1、第五章 水泥混凝土(Concrete),Part 4-5.6 混凝土配合比設(shè)計(jì) 5.7 混凝土的質(zhì)量控制,2, 5.6 混凝土的配合比設(shè)計(jì),混凝土配合比是指單位體積的混凝土中各組成材料的質(zhì)量比例。 確定這種數(shù)量比例關(guān)系的工作，稱為混凝土配合比設(shè)計(jì)。 任務(wù)：使所得的混凝土滿足工程所要求的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，并符合經(jīng)濟(jì)原則。,3,滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的強(qiáng)度等級(jí)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(duì)混凝土耐久性的要求； 符合經(jīng)濟(jì)原則，即節(jié)約水泥以降低混凝土成本。,5.6.1 混凝土配合比設(shè)計(jì)的4個(gè)基本要求,4,5.6.1 普通混凝土的配合比設(shè)計(jì),普通混凝土配合比的表示方法： 每m3混凝土各材料

2、質(zhì)量： C= kg W= kg S= kg G= kg 各項(xiàng)材料間的質(zhì)量比： C:S:G=1:x:y； W/C= z 注意：計(jì)算時(shí)骨料以干燥狀態(tài)或者飽和面干狀態(tài)為準(zhǔn),5,5.6.1.1 配合比參數(shù)的確定原則及方法,普通混凝土配合比的3個(gè)基本參數(shù)： 水灰比（W/C）： 單位用水量（W）： 砂率（含砂率，Sp）,6,5.6.1.1 配合比參數(shù)的確定原則及方法,1）水灰比 在其它條件不變的情況下，W/C決定強(qiáng)度及耐久性 水灰比越小，強(qiáng)度越高，耐久性越好。 原則： 在滿足強(qiáng)度及耐久性要求的前提下，盡可能采用較大的水灰比，以節(jié)約水泥。,7,確定水灰比的方法 確定滿足耐久性要求的水灰比： 按附錄1、2、3

3、選取。 根據(jù)混凝土的不同使用環(huán)境，以及多種不同的耐久性要求，水灰比值不得超過施工規(guī)范的最大允許值。 確定滿足強(qiáng)度要求的水灰比： 使用本工程原材料進(jìn)行試驗(yàn)建立的fhw/c曲線或公式求得； 參照經(jīng)驗(yàn)公式初步確定，再進(jìn)行試驗(yàn)校核。 取上述兩者中較小者，以便同時(shí)滿足強(qiáng)度和耐久性,8,根據(jù)鮑羅米強(qiáng)度公式計(jì)算水灰比：,式中fh混凝土試配強(qiáng)度，MPa； fce水泥28d的實(shí)測(cè)強(qiáng)度，MPa； A，B回歸系數(shù)，與骨料品種、水泥品種有關(guān)，其數(shù)值可通過試驗(yàn)求得。,9,5.6.1.1 配合比參數(shù)的確定原則及方法,2）混凝土單位用水量,原則： 以滿足混凝土拌和物的流動(dòng)性為準(zhǔn)，取較小值。,方法： 對(duì)于具體工程，可根據(jù)原材

4、料情況，總結(jié)實(shí)際資料得出經(jīng)驗(yàn)值。 缺乏資料時(shí)，根據(jù)坍落度要求，參照P102表5-12初步估計(jì)，再進(jìn)行試拌試驗(yàn)調(diào)整。,10,5.6.1.1 配合比參數(shù)的確定原則及方法,3）砂率,原則： 選取合理砂率。,影響合理砂率大小的因素： 粗骨料：最大粒徑、級(jí)配、顆粒形狀及表面狀況 細(xì)骨料：細(xì)度模數(shù) 水灰比 摻合料或外加劑 設(shè)計(jì)要求的流動(dòng)性,11,砂率的確定方法： 參照P102表5-13初步估計(jì)，再進(jìn)行試拌試驗(yàn)確定。 用近似公式估算。,5.6.1.1 配合比參數(shù)的確定原則及方法,3）砂率,原理：混凝土中用砂來填充石子的空隙并略有多余以撥bo開石子顆粒，在石子周圍形成足夠的砂漿層。K為撥開系數(shù)，取1.11.4

5、。,12,5.6.1.2 普通混凝土配合比設(shè)計(jì)的方法與步驟,1）收集資料，明確設(shè)計(jì)的基本資料及各項(xiàng)技術(shù)要求： (1)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)、施工管理水平； (2)耐久性要求； (3)流動(dòng)性指標(biāo)； (4)其它性能要求； (5)混凝土的部位、結(jié)構(gòu)構(gòu)造情況、施工條件等。,13,5.6.1.2 普通混凝土配合比設(shè)計(jì)的方法與步驟,2.預(yù)先檢驗(yàn)，合理選擇，明確所用原材料的品質(zhì)及技術(shù)指標(biāo)： (1) 水泥品種、品質(zhì)及等級(jí)； (2) 砂的細(xì)度模數(shù)和級(jí)配； (3) 石子的最大粒徑及級(jí)配； (4) 若摻用外加劑，則包括外加劑的品質(zhì)和技術(shù)指標(biāo)； (5) 若摻用摻合料，則包括摻合料的品質(zhì)和等級(jí)； (6)水泥密度，砂石的視密度

