混凝土配合比设计

混凝土配合比设计

4.5 普通混凝土的配合比设计混凝土的配合比是指混凝土中四种树料水泥、水、 砂及石子用量之间的比例关系，有时还注明外加剂的 用量。 配合比表示方法： (1)以每M3混凝土所用水泥重量C、水重量W、砂子 重量S、石子重量G表示(一般情况下多采用此法) 如：C=300kg、W=180kg、S=720kg、G=1200kg (2)以水泥重量为1时，各种材料用量间相对关系来 表示： 如：水泥：砂，石子=1:2.40:4.00,水灰比=0.60▲目录 ▲1

混凝土配合比设计

4.5.1混凝土配合比的基本要求：(1)满足结构设计的强度等级要求； (2)满足混凝土施工所要求的和易 性； (3)满足工程所处环境对混凝土耐 久性的要求； (4)符合经济原则，即节约水泥以 降低混凝土成本。

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目录

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混凝土配合比设计

混凝土配合比的设计资料准备 (1)确定配制强度 (2)耐久性要求 (3)构件断面、配筋——最大粒径DM (4)施工管理水平——用来选择T和DM (5)原材料性能——密度、 DM 、水、砂、石情况 4.5.2配合比设计中的三个重要参数 组成混凝土的四种材料，即水泥、水、砂、石子用 量之间有三个对比关系，即： W 1 水灰比( C ):用水量与水泥用量之间的对比关系。 水灰比是确定混凝土强度和耐久性的重要参数，也 是影响混凝土和易性的重要因素。 2 砂率(Sp ):砂的用量与石子用量之间的对比关系。 通常以砂用量占砂、石总量的百分数表示(即砂率)。 砂率是影响混凝土和易性的重要参数。▲目录 ▲3

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3、单位用水量(W) 混凝土中水泥浆用量与骨料用量之间的对比关系，可用每 立方米混凝土的用水量表示。 用水量主要影响混凝土和易性，对混凝土的强度也有影响。 确定的原则： (1)在满足强度、耐久性要求上，确定砼的 。 W (2)在满足和易性的基础上，确定粗骨料、单位体积用水量、 C 砂的用量。

4.5.3混凝土配合比设计方法步骤先确定“初步配合比” “基准配合比”(实验室试 拌) 强度、和易性检验 “设计配合比” 施工 配合比 1、初步计算配合比的确定 (1)配制强度( fcu.o )的确定 配制强度与设计强度的关系，要求 配制强度>设计强度 fcu.o = fcu.k+1.645σ▲目录 ▲4

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fcu.o = fcu.k +1.645σ fcu.o ——配制强度 fcu.k——设计强度 σ——砼强度的标准差 A、标准差 C20 、 C25砼σ值最小取2.5 MP C30砼σ值最小取3.0 MP B、无统计资料

C、下列情况提高配制强度 a、现场条件与试验室条件有差异。 b、 C30及以上等级砼，采用非统计方法评定时。▲目录 ▲5

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(2)初步确定水灰比

W

a f ce C f f cu .o a b ce

满足强度要求的水灰比还要满足耐久性要求。 (3)选取1M3砼的用水

量(mwo) A、干硬性和塑性砼用水量确定 a、W 为0.40~0.80,根据粗骨料的品种、粒径及施工要求 C 的稠度查表4-23、4-24决定。 W b、C <0.40的砼用水量应通过实验确定。 B、流动性和大流动性砼的用水量计算 a、以表4-24中T=90mm的用水量为基础，按坍落度每增 大20mm,用水量增加5kg。 b、掺外加剂的砼用水量 mwo=mwo(1-β)▲目录 目 ▲6

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(4)计算砼的水泥用量 计算出来的水泥用量还要满足耐久性的最小水泥 用量要求。 (5)选择合理的砂率 砂率 s 按坍落度、骨料的规格、品种、水灰比 (6)计算粗细骨料的用量( mgo 、 mso) 1)质量法 假定1M3混凝土拌合物的质量为一定值。 mco mgo mso mwo mso 100 % s mso mgo

mwo mco W C

mcp

mcp——1M3砼拌和物的假定质量，一般取2400kg/M3 由以上两式可解出砂和石的用量。▲目录 ▲7

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2)体积法假定混凝土拌合物的体积等于各组成材料绝对体积和所 含空气体积之总和。

mco

c

mgo

g

mso

s

mwo

w

mso s 100 % mso mgo

c 水泥的密度 0.01 1 w 水的密度 s 砂的视密度 g 石子的视密度

α——含气率，不掺引气剂时取1(即1%)

