教學(xué)第五章附-混凝土配合比設(shè)計(jì)課件

第五章混凝土及其綠色化

附：混凝土配合比設(shè)計(jì)張占輝綠色建筑材料

GreenBuildingMaterials

第五章混凝土及其綠色化

附：混凝土配合比設(shè)計(jì)張占輝綠色建1本節(jié)內(nèi)容1混凝土配合比設(shè)計(jì)原理

1.1基本要求

1.2基本參數(shù)

1.3基本原則2混凝土配合比設(shè)計(jì)步驟

2.1資料準(zhǔn)備

2.2初步計(jì)算配合比

2.3基準(zhǔn)配合比

2.4設(shè)計(jì)配合比

2.5施工配合比3混凝土配合比設(shè)計(jì)舉例本節(jié)內(nèi)容1混凝土配合比設(shè)計(jì)原理21、混凝土配合比設(shè)計(jì)原理混凝土配合比是指混凝土中各組成材料數(shù)量之間的比例關(guān)系。確定這種比例關(guān)系的工作，稱為混凝土配合比設(shè)計(jì)。應(yīng)根據(jù)原材料性能及對(duì)混凝土的技術(shù)要求進(jìn)行計(jì)算，并經(jīng)實(shí)驗(yàn)室試配、調(diào)整后確定。1m3混凝土中各項(xiàng)材料的質(zhì)量；或各項(xiàng)材料相互間的質(zhì)量比（以水泥質(zhì)量為1）。1、混凝土配合比設(shè)計(jì)原理混凝土配合比是指混凝土中各組成材料數(shù)31.1基本要求配合比設(shè)計(jì)的任務(wù)，就是根據(jù)原材料的技術(shù)性能及施工條件，確定出能滿足工程所要求的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的各項(xiàng)組成材料的用量?；疽螅哼_(dá)到混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的強(qiáng)度等級(jí)；滿足混凝土施工所要求的和易性；滿足工程所處環(huán)境和使用條件對(duì)混凝土耐久性的要求；符合經(jīng)濟(jì)原則，節(jié)約水泥，降低成本。1.1基本要求配合比設(shè)計(jì)的任務(wù)，就是根據(jù)原材料的技術(shù)性能及41.2基本參數(shù)混凝土配合比設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)上就是確定水泥、水、砂與石子這四項(xiàng)基本組成材料用量之間的三個(gè)比例關(guān)系。三個(gè)參數(shù)：水灰比：水與水泥之間的比例關(guān)系；砂率：砂與石子之間的比例關(guān)系；單位用水量：水泥漿與骨料之間的比例關(guān)系。1.2基本參數(shù)混凝土配合比設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)上就是確定水泥、水、砂與51.3基本原則在滿足在滿足混凝土強(qiáng)度和耐久性的基礎(chǔ)上，確定混凝土的水灰比；在滿足混凝土施工要求的和易性的基礎(chǔ)上，根據(jù)粗骨料的種類和規(guī)格，確定單位用水量；砂率應(yīng)以砂在骨料中的數(shù)量在填充石子空隙后略有富余的原則來(lái)確定。1.3基本原則在滿足在滿足混凝土強(qiáng)度和耐久性的基礎(chǔ)上，確定62、混凝土配合比設(shè)計(jì)步驟計(jì)算-試配-調(diào)整-確定初步計(jì)算配合比：按照已選擇的原材料性能及對(duì)混凝土的技術(shù)要求進(jìn)行計(jì)算得出；基準(zhǔn)配合比：經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室試拌、調(diào)整和易性得出；設(shè)計(jì)配合比（實(shí)驗(yàn)室配合比）：經(jīng)過(guò)強(qiáng)度檢驗(yàn)（如有抗?jié)B、抗凍等其他性能要求，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的檢驗(yàn)），定出滿足設(shè)計(jì)和施工要求并比較經(jīng)濟(jì)的配合比；施工配合比：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)砂、石的實(shí)際含水率，對(duì)實(shí)驗(yàn)室配合比進(jìn)行調(diào)整后求出。2、混凝土配合比設(shè)計(jì)步驟計(jì)算-試配-調(diào)整-確定7了解工程設(shè)計(jì)要求的混凝土強(qiáng)度等級(jí)、質(zhì)量穩(wěn)定性的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，以確定混凝度配制強(qiáng)度；了解工程所處環(huán)境對(duì)混凝土耐久性的要求，以確定所配制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量；了解結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷面尺寸及鋼筋配置情況，以確定混凝土骨料的最大粒徑；了解混凝土施工方法及管理水平，以選擇混凝土拌合物坍落度及骨料最大粒徑；掌握原材料的性能指標(biāo)。水泥品種、強(qiáng)度等級(jí)、密度；砂、石骨料的種類、體積密度、級(jí)配、最大粒徑；拌合用水的水質(zhì)；外加劑的品種、性能、適宜摻量等。2.1資料準(zhǔn)備了解工程設(shè)計(jì)要求的混凝土強(qiáng)度等級(jí)、質(zhì)量穩(wěn)定性的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，以8配制強(qiáng)度2.2初步計(jì)算配合比為了使混凝土的強(qiáng)度保證率達(dá)到95%的要求，混凝土的配制強(qiáng)度f(wàn)cu,o必須高于設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k：

