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1、普通混凝土配合比设计和应用,1-1普通混凝土配合比设计1-2有特殊要求的混凝土配合比设计 1-3控制碱骨料反应配合比设计要点,如何设计普通混凝土配合比,普通混凝土配合比设计，一般应根据混凝土强度等级及施工所要求的混凝土拌合物坍落度（或工作度维勃稠度）指标进行。如果混凝土还有其他技术性能要求，除在计算和试配过程中予以考虑外，尚应增添相应的试验项目，进行试验确认。,普通混凝土配合比设计应满足设计需要的强度和耐久性。水灰比的最大允许值，可参见下表,1-1普通混凝土配合比设计,1-1-1普通混凝土配合比设计步骤 普通混凝土配合比计算步骤如下：（1）计算出要求的试配强度fcu,0，并计算出所要求的水灰比
2、值；（2）选取每立米混凝土的用水量，并由此计算出每立米混凝土的水泥用量；（3）选取合理的砂率值，计算出粗、细骨料的用量，提出供试配用的计算配合比。,以下依次列出计算公式：1计算混凝土试配强度fcu,0，并计算出所要求的水灰比值（W/C）（1）混凝土配制强度混凝土的施工配制强度按下式计算：fcu,0fcu,k1.645（10-5）式中 fcu,0混凝土的施工配制强度（MPa）；fcu,k设计的混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）；施工单位的混凝土强度标准差（MPa）。,当混凝土强度等级为C20或C25时，如计算得到的2.5MPa，取2.5MPa；当混凝土强度等级等于或高于C30时，如计算得到的3
3、.0MPa，取3.0MPa。对预拌混凝土厂和预制混凝土构件厂，其统计周期可取为一个月；对现场拌制混凝土的施工单位，其统计周期可根据实际情况确定，但不宜超过三个月。,施工单位如无近期混凝土强度统计资料时，可按下表取值,2掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。2）W/C小于0.4的混凝土或混凝土强度等级大于等于 C60级以及采用特殊成型工艺的混凝土用水量应通过试验确定。3）流动性和大流动性混凝土的用水量可以表10-37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的用水量。4）掺外加剂时的混凝土用水量可按下式计算：mwamw0（1）式中 m
4、wa掺外加剂混凝土每立方米混凝土的用水量（kg）；mw0未掺外加剂混凝土每立方米混凝土的用水量（kg）；外加剂的减水率（%）。外加剂的减水率应经试验确定。,（2）计算每立方米混凝土的水泥用量每立方米混凝土的水泥用量（mc0）可按下式计算：计算所得的水泥用量如小于表10-33所规定的最小水泥用量时，则应按表10-33取值。混凝土的最大水泥用量不宜大于550kg/m3。,2）坍落度大于60mm的混凝土砂率，可经试验确定，也可在表10-38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，其砂率应通过试验确定。（2）计算粗、细骨料的用量，算出供试配用的配合
5、比在已知混凝土用水量、水泥用量和砂率的情况下，可用体积法或重量法求出粗、细骨料的用量，从而得出混凝土的初步配合比。,式中 mm0每立方米混凝土的水泥用量（kg/m3）；mg0每立方米混凝土的粗骨料用量（kg/m3）；ms0每立方米混凝土的细骨料用量（kg/m3）；mw0每立方米混凝土的用水量（kg/m3）；c水泥密度（g/cm3）可取29003100（kg/m3）；g粗骨料的视密度（g/cm3）；s细骨料的视密度（g/cm3）；w水的密度（kg/m3）可取1000（kg/m3）；混凝土含气量百分数（%）在不使用含气型外掺剂时可取1；s砂率（%）。在上述关系式中，g和S应按普通混凝土用碎石或卵石