6、、堆積密度及吸水率等。,14,5.6.1.2 普通混凝土配合比設(shè)計(jì)的方法與步驟,3.初步配合比的計(jì)算：,初步確定水灰比W/C（式5-1， 表5-4、表5-5及附錄13）； 初步估計(jì)單位用水量W（kg/m3）（表5-12）； 初步計(jì)算水泥用量C（kg/m3）； 初步估計(jì)含砂率S/S+G（表5-13或式5-11）； 計(jì)算砂、石用量（S、G）。,15,5.6.1.2 普通混凝土配合比設(shè)計(jì)的方法與步驟,3.初步配合比的計(jì)算：,為保證混凝土的耐久性，由上式得出的水泥用量還應(yīng)大于有關(guān)規(guī)范規(guī)定的最小水泥用量。 若計(jì)算得的水泥用量小于規(guī)定值，應(yīng)取規(guī)定的最小水泥用量值。,注意：第步計(jì)算水泥用量（C）,16,17

7、,3.初步配合比的計(jì)算：,計(jì)算砂、石用量（S、G）。,絕對(duì)體積法 假定表觀密度法（質(zhì)量法）,18,絕對(duì)體積法,19,20,假定表觀密度法（質(zhì)量法）,21,4.試拌調(diào)整，確定基準(zhǔn)配合比,目的：滿足和易性的要求。 原則：保持W/C不變，調(diào)整用水量（W）、砂率S/(S+G)。,22,4.試拌調(diào)整，確定基準(zhǔn)配合比,和易性的調(diào)整方法 按初步配合比稱取一定體積混凝土所需的各種原材料，按規(guī)定的方法拌和、進(jìn)行坍落度或工作度試驗(yàn)。 調(diào)整砂率：粘聚性與保水性不良，則增大砂率。 調(diào)整單位用水量：流動(dòng)性過小，則保持W/C不變，增大水泥漿用量（每增加10mm坍落度，水泥漿用量需增加1%2%）。流動(dòng)性過大，則保持砂率不變

8、，適當(dāng)增加砂石的用量。 調(diào)整完畢，實(shí)測(cè)拌和物表觀密度C 。 計(jì)算基準(zhǔn)配合比。,23,4.試拌調(diào)整，確定基準(zhǔn)配合比, 計(jì)算基準(zhǔn)配合比。,24,5.校驗(yàn)強(qiáng)度、耐久性等，確定試驗(yàn)室配合比,按基準(zhǔn)配合比，成型強(qiáng)度、抗?jié)B、抗凍等耐久性試件（如有必要），標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至規(guī)定的齡期，進(jìn)行試驗(yàn)，確定是否滿足技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求。如不滿足，則調(diào)整水灰比重新試驗(yàn)。 一般采用3個(gè)不同的配合比：一個(gè)為基準(zhǔn)配合比，另外兩個(gè)配合比的水灰比為（基準(zhǔn)水灰比0.05），其用水量與基準(zhǔn)配合比相同，但砂率值可作適當(dāng)調(diào)整并測(cè)定表觀密度。 各配比制作兩組強(qiáng)度試件，有耐久性要求，應(yīng)同時(shí)制作有關(guān)耐久性測(cè)試試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d天進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)定。,25,5.

9、6.1.3 施工配料單的計(jì)算,1.施工配料單的換算,(1)骨料含水率變化時(shí) 設(shè)施工配合比1m3混凝土中水泥、水、砂、石的用量分別為C、；若工地砂子、石子的含水率分別為a、b。則施工配合比中各材料用量為： C=C S=S(1+a%) G=G(1+b%) W=WSa%Gb%,26,5.6.1.3 施工配料單的計(jì)算,1.施工配料單的換算,(2) 骨料含超遜徑顆粒時(shí) 校正量=(本級(jí)超徑量+本級(jí)遜徑量)-(下一級(jí)超徑量+上一級(jí)遜徑量),2.施工配料單的調(diào)整 施工過程中各方面條件（氣候條件、運(yùn)輸及澆筑條件、原料性狀等）發(fā)生變化時(shí)，參照表5-16（P105）進(jìn)行調(diào)整。,27,5.6.1.4 配合比設(shè)計(jì)舉例,

