1、混凝土配合比設(shè)計混凝土配合比設(shè)計東南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院東南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院龐超明龐超明1381588588413815885884025-52090638025-1內(nèi)容提要內(nèi)容提要1.1. 實驗背景實驗背景2.2. 基本理論基本理論3.3. 設(shè)計思路設(shè)計思路4.4. 普通混凝土配合比設(shè)計普通混凝土配合比設(shè)計2背景背景3性能性能由原材料性質(zhì)及其相對含量由原材料性質(zhì)及其相對含量決定決定混凝土混凝土4 拌合、拌合、凝結(jié)凝結(jié)硬化硬化膠材膠材B(CB(C、粉煤粉煤灰灰FAFA、礦粉礦粉SLSL、硅灰硅灰SFSF）(12(1220%20%） 砂砂S/S/石石G G集料集料（6586580%0%）

2、水水W W（61610% 0% ）外加外加劑劑A(0.A(0.52.52.0% 0% ）配比設(shè)計基礎(chǔ)配比設(shè)計基礎(chǔ)鮑羅米（鮑羅米（BelomeyBelomey）公式）公式fcu,0 = a fb(B/W- b)混凝土強度混凝土強度水泥石性能水泥石性能自身的自身的孔隙孔隙率。率。5 配比設(shè)計理論配比設(shè)計理論級配堆積理論級配堆積理論顆粒運動時顆粒運動時, ,粒子間留有適當距離粒子間留有適當距離 , ,恰使次小顆粒恰使次小顆粒能夠穿過能夠穿過并填塞在空隙。填塞在空隙。7流變學(xué)流變學(xué)顆粒級配的關(guān)鍵結(jié)論顆粒級配的關(guān)鍵結(jié)論FullerFuller公式：公式：n=0.250.7n=0.250.7lFuller

3、:1/2,Talbot:1/3,Birebent:1/4Fuller:1/2,Talbot:1/3,Birebent:1/4l日本日本n=0.35n=0.350.45,0.45,美國取美國取n=0.45n=0.45l水泥混凝土：水泥混凝土：0.250.450.250.45l我國集料我國集料: :BolomeyBolomey：8設(shè)計總體思路設(shè)計總體思路91.1.明確設(shè)計指標要求明確設(shè)計指標要求2.2.綜合考慮原材料性能綜合考慮原材料性能3.3.配合比設(shè)計配合比設(shè)計4.4.實驗室試拌調(diào)整實驗室試拌調(diào)整關(guān)鍵參數(shù)確定：水灰關(guān)鍵參數(shù)確定：水灰/ /膠比、膠比、灰砂比、摻合料品種和用量、灰砂比、摻合料品種

4、和用量、外加劑品種和用量外加劑品種和用量水泥：抗壓強度，密度等水泥：抗壓強度，密度等集料：砂石級配，表觀集料：砂石級配，表觀/ /堆積密度堆積密度外加劑外加劑; ;摻量，減水率，強度比摻量，減水率，強度比FAFA：等級，需水量比，活性指數(shù)：等級，需水量比，活性指數(shù)SLSL：等級，活性指數(shù)：等級，活性指數(shù)設(shè)計指標設(shè)計指標10 水膠比水膠比W/BW/B決定；抗決定；抗壓壓C20C20C100C100；抗折；抗折4.04.06.5MPa6.5MPa，1.1.強度等級強度等級 坍落度坍落度T T、保水性、粘聚性；、保水性、粘聚性；單位用水量、單位用水量、砂率砂率SpSp、外加劑品種和摻量、外加劑品種和

5、摻量等決定等決定2.2.工作性工作性 抗裂、抗?jié)B、抗化學(xué)侵蝕、抗凍等；抗裂、抗?jié)B、抗化學(xué)侵蝕、抗凍等；水泥用水泥用量、礦物摻合料用量、外加劑等量、礦物摻合料用量、外加劑等決定決定3.3.耐久性耐久性 最高；最高；使用礦物摻合料使用礦物摻合料4.4.經(jīng)濟性經(jīng)濟性 特殊結(jié)構(gòu)特殊結(jié)構(gòu)( (如承臺、預(yù)應(yīng)力、路面等如承臺、預(yù)應(yīng)力、路面等),),可泵可泵性，外觀性，外觀5.5.其他參數(shù)其他參數(shù)設(shè)計中其他參數(shù)要求設(shè)計中其他參數(shù)要求決定因素：工程結(jié)構(gòu)部位、施工、耐久性決定因素：工程結(jié)構(gòu)部位、施工、耐久性l路面：抗折，耐磨，吸聲，彈模等。一般設(shè)計路面：抗折，耐磨，吸聲，彈模等。一般設(shè)計T T不不大，集料大，集料