σ

---混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差（MPa）。配制強(qiáng)度2.2初步計(jì)算配合比為了使混凝土的強(qiáng)度保證率達(dá)到99當(dāng)施工單位具有近期的同一品種混凝土強(qiáng)度資料時(shí)，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差：當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20或C25時(shí)，如σ計(jì)算值<2.5MPa，取σ=2.5MPa；當(dāng)強(qiáng)度等級(jí)在C30或以上時(shí)，如σ計(jì)算值<3.0MPa，取σ=3.0MPa。當(dāng)施工單位具有近期的同一品種混凝土強(qiáng)度資料時(shí)，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差：10當(dāng)施工單位不具有近期的同一品種混凝土的強(qiáng)度資料時(shí)，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差按下表取用：GB50204-1992《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》當(dāng)施工單位不具有近期的同一品種混凝土的強(qiáng)度資料時(shí)，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差11根據(jù)公式：fce--水泥28d的實(shí)測(cè)強(qiáng)度，MPa；無(wú)此值時(shí)fce=γc

fce,g，γc為水泥強(qiáng)度等級(jí)值的富余系數(shù)，fce,g為水泥強(qiáng)度等級(jí)值；αa,αb---回歸系數(shù)，根據(jù)水泥、骨料品種，通過(guò)試驗(yàn)由建立水灰比與混凝土強(qiáng)度關(guān)系式確定；或采用碎石：αa=0.46 αb=0.07

采用卵石：αa=0.48 αb=0.33。水灰比根據(jù)公式：水灰比12為了保證混凝土的耐久性，水灰比不得大于規(guī)定的最大值，如計(jì)算所得的水灰比大于規(guī)定的最大水灰比值時(shí)，應(yīng)取規(guī)定的最大水灰比值。環(huán)境條件最大水灰比素混凝土鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土干燥環(huán)境不作規(guī)定0.650.60潮濕環(huán)境無(wú)凍害0.700.600.60有凍害0.550.550.55有凍害和除冰劑的潮濕環(huán)境0.500.500.50配制C15及以下等級(jí)的混凝土，可不受本表限制。為了保證混凝土的耐久性，水灰比不得大于規(guī)定的最大值，如計(jì)算所13注：①本表為采用機(jī)械振搗時(shí)的坍落度，采用人工振搗時(shí)其值可適當(dāng)增大；②需配制泵送混凝土?xí)r，應(yīng)摻外加劑，坍落度宜為120～180㎜。用水量注：①本表為采用機(jī)械振搗時(shí)的坍落度，采用人工振搗時(shí)其值可適當(dāng)14注：①本表用水量系采用中砂時(shí)的平均取值，采用細(xì)砂時(shí)，每立方米混凝土用水量可增加5~10㎏，采用粗砂則可減少5～10㎏。②摻用各種外加劑或摻合料時(shí)，用水量應(yīng)相應(yīng)調(diào)整。注：①本表用水量系采用中砂時(shí)的平均取值，采用細(xì)砂時(shí)，每立方米15干硬性混凝土用水量根據(jù)維勃稠度、粗細(xì)骨料最大粒徑進(jìn)行選擇；流動(dòng)性(100mm以上)和大流動(dòng)性(160mm以上)混凝土用水量以坍落度90mm用水量為基礎(chǔ)，坍落度每增加20mm，用水量增加5kg；摻外加劑時(shí)用水量：

mwa-摻外加劑時(shí)每1m3混凝土的用水量，kg/m3；mw0-未摻外加劑時(shí)每1m3混凝土的用水量，kg/m3；β-外加劑的減水率（%），經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定。干硬性混凝土用水量根據(jù)維勃稠度、粗細(xì)骨料最大粒徑進(jìn)行選擇；16根據(jù)已確定的W/C和mw0，可求出1m3混凝土中水泥的用量mc0：水泥用量根據(jù)已確定的W/C和mw0，可求出1m3混凝土中水泥的用量17為了保證混凝土的耐久性，水泥用量不得小于規(guī)定的最小值，如計(jì)算所得的水泥用量小于規(guī)定的最小水泥用量時(shí)，應(yīng)取規(guī)定的最小水泥用量值。環(huán)境條件最小水泥用量（kg）素混凝土鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土干燥環(huán)境200260300潮濕環(huán)境無(wú)凍害225280300有凍害250280300有凍害和除冰劑的潮濕環(huán)境300300300配制C15及以下等級(jí)的混凝土，可不受本表限制。為了保證混凝土的耐久性，水泥用量不得小于規(guī)定的最小值，如計(jì)算18砂率值βs；合理砂率可通過(guò)試驗(yàn)或查表求得;

試驗(yàn)：通過(guò)變化砂率檢測(cè)混合物坍落度，能獲得最大流動(dòng)度的砂率為最佳砂率。

查表：對(duì)于坍落度在10~60mm的混凝土，根據(jù)骨料種類、規(guī)格及混凝土的水灰比，參考下表選用。砂率砂率值βs；砂率19注：①本表數(shù)值系中砂砂率，對(duì)細(xì)砂或粗砂應(yīng)相應(yīng)地減小或增大砂率。②對(duì)坍落度大于60mm的混凝土，砂率可經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定，也可在上表的基礎(chǔ)上按坍落度每增大20mm，砂率增大1%進(jìn)行調(diào)整。③坍落度小于10mm的混凝土，其砂率由實(shí)驗(yàn)確定。注：①本表數(shù)值系中砂砂率，對(duì)細(xì)砂或粗砂應(yīng)相應(yīng)地減小或增大砂率20質(zhì)量法：若原材料情況比較穩(wěn)定，所配制拌合物的體積密度接近一個(gè)固定值，可列出以下兩式：

