1、任務四 混凝土的配制,混凝土樓板裂縫,混凝土澆筑后，若混凝土配合比不合理、澆筑后養(yǎng)護不及時、內外溫差過大等均會造成混凝土收縮過大形成裂縫。,學習目標： 混凝土配制的基本要求； 能進行基準配合比設計；實驗室試制、配合比調整；施工配合比確定。,一、配合比及其表示方法,混凝土的配合比 是指混凝土各組成材料用量之比。 主要有“質量比”和“體積比”兩種表示方法。工程中常用“質量比”表示。 質量配合比的表示方法 （1）以1m3混凝土中各組成材料的實際用量表示。例如水泥mc295kg，砂ms648kg，石子mg1330kg，水mw165kg。 （2）以各組成材料用量之比表示。例如上例也可表示為：mc：ms：

2、mg1：2.20：4.51，mw/mc0.56。,二、配合比設計的要求,滿足結構設計的強度等級要求； 滿足混凝土施工所要求的和易性； 滿足工程所處環(huán)境對混凝土耐久性的要求； 符合經(jīng)濟原則，即節(jié)約水泥以降低混凝土成本。,三、配合比設計基本參數(shù),水灰比（ mw/mc ）、單位用水量（mw）和砂率（s）是混凝土配合比設計的三個基本參數(shù)。,水泥,水,砂,石子,水泥漿,骨料,混凝土,單位用水量mw,砂率w,水灰比 mw/mc,與強度、耐久性有關,與流動性有關,與粘聚性、保水性有關,四、配合比設計的步驟與方法,（一）確定混凝土基準配合比 （二）試配、調整，確定設計配合比 （三）計算施工配合比,（一）確定混

3、凝土基準配合比,1.計算施工配制強度 fcu,0 式中: fcu,0混凝土配制強度，MPa； fcu,k混凝土立方體抗壓強度標準值，即混凝土強度等級值，MPa； 混凝土強度標準差，MPa。 混凝土強度標準差宜根據(jù)同類混凝土統(tǒng)計資料確定，并應符合以下規(guī)定： 計算時，強度試件組數(shù)不應少于25組； 當混凝土強度等級為C20和C25級，其強度標準差計算值2.5MPa時，取2.5MPa；當混凝土強度等級等于或大于C30級，其強度標準差計算值3.0MPa時，取3.0MPa； 當無統(tǒng)計資料計算混凝土強度標準差時，其值按現(xiàn)行國家標準混凝土結構工程施工及驗收規(guī)范（GB50204）的規(guī)定取用。,2.確定水灰比mw

4、/mc （1）按混凝土強度要求計算水灰比 式中： a、b回歸系數(shù)；應根據(jù)工程所用的水泥、集料，通過試驗由建立的水灰比與混凝土強度關系式確定；當不具備上述試驗統(tǒng)計資料時，可取碎石混凝土 a0.46，b0.07；卵石混凝土a0.48，b0.33。 fce水泥28d抗壓強度實測值，MPa。,混凝土強度標準差,（2）復核耐久性 為了使混凝土耐久性符合要求，按強度要求計算的水灰比值不得超過規(guī)定的最大水灰比值，否則混凝土耐久性不合格，此時取規(guī)定的最大水灰比值作為混凝土的水灰比值。 3.確定單位用水量mw （1）水灰比在0.400.80范圍內時，根據(jù)粗集料的品種、粒徑及施工要求的坍落度，按下表選取。,塑性混

5、凝土的單位用水量，kg,（2）水灰比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工藝的混凝土單位用水量應通過試驗確定。 （3）摻外加劑時混凝土的單位用水量可按下式計算： mwamw0（1） 式中： mwa摻外加劑時混凝土的單位用水量，kg； mw0未摻外加劑時混凝土的單位用水量，kg； 外加劑的減水率，應經(jīng)試驗確定。,干硬性混凝土的單位用水量，kg,4.計算水泥用量mc （1）計算 （2）復核耐久性 將計算出的水泥用量與規(guī)定的最小水泥用量比較：如計算水泥用量不低于規(guī)定的最小水泥用量，則耐久性合格；否則耐久性不合格，此時應取規(guī)定的最小水泥用量。 5.確定砂率s （1）坍落度為1060mm的混凝土砂率，可