6、DmaxDmax大，級配好等大，級配好等l預(yù)應(yīng)力：預(yù)應(yīng)力：35d35d施加預(yù)應(yīng)力，規(guī)范要求達到設(shè)計施加預(yù)應(yīng)力，規(guī)范要求達到設(shè)計75%75%，實際實際8590%,7d8590%,7d達到設(shè)計強度；彈模達到設(shè)計強度；彈模30GPa30GPal承臺：大體積，抗裂性，變形性等：測試抗裂性，承臺：大體積，抗裂性，變形性等：測試抗裂性，水化熱，變形水化熱，變形l地下：抗?jié)B性地下：抗?jié)B性l海洋工程：離子腐蝕，鋼筋銹蝕，干濕循環(huán)海洋工程：離子腐蝕，鋼筋銹蝕，干濕循環(huán)l北方：抗凍性北方：抗凍性11設(shè)計要求設(shè)計要求一般要求一般要求l強度等級強度等級: 如如C35；l工作性良好：如坍落度工作性良好：如坍落度T=16

7、020mm，粘聚，粘聚性和保水性良好；性和保水性良好；l體現(xiàn)經(jīng)濟性，耐久性等。體現(xiàn)經(jīng)濟性，耐久性等。12原材料性能原材料性能C：PII42.5R，28d強度強度52.9MPa，密度，密度3.10g/cm3；FA：級粉煤灰級粉煤灰，活性指數(shù)，活性指數(shù)72.7%，密度，密度2.24g/cm3，需水量比需水量比91% 91% ；S：中砂，中砂，MX=2.4，密度，密度2.68g/cm3；G：5-25mm連續(xù)級配連續(xù)級配碎石，密度碎石，密度2.86g/cm3；A：萘系粉劑高效減水劑，：萘系粉劑高效減水劑，推薦摻量推薦摻量1.0 %，減水率減水率20%；W：飲用水。：飲用水。13設(shè)計基本設(shè)計基本經(jīng)濟性經(jīng)

8、濟性：C：400550元元/t ；FA：120180元元/t；SL：180280元元/t ；砂砂石石：4550元元/t；外加劑外加劑：30006000元元/t工作性工作性：FA顆粒球狀，顆粒球狀，減水，增稠減水，增稠；SL，基本不，基本不減水，減水，泌水，；泌水，；耐久性耐久性：l水泥水泥強度高，水化熱高，收縮大，抗裂性差；強度高，水化熱高，收縮大，抗裂性差；lFA降低水化熱和收縮，提高抗降低水化熱和收縮，提高抗Cl-和和SO42-侵蝕，抗?jié)B，侵蝕，抗?jié)B，抑制堿抑制堿-骨料反應(yīng)；骨料反應(yīng)；lSL抗凍，抗化學(xué)侵蝕抗凍，抗化學(xué)侵蝕高于高于FA，水化熱和收縮，水化熱和收縮也高于也高于FA；環(huán)保性環(huán)保

9、性：FA，SL節(jié)能減排，低碳經(jīng)濟。節(jié)能減排，低碳經(jīng)濟。14高性能混凝土設(shè)計原則高性能混凝土設(shè)計原則低單位用水量，低單位水泥用量：低單位用水量，低單位水泥用量：最大堆積密度：最大堆積密度：適當水膠比：太低，抗裂性差，收縮大適當水膠比：太低，抗裂性差，收縮大FA、SL雙摻雙摻，次第反應(yīng)，優(yōu)勢互補，疊加效應(yīng)。但也，次第反應(yīng)，優(yōu)勢互補，疊加效應(yīng)。但也要視具體情況要視具體情況15降低水化熱，提高抗裂降低水化熱，提高抗裂性，提高經(jīng)濟性性，提高經(jīng)濟性使用外加劑、使用外加劑、FAFA、SLSL堆密理論，集料最小空隙率堆密理論，集料最小空隙率混凝土配合比設(shè)計混凝土配合比設(shè)計16配合比計算配合比計算176、試配和

10、調(diào)整5、確定砂率（石子種類最大粒徑及水膠比）計算砂子和石子用量（體積法和質(zhì)量法）4、確定水泥用量和礦物摻合料用量（FA&SL)3、單位用水量（石子種類最大粒徑及坍落度），注意外加劑減水與粉煤灰減水（注意水劑外加劑）2、初步確定水膠比（碎石與卵石、礦物摻合料摻量）1、配制強度的確定000000/Awsgcfmmmmmm配合比計算配合比計算1 11 1、試配強度確定試配強度確定lC60, f f cu.ocu.o f f cu.kcu.k +1.645 +1.645; C60, fcu，t=1.15*fcu，k計算計算C30/C35配制強度：配制強度： C60, fcu，t=fcu，k+1

