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附录A水工混凝土配合比设计方法
水工混凝土配合比设计,应知足设计与施工要求,保证混凝土工程质量且经济合理。
混凝土配合比设计要求做到:
应依据工程要求,构造型式,施工条件和原资料状况,配制出既知足工作性、强度及持久性等要求,又经济合理的混凝土,确立各构成资料的用量;
在知足工作性要求的前提下,宜采纳较小的用水量;
在知足强度、持久性及其余要求的前提下,采纳适合的水胶比;
宜选用最优砂率,即在保证混凝土拌和物拥有优秀的粘聚性并达到要求的工作性时用水量最小的砂率;
宜采纳最大粒径较大的骨料及最正确级配。
混凝土配合比设计的主要步骤:
依据设计要求的强度和持久性选定水胶比;
依据施工要求的工作度和石子最大粒径等选定用水量和砂率,用水量除以选定的水胶比计算出水泥用量;
依据体积法或质量法计算砂、石用量;
经过试验和必需的调整,确立每立方米混凝土资料用量和配合比。
进行混凝土配合比设计时,应采集有关原资料的资料,并按有关标准对水泥、搅合料、外加
剂、砂石骨料等的性能进行试验。
水泥的品种、质量、强度等级、密度等;
石料岩性、种类、级配、表观密度、吸水率等;
砂料岩性、种类、级配、表观密度、细度模数、吸水率等;
外加剂种类、质量等;
掺合料的品种、质量等;
拌和用水质量。
进行混凝土配合比设计时,应采集有关工程设计资料,明确设计要求:
混凝土强度及保证率;
混凝土的抗渗等级、抗冻等级等;
混凝土的工作性;
骨料最大粒径。
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进行混凝土配合比设计时,应依据原资料的性能及混凝土的技术要求进行配合比计算,并通
过试验室试配、调整后确立。室内试验确立的配合比尚应依据现场状况进行必需的调整。
进行混凝土配合比设计时,除应恪守本标准的规定外,还应切合国家现行有关标准的规定。
当前水工混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值采纳两种方式。一种以强度等级“C”表示,
与国际标准
ISO3892接轨,龄期28d,强度保证率为95%,如C20;另一种是****用的强度标号“R”
表示,龄期
90d或180d,强度保证率为80%,如R9015
或R18015。无论哪一种方式表示,混凝土设计
龄期立方体抗压强度标准值系指依据标准方法制作保养的边长为
150mm的立方体试件,在设计龄
期用标准试验方法测得的拥有设计保证率的抗压强度,以
MPa计。
混凝土配制强度按公式(-1)或公式(
)计算:
fcu,0
fcu,kt
(-1)
fcu,0
fcu,k
(-2)
1tcv
式中
fcu,0——混凝土配制强度,MPa;
fcu,k——混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值,
MPa;
t——概率度系数,由给定的保证率
P选定,其值按表
采纳;
——混凝土立方体抗压强度标准差,
MPa;
cv——变异系数。
表保证率和概率度系数关系
保证率P
%)
概率度系数t
混凝土抗压强度标准差
和变异系数
cv,宜按同品种混凝土抗压强度统计资料确立。
1
统计时,混凝土抗压强度试件总数应许多于
30组;
依据近期同样抗压强度、生产工艺和配合比基真同样的混凝土抗压强度资料,混凝土抗压强
度标准差按公式()计算:
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n
fcu2,i
nm2fcu
i1
(-1)
n
1
式中
fcu,i——第i组试件抗压强度,MPa;
mfcu——n组试件的抗压强度均匀值,
MPa;
——试件组数。
变异系数cv按公式()计算:
cv
mfcu
(-2)
4当混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值小于或等于
25MPa,其抗压强度标准差
()计算值
,计算配制抗压强度用的标准差应不小于
;当混凝土设计龄期立方体抗压强
度标准值等于或大于30MPa,
时,计算配制抗压强度用的标
。
当无近期同品种混凝土抗压强度统计资料时,
值可按表取用,cv可按表
取用。施工中应依据现场施工时段强度的统计结果调整
值。
表
标准差σ采纳值
MPa
设计龄期抗压强度标准值
≤15
20~25
30~35
40~45
50
