污水3.4外加劑的選擇減水劑降低用水量，提高強度引氣劑增強抗凍性，改善和易性早強劑加速硬化，縮短拆模時間緩凝劑延長凝結時間，適用大體積混凝土3.5礦物摻合料的選擇粉煤灰提高流動性降低水化熱提高后期強度礦渣粉提高耐久性降低水化熱提高抗硫酸鹽性硅灰顯著提高強度改善界面結構提高抗滲性第四章：配合比設計參數水灰比決定強度和耐久性單位用水量影響和易性3水泥用量影響強度和經濟性砂率影響骨料間隙率和和易性外加劑用量影響特定性能4.1水灰比水灰比28天抗壓強度(MPa)4.2單位用水量最大粒徑(mm)硬塑性(kg/m3)塑性(kg/m3)流動性(kg/m3)1019520521520175185195401651751854.3水泥用量240kg最低用量一般混凝土最低限值300kg抗滲混凝土確保密實度要求320kg抗凍混凝土滿足耐久性要求400kg高強混凝土保證強度發展4.4砂率最大粒徑(mm)硬塑性砂率(%)塑性砂率(%)流動性砂率(%)4.5外加劑用量減水劑水泥質量的0.5%-2.0%引氣劑水泥質量的0.01%-0.03%早強劑水泥質量的1%-3%緩凝劑水泥質量的0.1%-0.3%第五章：配合比設計計算確定配制強度設計強度+安全儲備確定水灰比根據強度和耐久性要求確定用水量根據坍落度和骨料特性計算水泥用量用水量÷水灰比確定砂率根據骨料特性和混凝土和易性計算骨料用量采用絕對體積法5.1配制強度的確定配制強度計算公式fcu,0=fcu,k+1.645σ標準差選取有數據時：實測值無數據時：經驗值經驗標準差C15-C25:4.0MPaC30-C40:5.0MPaC45-C60:6.0MPa5.2水灰比的確定28天抗壓強度(MPa)普通水泥水灰比高標號水泥水灰比5.3用水量的確定影響因素坍落度要求骨料最大粒徑骨料形狀和表面狀況骨料含水率砂率大小外加劑類型調整方法基準用水量調整公式：W=W0+ΔW1+ΔW2+ΔW3W0：基準用水量ΔW1：粗骨料調整值ΔW2：細骨料調整值ΔW3：砂率調整值5.4水泥用量的計算計算公式水泥用量=用水量÷水灰比核對最低用量滿足耐久性最低水泥用量要求考慮摻合料計算膠凝材料總量與水膠比5.5砂率的確定5.6骨料用量的計算確定各組分密度水泥、砂、石、水、外加劑計算絕對體積V=m/ρ計算砂、石用量基于砂率和總骨料體積驗證總體積確保各組分體積和為1m345.7外加劑用量的計算計算方法按水泥質量百分比計算摻量依據參考說明書推薦范圍初始劑量取推薦范圍中值調整優化根據試驗效果調整第六章：配合比試配與調整1試配按計算配合比進行試拌檢測坍落度、含氣量等性能測試調整根據檢測結果優化配合比驗證再次試拌確認效果6.1試配的目的與方法試配目的驗證計算配合比是否合理檢查工作性是否滿足要求確認強度是否達到預期評估外觀質量和密實度試配方法實驗室小批量試拌生產現場小批量試拌攪拌站生產線試拌檢測參數坍落度和擴展度表觀密度含氣量初凝時間6.2坍落度調整增加坍落度適當增加用水量增加減水劑用量提高砂率減小坍落度減少用水量降低砂率使用粗砂保持坍落度使用緩凝劑控制溫度調整攪拌時間36.3強度調整提高強度降低水灰比增加水泥用量使用高強水泥添加硅灰降低強度提高水灰比減少水泥用量增加摻合料比例6.4其他性能調整抗滲性能降低水灰比，添加硅灰或礦粉抗凍性能添加引氣劑，控制含氣量早期強度使用早強劑，提高水泥標號水化熱使用低熱水泥，添加粉煤灰第七章：特殊混凝土配合比設計特殊性能滿足特定工程需求特殊技術專門的配合比設計方法特殊材料高性能組分和添加劑7.1高強混凝土C60高強混凝土普通混凝土7.2泵送混凝土工作性要求坍落度150-180mm，保持良好和易性材料選