由上两式可解出砂和石的用量。 最后得出初步配合比为：mco : mso : mgo : mwo

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目录

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2、配合比试配、调整、确定 (1)配合比试配、调整 检验拌和量： DM≤31.5mm时，取15L DM为40mm时，取25L 先检验和易性，不满足进行调整后得到基准 配合比，供强度检验用。 (2)设计配合比的确定 a、由试验得出的各灰水比及其对应的砼强度 关系，用作图法或计算法求出砼配制强度相对应 的灰水比。 b、按基准配合比制作试件满足和易性确定用 水量，再确定水泥用量。 c、粗细骨料取基准配合比的用量，按灰水比 进行适当调整。▲目录 ▲9

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(3)表观密度的校正 c.c mc mg ms mw c.t c .c 当 c.c c.t ≤2%时，不调整。 当 c .c c . c c .t c .c

c.c表观密度计算值 c.t 表观密度实测值 校正系数

>2%时，各项材料×δ。

其设计配合比： mc : ms : mg : mw

3、施工配合比 考虑骨料的含水率，对单位用水量进行调整。 假定砂含水率为a(%),石含水率为b(%) 施工配合比为： m'c mcm' s ms (1 0.01a) m' g mg (1 0.01b) m' w mw ms 0.01a mg 0.01b m' c : m' s : m' g : m' w 目录

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例题 某房屋为混凝土框架工程，混凝土不受风雪等作用，设计混凝土等级C25。施工要求坍落度为30~50mm,采用机械搅拌、机械 振捣，施工单位历史统计资料σ=6 MP 。 采用的材料为： 水泥P· 42.5

,实测密度3.10g/cm3 O 粗骨料为卵石，DM=40mm,视密度为2.70g/cm3,含水率为3% 细 骨料为河砂，Mx=2.70,实测视密度2.65g/cm3 ,含水率为1%。 试设计该混凝土配合比。 解：1、初步计算配合比 (1)确定配制强度(fcu.o) 据统计资料，标准差σ=6 MP,则 fcu.o = fcu.k+1.645σ=25 +1.645×6=34.87 MPW (2)确定水灰比( C )

因水泥无实测强度，按书上75页，取水泥富余系数γc

=1.13, fce =γc ×fce.k=1.13 ×42.5=48.03 MP

W

a f ce 0.48 48.03 0.54 C f f 34.8 0.48 0.33 48.03 cu .o a b ce▲目录

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满足强度要求的水灰比还要满足耐久性要求。耐久性要求查 表4-16得最大水灰比为0.65。最后取两者的小值 W/C=0.54 (3)确定用水量(mwo) 按流动性和大流动性砼的用水量计算，由T= 30~50mm, 卵石，DM=40mm,中砂(Mx=2.70)查表4-24 用水量为160kg。 mwo= 160kg

(4)计算砼的水泥用量mwo 160 mco 296 kg W C 0.54 水泥用量还要满足耐久性的最小水泥用量，查表4-16 为260kg 。 296kg >260kg,满足耐久性的最小水泥用量要求。▲目录 ▲12

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(5)确定合理的砂率砂率 按卵石，DM=40mm 、 中砂(Mx=2.70) ,水灰 比0.54,查表4-25,βs=32%。 (6)计算粗细骨料的用量( mgo 、 mso) 采用体积法 因为不掺引气剂时，含气率取1。水泥密度3.10g/cm3 卵 石，视密度为2.70g/cm3 ,河砂，视密度2.65g/cm3。 c

g s w mso s 100 % mso mgo

mco

mgo

mso

mwo

0.01 1

mgo mso 296 160 0.01 1 1 3100 2700 2650 1000

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mso 631k g 由两式可解得砂和石的用量： m go 1340 k g 目录