混凝土抗压强度标准差
表
变异系数cv采纳值
设计龄期抗压强度标准值
≤15
20~25
≥30~35
(MPa)
变异系数cv
混凝土配合比计算应以饱和面干状态骨料为基准。
混凝土配合比应按以下步骤进行计算:
计算配制强度fcu,0,求出相应的水胶比,并依据混凝土抗渗、抗冻等级等要乞降同意的最大水胶比限值选定水胶比;
选用混凝土的用水量,并计算出混凝土的水泥用量(或胶凝资料用量);
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选用砂率,计算砂子和石子的用量,并提出供试配用的计算配合比。
依据混凝土配制强度选择水胶比。在适合范围内,可选择
3~5个水胶比,在必定条件下通
过试验,成立强度与胶水比的回归方程式(
)或图表,按强度与胶水比关系式(
)选
择相应于配制强度的水胶比。
fcu,0Afce(
cp
(-1)
B)
w
w/(c
A
fce
(-2)
p)
fcu,0ABfce
式中
fcu,0——混凝土的配制强度,
MPa;
fce——水泥28d龄期抗压强度实测值,
MPa;
(c
p)/w——胶水比;
w/(cp)——水胶比。
、——回归系数,应依据工程使用的水泥、掺合料、骨料、外加剂等,经过试验由建
立的水胶比与混凝土强度关系式确立。
依据工程需要,经过试验确立混凝土强度增添率,即在标准保养条件下,其余龄期的强度与
28d龄期的强度之比的百分数。
混凝土的水胶比应切合
的规定。
混凝土的用水量可按
或相应类型混凝土的用水量确立原则选用。
混凝土的胶凝资料用量(
mc+mp)、水泥用量
mc和掺合料用量mp按下式计算:
mc
mp
mw
(-1)
w/(c
p)
mc(1
Pm)(mcmp)
(-2)
mpPm(mcmp)
(-3)
式中mc——每立方米混凝土水泥用量,kg;
mp——每立方米混凝土搅合料用量,kg;
mw——每立方米混凝土用水量,kg;
Pm——掺合料掺量;
w/(cp)——水胶比。
混凝土的砂率可按或相应类型混凝土的砂率确立原则选用。
砂、石料用量由已确立的用水量、水泥(胶凝资料)用量和砂率,依据“绝对体积法”计算。
每立方米混凝土中砂、石的绝对体积为:
mw
mc
mp
(-1)
Vs,g1[
]
w
c
p
砂料用量:
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msVs,gSvs
石料用量:
mgVs,g(1Sv)g
式中Vs,g——砂、石的绝对体积,m3;
mw——每立方米混凝土用水量,kg;
mc——每立方米混凝土水泥用量,kg;
mp——每立方米混凝土掺合料用量,kg;
ms——每立方米混凝土砂料用量,kg;
mg——每立方米混凝土石料用量,kg;
——混凝土含肚量;
Sv——体积砂率;
w——水的密度,kg/m3;
c——水泥密度,kg/m3;
p——掺合料密度,kg/m3;
s——砂料饱和面干表观密度,kg/m3;
g——石料饱和面干表观密度,kg/m3。
各级石料用量按选定的级配比率计算。
列出混凝土各构成资料的计算用量和比率。
(-2)
(-3)
、调整和确立
试配
在混凝土配合比试配时,应采纳工程中实质使用的原资料。
2在混凝土试配时,每盘混凝土的最小拌和量应切合表的规定,当采纳机械拌和时,其
拌和量不宜小于拌和机额定拌和量的1/4。
表混凝土试配的最小拌和量
骨料最大粒径拌和物数目
(mm)(L)
2015
4025
≥8040
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按计算的配合比进行试拌,依据坍落度、含肚量、泌水、离析等状况判断混凝土拌和物的工作性,对初步确立的用水量、砂率、外加剂掺量等进行适合调整。用选定的水胶比和用水量,每次
增减砂率1%~2%进行试拌,坍落度最大时的砂率即为最优砂率。用最优砂率试拌,调整用水量至混
凝土拌和物知足工作性要求。而后提出混凝土抗压强度试验用的配合比。
4混凝土强度试验起码应采纳三个不一样水胶比的配合比,此中一个应为确立的配合比,
其余配合比的用水量不变,水胶比挨次增减,,砂率可相应增减1%。当不一样水胶比
的混凝土拌和物坍落度与要求值的差超出同意误差时,可经过增、减用水量进行调整。
依据试配的配合比成型混凝土立方体抗压强度试件,标准保养到规定龄期进行抗压强度试
验。依据试验得出混凝土抗压强度与其对应的水胶比关系,用作图法或计算法求出与混凝土配制强度(fcu,0)相对应的水胶比。
调整
