普通混凝土配合比设计(统一模版)

第3讲普通混凝土配合比设计胶凝材料水砂石子建筑材料学——混凝土21-2-3-4-5-概念模型基本参数准备资料步骤主要内容建筑材料学——混凝土30混凝土强度的统计特征0.1混凝土强度的离散性混凝土的强度值总是离散的。原材料施工水平试验条件建筑材料学——混凝土4混凝土质量控制——强度波动曲线强度上控制线中心控制线下控制线最低限值线试件编号混凝土质量控制图fcufcu,kfcu,min强度平均值，也是混凝土的配制强度fcu,o设计强度等级fcu,k建筑材料学——混凝土50.2混凝土强度的总体分布符合正态分布4个特点——以平均强度μ为对称轴，两边对称。距对称轴越远，出现的概率越小，并逐渐趋近于零。曲线与横座标之间的面积为概率的总和，等于100%。曲线对称轴两侧各有一个拐点——表明离散性，离开平均值的距离即为标准差。曲线窄而高，说明强度测定值比较集中，施工水平较高。反之，曲线宽而矮，说明强度值离散程度大，施工水平较差。建筑材料学——混凝土60.3混凝土强度总体参数估计混凝土强度呈正态分布总体参数(或特征值)：数学期望(强度平均值)μ标准差σ——总体参数通常是未知的，只能根据样本强度来估算其估计量，即用样本特征值作为总体特征值的无偏有效点估计。建筑材料学——混凝土7强度平均值n─试件组数；fcu,i─第i组试验值。意义：强度平均值反映了混凝土总体强度的平均水平，但不能反映混凝土强度的波动情况。标准差(均方差)n—试验组数(n≥25)；fcu,I—第i组试件的抗压强度，MPa；fcu—n组抗压强度的算术平均值，MPa；σ—n组抗压强度的标准差，MPa。意义：标准差是正态分布曲线上两侧的拐点离开强度平均值处对称轴的距离，它反映了强度离散性（即波动）的情况。建筑材料学——混凝土9强度保证率P，%指在混凝土强度总体中，不小于设计要求的强度等级标准值（fcu,k）的概率P(％)——设计要求的强度等级的合格率。工程中P(％)值可根据统计周期内，混凝土试件强度不低于要求强度等级标准值的组数N0与试件总数N(N≥25)之比求得：建筑材料学——混凝土101-概念：混凝土配合比——根据工程要求确定的混凝土各组分的比例关系。两种表示方法：1m3混凝土中各种材料的质量（kg）各材料质量比：（以胶材为基准）水泥mc矿物掺合料mf砂ms石子mg水mw210kg90kg720kg1200180kg12.44.00.45建筑材料学——混凝土112-配合比设计的数学模型体积法——绝对体积法质量法——假定表观密度法建筑材料学——混凝土122.1绝对体积法：各组成材料的表观密度，kg/m3，水可取1000kg/m3；水泥密度实测或取2900-3100kg/m3：混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，可取为1。——1m3混凝土的体积等于各材料体积之和。水泥细骨料粗骨料水空气掺和料110WGSFCGSFC绝对体积法续建筑材料学——混凝土13100010WGSFCGSFC100010WGSFCSGCFFCFCWFCGSSGCF101000)(1CFSGFCWFCCFCGS1101000)1(建筑材料学——混凝土14CFSGFCWWCFn1)1101000()1(CFSGBWWCFn1)1101000()1(建筑材料学——混凝土15CGSnCFFCFCCFCFCFCFCF)1(11PPpGGSGSSS)1(SGSSSPFCWBW建筑材料学——混凝土162.2假定表观密度法缺陷——未考虑含气量，以及组成的材质的影响。——混凝土的表观密度等于单位体积各组分材料质量之和。假定表观密度，其值取2350～2450kg水泥粗骨料细骨料水掺和料nWSGCF表观密度法续建筑材料学——混凝土17FCFCWFCGSn11)1(nBWWFCGS1)1()1(BWWCFnn建筑材料学——混凝土183-基本参数W/B：水胶比：单位用水量：砂率PSW建筑材料学——混凝土19参数取值原则——1同时满足强度、耐久性前提下，取W/C大的。2在符合工作性要求前提下，取W较小的。3在满足粘聚性要求下，取砂率较小的。4注意最大水灰比、最小水泥用量要求。建筑材料学——混凝土204-准备资料混凝土性能要求：强度等级、耐久性、工作性；原材料：骨料、水泥、水；施工方法、养护工艺；施工单位的管理水平。fcu,k最小C，最大W/CTfce，ρ0，Dmax，μf，级配σ建筑材料学——混凝土215-混凝土配合比设计的步骤Ⅰ初步计算配合比Ⅲ实验室配合比Ⅱ基准配合比Ⅳ施工配合比调整工作性校核强度考虑砂石含水试配的依据建筑材料学——混凝土22Ⅰ初步计算配合比5步计算——第1步：算试配强度fcu,o第2步：算水胶比W/B第3步：查用水量W，确定胶材用量C、F第4步：查砂率Sp第5步：算砂S、石G用量建筑材料学——混凝土23第1步：算试配强度fcu,o―混凝土配制强度（MPa）；―混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）；―混凝土强度标准差（MPa）；取1.645：P=95%强度保证率系数。