6、质量标准及检验方法（JGJ53-92）及普通混凝土用砂质量标准及检验方法（JGJ 52-92）所规定的方法测得。,式中 mcp每立方米混凝土拌合物的假定重量（kg/m3），其值可取23502450kg/m3。其他符号同体积法。在上述关系式中mcp，可根据本单位累积的试验资料确定。在无资料时，可根据骨料的密度、粒径以及混凝土强度等级，在23502450kg/m3的范围内选取。,1-1-2普通混凝土拌合物的试配和调整,如果试拌的混凝土坍落度不能满足要求或保水性不好，应在保证水灰比条件下相应调整用水量或砂率，直到符合要求为止。然后提出供检验混凝土强度用的基准配合比。混凝土强度试块的边长，应不小于表1
7、0-40的规定。,制作混凝土强度试块时，至少应采用三个不同的配合比，其中一个是按上述方法得出的基准配合比，另外两个配合比的水灰比，应较基准配合比分别增加或减少0.05，其用水量应该与基准配合比相同，但砂率值可分别增加和减少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时，可通过增、减用水量进行调整。,制作混凝土强度试件时，尚需试验混凝土的坍落度、黏聚性、保水性及混凝土拌合物的表观密度，作为代表这一配合比的混凝土拌合物的各项基本性能。每种配合比应至少制作一组（3块）试件，标准养护28d后进行试压；有条件的单位也可同时制作多组试件，供快速检验或较早龄期的试压，以便提前提出混凝土配合
8、比供施工使用。但以后仍必须以标准养护28d的检验结果为准，据此调整配合比。经过试配和调整以后，便可按照所得的结果确定混凝土的施工配合比。由试验得出的各水灰比值的混凝土强度，用作图法或计算求出混凝土配制强度、（fcu,0）相对应的水灰比,用水量（mw）取基准配合比中的用水量值，并根据制作强度试件时测得的坍落度值或维勃稠度加以适当调整；水泥用量（mc）以用水量乘以经试验选定出来的灰水比计算确定；粗骨料（mg）和细骨料（ms）用量取基准配合比中的粗骨料和细骨料用量，按选定灰水比进行适当调整后确定。按上述各项定出的配合比算出混凝土的表观密度计算值c,c：c,cmcmgmsmw,1-1-3掺矿物掺合料混
9、凝土配合比设计,1设计原则掺矿物掺合料混凝土的设计强度等级、强度保证率、标准差及离差系数等指标应与基准混凝土相同，配合比设计以基准混凝土配合比为基础，按等稠度、等强度的等级原则等效置换，并应符合（普通混凝土配合比设计规程）（JGJ 55）的规定。2设计步骤（1）根据设计要求，按照普通混凝土配合比设计规程（JGJ 55）进行基准配合比设计；（2）可按表10-41选择矿物掺合料的取代水泥百分率（c）：,（3）按所选用的取代水泥百分率（c），求出每立方米矿物掺合料混凝土的水泥用量（mc）：mcmc0（1c）（10-16）（4）按表10-42选择矿物掺合料超量系数（c）；,（5）按超量系数（c）求出每
10、立方米混凝土的矿物掺合料混凝土的矿物掺合料用量（mf）：mfc（mc0-mc）（10-17）式中 c取代水泥百分率（%）；mf每立方米混凝土中的矿物掺合料用量（kg/m3）；c超量系数；mc0每立方米基准混凝土中的水泥用量（kg/m3）；mc每立方米矿物掺合料混凝土中的水泥用量（kg/m3）。,（6）计算每立方米矿物掺合料混凝上中水泥、矿物掺合料和细骨料的绝对体积，求出矿物掺合料超出水泥的体积；（7）按矿物掺合料超出水泥的体积，扣除同体积的细骨料用量；（8）矿物掺合料混凝土的用水量，按基准混凝土配合比的用水量取用；（9）根据计算的矿物掺合料混凝土配合比，通过试拌，在保证设计的工作性的基础上，进