ｍc0＋ｍg0＋ｍs0＋ｍw0＝ｍcp

粗、細(xì)骨料質(zhì)量法：若原材料情況比較穩(wěn)定，所配制拌合物的體積密度接近一個(gè)21體積法：假定拌合物的體積，等于其各組成材料的絕對(duì)體積及混凝土拌合物中所含少量空氣體積之和，可列出以下兩式：

體積法：假定拌合物的體積，等于其各組成材料的絕對(duì)體積及混凝土22通過(guò)以上6個(gè)步驟，得出每立方米混凝土各種材料用量，即初步配合比計(jì)算完成，可供試配。以上配合比計(jì)算，均以干燥狀態(tài)骨料（含水率小于0.5%的細(xì)骨料和含水率小于0.2%的粗骨料）為基準(zhǔn)。當(dāng)以飽和面干骨料為基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)做相應(yīng)的修正。通過(guò)以上6個(gè)步驟，得出每立方米混凝土各種材料用量，即初步配合232.3基準(zhǔn)配合比初步計(jì)算配合比中，各材料用量是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式和數(shù)據(jù)計(jì)算出，或利用經(jīng)驗(yàn)資料查得的，不一定能夠完全符合具體的工程實(shí)際，必須通過(guò)試拌調(diào)整，直到拌合物的和易性符合要求為止，即得出基準(zhǔn)配合比。2.3基準(zhǔn)配合比初步計(jì)算配合比中，各材料用量是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式24按初步計(jì)算配合比稱取材料進(jìn)行試拌；混凝土拌合物攪拌均勻后測(cè)坍落度，并檢查其粘聚性和保水性能的好壞；如實(shí)測(cè)坍落度小于或大于設(shè)計(jì)要求，可保持水灰比不變，增加或減少適量水泥漿；如出現(xiàn)粘聚性和保水性不良，可適當(dāng)提高砂率；每次調(diào)整后再試拌，直到符合要求為止；當(dāng)試拌工作完成后，記錄好各種材料調(diào)整后的用量，此滿足和易性的配比為基準(zhǔn)配合比?；鶞?zhǔn)配合比按初步計(jì)算配合比稱取材料進(jìn)行試拌；基準(zhǔn)配合比252.4設(shè)計(jì)配合比經(jīng)和易性調(diào)整后得到的基準(zhǔn)配合比，其水灰比選擇不一定恰當(dāng)，即混凝土的強(qiáng)度有可能不符合要求，所以應(yīng)檢測(cè)其強(qiáng)度，得到符合強(qiáng)度要求的水灰比，確定設(shè)計(jì)配合比。2.4設(shè)計(jì)配合比經(jīng)和易性調(diào)整后得到的基準(zhǔn)配合比，其水灰比選26一般采用三個(gè)不同的配合比，其中一個(gè)為基準(zhǔn)配合比，另外兩個(gè)配合比的水灰比值應(yīng)較基準(zhǔn)配合比分別增加及減少0.05，而其用水量與基準(zhǔn)配合比相同，砂率值可分別增加或減小1%。當(dāng)不同水灰比的拌合物坍落度與要求值的差超過(guò)允許偏差時(shí)，可通過(guò)增減用水量進(jìn)行調(diào)整。測(cè)定各種配比拌合物的和易性和體積密度，作為拌合物的性能值。各種配比制作一組（三塊）試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)到28d天進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)定。如有耐久性要求，應(yīng)同時(shí)制作有關(guān)耐久性測(cè)試指標(biāo)的試件。強(qiáng)度檢測(cè)一般采用三個(gè)不同的配合比，其中一個(gè)為基準(zhǔn)配合比，另外兩個(gè)配合27根據(jù)試驗(yàn)得出的各灰水比及其相對(duì)應(yīng)的混凝土強(qiáng)度關(guān)系，用作圖或計(jì)算法求出與混凝土配制強(qiáng)度f(wàn)cu,o相對(duì)應(yīng)的灰水比值，并確定每m3混凝土的材料用量：用水量mW—取基準(zhǔn)配合比中的用水量，并根據(jù)制作強(qiáng)度試件時(shí)測(cè)得的坍落度或維勃稠度，進(jìn)行調(diào)整；水泥用量mC—取用水量乘以選定出的灰水比計(jì)算而得；粗、細(xì)骨料用量mg、ms—取基準(zhǔn)配合比中的粗、細(xì)骨料用量，并按定出的灰水比進(jìn)行調(diào)整。至此，得出混凝土設(shè)計(jì)配合比。設(shè)計(jì)配合比根據(jù)試驗(yàn)得出的各灰水比及其相對(duì)應(yīng)的混凝土強(qiáng)度關(guān)系，用作圖或計(jì)28設(shè)計(jì)配合比初步確定后，還應(yīng)進(jìn)行拌合物體積密度校正。體積密度計(jì)算值ρc,c=mW+mC+mg+ms；用設(shè)計(jì)配合比進(jìn)行試拌，體積密度實(shí)測(cè)值ρc,t；校正系數(shù)δ：