1按试配结果,计算混凝土各构成资料用量和比率。
2按以下步骤进行调整:
1)按确立的资料用量按公式()计算每立方米混凝土拌和物的质量:
mc,c
mw
mcmp
msmg
(-1)
2)按公式(-2)计算混凝土配合比校订系数:
mc,t
(-2)
mc,c
式中
——配合比校订系数;
mc,c——每立方米混凝土拌和物的质量计算值,
kg;
mc,t——每立方米混凝土拌和物的质量实测值,
kg;
mw——每立方米混凝土用水量,
kg;
mc——每立方米混凝土水泥用量,kg;
mp——每立方米混凝土掺合料用量,
kg;
ms——每立方米混凝土砂子用量,
kg;
mg——每立方米混凝土石子用量,
kg。
3按校订系数对配合比中每项资料用量进行调整,即为调整的设计配合比。
确立
当混凝土有抗渗、抗冻等其余技术指标要求时,应用知足抗压强度要求的设计配合比,进行有关性能试验。如不知足要求,应付配合比进行适合调整,直到知足设计要求。
当使用过程中遇以下状况之一时,应调整或从头进行配合比设计:
)对混凝土性能指标要求有变化时;
)混凝土原资料品种、质量有显然变化时。
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混凝土的水胶比应依据设计对混凝土性能的要求,经过试验确立,其实不超出表的规定。
表
混凝土的水胶比最大同意值
部
位
寒冷地域
寒冷地域
平和地域
上、下游水位以上(坝体外面)
上、下游水位变化区(坝体外面)
上、下游最低水位以下(坝体外面)
基
础
内
部
受水流冲洗部位
注:在有环境水侵害状况下,。
混凝土的水胶比还应知足设计规定的抗渗、抗冻等级等要求。混凝土抗渗、抗冻等级与水泥
品种、水胶比、外加剂和搅合料品种及掺量、混凝土龄期等要素有关。关于大中型工程,应经过试
验成立相应的关系曲线,并依据试验结果,选择知足设计技术指标要求的水胶比。在没有试验资料
时,抗渗混凝土的水胶比可参照表
采纳。抗冻混凝土的水胶比,
宜依据混凝土抗冻等级和所用
的骨料最大粒径按
SL211采纳。
表抗渗等级与水灰比关系
抗渗等级
水灰(胶)比
W2
<
W4
~
W6
~
W8
~
≥W10
≤
注:未掺外加剂和掺合料。
掺掺合料时混凝土的最大水胶比应适合降低,并经过试验确立。
混凝土用水量,应依据骨料最大粒径、坍落度、外加剂、掺合料以及适合的砂率经过试拌确
定。
~,当无试验资料时,其初采纳水量可按表选用;
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表
常态混凝土初采纳水量表
单位:kg/m3
卵石最大粒径
碎石最大粒径
混凝土坍落度
(mm)
(mm)
mm)
20
40
80
150
20
40
80
150
10~30
160
140
120
105
175
155
135
120
30~50
165
145
125
110
180
160
140
125
50~70
170
150
130
115
185
165
145
130
70~90
175
155
135
120
190
170
150
135
注1
:本表合用于细度模数为
~
的天然中砂。当使用细砂或粗砂时,用水量需增添或减少3kg/m
3~5kg/m3;
注2
:采纳人工砂,用水量增添
5kg/m
3~10kg/m3;
注3
:掺入火山灰质掺合料时,用水量需增添10kg/m
3~20kg/m
3;采纳Ⅰ级粉煤灰时,用水量可减少
5kg/m3~10kg/m
3;
注4:采纳外加剂时,用水量应依据外加剂的减水率作适合调整,外加剂的减水率应经过试验确立;注5:本表合用于骨料含水状态为饱和面干状态。
。
石子按粒径挨次分为5mm~20mm、20mm~40mm、40mm~80mm、80mm~150mm
(120mm)四个粒级。水工大概积混凝土宜尽量使用最大粒径较大的骨料,石子最正确级配(或组合比)
应经过试验确立,一般以密切聚积密度较大、用水量较小时的级配为宜。当无试验资料时,可按表
选用。
表
石子级配比初选表
石子最大粒径
卵石
碎石
级配
(mm)
(小:中:大:特大)
(小:中:大:特大)
二
40
40:60:-:-
40:60:-:-
三
80
30:30:40:-
30:30:40:-
四
150
20:20:30:30
25:25:20:30
注:表中比率为质量比。
混凝土配合比宜选用最优砂率。最优砂率应依据骨料品种、质量、粒径、水胶比和砂的细度
模数等经过试验选用。当无试验资料时,砂率可按以下原则确立:
混凝土坍落度小于10mm时,砂率应经过试验确立。混凝土坍落度为10mm~60mm时,砂
率可按表初选并经过试验最后确立。混凝土坍落度大于60mm时,砂率可经过试验确立,也
可在表的基础上按坍落度每增大20mm,砂率增大1%的幅度予以调整。
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表
常态混凝土砂率初选表
单位:%
骨料最大粒径
水胶比
(mm)
20
36~38
38~40
40~42
42~44
40
30~32
32~34
34~36
36~38
80
24~26
26~28
28~30
30~32
150
20~22
22~24
24~26
26~28
注1:本表合用于卵石、~;注2:,%~%;
注3:使用碎石时,砂率需增添3%~5%;注4:使用人工砂时,砂率需增添2%~3%;
注5:掺用引气剂时,砂率可减小2%~3%;掺用粉煤灰时,砂率可减小1%~2%。
外加剂掺量按胶凝资料质量的百分比计,应经过试验确立,并应切合国家和行业现行有关标
准的规定。
掺合料的掺量按胶凝资料质量的百分比计,应经过试验确立,并应切合国家和行业现行有关
标准的规定。
有抗冻要求的混凝土,一定掺用引气剂,其掺量应依据混凝土的含肚量要求经过试验确立。
对大中型水电水利工程,混凝土的最小含肚量应经过试验确立;当没有试验资料时,混凝土的最小
含肚量应切合《水工建筑物抗冻设计规范》(SL211)的规定。混凝土的含肚量不宜超出7%。
碾压混凝土所用原资料应切合以下规定:
、一般硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、低热硅
酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥。
2应优先采纳优良粉煤灰或其余活性资料作为掺合料;掺量超出65%,应经过试验论证;
3石料最大粒径一般不宜超出80mm。
4当采纳人工骨料时,人工砂的石粉()含量宜控制在10%~22%,最正确石
粉含量应经过试验确立。
一定掺用外加剂,以知足可碾性、缓凝性及其余特别要求。
碾压混凝土的水胶比应依据设计对碾压混凝土性能的要求,经过试验确立,其实不超出表
的规定。
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碾压混凝土用水量:
~,当无试验资料时,其初采纳水量可按表选用。
表
碾压混凝土初采纳水量表
单位:kg/m3
卵石最大粒径
碎石最大粒径
碾压混凝土VC值
(mm)
(mm)
(s)
40
80
40
80
5~10
115
100
130
110
10~20
110
95
120
105
注1:本表合用于细度模数为
~,当使用细砂或粗砂时,用水量需增添或减少
5kg/m
3~10kg/m
3;
注2:采纳人工砂,用水量增添
5kg/m3~10kg/m
3;
注3:掺入火山灰质掺合料时,用水量需增添10kg/m
3~20kg/m
3;采纳Ⅰ级粉煤灰时,用水量可减少
5kg/m3~10kg/m3;
注4:采纳外加剂时,用水量应依据外加剂的减水率作适合调整,外加剂的减水率应经过试验确立;注5:本表合用于骨料含水状态为饱和面干状态。
碾压混凝土砂率:
1)碾压混凝土的砂率可按表初选并经过试验最后确立。
表
碾压混凝土砂率初选表
单位:%
骨料最大粒径
水胶比
(mm)
40
32~34
34~36
36~38
38~40
80
27~29
29~32
32~34
34~36
注1:本表合用于卵石、~~12s的碾压混凝土;注2:,%~%;
注3:使用碎石时,砂率需增添3%~5%;注4:使用人工砂时,砂率需增添2%~3%;
注5:掺用引气剂时,砂率可减小2%~3%;掺用粉煤灰时,砂率可减小1%~2%。
2)在知足碾压混凝土施工工艺要求的前提下,选择最正确砂率。最正确砂率的评定标准为:(a)
骨料分别少;(b)在固定水胶比及用水量条件下,拌和物
VC
值小,混凝土密度大、强度
高。
石子最正确级配应经过试验确立。当无试验资料时,可按表
选用。
表
石子级配初选表
石子最大粒径
卵石
碎石
级配
(mm)
(小:中:大)
(小:中:大)
二
40
40:60:-
40:60:-
三
80
30:40:30
30:40:30
注:表中比率为质量比。
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