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普通混凝土配合比设计应考虑哪些因素?

作者:马清浩来源:水泥混凝土外加剂550问 浏览次数: 日期:2012-10-25

混凝土配合比设计应包括配合比计算、试配、调整和确定等步骤。配合比计算公式和有关参数表格中的数值均系以干燥状态集料(系指含水率小于0.5%的细集料或含水率小于0.2%的粗集料)为基准。当以饱和面干集料为基准进行计算时,则应做相应的修正。

一、普通混凝土配合比

(一)混凝土配制强度(fcu,o

式中 fcu,o——混凝土配制强度,MPa;

            fcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值,MPa;

                           δ——混凝土强度标准差,MPa。

遇有下列情况时应提高混凝土配制强度:

(1)现场条件与试验室条件有显著差异。

(2)C30级及其以上强度等级的混凝土,采用非统计方法评定。

混凝土强度标准差宜根据同类混凝土统计资料计算确定,并应符合下列规定:

(1)计算时,强度试件组数不应少于25组;

(2)当混凝土强度等级为C20和C25,其强度标准差计算值小于2.5MPa时,计算配制强度用的标准差应取不小于2.5MPa;当混凝土强度等级等于C30或大于C30级,其强度标准差计算值小于3.0MPa时,计算配制强度用的标准差应取不小于3.0MPa;

(3)当无统计资料计算混凝土强度标准差时,其混凝土强度标准差δ可按表1取用。

(二)水灰比

混凝土强度等级小于C60级时,混凝土水灰比(W/C)宜按下式计算:

式中 α,α——回归系数;

                fce——水泥28d抗压强度实测值,MPa。

(1)当无水泥28d抗压强度实测值时,公式中的fce值可按下式确定;

式中 γ——水泥强度等级值的富余系数,可按实际统计资料确定;

       fce——水泥强度等级值,MPa。

(2)fce值也可根据3d强度或快测强度推定28d强度关系式推定得出。

(3)回归系数α和α宜按下列规定确定:

①回归系数α和α应根据工程所使用的水泥、集料,通过试验由建立的水灰比与混凝土强度关系式确定;

②当不具备上述试验统计资料时,其回归系数可按表2采用。

(4)计算出水灰比后应按表3核对是否符合最大水灰比的规定。

 

(三)每立方米混凝土用水量

每立方米混凝土用水量(mwo)的确定,应符合下列规定:

(1)干硬性和塑性混凝土用水量的确定:

①水灰比在0.40~0.80范围时,根据粗集料的品种、粒径及施工要求的混凝土拌合物稠度,其用水量可按表4、表5选取。

 

②水灰比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土用水量应通过试验确定。

(2)流动性和大流动性混凝土的用水量宜按下列步骤计算:

①以表5中坍落度90mm的用水量为基础,按坍落度每增大20mm用水量增加5kg,计算出未掺外加剂时的混凝土用水量:

②掺外加剂时的混凝土用水量可按下式计算:

wa =mwo(1-β) (3)

式中 mwa——掺外加剂混凝土每立方米混凝土的用水量,kg;

          mwo——未掺外加剂混凝土每立方米混凝土的用水量,kg;

           β——外加剂的减水率,%。

③外加剂的减水率应经试验确定。

(四)每立方米混凝土的水泥用量

每立方米混凝土的水泥用量(mco)可按下式计算:

式中 W/C——水灰比。

计算出每立方米混凝土的水泥用量后,应查对表3,是否符合最小水泥用量的要求。

(五)混凝土砂率

当无历史资料可参考时,混凝土砂率的确定应符合下列规定:

(1)坍落度为10~60mm的混凝土砂率,可根据粗集料品种、粒径及水灰比按表6选取。

(2)坍落度大于60mm的混凝土砂率,可经试验确定,也可在表6的基础上,按坍落度每增大20mm,砂率增大1%的幅度予以调整。

(3)坍落度小于10mm的混凝土,其砂率应经试验确定。

(六)粗集料和细集料用量

粗集料和细集料用量的确定,应符合下列规定:

(1)当采用重量法时,应按下列公式计算:

式中 mco——每立方米混凝土的水泥用量,kg;

           mgo——每立方米混凝土的粗集料用量,kg;

           mso——每立方米混凝土的细集料用量,kg;

           mwo——每立方米混凝土的用水量,kg;

                β——砂率,%。

           mcq——每立方米混凝土拌合物的假定质量(kg),其值可取2350~2450kg。

(2)当采用体积法时,应按下列公式计算:

 

 式中 ρ——水泥密度,kg/m,可取2900~3100kg/m

           ρ——粗集料的表观密度,kg/m

           ρ——细集料的表观密度,kg/m

            ρ——水的密度,kg/m,可取1000kg/m

             α——混凝土的含气量百分数,在不使用引气外加剂时,α可取1。

(3)粗集料和细集料的表观密度(ρ、ρ)应按现行行业标准《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》(JGJ53)和《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》(JGJ52)规定的方法测定。

外加剂和掺合料的掺量应通过试验确定,并应符合国家现行标准《混凝土外加剂应用技术规范》(GB50119)、《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规范》(GBJ28)、《粉煤灰混凝土应用技术规程》(GBJ146)、《用于水泥与混凝土中粒化高炉矿渣粉》(GB/T18046)等的规定。

长期处于潮湿环境和严寒环境中的混凝土,应掺用引气剂或引气减水剂。引气剂的掺入量应根据混凝土的含气量要求并经试验确定,混凝土的最小含气量应符合表7的规定;混凝土的含气量亦不宜超过7%。混凝土中的粗集料和细集料应做坚固性试验。

二、试配

进行混凝土配合比试配时应采用工程中实际使用原材料。混凝土的搅拌方法,宜与生产时使用的方法相同。混凝土配合比试配时,每盘混凝土的最小搅拌量应符合表8的规定;当采用机械搅拌时,其搅拌量不应小于搅拌机额定搅拌量的1/4。

 

按计算的配合比进行试配时,首先应进行试拌,以检查拌合物的性能。当试拌得出的拌合物坍落度或维勃稠度不能满足要求,或粘聚性和保水性不好时,应在保证水灰比不变的条件下相应调整用水量或砂率,直到符合要求为止,然后提出供混凝土强度试验用的基准配合比。

混凝土强度试验时至少应采用三个不同的配合比。当采用三个不同的配合比时,其中一个应为上述所确定的基准配合比,另外两个配合比的水灰比,宜较基准配合比分别增加和减少0.05;用水量应与基准配合比相同,砂率可分别增加和减少1%。

当不同水灰比的混凝土拌合物坍落度与要求值的差超过允许偏差(《混凝土质量控制标准》GB50164)时,可通过增、减用水量进行调整。制作混凝土强度试验试件时,应检验混凝土拌合物的坍落度、维勃稠度、粘聚性、保水性及拌合物的表现密度,并以此结果作为代表相应配合比的混凝土拌合物的性能。进行混凝土强度试验时,每种配合比至少应制作一组(三块) 试件,标准养护到28d时试压。

需要时可同时制作几组试件,供快速检验或较早龄期试压,以使提前定出混凝土配合比供施工使用。但应以标准养护28d强度或按现行国家标准《粉煤灰混凝土应用技术规程》(GBJ146)、《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》(JGJ28) 等规定的龄期强度的检验结果为依据调整配合比。

三、配合比的调整与确定

根据试验得出的混凝土强度与其相对应的灰水比(C/W)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,并应按下列原则确定每立方米混凝土的材料用量;

(1)用水量(m)应在基准配合比用水量的基础上,根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度进行调整确定;

(2)水泥用量(m)应以用水量乘以选定出的灰水比计算确定;

(3)粗集料和细集料用量(m和m)应在基准配合比的粗集料和细集料用量的基础上,按选定的灰水比进行调整后确定。

经试验确定配合比后,尚应按下列步骤进行校正:

①应根据上述确定的材料数量按下式计算混凝土的表观密度计算值ρc,c

②应按下式计算混凝土校正系数δ:

式中 ρc,t——混凝土表观密度实测值,kg/m

           ρc,c——混凝土表现密度计算值,kg/m

③当混凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2%时,按上述确定的配合比即为确定的设计配合比;当二者之差超过2%时,应将配合比中每项材料用量均乘以校正系数δ,即为确定的设计配合比。根据本单位常用的材料,可设计出常用的混凝土配合比备用;在使用过程中,应根据原材料情况及混凝土质量检验的结果予以调整。但遇有下列情况之一时,应重新进行配合比设计:

a.对混凝土性能指标有特殊要求时;

b.水泥、外加剂或矿物掺合料品种、质量有显著变化时;

c.该配合比的混凝土生产间断半年以上时。每立方米混凝土的水泥用量(mco)可按下式计算:

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