11、.6450=38.2/43.2MPa（95%強度保證率，強度保證率，C25C45, 0=5）18C45取值/MPa4.05.06.0配合比計算配合比計算2 2w/c =w/c = a ab bf fcece/(f /(f cu,ocu,o+ + a ab bf fcece) )碎石：碎石：JGJ 55-2000:JGJ 55-2000:a a0.460.46，b b0.070.07JGJ 55-2011:JGJ 55-2011:a a0.530.53，b b0.200.20f fcece水泥水泥28d28d強度強度. .如無實測值，則如無實測值，則32.532.5級水泥取級水泥取系數(shù)系數(shù)1.1

12、21.12，42.542.5級取級取1.161.16，52.552.5級取級取1.11.1。19摻量01020304050f取值1.00 0.850.95 0.750.85 0.650.75 0.550.65-s取值1.001.000.951.00 0.901.00 0.800.90 0.700.852. 初步確定水膠比（碎石與卵石）1. 配制強度的確定配合比計算配合比計算2 2舉例舉例- -水膠比水膠比2. W/B=0.46W/B=0.46* *f fcece，g g/(/(f fcucu，t t+0.46+0.46* *0.070.07* *f fcece，g g 20 FAFAfcukF

13、cuofceC富余fceoW/BJGJ55-200013038.242.51.146.750.54213543.242.51.146.750.48113038.242.5142.50.49413543.242.5142.50.439JGJ55-201113038.242.51.146.750.57413543.242.51.146.750.51513038.242.5142.50.52713543.242.5142.50.47220 0.853038.242.5136.130.45613543.242.51.1649.30.5413038.242.51.1649.30.602 3 3、用水量用

14、水量W WJGJ55:JGJ55:按按D Dmaxmax和和T T查表查表注：注：細砂加水細砂加水5 510kg10kg，粗砂減水，粗砂減水5 510kg10kg，增，增5kg/20mmT5kg/20mmT如摻如摻A A，考慮，考慮A A減水率減水率R%R%：W W外外=W=W（1-R1-R% %）21拌合物稠度拌合物稠度卵石最大粒徑卵石最大粒徑(mm)碎石最大粒徑碎石最大粒徑(mm)項目項目指標指標1010202031.531.540401616202031.531.54040坍落度坍落度(mm)103010301901901701701601601501502002001851851751

15、75165165355035502002001801801701701601602102101951951851851751755570557021021019019018018017017022022020520519519518518575907590215215195195185185175175230230215215205205195195配合比計算配合比計算3 33.單位用水量 2. 初步確定水膠比1. 配制強度的確定配合比計算配合比計算3 3舉例舉例3.單位用水量單位用水量 （1）查表）查表(JGJ 55):W=220kg/m3 ， W0=164.50+0.25T0-7.5MX+

16、815.91/Dmax =214kg/m3 ， 綜合考慮：單位用水量取為綜合考慮：單位用水量取為215kg/m3； （2）綜合考慮外加劑減水，摻）綜合考慮外加劑減水，摻NF1.0%，減水率，減水率20%； 實際用水量實際用水量W=215*（1-0.20）=172kg/m3。22配合比計算配合比計算4/54/54.4. 水泥用量水泥用量：m mC0C0 = = m mwowo/(w/c) /(w/c) l如有如有FA,FA,摻量摻量15%:15%:m mFAFA=C=C0 0* *15%15%；( (原原超量超量1.051.3)1.051.3)l如摻外加劑如摻外加劑m mA A，可外，可外/ /

17、內(nèi)摻內(nèi)摻:1.0%:1.0%：m mA A=m=mC0C0* *1.0%1.0%5.5.砂率：根據(jù)砂率：根據(jù)W/CW/C和和D Dmaxmax查表查表,T60mm,T60mm,增增1%/20mm1%/20mm23水灰比水灰比(W/C)(W/C)卵石最大粒徑卵石最大粒徑(mm)(mm)碎石最大粒徑碎石最大粒徑(mm)(mm)1010202040401616202040400.400.4026-3226-3225-3125-3124-3024-3030-3530-3529-3429-3427-3227-320.500.5030-3530-3529-3429-3428-3328-3333-3833-