11、行混凝土配合比的调整，直到符合要求；（10）外加剂的掺量应按取代前基准水泥的百分比计；（11）矿物掺合料混凝土的水灰比及水泥用量、胶凝材料用量应符合表10-43的要求。,1-2有特殊要求的混凝土配合比设计,1-2-1 抗渗混凝土1抗渗混凝土所用原材料应符合下列规定：（1）粗骨料宜采用连续级配，其最大粒径不宜大于40mm，含泥量不得大于1.0%，泥块含量不得大于0.5%；（2）细骨料的含泥量不得大于3.0%，泥块含量不得大于1.0%；（3）外加剂宜采用防水剂、膨胀剂、引气剂、减水剂或引气减水剂；（4）抗渗混凝土宜掺用矿物掺合料。2抗渗混凝土配合比的计算方法和试配步骤除应遵守普通混凝土配合比设计的
12、规定外，尚应符合下列规定：（1）每立方米混凝土中的水泥和矿物掺合料总量不宜小于320kg；（2）砂率宜为35%45%；（3）供试配用的最大水灰比应符合表10-44的规定。,3掺用引气剂的抗渗混凝土，其含气量宜控制在3%-5%。4进行抗渗混凝土配合比设计时，尚应增加抗渗性能试验，并应符合下列规定：（1）试配要求的抗渗水压值应比设计值提高0.2MPa；（2）试配时，宜采用水灰比最大的配合比做抗渗试验，其试验结果应符合下式要求：PtP/100.2（10-18）式中 Pt6个试件中4个未出现渗水时的最大水压值（MPa）；P设计要求的抗渗等级值。（3）掺引气剂的混凝土还应进行含气量试验，试验结果应符合本
13、节3条的规定。,1-2-2 抗冻混凝土1抗冻混凝土所用原材料应符合下列规定：（1）应选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，不宜使用火山灰质硅酸盐水泥。（2）宜选用连续级配的粗骨料，其含泥量不得大于1.0%，泥块含量不得大于0.5%。（3）细骨料含泥量不得大于3.0%，泥块含量不得大于1.0%。（4）抗冻等级F100及以上的混凝土所用的粗骨料和细骨料均应进行坚固性试验，并应符合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（JGJ 53）及普通混凝土用砂质量标准及检验方法（JGJ 52）的规定。（5）抗冻混凝土宜采用减水剂，对抗冻等级F100及以上的混凝土应掺引气剂，掺用后混凝土的含气量应符合普
14、通混凝土配合比设计的规定。,1-2-3 高强混凝土,1配制高强混凝土所用原材料应符合下列规定：（1）应选用质量稳定、强度等级不低于42.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。（2）对强度等级为C60级的混凝土，其粗骨料的最大粒径不应大于31.5mm，对强度等级高于C60级的混凝土，其粗骨料的最大粒径不应大于25mm；针片状颗粒含量不宜大于5.0%，含泥量不应大于0.5%，泥块含量不宜大于0.2%；其他质量指标应符合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（JGJ 53）的规定。（3）细骨料的细度模数宜大于2.6，含泥量不应大于2.0%，泥块含量不应大于0.5%。其他质量指标应符合现行行
15、业标准普通混凝土用砂质量标准及检验方法（JGJ 52）的规定。（4）配制高强混凝土时应掺用高效减水剂或缓凝高效减水剂；并应掺用活性较好的矿物掺合料，且宜复合使用矿物掺合料。,2高强混凝土配合比的计算方法和步骤除应按本章规定进行外，尚应符合下列规定：（1）基准配合比中的水灰比，可根据现有试验资料选取；（2）配制高强混凝土所用砂率及所采用的外加剂和矿物掺合料的品种、掺量，应通过试验确定；（3）高强混凝土的水泥用量不应大于550kg/m3；水泥和矿物掺合料的总量不应大于600kg/m3。,3高强混凝土配合比的试配与确定的步骤应按本章的规定进行。当采用三个不同的配合比进行混凝土强度试验时，其中一个应为