mso s 100 % 32% mso mgo

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初步配合比为：mco : mso : mgo : mwo 296 : 631 : 1340 : 160 1 : 2.13 : 4.52 : 0.54 2、配合比试配、调整、确定配合比经试验均满足和易性和强度要求，表观密度不 须调整。 3、施工配合比 考虑骨料的含水率，对单位用水量进行调整。 砂含水率为3(%),石含水率为1 (%) m' c mc 296 kg m' s ms (1 0.01a) 631 (1 0.01 3) 631kg m' g mg (1 0.01b) 1340 (1 0.01 1) 1340 kg m' w mw ms 0.01a mg 0.03b 160 631 0.01 1340 0.03 113 kg 施工配合比为：水泥 m'c 296 kg 砂 m' s 631kg 石 m' g 1340 kg ▲ 目录 14 水 m' w 113 kg▲

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例2.某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁， 混凝土设计强度等级为 C20,施工要求混 凝土坍落度为50-70㎜,施工单位无历史统 计资料，所用原材料情况如下： 水泥：32.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为ρ =3.10g/cm3, c 砂：中砂，Mx=2.70, 级配合格， 石：卵石， Dmax=

40mm, 级配合格，

试设计C20混凝土配合比。 解: 1. 初步配合比计算：▲目录 ▲15

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(1)确定混凝土配制强度(fcu,0), 由表4-19, σ=5MPa fcu,0=fcu,k+1.645σ=20+1.645×5=28.2MPa (2)计算水灰比(W/C) 因水泥无实测强度，也可取γc = 1.0 fce = γc ×fce,k = 1.0 × 32.5=32.5MPa

a f ce 0.48 32.5 W /C 0.47 f cu, a b f ce 28.2 0.48 0.33 32.5 0▲目录 ▲16

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(3)确定用水量(mw0) 查表4-24,对于最大粒径为40㎜的卵 石混凝土，当所需坍落度为50~70㎜ 时,1m3混凝土的用水量可选用170kg。 (4) 计算水泥用量(mc0)mw 0 170 mco 361.7 kg 362kg W / C 0.47 按表4-16对于干燥环境的钢筋混凝土， 最小水泥用量为260㎏,故可取 mc0 = 362㎏/m3。▲目录 ▲17

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(5)确定砂率(βs) 查表4-25,对于采用最大粒径为40㎜的卵石配制的混凝土， 当水灰比为0.47时，其砂率值可选取26.8%~32.1%,(采用 插入法选定)现取βs= 30%。 (6)计算砂、石用量(ms0、mg0) 假定表观密度法计算，将mc0=362㎏;mw0=170㎏代入方程 组 m m m m 2400

m so m m 100 % 30 % g0 s0

c0

s0

g0

w0

362 170 mg 0 mw0 2400

mg 0 mw0 1868m so 100 % 30 % m g 0 ms0

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362 170 ms 0 mg 0 2400

ms 0 mg 0 1868m so 100 % 30 % m g 0 ms0 m s 0 0 .3 m s 0 0 .3 m g 0 0 .7 m s 0 0 .3 m g 0 m g 0 2 . 33 m s 0

ms 0 2.33ms 0 1868

1868 ms 0 560 .96 561k g / m 3 3.33 3 mg 0 2.33ms 0 1307 k g / m▲目录 ▲19

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计算配合比： C: 362kg, W:170kg, S:561kg, G:1307Kg, W/C=0.47 15升用量： C:4.34kg,W:2.04kg,S:6.73kg,G:15.68kg 第二组：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 第三组：W/C=0.47-0.05=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 每种配比制作两组强度试块，标准养护28d进行强度 测定。 ▲ 目录 20▲

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三.混凝土配制强度 在施工中配制混凝土时，如果所 f 配制混凝土的强度平均值( )等 于设计强度(fcu.k),则由图6— 19可知，这时混凝土强度保证率 只有50%。因此，为了保证工程 混凝土具有设计所要求的95%强 度保证率，在进行混凝土配合比 设计时，必须使混凝土的配制强 度大于设计强度(fcu.k)。▲目录 ▲21