當(dāng)實(shí)測(cè)值與計(jì)算值之差的絕對(duì)值不超過(guò)計(jì)算值的2％時(shí)，上述得出的初步配合比即可確定為混凝土的正式設(shè)計(jì)配合比。若二者之差超過(guò)2％時(shí)，則須將初步配合比中每項(xiàng)材料用量乘以校正系數(shù)，即為最終定出的混凝土正式設(shè)計(jì)配合比。校正設(shè)計(jì)配合比初步確定后，還應(yīng)進(jìn)行拌合物體積密度校正。校正292.5施工配合比設(shè)計(jì)配合比是以干燥骨料為基準(zhǔn)的，但實(shí)際上工地存放的骨料常含有一定的水分，且隨著氣候的變化而經(jīng)常變化。因此，現(xiàn)場(chǎng)材料的實(shí)際稱量應(yīng)按工地砂、石的含水情況進(jìn)行修正，修正后的配合比稱為施工配合比。2.5施工配合比設(shè)計(jì)配合比是以干燥骨料為基準(zhǔn)的，但實(shí)際上工30設(shè)工地存放砂的含水率為a%，石的含水率為b%。則施工配合比1m3混凝土中水泥、砂、石、水的用量mC’、ms’、mg’、mW’分別為：mC’=mC

ms’=ms(1+a%)

mg’=mg(1+b%)

mW’=mW-ms·a%-mg·b%至此，配合比設(shè)計(jì)完成！施工配合比設(shè)工地存放砂的含水率為a%，石的含水率為b%。則施工配合比131例1．某框架結(jié)構(gòu)工程現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30，施工要求混凝土坍落度為30～50㎜，根據(jù)施工單位歷史資料統(tǒng)計(jì)，混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差σ=5MPa。所用原材料情況如下：水泥：42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水泥密度為ρC=3.10ｇ/cm3，水泥強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值的富余系數(shù)為1.08；砂：中砂，級(jí)配合格，體積密度ρos=2.60ｇ/cm3；石：5～30mm碎石，級(jí)配合格，體積密度ρog=2.65ｇ/cm3。試求：1．混凝土計(jì)算配合比；2．若經(jīng)試配混凝土的和易性和強(qiáng)度等均符合要求，無(wú)需作調(diào)整。又知現(xiàn)場(chǎng)砂子含水率為3％，石子含水率為1％，試計(jì)算混凝土施工配合比。3、混凝土配合比設(shè)計(jì)舉例例1．某框架結(jié)構(gòu)工程現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C32(1)確定混凝土配制強(qiáng)度（fcu,0）fcu,o=fcu,k+1.645σ=30+1.645×5=38.2MPa(2)確定水灰比（W/C）fce=γc×fce,g=1.08×42.5=45.9MPa由于框架結(jié)構(gòu)混凝土梁處于干燥環(huán)境，查表可知,干燥環(huán)境容許最大水灰比為0.65，故可確定水灰比為0.53。解：1．求混凝土計(jì)算配合比(1)確定混凝土配制強(qiáng)度（fcu,0）由于框架結(jié)構(gòu)混凝土梁處33(3)確定用水量（mw0）

查表，對(duì)于最大粒徑為30㎜的碎石混凝土，當(dāng)所需坍落度為30～50㎜時(shí),1m3混凝土的用水量可選用185kg。(4)計(jì)算水泥用量（mc0）

查表可知，對(duì)于干燥環(huán)境的鋼筋混凝土，最小水泥用量為260㎏，故可取mc0＝349㎏／ｍ3。(3)確定用水量（mw0）34(5)確定砂率（βs）

查表，對(duì)于采用最大粒徑為40㎜的碎石配制的混凝土，當(dāng)水灰比為0.53時(shí)，其砂率值可選取32%~37%（采用插入法選定）現(xiàn)取βs=35％。(6)計(jì)算砂、石用量（ｍs0、ｍg0）用體積法計(jì)算，將mc0=349㎏；mw0=185㎏代入方程組：解得：ｍs0=641㎏，

ｍg0=1192㎏(5)確定砂率（βs）解得：ｍs0=641㎏，35(7)該混凝土計(jì)算配合比為：1m3混凝土中各材料用量為：水泥349㎏，水185㎏，砂641㎏，碎石1192㎏。以質(zhì)量比表示即為：水泥：砂：石=１：1.84：3.42，Ｗ/Ｃ＝0.53。(7)該混凝土計(jì)算配合比為：36由現(xiàn)場(chǎng)砂子含水率為3％，石子含水率為1％，則施工配合比為：

水泥mc施

=mc0=349㎏

砂ms施

=ms0(1+3%)=641×(1+3%)=660㎏

石mg施

=mg0(1+1%)=1192×(1+1%)=1204㎏

水mw施=mw0-ms0×3%-mg0×1%=185-641×3%-1192×1%=154㎏2．確定施工配合比由現(xiàn)場(chǎng)砂子含水率為3％，石子含水率為1％，則施工配合比為：37例2．某框架結(jié)構(gòu)工程現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C20，施工要求混凝土坍落度為50-70mm，施工單位無(wú)歷史統(tǒng)計(jì)資料，所用原材料情況如下：水泥：32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，密度為ρｃ=3.10ｇ/cm３;砂：中砂，Mx=2.70，級(jí)配合格；石：卵石，Dmax=40mm，級(jí)配合格。試求Ｃ20混凝土計(jì)算配合比。例2．某框架結(jié)構(gòu)工程現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C38(1)確定混凝土配制強(qiáng)度（fcu,0），

查表可得，σ＝5MPa

fcu,0=fcu,k+1.645σ=20+1.645×5=28.2MPa(2)計(jì)算水灰比（W/C）

fce=γc×fce,k=1.0×32.5=32.5MPa解：由于框架結(jié)構(gòu)混凝土梁處于干燥環(huán)境，查表可知,干燥環(huán)境容許最大水灰比為0.65，故可確定水灰比為0.47。(1)確定混凝土配制強(qiáng)度（fcu,0），解：由于框架結(jié)構(gòu)混凝39(3)確定用水量（mw0）