6、根據(jù)粗骨料品種、粒徑及水灰比按下表選取。 （2）坍落度大于60mm的混凝土砂率，可經(jīng)試驗確定；也可在下表基礎上，坍落度每增大20mm，砂率增大1確定。 （3）坍落度小于10mm的混凝土，其砂率應經(jīng)試驗確定。,6.計算砂、石子用量ms0、mg0 （1）體積法 又稱絕對體積法。 1m3混凝土中的組成材料水泥、砂、石子、水經(jīng)過拌合均勻、成型密實后，混凝土的體積為1m3，即： Vc + Vs + Vg + Vw + Va 1,混凝土砂率，,解方程組，可得ms0、mg0 。 式中： c、s、g、w分別為水泥的密度、砂的表觀密度、石子的表觀密度、水的密度，kg/m3。水泥的密度可取29003100kg/m

7、3； 混凝土的含氣量百分數(shù)，在不使用引氣型外加劑時，可取1。 （2）質量法 質量法又稱為假定體積密度法。假定混凝土拌合物的質量為mcp ，kg。,解方程組可得ms0、mg0。 式中： mc0、ms0、mg0、mw0分別為1m3混凝土中水泥、砂、石子、水的用量，kg； mcp1m3混凝土拌合物的假定質量，kg?？扇?3502450kg/m3。 s混凝土砂率。 7.計算基準配合比 （1）以1m3混凝土中各組成材料的實際用量表示。 （2）以組成材料用量之比表示：mc0：ms0：mg01：x：y， mw/mc ？。,（二）試配調整，確定設計配合比,1.試配 按基準配合比稱取一定質量的組成材料，拌制15

8、L或25L混凝土，分別測定其和易性、強度。 2.調整 （）調整和易性，確定基準配合比 測拌合物坍落度，并檢查其粘聚性和保水性能： 如實測坍落度小于或大于設計要求，可保持水灰比不變，增加或減少適量水泥漿； 如出現(xiàn)粘聚性和保水性不良，可適當提高砂率；每次調整后再試拌，直到符合要求為止。 記錄好各種材料調整后用量，并測定混凝土拌合物的實際體積密度（c,t）。,（2）強度調整 一般采用三個不同的配合比，其中一個為基準配合比，另外兩個配合比的水灰比值，應較基準配合比分別增加及減少0.05，其用水量應該與基準配合比相同，但砂率值可做適當調整并測定體積密度。各種配比制作兩組強度試塊，標準養(yǎng)護28d進行強度測

9、定。 3.設計配合比的確定 （1）根據(jù)試驗得出的混凝土強度與其相應的灰水比（mc/mw）關系，用作圖法或計算法求出與混凝土配制強度（fcu,0）相對應的灰水比，確定1m3混凝土中的組成材料用量： 單位用水量（mw）應在基準配合比用水量的基礎上，根據(jù)制作強度試件時測得的坍落度或維勃稠度進行調整確定； 水泥用量（mc）應以用水量乘以選定出來的灰水比計算確定； 粗集料和細集料用量（ms、mg）應在基準配合比的用量基礎上，按選定的灰水比進行調整后確定。,（2）經(jīng)試配確定配合比后，按下列步驟進行校正： 按上述方法確定的各組成材料用量按下式計算混凝土的體積密度計算值c,c： c,cmc+ ms+mg+mw

10、 應按下式計算混凝土配合比校正系數(shù)： 式中： c,t混凝土體積密度實測值，kg/m3； c,c混凝土體積密度計算值，kg/m3。 當體積密度實測值與計算值之差的絕對值不超過計算值的2時，按（1）條確定的配合比即為設計配合比；當二者之差超過2時，應將配合比中各組成材料用量均乘以校正系數(shù)，得到設計配合比。,（三）計算施工配合比,假定現(xiàn)場砂、石子的含水率分別為a和b%，則施工配合比中1m3混凝土的各組成材料用量分別為： mc ms（1+a） mg（1+b） mwmsamgb 施工配合比可表示為：,五、配合比計算例題,例題 某工程現(xiàn)澆室內鋼筋混凝土梁，混凝土設計強度等級為C30。施工采用機械拌合和振搗

11、，選擇的混凝土拌合物坍落度為3050mm。施工單位無混凝土強度統(tǒng)計資料。所用原材料如下： 水泥：普通水泥，強度等級42.5MPa，實測28d抗壓強度48.0MPa，密度c3.1g/cm3; 砂：中砂，級配2區(qū)合格。表觀密度s2.65g/cm3; 石子：卵石，540mm。表觀密度g2.60g/cm3; 水：自來水，密度w1.00g/cm3。 試用體積法和質量法計算該混凝土的基準配合比。,解: 1.計算混凝土的施工配制強度fcu,0： 根據(jù)題意可得：fcu,k30.0MPa，查表3.24取5.0MPa，則 fcu,0 fcu,k + 1.645 30.0+1.6455.038.2MPa 2.確定混