18、3832-3732-3730-3530-350.600.6033-3833-3832-3732-3731-3631-3636-4136-4135-4035-4033-3833-380.700.7036-4136-4135-4035-4034-3934-3939-4439-4438-4338-4336-4136-415.確定砂率,確定砂石用量4.確定水泥用量和摻合料用量3.單位用水量 2. 初步確定水膠比1. 配制強度的確定配合比計算配合比計算4-54-5舉例舉例4.C4.C、FAFA、A A用量用量B=172/0.48=358 kg/m3A=358*1.0%=3.58 kg/m3FA=358*

19、15%=54 kg/m3C=358-54=304 kg/m3外加劑固含量如為外加劑固含量如為20%，則含水，則含水3.58(1-20%)=2.865.確定砂率確定砂率SP （ JGJ55-2000） 查表得：查表得： 35%41% 取取SP=40%24配合比計算配合比計算6 66.6.砂、石子重量砂、石子重量：重量法重量法：體積法體積法：S SP P= m= ms0s0/( m/( ms0s0+ m+ mg0g0) ) 25例：重量法例：重量法： W+C+FA+S+G+A=2400 & S/(S+G)=SP=0.40 得出：得出：S=748kg/m3，G=1122kg/m3 101.0

20、00000wwssggffccmmmmm2450235000000cpwsgcfmmmmmm配合比計算結(jié)果配合比計算結(jié)果注：為干材料質(zhì)量。外加劑一般要扣水配合比配合比01. 0:13. 3:09. 2:151. 0:849. 0:48. 058. 3:1122:748:54:304:172:AGOSOFOCOWOmmmmmm26配合比參數(shù)配合比參數(shù)每方用量每方用量kg/m3W/CW/C Sp/%Sp/% FA/%FA/%A%A%W WC CFAFAS SG GA AC35C35 0.480.48404015151.01.0 172172 3043045454748748 11221122 3.

21、583.58配合比計算及調(diào)整配合比計算及調(diào)整1m3用量用量kg/m310L干材料用量干材料用量/kg砂含水砂含水2.0/kg調(diào)整調(diào)整調(diào)整后調(diào)整后配合比配合比C3043.043.04FA540.540.54W1721.72-0.15-0.031.54砂砂7487.48+0.157.63石石112211.2211.22A3.580.0360.036T27按計算配合比確定材料用量按計算配合比確定材料用量C C0 0、S S0 0、G G0 0及及W W0 0，檢定拌合物性能。，檢定拌合物性能。試配中的和易性調(diào)整試配中的和易性調(diào)整1 1若若T T（或維勃稠度）不能滿足要求，或粘聚性和保水性不（或維勃稠

22、度）不能滿足要求，或粘聚性和保水性不好時，應(yīng)進行和易性調(diào)整。好時，應(yīng)進行和易性調(diào)整。對于普通混凝土配合比，對于普通混凝土配合比，T T較小，較小，90mm90mm1.1.T T過小，過小，W/CW/C不變不變, ,分次摻入分次摻入5 51010水泥漿或外加劑水泥漿或外加劑2.2.T T過大，粘聚性、保水性良好時，可保持砂率不變，過大，粘聚性、保水性良好時，可保持砂率不變，酌情增加砂和石子；酌情增加砂和石子；3.3.當粘聚性、保水性不好時，可適當改變砂率。當粘聚性、保水性不好時，可適當改變砂率。28對于高性能混凝土，對于高性能混凝土，T T較大：較大：1.1. 坍落度，主要通過坍落度，主要通過調(diào)

23、整外加劑摻量調(diào)整外加劑摻量來調(diào)節(jié)；來調(diào)節(jié)；坍落度坍落度差別不大時差別不大時也可以通過保持也可以通過保持W/CW/C不變不變增加增加5%5%的水泥漿來調(diào)節(jié)。的水泥漿來調(diào)節(jié)。2.2. 調(diào)節(jié)配合比中的膠凝材料用量等來改變粘調(diào)節(jié)配合比中的膠凝材料用量等來改變粘聚性聚性3.3. 保水性不好，一般為外加劑摻量過高，漿保水性不好，一般為外加劑摻量過高，漿體少，砂率低有關(guān)體少，砂率低有關(guān)29配合比調(diào)整配合比調(diào)整普通混凝土普通混凝土l以基準以基準W/CW/C和基準和基準W/CW/C0.050.05，配制，配制3 3組配比，用水量不變，組配比，用水量不變，砂率砂率1 1。l檢驗稠度、粘聚性、保水性及表觀密度，每種配比制作檢驗稠度、粘聚性、保水性及表觀密度，每種配比制作1 1組組（3 3塊）試件，標養(yǎng)塊）試件，標養(yǎng)28d28d試壓。試壓。l根據(jù)不同根據(jù)不同W/CW/C的抗