16、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0.020.03。4高强混凝土设计配合比确定后，尚应用该配合比进行不少于6次的重复试验进行验证，其平均值不应低于配制强度。,1-2-4 泵送混凝土,1泵送混凝土原材料（1）水泥配制泵送混凝土应采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥，不宜采用火山灰质硅酸盐水泥。矿渣水泥保水性稍差，泌水性较大，但由于其水化热较低，多用于配制泵送的大体积混凝土，但宜适当降低坍落度、掺入适量粉煤灰和适当提高砂率。（2）粗骨料粗骨料的粒径、级配和形状对混凝土拌合物的可泵性有着十分重要的影响。粗骨料的最大粒径与输送管的管径之比有直接
17、的关系，应符合表10-46的规定。,泵送混凝土粗细骨料最佳级配图（图10-11、图10-2）说明：1）粗实线为最佳级配线；2）两条虚线之间区域为适宜泵送区；3）粗细骨料最佳级配区宜尽可能接近二条虚线之间范围的中间区域。（3）细骨料细骨料对混凝土拌合物的可泵性也有很大影响。混凝土拌合物之所以能在输送管中顺利流动，主要是由于粗骨料被包裹在砂浆中，而由砂浆直接与管壁接触起到的润滑作用。对细骨料除应符合国家现行标准普通混凝土用砂质量标准及检验方法（JGJ 52-92）外，一般有下列要求：,（4）掺合料泵送混凝土中常用的掺合料为粉煤灰，掺入混凝土拌合物中，能使泵送混凝土的流动性显著增加，且能减少混凝土拌
18、合物的泌水和千缩，大大改善混凝土的泵送性能。当泵送混凝土中水泥用量较少或细骨料中通过0.315mm筛孔的颗粒小于15%时，掺加粉煤灰是很适宜的。对于大体积混凝土结构，掺加一定数量的粉煤灰还可以降低水泥的水化热，有利于控制温度裂缝的产生。粉煤灰的品质应符合国家现行标准用于水泥和混凝土中的粉煤灰、粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程和预拌混凝土的有关规定。（5）外加剂泵送混凝土中的外加剂，主要有泵送剂、减水剂和引气剂，对于大体积混凝土结构，为防止产生收缩裂缝，还可掺入适宜的膨胀剂。,2泵送混凝土配合比设计泵送混凝土配合比设计应根据混凝土原材料、混凝土运输距离、混凝土泵与混凝土输送管径、泵送距离、气温
19、等具体施工条件试配。必要时，应通过试泵送确定泵送混凝土的配合比。泵送混凝土的坍落度，可按国家现行标准混凝土泵送施工技术规程的规定选用。对不同泵送高度，入泵时混凝土的坍落度，可按表10-47选用。混凝土入泵时的坍落度允许误差应符合表10-48的规定。混凝土经时坍落度损失值，可按表10-49选用。,泵送混凝土配合比设计时，应参照以下参数：（1）泵送混凝土的用水量与水泥和矿物掺合料的总量之比不宜大于0.60；（2）泵送混凝土的砂率宜为35%45%；（3）泵送混凝土的水泥和矿物掺合料的总量不宜小于300kg/m3；（4）泵送混凝土应掺适量外加剂，并应符合国家现行标准混凝土泵送剂的规定。外加剂的品种和掺
20、量宜由试验确定。不得任意使用。掺用引气型外加剂时，其混凝土的含气量不宜大于4%；（5）掺粉煤灰的泵送混凝土配合比设计，必须经过试配确定。并应符合国家现行标准的有关规定。,1-3控制碱骨料反应配合比设计要点,混凝土碱骨料反应是指混凝土中的碱和环境中可能渗入的碱与混凝土骨料（砂石）中的活性矿物成分，在混凝土固化后缓慢发生化学反应，产生胶凝物质，因吸收水分后发生膨胀，最终导致混凝土从内向外延伸开裂和损毁的现象。混凝土碱含量是指来自水泥、化学外加剂和矿粉掺合料中游离钾、钠离子量之和。以当量Na2O计，单位kg/m3（当量Na2O%Na2O%0.658K2O%）。即：混凝土碱含量水泥带入碱量（等当量Na