12、凝土水灰比mw/mc （1）按強度要求計算 根據(jù)題意可得：fce48.0MPa，a0.48，b0.33，則： （2）復核耐久性：經(jīng)復核，耐久性合格。,3.確定用水量mw0 根據(jù)題意，骨料為中砂，卵石，最大粒徑為40mm，查表取mw0160kg。 4.計算水泥用量mc0 （1）計算： （2）復核耐久性 經(jīng)復核，耐久性合格。 5.確定砂率s 根據(jù)題意，采用中砂、卵石（最大粒徑40mm）、水灰比0.50，查表s2833，取s30。 6.計算砂、石子用量ms0、mg0,（1）體積法 將數(shù)據(jù)代入體積法的計算公式，取1，可得： 解方程組，可得ms0570kg、mg01330kg。 （2）質量法 假定混凝土

13、拌合物的質量為mcp2400kg，將數(shù)據(jù)代入質量法計算公式，得： ms0 + mg02400320160 解方程組，可得ms0576kg、mg01344kg。,6.計算基準配合比 （1）體積法 mc0:ms0:mg0320:570:13301:1.78:4.16， mw/mc 0.50； （2）質量法 mc0:ms0:mg0320:576:13441:1.80:4.20， mw/mc 0.50。,已知某混凝土的水灰比為0.5，用水量為180kg，砂率為33，混凝土拌合料成型后實測其體積密度為2400kg/m3，試求該混凝土配合比。 解：已知W/C0.5，W180kg，Sp33，實測混凝土拌合物

14、oh實2400kg/m3。 (1) 求C W/C0.5 C=180/0.5360kg/m3,(2) 求S和G 按質量法有 與Sp公式聯(lián)立 將代入得 S614kg G1246kg 該混凝土配合比為： CWSG3601806141246（kg） 或者為10.51.703.46。,例某混凝土拌合物經(jīng)試拌調整滿足和易性要求后，各組成材料用量為水泥3.15，水1.89，砂6.24, 卵石12.48，實測混凝土拌合物表觀密度為2450；試計算每m3 混凝土的各種材料用量。 解：該混凝土拌合物各組成材料用量的比例為： C:S:G:W=3.15:6.24:12.48:1.89 =1:1.98:3.96:0.6

15、0,由實測混凝土拌合物表觀密度為2450 C+S+G+W=2450 C+1.98C+3.96C+0.60C=7.54C=2450 則每m3 混凝土的各種材料用量為： 水泥：C=325 砂：S=1.98C=644 卵石： G=3.96C=1287 kg 水： W=0.6C=195 kg 評注 混凝土拌合物各組成材料的單位用量之和即為其表觀密度。,已知混凝土試拌調整合格后各材料用量為：水泥5.72kg，砂子9.0kg，石子為18.4kg，水為4.3kg。并測得拌合物表觀密度為2400kg/m3，試求其基準配合比(以1m3混凝土中各材料用量表示)。 若采用實測強度為45MPa的普通水泥，河砂,卵石來

16、配制,試估算該混凝土的28天強度(A=0.46，B=0.07)。,解: 基準配合比為 C=5.722400/(5.72+9+18.4+4.3)=367 kg S=92400/(5.72+9+18.4+4.3)=577 kg G=18.42400/(5.72+9+18.4+4.3)=1180 kg W=4.32400/(5.72+9+18.4+4.3)=275 kg fcu=0.4645(367/275-0.07) =26.2 MPa,已知混凝土經(jīng)試拌調整后，各項材料用量為：水泥3.10kg，水1.86kg ，砂6.24kg ，碎石12.8kg，并測得拌和物的表觀密度為2500kgm3，試計算：

17、 （1）每方混凝土各項材料的用量為多少？ （2）如工地現(xiàn)場砂子含水率為3，石子含水率為1求施工配合比。,解：（1）該混凝土拌合物各組成材料用量的比例為： C:S:G:W=3.10:6.24:12.8:1.86 =1:2.01:4.13:0.60 由實測混凝土拌合物表觀密度為2500kgm3 C+S+G+W=2500 C+2.01C+4.13C+0.60C=7.74C=2500 則每m3 混凝土的各種材料用量為： 水泥：C=323 砂： S=2.01C=649 卵石：G=4.13C=1334 kg 水： W=0.6C=194 kg （2）S=649(1+3%)=668 G=1334(1+1%)=