查表可得，對(duì)于最大粒徑為40㎜的卵石混凝土，當(dāng)所需坍落度為50～70㎜時(shí),1m3混凝土的用水量可選用170kg。(4)計(jì)算水泥用量（mc0）

查表，對(duì)于干燥環(huán)境的鋼筋混凝土，最小水泥用量為260㎏，故可取mc0＝362㎏/ｍ3。(3)確定用水量（mw0）40(5)確定砂率（βs）

查表，對(duì)于采用最大粒徑為40㎜的卵石配制的混凝土，當(dāng)水灰比為0.47時(shí)，其砂率值可選取26.8%~32.1%（采用插入法選定）現(xiàn)取βs=30％。(6)計(jì)算砂、石用量（ｍs0、ｍg0）

質(zhì)量法計(jì)算，將mc0=362㎏；mw0=170㎏代入方程組(5)確定砂率（βs）41某辦公樓工程，現(xiàn)澆鋼筋混凝土柱，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C25。施工要求坍落度為30～50㎜，混凝土采用機(jī)械攪拌，機(jī)械振搗。施工單位無(wú)歷史統(tǒng)計(jì)資料。采用的材料為：水泥：強(qiáng)度等級(jí)為42.5的普通硅酸鹽水泥，實(shí)測(cè)強(qiáng)度為43.5MPa，密度為3000kg/m3；砂：中砂，Mx=2.5，體積密度ρs=2650kg/m3；石：碎石，最大粒徑Dmax=20mm，體積密度ρg=2700kg/m3。試求：1．混凝土計(jì)算配合比；2．若經(jīng)試配混凝土的和易性和強(qiáng)度等均符合要求，無(wú)需作調(diào)整。又知現(xiàn)場(chǎng)砂子含水率為3％，石子含水率為1％，試計(jì)算混凝土施工配合比。作業(yè)：某辦公樓工程，現(xiàn)澆鋼筋混凝土柱，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C25。42本節(jié)結(jié)束!本節(jié)結(jié)束!43第五章混凝土及其綠色化

附：混凝土配合比設(shè)計(jì)張占輝綠色建筑材料

GreenBuildingMaterials

第五章混凝土及其綠色化

附：混凝土配合比設(shè)計(jì)張占輝綠色建44本節(jié)內(nèi)容1混凝土配合比設(shè)計(jì)原理

1.1基本要求

1.2基本參數(shù)

1.3基本原則2混凝土配合比設(shè)計(jì)步驟

2.1資料準(zhǔn)備

2.2初步計(jì)算配合比

2.3基準(zhǔn)配合比

2.4設(shè)計(jì)配合比

2.5施工配合比3混凝土配合比設(shè)計(jì)舉例本節(jié)內(nèi)容1混凝土配合比設(shè)計(jì)原理451、混凝土配合比設(shè)計(jì)原理混凝土配合比是指混凝土中各組成材料數(shù)量之間的比例關(guān)系。確定這種比例關(guān)系的工作，稱為混凝土配合比設(shè)計(jì)。應(yīng)根據(jù)原材料性能及對(duì)混凝土的技術(shù)要求進(jìn)行計(jì)算，并經(jīng)實(shí)驗(yàn)室試配、調(diào)整后確定。1m3混凝土中各項(xiàng)材料的質(zhì)量；或各項(xiàng)材料相互間的質(zhì)量比（以水泥質(zhì)量為1）。1、混凝土配合比設(shè)計(jì)原理混凝土配合比是指混凝土中各組成材料數(shù)461.1基本要求配合比設(shè)計(jì)的任務(wù)，就是根據(jù)原材料的技術(shù)性能及施工條件，確定出能滿足工程所要求的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的各項(xiàng)組成材料的用量?；疽螅哼_(dá)到混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的強(qiáng)度等級(jí)；滿足混凝土施工所要求的和易性；滿足工程所處環(huán)境和使用條件對(duì)混凝土耐久性的要求；符合經(jīng)濟(jì)原則，節(jié)約水泥，降低成本。1.1基本要求配合比設(shè)計(jì)的任務(wù)，就是根據(jù)原材料的技術(shù)性能及471.2基本參數(shù)混凝土配合比設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)上就是確定水泥、水、砂與石子這四項(xiàng)基本組成材料用量之間的三個(gè)比例關(guān)系。三個(gè)參數(shù)：水灰比：水與水泥之間的比例關(guān)系；砂率：砂與石子之間的比例關(guān)系；單位用水量：水泥漿與骨料之間的比例關(guān)系。1.2基本參數(shù)混凝土配合比設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)上就是確定水泥、水、砂與481.3基本原則在滿足在滿足混凝土強(qiáng)度和耐久性的基礎(chǔ)上，確定混凝土的水灰比；在滿足混凝土施工要求的和易性的基礎(chǔ)上，根據(jù)粗骨料的種類和規(guī)格，確定單位用水量；砂率應(yīng)以砂在骨料中的數(shù)量在填充石子空隙后略有富余的原則來(lái)確定。1.3基本原則在滿足在滿足混凝土強(qiáng)度和耐久性的基礎(chǔ)上，確定492、混凝土配合比設(shè)計(jì)步驟計(jì)算-試配-調(diào)整-確定初步計(jì)算配合比：按照已選擇的原材料性能及對(duì)混凝土的技術(shù)要求進(jìn)行計(jì)算得出；基準(zhǔn)配合比：經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室試拌、調(diào)整和易性得出；設(shè)計(jì)配合比（實(shí)驗(yàn)室配合比）：經(jīng)過(guò)強(qiáng)度檢驗(yàn)（如有抗?jié)B、抗凍等其他性能要求，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的檢驗(yàn)），定出滿足設(shè)計(jì)和施工要求并比較經(jīng)濟(jì)的配合比；施工配合比：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)砂、石的實(shí)際含水率，對(duì)實(shí)驗(yàn)室配合比進(jìn)行調(diào)整后求出。2、混凝土配合比設(shè)計(jì)步驟計(jì)算-試配-調(diào)整-確定50了解工程設(shè)計(jì)要求的混凝土強(qiáng)度等級(jí)、質(zhì)量穩(wěn)定性的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，以確定混凝度配制強(qiáng)度；了解工程所處環(huán)境對(duì)混凝土耐久性的要求，以確定所配制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量；了解結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷面尺寸及鋼筋配置情況，以確定混凝土骨料的最大粒徑；了解混凝土施工方法及管理水平，以選擇混凝土拌合物坍落度及骨料最大粒徑；掌握原材料的性能指標(biāo)。水泥品種、強(qiáng)度等級(jí)、密度；砂、石骨料的種類、體積密度、級(jí)配、最大粒徑；拌合用水的水質(zhì)；外加劑的品種、性能、適宜摻量等。2.1資料準(zhǔn)備了解工程設(shè)計(jì)要求的混凝土強(qiáng)度等級(jí)、質(zhì)量穩(wěn)定性的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，以51配制強(qiáng)度2.2初步計(jì)算配合比為了使混凝土的強(qiáng)度保證率達(dá)到95%的要求，混凝土的配制強(qiáng)度f(wàn)cu,o必須高于設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k：