21、2O百分含量单方水泥用量）外加剂带入碱量掺合料中有效碱含量。,1-3-1 混凝土最大碱含量,1-3-2 配合比设计控制要点,1控制碱骨料反应配合比设计，与普通混凝土设计相同，主要是控制组成材料的碱含量以及骨料的碱活性。碱活性骨料按砂浆棒长度膨胀法试验（砂浆棒养护龄期180d或16d），按膨胀量的大小分为四种：A种：非碱活性骨料，膨胀量小于或等于0.02%；B种：低碱活性骨料，膨胀量大于0.02%，小于或等于0.06%；C种：碱活性骨料，膨胀量大于0.06%，小于或等于0.10%；D种：高碱活性骨料，膨胀量大于0.10%。,2一类工程可不采取预防混凝土碱骨料反应措施，但结构混凝土外露部分需采取有
22、效的防水措施。如采用防水涂料、面砖等，防止雨水渗进混凝土结构。一类环境中，设计使用年限为100年的结构混凝土应符合下列规定：（1）钢筋混凝土结构的最低混凝土强度等级为C30；预应力混凝土结构的最低混凝土强度等级为C40；（2）混凝土中的最大氯离子含量为0.06%；（3）宜使用非碱活性骨料；当使用碱活性骨料时，混凝土中的最大碱含量为3.0kg/m3；（4）混凝土保护层厚度应按规定增加40%；当采取有效的表面防护措施时，混凝土保护层厚度可适当减少；（5）在使用过程中，应定期维护。,3凡用于二、三类以上工程结构用水泥、砂石、外加剂、掺合料等混凝土用建筑材料，必须具有由技术监督局核定的法定检测单位出具
23、的（碱含量和骨料活性）检测报告，无检测报告的混凝土材料禁止在此类工程上应用。4二类工程均应采取预防混凝土碱骨料反应措施；要首先对混凝土的碱含量做出评估。（1）使用A种非碱活性骨料配制混凝土，其混凝土含碱量不受限制。（2）使用B种低碱活性骨料配制混凝土，其混凝土含碱量不超过5kg/m3。（3）使用C种碱活性骨料配制混凝土，其混凝土含碱量不超过3kg/m3。（4）D种高碱活性骨料严禁用于二、三类以上的工程。（5）特别重要结构工程或特殊结构工程，应按有关混凝土碱骨料试验数据配制混凝土。,5配制二类工程用混凝土应当首先考虑使用B种低碱活性骨料以及优选低碱水泥（碱含量0.6%以下）、掺加矿粉掺合料及低碱
24、、无碱外加剂。用C种活性骨料配制二类工程用混凝土，当混凝土含碱量超过限额，可采取下述措施，但应做好混凝土试配，同时满足混凝土强度等级要求。,（1）用含碱量不大于1.5%的I或II级粉煤灰取代25%以上重量的水泥，并控制混凝土碱含量低于4kg/m3。（2）用含碱量不大于1.0%、比表面积4000cm2/g以上的高炉矿渣粉取代40%以上重量的水泥，并控制混凝土碱含量低于4kg/m3。（3）用硅灰取代10%以上重量的水泥，并控制混凝土碱含量低于4kg/m3。（4）用沸石粉取代30%以上重量的水泥，并控制混凝土碱含量低于4kg/m3。（5）使用比表面积5000cm2/g以上的超细矿粉掺合料时，可通过检
25、测单位试验确定抑制碱骨料反应的最小掺量。（6）用作碱-骨料反应抑制剂的有锂盐和钡盐。加入水泥重量的碳酸锉（Li2CO3）或氯化锂（LiCl），或者2%6%的碳酸钡（BaCO3）、硫酸钡或氯化钡（BaCl2），均能显著有效地抑制碱骨料反应。,6二类和三类环境中，设计使用年限为100年的混凝土结构，应采取专门有效措施。三类工程除采取二类工程的措施外，要防止环境中盐碱渗入混凝土，应考虑采取混凝土隔离层的措施（如设防水层等），否则须使用A种非碱活性骨料配制混凝土。三类环境中的结构构件，其受力钢筋宜采用环氧树脂涂层带肋钢筋；对预应力钢筋、锚具及连接器应采取专门防护措施。7四类和五类环境中的混凝土结构，其耐久性要求应符合有关标准的规定。,