10、【例5-1】某框架結(jié)構(gòu)工程現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C25，施工要求混凝土坍落度為3050，根據(jù)施工單位歷史資料統(tǒng)計(jì)，混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差=5MPa。所用原材料情況如下： 水泥：42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水泥密度為=3.10g/cm，水泥強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值的富余系數(shù)為1.13； 砂：河砂，細(xì)度模數(shù)為2.7，級(jí)配合格，砂子表觀密度0s=2.60g/cm，松散堆積密度s= 1520kg/m ； 石：540mm連續(xù)級(jí)配石灰?guī)r碎石，級(jí)配合格，視密度og=2.65g/cm3 ，松散堆積密度G= 1550kg/m ； 試設(shè)計(jì)混凝土配合比。,28,解：1. 初步配合比的計(jì)算,29,解：2. 試拌調(diào)整，確

11、定基準(zhǔn)配合比,取拌制0.02m3混凝土的材料：C=5.56kg、S=13.98kg、G=24.84kg、W=3.50kg，拌制試配，測(cè)得坍落度為20mm，黏聚性保水性較好。 要滿足坍落度為40mm的要求，需增加4%的水泥漿(增加0.22kg水泥，0.14kg水)，重新拌和后和易性滿足。此時(shí)： C=5.78kg、S=13.98kg、G=24.84kg、W=3.64kg，c=2410kg/m3。按5-14可算得： C=289kg/m3、S=698kg/m3、G=1241kg/m3、W=182kg/m3。 基準(zhǔn)配合比為 C:S:G:W=1:2.14:4.29:0.63,30,解：3. 強(qiáng)度校驗(yàn)，確定

12、試驗(yàn)室配合比：,以基準(zhǔn)配合比為基礎(chǔ)，分別拌制不同水灰比的三種混凝土，測(cè)定表觀密度，成型試件測(cè)定28d強(qiáng)度。 由上表作圖滿足要求的灰水比為1.563，相應(yīng)W/C=0.64，按5-14可算得： C=284kg/m3、S=700kg/m3、G=1244kg/m3、W=182kg/m3。試驗(yàn)室配合比為 C:S:G:W=1:2.46:4.38:0.64,31,5.6.2 摻減水劑的混凝土配合比設(shè)計(jì),原則： 以未摻減水劑的基準(zhǔn)混凝土為基礎(chǔ)調(diào)整。 3種情況： 以提高混凝土拌和物的流動(dòng)性為主要目的時(shí)的配合比設(shè)計(jì) 節(jié)約水泥為主要目的的配合比設(shè)計(jì) 以提高混凝土強(qiáng)度及耐久性為主要目的的配合比設(shè)計(jì),32,5.6.2

13、摻減水劑的混凝土配合比設(shè)計(jì),以提高拌和物流動(dòng)性為主要目的時(shí) 以基準(zhǔn)配合比為基礎(chǔ)，適當(dāng)調(diào)整砂率（P64，圖5-2），并保持粗細(xì)骨料總用量不變； 其他材料用量與基準(zhǔn)混凝土相同，得到各材料用量； 試拌、調(diào)整，確定出設(shè)計(jì)配合比。,33,5.6.2 摻減水劑的混凝土配合比設(shè)計(jì),以節(jié)約水泥為主要目的,34,5.6.2 摻減水劑的混凝土配合比設(shè)計(jì),以提高混凝土強(qiáng)度及耐久性為主要目的,35,5.6.3 摻粉煤灰的混凝土配合比設(shè)計(jì),第4個(gè)配合比參數(shù)： 粉煤灰摻量（%）= 情況： 當(dāng)混凝土的技術(shù)要求主要是28d強(qiáng)度及施工和易性時(shí)，以基準(zhǔn)配合比為基礎(chǔ)，按超量取代法進(jìn)行。,36,當(dāng)混凝土的技術(shù)要求主要是28d強(qiáng)度及施

14、工和易性時(shí)，以基準(zhǔn)配合比為基礎(chǔ)，按超量取代法進(jìn)行。 按設(shè)計(jì)要求得到普通混凝土的配合比作為基準(zhǔn)配合比，設(shè)為C、W、S、G； 確定粉煤灰取代水泥率C （ C 不得超過表5-18的限值）； 計(jì)算每立方混凝土水泥用量C： C（1 C ） 確定粉煤灰超量系數(shù)C（按P112表5-19確定）； C F/（CC）,5.6.3 摻粉煤灰的混凝土配合比設(shè)計(jì),37,5.6.3 摻粉煤灰的混凝土配合比設(shè)計(jì),計(jì)算1m3混凝土中粉煤灰用量F； F= C （CC） 計(jì)算粉煤灰超量部分的體積VF （即摻入FA后膠凝材料的體積變化）； 以粉煤灰超量體積取代同體積細(xì)骨料，計(jì)算砂子的用量S； S = SVFS 用水量W及石子用量G