σ

---混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差（MPa）。配制強(qiáng)度2.2初步計(jì)算配合比為了使混凝土的強(qiáng)度保證率達(dá)到952當(dāng)施工單位具有近期的同一品種混凝土強(qiáng)度資料時(shí)，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差：當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20或C25時(shí)，如σ計(jì)算值<2.5MPa，取σ=2.5MPa；當(dāng)強(qiáng)度等級(jí)在C30或以上時(shí)，如σ計(jì)算值<3.0MPa，取σ=3.0MPa。當(dāng)施工單位具有近期的同一品種混凝土強(qiáng)度資料時(shí)，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差：53當(dāng)施工單位不具有近期的同一品種混凝土的強(qiáng)度資料時(shí)，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差按下表取用：GB50204-1992《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》當(dāng)施工單位不具有近期的同一品種混凝土的強(qiáng)度資料時(shí)，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差54根據(jù)公式：fce--水泥28d的實(shí)測(cè)強(qiáng)度，MPa；無(wú)此值時(shí)fce=γc

fce,g，γc為水泥強(qiáng)度等級(jí)值的富余系數(shù)，fce,g為水泥強(qiáng)度等級(jí)值；αa,αb---回歸系數(shù)，根據(jù)水泥、骨料品種，通過(guò)試驗(yàn)由建立水灰比與混凝土強(qiáng)度關(guān)系式確定；或采用碎石：αa=0.46 αb=0.07

采用卵石：αa=0.48 αb=0.33。水灰比根據(jù)公式：水灰比55為了保證混凝土的耐久性，水灰比不得大于規(guī)定的最大值，如計(jì)算所得的水灰比大于規(guī)定的最大水灰比值時(shí)，應(yīng)取規(guī)定的最大水灰比值。環(huán)境條件最大水灰比素混凝土鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土干燥環(huán)境不作規(guī)定0.650.60潮濕環(huán)境無(wú)凍害0.700.600.60有凍害0.550.550.55有凍害和除冰劑的潮濕環(huán)境0.500.500.50配制C15及以下等級(jí)的混凝土，可不受本表限制。為了保證混凝土的耐久性，水灰比不得大于規(guī)定的最大值，如計(jì)算所56注：①本表為采用機(jī)械振搗時(shí)的坍落度，采用人工振搗時(shí)其值可適當(dāng)增大；②需配制泵送混凝土?xí)r，應(yīng)摻外加劑，坍落度宜為120～180㎜。用水量注：①本表為采用機(jī)械振搗時(shí)的坍落度，采用人工振搗時(shí)其值可適當(dāng)57注：①本表用水量系采用中砂時(shí)的平均取值，采用細(xì)砂時(shí)，每立方米混凝土用水量可增加5~10㎏，采用粗砂則可減少5～10㎏。②摻用各種外加劑或摻合料時(shí)，用水量應(yīng)相應(yīng)調(diào)整。注：①本表用水量系采用中砂時(shí)的平均取值，采用細(xì)砂時(shí)，每立方米58干硬性混凝土用水量根據(jù)維勃稠度、粗細(xì)骨料最大粒徑進(jìn)行選擇；流動(dòng)性(100mm以上)和大流動(dòng)性(160mm以上)混凝土用水量以坍落度90mm用水量為基礎(chǔ)，坍落度每增加20mm，用水量增加5kg；摻外加劑時(shí)用水量：

