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混凝土配合比设计就是根据工程要求、构造形式和施工条件来确定各组成材料数量之间的比例关系。常用的表示方法有两种:
一种是以1m3混凝土中各项材料的质量表示,如某配合比:水泥240kg,水180kg,砂630kg,石子1280kg,矿物掺合料160kg,该混凝土1m3总质量为2490kg;(精品文档请下载)
另一种是以各项材料互相间的质量比来表示(以水泥质量为1),将上例换算成质量比为:水泥∶砂∶石∶掺合料=1∶2。63∶5。33∶0。67,水胶比=。(精品文档请下载)
市政工程中所使用的混凝土须满足以下五项根本要求:
(1)满足施工规定所需的和易性要求;
(2)满足设计的强度要求;
(3)满足和使用环境相适应的耐久性要求;
(4)满足业主或施工单位渴望的经济性要求;
(5)满足可持续开展所必需的生态性要求.
2。混凝土配合比设计的三个参数
混凝土配合比设计,本质上就是确定胶凝材料、水、砂和石子这四种组成材料用量之间的三个比例关系:
(1)水和胶凝材料之间的比例关系,常用水胶比表示;
(2)砂和石子之间的比例关系,常用砂率表示;
(3)胶凝材料和集料之间的比例关系,常用单位用水量(1m3混凝土的用水量)来表示。
3。混凝土配合比设计步骤
混凝土配合比设计步骤包括配合比计算、试配和调整、施工配合比确实定等。
(1)初步配合比计算
1)计算配制强度(fcu,o)。根据《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2020)规定,混凝土配制强度应按以下规定确定:(精品文档请下载)
①当混凝土的设计强度小于C60时,配制强度应按下式确定:
fcu,o≥fcu,k+
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,这里取混凝土的设计强度等级值,MPa;
σ——混凝土强度标准差,MPa。
②当混凝土的设计强度不小于C60时,配制强度应按下式确定:
fcu,o≥,k
混凝土强度标准差σ应根据同类混凝土统计资料计算确定,其计算公式如下:
式中fcu,i-—统计周期内同一品种混凝土第i组试件的强度值,MPa;
mfcu——统计周期内同一品种混凝土n组试件的强度平均值,MPa;
n--统计周期内同品种混凝土试件的总组数.
当具有近1个月~3个月的同一品种、同一强度等级混凝土的强度资料,且试件组数不小于30时,其混凝土强度标准差σ应按上式进展计算。(精品文档请下载)
对于强度等级不大于C30的混凝土,,应按混凝土强度标准差计算公式计算结果取值;当混凝土强度标准差计算值小于3。0MPa时,.(精品文档请下载)
对于强度等级大于C30且小于C60的混凝土,,应按混凝土强度标准差计算公式计算结果取值;,应取4。0MPa.(精品文档请下载)
当没有近期的同一品种、同一强度等级混凝土强度资料时,其强度标准差σ可按表6-3取值。
混凝土强度标准差σ值表6—3
混凝土强度等级
≤C20
C25~C45
C50~C55
σ(MPa)
4。0
2)计算水胶比(W/B)。混凝土强度等级小于C60时,混凝土水胶比应按下式计算:
式中αa、αb——回归系数,回归系数可由表6—4采用;
fb——胶凝材料28d胶砂抗压强度,可实测,MPa。
回归系数αa和αb选用表表6—4
系数
碎石
卵石
αa
0。53
0。49
αb
0。20
当胶凝材料28d抗压强度(fb)无实测值时,其值可按下式确定:
fb=γf·γs·fce
式中γf、γs——粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数,按表6-5选用;
fce——水泥28d胶砂抗压强度,可实测,MPa。
粉煤灰影响系数γf和粒化高炉矿渣粉影响系数γs表6—5
掺量(%)
粉煤灰影响系数(
粒化高炉矿渣粉影响系数(
γf)
γs)
0
1。00
10
0。85~
1。00
20
0。75~0。85
0。95~1。00
30
~0。75
0。90~
40
~
~0。90
50
—
~
注:1。采用Ⅰ级、Ⅱ级粉煤灰宜取上限值;
2。采用S75级粒化高炉矿渣粉宜取下限值,采用S95级粒化高炉矿渣粉宜取上限值,采用S105级粒化高炉矿渣粉宜取上限值加0。05;(精品文档请下载)
,粉煤灰和粒化高炉矿渣粉影响系数应经试验测定。
在确定fce值时,fce值可根据3d强度或快测强度推定28d强度关系式得出。当无水泥28d抗压强度实测值时,其值可按下式确定:(精品文档请下载)
fce=γc·fce,g
式中γc—-水泥强度等级值的充裕系数(可按实际统计资料确定);当缺乏实际统计资料时,可按表6—6选用;(精品文档请下载)
fce,g——水泥强度等级值,MPa.