18、1347 W=194-（6493%+13341%）=171 C:S:G:W=323:668:1347:171=1：2.07：4.17：0.53,已知砼的施工配合比為水泥：砂：石：水1:2.40:4.40:0.45，且實測混凝土拌合物的表觀密度為2400kg/m3.現(xiàn)場測得砂的含水率為2.5%，石子的含水率為1%。試計算其實驗室配合比。,拓 展 知 識,一、高強、高性能混凝土,1、高強混凝土：指強度等級為C60及C60以上的混凝土。 特點：強度高、耐久性好、變形小，能適應現(xiàn)代工程向大跨度、重載、高聳發(fā)展和承受惡劣環(huán)境條件的需要。 2、高性能混凝土：具有高滲透性，高體積穩(wěn)定性、適當高的抗壓強度、良

19、好的施工性。,二、輕混凝土,1、輕骨料混凝土 以輕粗骨料、輕細骨料（或普通細骨料）、水泥和水配制而成的，干表觀密度不大于1950 /3的水泥混凝土為輕骨料混凝土。 輕骨料混凝土根據(jù)其抗壓強度可分為：CL5.0、CL7.5、CL10、 CL15、CL20、CL25、CL30、CL35、CL40、CL45和CL50共11個強度等級。不同強度等級的輕骨料混凝土應滿足相應抗壓強度要求。 輕骨料按其來源可分為: 工業(yè)廢料輕骨料，如粉煤灰陶粒、自燃煤矸石、 膨脹礦渣珠、煤渣及輕砂； 天然輕骨料，如浮石、火山渣及其輕砂； 人造輕骨料，如頁巖陶粒、粘土陶粒、 膨脹珍珠巖輕砂。,Construction Mat

20、erials,粉煤灰陶粒,頁巖陶粒,粘土陶粒,輕骨料混凝土的施工要點,影響輕骨料混凝土強度的主要因素有骨料性質、水泥漿強度及施工質量等。輕骨料顆粒本身的強度（或筒壓強度）、骨料的顆料級配、水泥漿的用量等是決定輕骨料混凝土強度的主要因素。 輕骨料混凝土配合比設計應滿足強度等級和密度等級的要求，滿足施工和易性的要求，還應滿足耐久性和經(jīng)濟性方面的要求，同時應考慮骨料吸水率的影響。,水灰比以凈水灰比表示，凈水灰比是指不包括輕骨料1h吸水量在內的凈用水量與水泥用量之比。 輕骨料易上浮，不易攪拌均勻。應采用強制式攪拌機，同時加壓振搗，且不宜過長。 為減少砼拌和物坍落度損失和離析，應盡量縮短運距。不宜超過4

21、5min。 成型后應及時覆蓋并灑水養(yǎng)護，以防止表面失水太快而產(chǎn)生網(wǎng)狀裂縫。 根據(jù)工程需要，對輕粗骨料進行預濕處理。,輕骨料混凝土的應用,輕骨料混凝土的表現(xiàn)密度比普通混凝土減少1/41/3，隔熱性能改善，可使結構尺寸減小，增加使用面積，降低基礎工程費用和材料運輸費用，其綜合效益良好。 輕骨料混凝土主要適用于： 高層和多層建筑、軟土地基、大跨度結構、抗震結構、要求節(jié)能的建筑和舊建筑的加層等。,2、多孔混凝土,定義多孔混凝土是一種不用粗骨料且內部均勻分布著大量微小氣泡的輕質混凝土。其孔隙率可達85，表觀密度在3001200 kg/m3之間，導熱系數(shù)為0.0810.29w/m.k，兼具有結構及保溫絕熱

22、功能?？芍瞥善鰤K、墻板、屋面板及保溫制品，廣泛用于工業(yè)與民用建筑及保溫工程中。 根據(jù)氣孔產(chǎn)生的方法不同，多孔混凝土可分為： 加氣混凝土 泡沫混凝土。,（1）加氣混凝土,加氣混凝土是用含鈣材料（水泥、石灰）、含硅材料（石英砂、粉煤灰、?；郀t礦渣等）和加氣劑作為原料，經(jīng)過磨細、配料、攪拌、澆筑、切割和壓蒸養(yǎng)護（8或15個大氣壓下養(yǎng)護68h）等工序生產(chǎn)而成。 表觀密度：400-800 kg/m3 導熱率： 0.1-0.3 w/m.k 抗壓強度：1.5-10 Mpa,加氣混凝土制品的應用,加氣混凝土制品主要有： 砌塊 條板,砌塊可作為三層或三層以下房屋的承重墻，也可作為工業(yè)廠房、多層、高層框架結構的