mwa-摻外加劑時(shí)每1m3混凝土的用水量，kg/m3；mw0-未摻外加劑時(shí)每1m3混凝土的用水量，kg/m3；β-外加劑的減水率（%），經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定。干硬性混凝土用水量根據(jù)維勃稠度、粗細(xì)骨料最大粒徑進(jìn)行選擇；59根據(jù)已確定的W/C和mw0，可求出1m3混凝土中水泥的用量mc0：水泥用量根據(jù)已確定的W/C和mw0，可求出1m3混凝土中水泥的用量60為了保證混凝土的耐久性，水泥用量不得小于規(guī)定的最小值，如計(jì)算所得的水泥用量小于規(guī)定的最小水泥用量時(shí)，應(yīng)取規(guī)定的最小水泥用量值。環(huán)境條件最小水泥用量（kg）素混凝土鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土干燥環(huán)境200260300潮濕環(huán)境無(wú)凍害225280300有凍害250280300有凍害和除冰劑的潮濕環(huán)境300300300配制C15及以下等級(jí)的混凝土，可不受本表限制。為了保證混凝土的耐久性，水泥用量不得小于規(guī)定的最小值，如計(jì)算61砂率值βs；合理砂率可通過(guò)試驗(yàn)或查表求得;

試驗(yàn)：通過(guò)變化砂率檢測(cè)混合物坍落度，能獲得最大流動(dòng)度的砂率為最佳砂率。

查表：對(duì)于坍落度在10~60mm的混凝土，根據(jù)骨料種類、規(guī)格及混凝土的水灰比，參考下表選用。砂率砂率值βs；砂率62注：①本表數(shù)值系中砂砂率，對(duì)細(xì)砂或粗砂應(yīng)相應(yīng)地減小或增大砂率。②對(duì)坍落度大于60mm的混凝土，砂率可經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定，也可在上表的基礎(chǔ)上按坍落度每增大20mm，砂率增大1%進(jìn)行調(diào)整。③坍落度小于10mm的混凝土，其砂率由實(shí)驗(yàn)確定。注：①本表數(shù)值系中砂砂率，對(duì)細(xì)砂或粗砂應(yīng)相應(yīng)地減小或增大砂率63質(zhì)量法：若原材料情況比較穩(wěn)定，所配制拌合物的體積密度接近一個(gè)固定值，可列出以下兩式：

ｍc0＋ｍg0＋ｍs0＋ｍw0＝ｍcp

粗、細(xì)骨料質(zhì)量法：若原材料情況比較穩(wěn)定，所配制拌合物的體積密度接近一個(gè)64體積法：假定拌合物的體積，等于其各組成材料的絕對(duì)體積及混凝土拌合物中所含少量空氣體積之和，可列出以下兩式：

體積法：假定拌合物的體積，等于其各組成材料的絕對(duì)體積及混凝土65通過(guò)以上6個(gè)步驟，得出每立方米混凝土各種材料用量，即初步配合比計(jì)算完成，可供試配。以上配合比計(jì)算，均以干燥狀態(tài)骨料（含水率小于0.5%的細(xì)骨料和含水率小于0.2%的粗骨料）為基準(zhǔn)。當(dāng)以飽和面干骨料為基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)做相應(yīng)的修正。通過(guò)以上6個(gè)步驟，得出每立方米混凝土各種材料用量，即初步配合662.3基準(zhǔn)配合比初步計(jì)算配合比中，各材料用量是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式和數(shù)據(jù)計(jì)算出，或利用經(jīng)驗(yàn)資料查得的，不一定能夠完全符合具體的工程實(shí)際，必須通過(guò)試拌調(diào)整，直到拌合物的和易性符合要求為止，即得出基準(zhǔn)配合比。2.3基準(zhǔn)配合比初步計(jì)算配合比中，各材料用量是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式67按初步計(jì)算配合比稱取材料進(jìn)行試拌；混凝土拌合物攪拌均勻后測(cè)坍落度，并檢查其粘聚性和保水性能的好壞；如實(shí)測(cè)坍落度小于或大于設(shè)計(jì)要求，可保持水灰比不變，增加或減少適量水泥漿；如出現(xiàn)粘聚性和保水性不良，可適當(dāng)提高砂率；每次調(diào)整后再試拌，直到符合要求為止；當(dāng)試拌工作完成后，記錄好各種材料調(diào)整后的用量，此滿足和易性的配比為基準(zhǔn)配合比?；鶞?zhǔn)配合比按初步計(jì)算配合比稱取材料進(jìn)行試拌；基準(zhǔn)配合比682.4設(shè)計(jì)配合比經(jīng)和易性調(diào)整后得到的基準(zhǔn)配合比，其水灰比選擇不一定恰當(dāng)，即混凝土的強(qiáng)度有可能不符合要求，所以應(yīng)檢測(cè)其強(qiáng)度，得到符合強(qiáng)度要求的水灰比，確定設(shè)計(jì)配合比。2.4設(shè)計(jì)配合比經(jīng)和易性調(diào)整后得到的基準(zhǔn)配合比，其水灰比選69一般采用三個(gè)不同的配合比，其中一個(gè)為基準(zhǔn)配合比，另外兩個(gè)配合比的水灰比值應(yīng)較基準(zhǔn)配合比分別增加及減少0.05，而其用水量與基準(zhǔn)配合比相同，砂率值可分別增加或減小1%。當(dāng)不同水灰比的拌合物坍落度與要求值的差超過(guò)允許偏差時(shí)，可通過(guò)增減用水量進(jìn)行調(diào)整。測(cè)定各種配比拌合物的和易性和體積密度，作為拌合物的性能值。各種配比制作一組（三塊）試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)到28d天進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)定。如有耐久性要求，應(yīng)同時(shí)制作有關(guān)耐久性測(cè)試指標(biāo)的試件。強(qiáng)度檢測(cè)一般采用三個(gè)不同的配合比，其中一個(gè)為基準(zhǔn)配合比，另外兩個(gè)配合70根據(jù)試驗(yàn)得出的各灰水比及其相對(duì)應(yīng)的混凝土強(qiáng)度關(guān)系，用作圖或計(jì)算法求出與混凝土配制強(qiáng)度f(wàn)cu,o相對(duì)應(yīng)的灰水比值，并確定每m3混凝土的材料用量：用水量mW—取基準(zhǔn)配合比中的用水量，并根據(jù)制作強(qiáng)度試件時(shí)測(cè)得的坍落度或維勃稠度，進(jìn)行調(diào)整；水泥用量mC—取用水量乘以選定出的灰水比計(jì)算而得；粗、細(xì)骨料用量mg、ms—取基準(zhǔn)配合比中的粗、細(xì)骨料用量，并按定出的灰水比進(jìn)行調(diào)整。至此，得出混凝土設(shè)計(jì)配合比。設(shè)計(jì)配合比根據(jù)試驗(yàn)得出的各灰水比及其相對(duì)應(yīng)的混凝土強(qiáng)度關(guān)系，用作圖或計(jì)71設(shè)計(jì)配合比初步確定后，還應(yīng)進(jìn)行拌合物體積密度校正。體積密度計(jì)算值ρc,c=mW+mC+mg+ms；用設(shè)計(jì)配合比進(jìn)行試拌，體積密度實(shí)測(cè)值ρc,t；校正系數(shù)δ：