设计强度等级C60：当设计强度等级≥C60建筑材料学——混凝土24σ的确定——施工单位有强度历史资料时，依公式计算；施工单位无强度历史资料时，查表。≤C20C25-C45C50-C554.05.06.0建筑材料学——混凝土25第2步：算水胶比W/B回归系数,碎石0.53,0.20;卵石0.49,0.13―胶凝材料28d抗压强度实测值（MPa）。*与耐久性要求的最大W/B比较，取较小者！建筑材料学——混凝土26最大W/BGB50010-2010混凝土结构设计规范第3步：查T4-28用水量W，确定胶材用量BW——Dm、T坍落度mm卵石最大粒径（mm）碎石最大粒径（mm）102031.540102031.54010-3019017016015020018517516535-5020018017016021019518517555-7021019018017022020519518575-90215195185175230215205195**B——与耐久性要求的最小B比较，取较大者！建筑材料学——混凝土28重要法则1：恒定用水量法则内容：在配制混凝土时，当所用粗细集料的种类及比例一定时，为获得要求的流动性T，所需拌合用水量W基本是一定的，即使水泥用量C有所变动(1m3混凝土水泥用量增减50～100kg)时，也无甚影响。表。——为混凝土配合比设计时确定拌合用水量带来很大方便；——单位用水量的选用依据：骨料种类和粒径要求的坍落度值建筑材料学——混凝土29最小B用量（B=C+F）建筑材料学——混凝土30矿物掺合料F用量根据经验预设掺加比例：βf计算F用量复核：是否满足最大用量的要求建筑材料学——混凝土31矿物掺合料F最大用量-钢筋砼采用其他通用硅酸盐水泥时，宜将水泥混合材掺量20%以上的部分计入F值！建筑材料学——混凝土32矿物掺合料F最大用量-预应力砼采用其他通用硅酸盐水泥时，宜将水泥混合材掺量20%以上的部分计入F值！第4步：查表4-29砂率βs水胶比（W/B）卵石最大粒径（mm）碎石最大粒径（mm）1020401620400.4026～3225～3124～3030～3529～3427～320.5030～3529～3428～3333～3832～3730～350.6033～3832～3731～3636～4135～4033～380.7036～4135～4034～3939～4438～4336～41βs——W/B、Dm第5步：算砂S、石G用量质量法体积法cpwsgcfmmmmmm00000%100000gsssmmm101.000000wwssggffccmmmmm%100000gsssmmm或者按下式计算建筑材料学——混凝土35PnCSS)1(PSnCG建筑材料学——混凝土36Ⅱ基准配合比按初步计算配合比称取实际材料进行试拌。主要任务：调整工作性。建筑材料学——混凝土37Ⅱ-1工作性调整当T低于设计要求时，可保持W/B不变，适当增加水泥浆(C+F+W)；当T大时，可保持βs不变，增加集料(S+G)；如果粘聚性和保水性不良时，可适当增大砂率βs。测出拌合物的表观密度ρc,t,并记录试拌时水泥、砂、石和水的实际用量。建筑材料学——混凝土38Ⅱ-2计算试配后拌合用量计算拌和用量：调整量为：则实际用量：拌合物总质量：基准配合比：-为实测表观密度建筑材料学——混凝土40Ⅲ实验室配合比采用三个不同的配合比：基准配合比、另外两个配合比的较基准配合比W/B分别增加和减少0.05；W应与基准配合比相同，βs可分别增加和减少1%。每种配合比至少制作一组试件，标准养护到28d时进行强度测试。由试验得出的各胶水比及其对应的混凝土的强度关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度（fcu,o）相对应的灰水比,并确定出设计配合比。作图法确定最佳水灰比——A：水胶比+0.05B：基准配合比C：水胶比-0.05建筑材料学——混凝土42实验室设计配合比用水量（mw）─取基准配合比中的用水量，并根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度，进行适当的调整；胶材用量（mc+mf）─以用水量乘以选定出的胶水比计算确定；粗、细骨料用量（mg、ms）─取基准配合比中的粗、细骨料用量，并按选定的灰水比进行适当的调整。建筑材料学——混凝土43Ⅳ施工配合比建筑材料学——混凝土44第3讲结束建筑材料学——混凝土45Bolomey公式fcu—混凝土28d抗压强度，MPafb—胶凝材料28d抗压强度实测值，MPaαa、αb——回归系数，与骨料的品种有关.fcu=αa·fb（B/W–αb）建筑材料学——混凝土46fb=γfγs·fce=γfγsγc·fce,gfce—水泥28d抗压强度实测值，MPafce，g—水泥强度等级值，MPaγf，γs—粉煤灰、粒化高炉矿渣粉影响系数γc—水泥强度等级值的富裕系数.fb：胶凝材料28d抗压强度实测值，MPa建筑材料学——混凝土47影响系数γf，γs取值建筑材料学——混凝土48富裕系数γc取值水泥强度等级值32.542.552.5富裕系数γc1.121.161.10建筑材料学——混凝土49混凝土最小含气量