23、非承重填充墻。 配有鋼筋的加氣混凝土條板可作為承重和保溫合一的屋面板。加氣混凝土還可以與普通混凝土預制成復合板，用于外墻兼有承重和保溫作用。,2、泡沫混凝土,泡沫混凝土是將水泥漿與泡沫劑拌和后硬化而成的一種多孔混凝土。 機理泡沫混凝土在機械攪拌作用下，產(chǎn)生大量均勻而穩(wěn)定的氣泡。 常用的泡沫劑有：松香泡沫劑及水解牲血泡沫劑 性質: 表觀密度300-500kg/m3;強度：0.5 - 0.7 Mpa 用途：主要應用于墻體和保溫、隔熱材料。泡沫 混凝土還可在現(xiàn)場直接澆筑，用作屋面保溫層。,三、碾壓混凝土,是一種含水率低，通過振動碾壓施工工藝達到高密度、高強度的水泥混凝土。 特點：用水很少的特干硬性混

24、凝土。特性比較見(P103表6-29） 用途：路面工程。,四、大體積混凝土,指混凝土結構物實體的最小尺寸等于或大于1m，或預計會因水泥水化熱引起混凝土的內外溫差過大而導致裂縫的混凝土。 應選用水化熱低和凝結時間長的水泥：低熱礦渣硅酸鹽水泥；中熱硅酸鹽水泥；粉煤灰硅酸鹽水泥等。 在保證強度和塌落度要求的前提下，應提高摻合料及骨料的含量，以降低每立方米混凝土的水泥用量。 粗骨料采用連續(xù)級配，細骨料采用中砂。,五、防水混凝土（抗?jié)B混凝土）,防水混凝土系指有較高抗?jié)B能力的混凝土，通常其抗?jié)B等級等于或大于級，又稱抗?jié)B混凝土。 防水混凝土的配制原理是：采取多種措施，使普通混凝土中原先存在的滲水毛細管通路盡

25、量減少或被堵塞，從而大大降低混凝土的滲水。根據(jù)采取的防滲措施不同，防水混凝土可分為普通防水混凝土；外加劑防水混凝土和膨脹水泥防水混凝土。 膨脹水泥防水混凝土是采用膨脹水泥配制而成，由于這種水泥在水化過程中能形成大量的鈣礬石，會產(chǎn)生一定的體積膨脹，在有約束的條件下，能改善混凝土的孔結構，使毛細孔徑減小，總孔隙率降低，從而使混凝土密實度提高，抗?jié)B性提高。,六、聚合物混凝土,聚合物混凝土是由聚合物、無機膠凝材料和骨料配制而成。 聚合物在混凝土中的應用主要有三種方式： 一種是以聚合物為膠結料，與集料拌合形成的聚合物混凝土； 第二種是將已硬化的水泥混凝土置于液體聚合物中，使聚合物滲入混凝土內部后固化的聚

26、合物浸漬混凝土； 第三種是在配制水泥混凝土時摻入部分聚合物的聚合物水泥混凝土。 聚合物水泥混凝土主要用于鋪筑無縫地面、路面以及修補工程中。,七、瀝青混凝土,瀝青混凝土是將石子、砂（0.15mm）和礦粉（ 0.15mm）經(jīng)人工合理選擇級配組成的礦質混合料與適量的瀝青材料經(jīng)拌和所組成的混合物。將瀝青混合料經(jīng)攤鋪后碾壓成型，即成為各種類型的瀝青混合料路面。 分類： 按骨料的最大粒徑分： 粗粒式：集料最大粒徑等于或大于26.5mm 中粒式：集料最大粒徑為16mm或19mm 細粒式：集料最大粒徑為9.5mm或13.2mm 砂粒式（瀝青石屑或瀝青砂）：集料最大粒徑等于或小于4.75mm。,按骨料級配類型分： （1）懸浮密實結構 （2）骨架空隙結構 ()骨架密實結構,Active Particles 顆粒,Voids,Voids,按瀝青混合料施工的拌制和鋪筑溫度分類： 熱拌熱鋪瀝青混合料 常溫瀝青混合料 按結合料分類： 石油瀝青混合料 煤瀝青混合料,例5-1普通混凝土的主要組成材料有哪些？各組成材料在硬化前后的作用如何？ 例5-2配制混凝土應考慮哪些基本要求？ 例5-3何謂骨料級配？骨料級配良好的標準是什么？ 例5-4. 普通混凝土中使用卵石或碎石，對混凝土性能的影響有何差異？ 例5-5為什么不宜用高強度等級水泥配制低強度等級的混凝土