當(dāng)實(shí)測(cè)值與計(jì)算值之差的絕對(duì)值不超過(guò)計(jì)算值的2％時(shí)，上述得出的初步配合比即可確定為混凝土的正式設(shè)計(jì)配合比。若二者之差超過(guò)2％時(shí)，則須將初步配合比中每項(xiàng)材料用量乘以校正系數(shù)，即為最終定出的混凝土正式設(shè)計(jì)配合比。校正設(shè)計(jì)配合比初步確定后，還應(yīng)進(jìn)行拌合物體積密度校正。校正722.5施工配合比設(shè)計(jì)配合比是以干燥骨料為基準(zhǔn)的，但實(shí)際上工地存放的骨料常含有一定的水分，且隨著氣候的變化而經(jīng)常變化。因此，現(xiàn)場(chǎng)材料的實(shí)際稱量應(yīng)按工地砂、石的含水情況進(jìn)行修正，修正后的配合比稱為施工配合比。2.5施工配合比設(shè)計(jì)配合比是以干燥骨料為基準(zhǔn)的，但實(shí)際上工73設(shè)工地存放砂的含水率為a%，石的含水率為b%。則施工配合比1m3混凝土中水泥、砂、石、水的用量mC’、ms’、mg’、mW’分別為：mC’=mC

ms’=ms(1+a%)

mg’=mg(1+b%)

mW’=mW-ms·a%-mg·b%至此，配合比設(shè)計(jì)完成！施工配合比設(shè)工地存放砂的含水率為a%，石的含水率為b%。則施工配合比174例1．某框架結(jié)構(gòu)工程現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30，施工要求混凝土坍落度為30～50㎜，根據(jù)施工單位歷史資料統(tǒng)計(jì)，混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差σ=5MPa。所用原材料情況如下：水泥：42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水泥密度為ρC=3.10ｇ/cm3，水泥強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值的富余系數(shù)為1.08；砂：中砂，級(jí)配合格，體積密度ρos=2.60ｇ/cm3；石：5～30mm碎石，級(jí)配合格，體積密度ρog=2.65ｇ/cm3。試求：1．混凝土計(jì)算配合比；2．若經(jīng)試配混凝土的和易性和強(qiáng)度等均符合要求，無(wú)需作調(diào)整。又知現(xiàn)場(chǎng)砂子含水率為3％，石子含水率為1％，試計(jì)算混凝土施工配合比。3、混凝土配合比設(shè)計(jì)舉例例1．某框架結(jié)構(gòu)工程現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C75(1)確定混凝土配制強(qiáng)度（fcu,0）fcu,o=fcu,k+1.645σ=30+1.645×5=38.2MPa(2)確定水灰比（W/C）fce=γc×fce,g=1.08×42.5=45.9MPa由于框架結(jié)構(gòu)混凝土梁處于干燥環(huán)境，查表可知,干燥環(huán)境容許最大水灰比為0.65，故可確定水灰比為0.53。解：1．求混凝土計(jì)算配合比(1)確定混凝土配制強(qiáng)度（fcu,0）由于框架結(jié)構(gòu)混凝土梁處76(3)確定用水量（mw0）

查表，對(duì)于最大粒徑為30㎜的碎石混凝土，當(dāng)所需坍落度為30～50㎜時(shí),1m3混凝土的用水量可選用185kg。(4)計(jì)算水泥用量（mc0）

查表可知，對(duì)于干燥環(huán)境的鋼筋混凝土，最小水泥用量為260㎏，故可取mc0＝349㎏／ｍ3。(3)確定用水量（mw0）77(5)確定砂率（βs）

查表，對(duì)于采用最大粒徑為40㎜的碎石配制的混凝土，當(dāng)水灰比為0.53時(shí)，其砂率值可選取32%~37%（采用插入法選定）現(xiàn)取βs=35％。(6)計(jì)算砂、石用量（ｍs0、ｍg0）用體積法計(jì)算，將mc0=349㎏；mw0=185㎏代入方程組：解得：ｍs0=641㎏，