擇連續級配骨料，控制粗骨料最大粒徑配合比特點水泥用量≥300kg/m3，砂率提高3%-5%外加劑應用高效減水劑，保坍劑，增粘劑7.3大體積混凝土降低水化熱措施使用低熱水泥添加30%-50%粉煤灰降低水泥用量預冷骨料和拌合水配合比特點水泥用量控制在240-300kg/m3采用低水灰比摻加高效減水劑采用大粒徑骨料溫控要求入模溫度控制≤28℃內外溫差控制≤25℃降溫速率≤2℃/天7.4抗滲混凝土0.45最大水灰比確保密實度和耐久性300kg最低水泥用量每立方米混凝土的最低要求8%硅灰摻量顯著提高抗滲性能S8抗滲等級水壓作用下不透水7.5抗凍混凝土基本要求水灰比≤0.50水泥用量≥320kg/m3含氣量4%-6%氣泡間距系數≤0.20mm關鍵措施添加引氣劑使用抗凍劑控制含氣量確保足夠強度使用抗凍骨料7.6自密實混凝土高流動性擴展度≥650mm抗離析性保持骨料均勻分布填充性通過能力和流過能力4材料特點大量粉料，高效減水劑，粘度調節劑第八章：配合比設計實例8.1普通混凝土配合比設計實例設計要求計算過程最終配合比強度等級：C30水灰比：0.50水泥：370kg坍落度：50-70mm單位用水量：185kg水：185kg骨料：卵石、中砂水泥用量：370kg砂：706kg最大粒徑：31.5mm砂率：38%石：1152kg耐久性：一般外加劑：減水劑1%減水劑：3.7kg8.2高強混凝土配合比設計實例設計要求強度等級：C60，坍落度：180-220mm材料選擇P·II52.5水泥，硅灰，玄武巖碎石，中砂配合比設計水灰比：0.29，砂率：35%，硅灰摻量：10%最終配合比水泥450kg，硅灰45kg，水143kg，砂675kg，石1255kg8.3泵送混凝土配合比設計實例設計要求C35，坍落度180-200mm，泵送高度80m關鍵措施增加砂率，控制粗骨料粒徑，添加泵送劑配合比水泥420kg，水185kg，砂745kg，石1050kg8.4大體積混凝土配合比設計實例工程背景水電站基礎，厚度3.5m強度要求：C25溫控要求：入模溫度≤25℃最高溫度≤60℃溫差≤20℃配合比設計水泥：低熱硅酸鹽水泥240kg粉煤灰：120kg（占膠凝材料33%）水：145kg，水膠比：0.40砂：710kg，砂率：40%石：1065kg，最大粒徑40mm減水劑：4.5kg（1.25%）第九章：施工配合比實驗室配合比轉換考慮骨料含水率進行調整現場試拌驗證檢驗坍落度、強度等指標施工過程調整根據氣候條件和運輸距離優化9.1施工配合比的概念實驗室配合比理想條件下的設計配合比假設骨料處于表干狀態忽略現場條件影響施工配合比實際生產中使用的配合比考慮骨料實際含水率考慮現場施工條件差異原因骨料含水率變化生產設備精度環境溫濕度影響運輸和泵送影響9.2施工配合比的計算方法測定骨料含水率砂和石的實際含水狀態計算吸水量和表面水與表干狀態比較的水分差值調整用水量考慮骨料帶入或吸收的水分修正骨料用量考慮含水引起的質量增加9.3施工過程中的配合比調整氣溫影響高溫：增加用水量，使用緩凝劑低溫：減少用水量，使用早強劑運輸影響長距離：增加初始坍落度添加緩凝劑或保坍劑骨料波動監測含水率變化調整砂率和用水量施工方法泵送：增加和易性振搗：調整砂率第十章：配合比設計質量控制1成品質量監測混凝土性能檢測與評價生產過程控制計量精度與攪拌質量控制原材料控制材料質量檢驗與管理10.1原材料質量控制水泥質量控制標準稠度、凝結時間、安定性、強度骨料質量控制級配、含泥量、針片狀含量、表觀密度水和外加劑控制pH值、氯離子含量、減水率、相容性10.2計量與攪拌質量控制計量項目允許誤差控制措施水泥、水±1%定