水泥强度等级值的充裕系数(γc)表6-6
水泥强度等级值
32。5
52。5
充裕系数
1。16
3)每立方米混凝土用水量确实定。
①干硬性和塑性混凝土用水量确实定。
~0。80范围内时,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6-7、表6—8选取。(精品文档请下载)
干硬性混凝土的用水量(单位:kg/m3)表6—7
拌合物稠度
卵石最大粒径(mm)
碎石最大粒径(mm)
项目
指标
40。0
20。0
维勃稠度(s)
16~20
11~15
5~10
175
180
185
160
165
170
145
150
155
180
185
190
170
175
180
155
160
165
塑性魂混凝土的用水量(单位:kg/m3)表6-8
拌合物稠度
卵石最大粒径(mm)
碎石最大粒径(mm)
项目
指标
20。0
40。0
16。0
坍落度(mm)
10~30
35~50
55~70
75~90
190
200
210
215
170
180
190
195
160
170
180
185
150
160
172
175
200
210
220
230
185
195
205
215
175
185
195
205
165
175
185
195
②流动性和大流动性混凝土的用水量宜按以下步骤计算:
—8中坍落度90mm的用水量为根底,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。当坍落度增大到180mm以上时,随坍落度的相应增加的用水量可减少。(精品文档请下载)
B。掺外加剂时的混凝土用水量可按下式计算:
mwa=mwo(1-β)
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,应经混凝土的试验确定,%。
4)每立方米混凝土胶凝材料用量(mbo)确实定。根据已选定的混凝土用水量mwo和水胶比(W/B)可求出胶凝材料用量:(精品文档请下载)
每立方米混凝土矿物掺合料用量(mfo)确实定:
mfo=mbo·βf
式中βf——矿物掺合料掺量(%),,钢筋混凝土和预应力混凝土中矿物掺合料最大掺量宜分别符合表6-9和表6-10的规定。对根底大体积混凝土,粉煤灰、粒化高炉矿渣粉和复合掺合料的最大掺量可增加5%.采用掺量大于30%的C类粉煤灰的混凝土应以实际使用的水泥和粉煤灰掺量进展安定性检验。(精品文档请下载)
钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量表6—9
矿物掺合料种类
水胶比
最大掺量(%)
采用硅酸盐水泥时
采用普通硅酸盐水泥时
粉煤灰
≤
45
35
>0。4
40
30
粒化高炉矿渣粉
≤
65
55
>
55
45
钢渣粉
-
30
20
磷渣粉
-
30
20
硅灰
—
10
10
复合掺合料
≤0。4
65
55
>0。4
55
45
预应力混凝土中矿物掺合料最大掺量表6-10
矿物掺合料种类
水胶比
最大掺量(%)
采用硅酸盐水泥时
采用普通硅酸盐水泥时
粉煤灰
≤0。4
35
30
>0。4
25
20
粒化高炉矿渣粉
≤
55
45
>0。4
45
35
钢渣粉
—
20
10
磷渣粉
—
20
10
硅灰
—
10
10
复合掺合料
≤0。4
55
45
>
45
35
每立方米混凝土水泥用量(mco)确实定:
mco=mbo-mfo
为保证混凝土的耐久性,由以上计算得出的胶凝材料用量还要满足有关规定的最小胶凝材料用量的要求,如算得的胶凝材料用量少于规定的最小胶凝材料用量,那么应取规定的最小胶凝材料用量值。
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5),并稍有充裕,:(精品文档请下载)
式中βs——砂率,%;
mso,mgo——每立方米混凝土中砂及石子用量,kg;
V'so,V'go-—每立方米混凝土中砂及石子松散体积,其中V’so=V’goP’,m3;
ρ’so,ρ’go—-砂和石子堆积密度,kg/m3;
P′——石子空隙率,%;
β—-砂浆剩余系数(一般取1。1~)。
6)粗集料和细集料用量确实定.
①当采用质量法时,应按以下公式计算:
mco+mfo+mgo+mso+mwo=mcp
式中mco——每立方米混凝土的水泥用量,kg;
mfo—-每立方米混凝土的矿物掺合料用量,kg;