15、與基準(zhǔn)配合比相同； 混凝土試拌、調(diào)整及強(qiáng)度校核。,Back,第七節(jié)混凝土的質(zhì)量控制與評(píng)定,混凝土的質(zhì)量波動(dòng)的原因： （1）原材料的影響 （2）施工操作的影響 （3）試驗(yàn)條件的影響 質(zhì)量管理的目的：將混凝土質(zhì)量控制在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，達(dá)到質(zhì)量穩(wěn)定。 工程中常以混凝土抗壓強(qiáng)度作為重要的質(zhì)量控制指標(biāo)，并以此作為評(píng)定混凝土生產(chǎn)質(zhì)量水平的依據(jù)。,一、混凝土強(qiáng)度概率的正態(tài)分布,在一定施工條件下，對(duì)同一種混凝土進(jìn)行隨機(jī)取樣，制作組試件（n25），測(cè)得其28d齡期的抗壓強(qiáng)度，然后以混凝土強(qiáng)度為橫坐標(biāo)，以混凝土強(qiáng)度出現(xiàn)的概率為縱坐標(biāo)，繪制出混凝土強(qiáng)度概率分布曲線。 實(shí)踐證明，混凝土的強(qiáng)度分布曲線一般為正態(tài)分布曲線

16、。,令隨機(jī)變量 標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布 t概率度； t從t1+出現(xiàn)的概率P(t),相當(dāng)于圖中陰影部分的面積。見表5-20(P113),二、混凝土強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)參數(shù)及質(zhì)量均勻性,)平均值（ ）,式中混凝土強(qiáng)度試件組數(shù)； fi混凝土第組的抗壓強(qiáng)度值。,)標(biāo)準(zhǔn)差（SN） 混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差又稱均方差，其計(jì)算式為 當(dāng)樣本試件總數(shù)較多時(shí)，可代表總體標(biāo)準(zhǔn)差。 總體標(biāo)準(zhǔn)差是正態(tài)分布曲線上拐點(diǎn)至對(duì)稱軸的垂直距離，可用來作為評(píng)定混凝土質(zhì)量均勻性的指標(biāo)之一。愈小表示混凝土質(zhì)量愈穩(wěn)定。,3)離差系數(shù)（v） 離差系數(shù)又稱變異系數(shù)，其計(jì)算式如下,由于混凝土強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差（）隨強(qiáng)度等級(jí)的提高而增大，故可采用變異系數(shù)（v）作為評(píng)定混凝土質(zhì)量

17、均勻性的指標(biāo)。 v值愈小，表示混凝土質(zhì)量愈穩(wěn)定；v值大，則表示混凝土質(zhì)量穩(wěn)定性差。,44,混凝土生產(chǎn)質(zhì)量水平評(píng)定,強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差越大，說明強(qiáng)度的離散程度越大，混凝土質(zhì)量愈不均勻。 也可用變異系數(shù)Cv來評(píng)定，值越小，混凝土質(zhì)量愈均勻。 我國混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差的大小，將混凝土生產(chǎn)單位的質(zhì)量管理水平劃分為“優(yōu)良”、“一般”及“差”三等，P114表5-21。,三、強(qiáng)度保證率（）,混凝土的強(qiáng)度保證率P（），是指混凝土強(qiáng)度總體中不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的強(qiáng)度值出現(xiàn)的概率。它在混凝土強(qiáng)度正態(tài)分布曲線圖中以陰影面積表示。,圖5-17混凝土強(qiáng)度保證率,混凝土強(qiáng)度保證率（）的計(jì)算方法為：首先根據(jù)混凝土設(shè)計(jì)等級(jí)（fd）、混凝土強(qiáng)度平均值（ ）、標(biāo)準(zhǔn)差（）或變異系數(shù)（v），計(jì)算出概率度（），即 強(qiáng)度保證率（）可由t值查表或用正態(tài)分布曲線方程積分求得，即,47,在實(shí)際應(yīng)用上，當(dāng)已知值時(shí)，可從數(shù)理統(tǒng)計(jì)書中的表內(nèi)查到值。(P113表5-20） 工程中（）值可根據(jù)統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)混凝土試件強(qiáng)度不低于要求強(qiáng)度等級(jí)的組數(shù)N0與試件總組數(shù)（）之比求得，即,四、混凝土配制強(qiáng)度,在施工中配制混凝土?xí)r，如果所配制混凝土的強(qiáng)度平均值（f）等于設(shè)計(jì)強(qiáng)度（fd），則由圖56可知，這時(shí)混凝土強(qiáng)度保證率只有50。 因此，為了保證工程混凝土具有設(shè)計(jì)所