混凝土配合比试验设计方案.docx
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混凝土配合比试验设计方案
混凝土配合比试验设计方案
混凝土配合比设计试验报告
一、配合比设计理论依据
1、《民航机场场道工程施工技术要求》1996—10
2、《广州白云国际机场迁建工程——场道道面工程补充施工技术要求》
3、《水泥胶砂强度检测方法（ISO）法》GBT17671—1999
4、《公路集料试验规程》JTJ058—2000
5、《水泥混凝土路面施工及验收规范》GB97—87
6、《公路工程水泥混凝土试验规程》JTJ053—94
7、《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55—2000J64—2000
8、《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175
9、《混凝土外加剂一等品规定指标》（GB8076-1997）
10、《混凝土外加剂应用技术规范》（GBJ119-88）
二、道面混凝土设计要求如下：
2.1、强度：
28天抗折强度5.0Mpa；
2.2、和易性要求：
维勃稠度20-40s，或塌落度小于10mm；
2.3、耐久性要求：
水泥用量不少于300Kg/m3，也不宜大于330Kg/m3；
水灰比不宜大于0.44；
2.4、水泥混凝土所用原材料应符合《民航机场场道工程施工技术要求》1996—10中的有关要求外，尚应符合以下规定：
2.4.1水泥道面及道肩面层混凝土可采用标号为525的硅酸盐水泥。
水泥中氧化镁含量不宜大于3%，碱含量不大于0.6%。
水泥的其他质量应符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175的有关规定。
2.4.2砂宜采用细度模数为2.65～3.20的中粗河砂。
砂的含泥量不得大于3%，含泥量超过规定时应冲洗。
应委托有资格的试验单位，按《公路集料试验规程》JTJ058—2000中的岩相法对每种料源测定其碱活性，有碱活性的砂不得使用。
2.4.3碎石圆孔筛最大粒径为40mm。
应委托有资格的试验单位，按《公路集料试验规程》JTJ058—2000中的岩相法对每种料源测定其碱活性，有碱活性的碎石不得使用。
碎石应按圆孔筛5～20mm、20～40mm两级级配分别备料，两种碎石混合后的颗粒级配应符合下表要求：
项目
技术要求
颗粒
尺寸
筛孔尺寸mm（圆孔筛）
40
20
10
5
累积筛余（%）
0～5
50～70
70～90
90～100
2.4.4水冲洗集料、拌和混凝土及混凝土养生可采用一般饮用水。
使用河水、池水或其他水应符合下列要求：
①水中不得含有影响水泥正常凝结和硬化的有害杂质，如油、糖、酸、碱、盐等；②硫酸盐含量（按SO2-1计）不超过2.7mg/cm3；③pH值大于4；含盐总量不得超过5mg/cm3。
2.4.5外加剂水泥混凝土中需要掺用外加剂时，必须根据工程要求，通过试验选定外加剂的种类和用量。
外加剂的质量应符合《混凝土外加剂一等品规定指标》（GB8076-1997）的规定要求，其使用应符合《混凝土外加剂应用技术规范》（GBJ119-88）的规定要求。
不得使用pH值大于8的碱性外加剂。
施工过程中应严格控制外加剂剂量，现场有专人配制。
三、确定原材料
我们根据招标文件、投标书、与业主签订的施工合同及施工图纸的要求确定使用下列材料：
3.1水泥，采用业主指定的广州市珠江水泥厂生产的粤秀牌42.5RⅡ型硅酸盐水泥；主要指标如下：
密度rc=3.1Kg/L；
Rc=54Mpa
Rf=8.9Mpa
式中Rc-----实测水泥28d抗压强度；
Rf-----实测水泥28d抗折强度。
3.2碎石，采用业主指定的中铁建厂工程局生产的石灰岩碎石；主要指标如下：
密度r石=2.74Kg/L
堆积密度ro石=1.64Kg/L（大石：
小石=85：
15）
3.3水，采用业主供应的自来水；
3.4外加剂，采用业主指定的中航山西机场工程化工公司生产的糖钙型RC-B减水剂；
3.5砂，我部对机场附近范围内的所有采砂厂进行全部考察，并对质量、价格、运距、生产规模进行全方位考虑，确定采用清远北江河河砂。
主要指标如下：
细度模数2.90
密度r砂=2.65Kg/L
堆积密度ro砂=1.56Kg/L
我们对上述五种原材料进行抽样检测，并委托花都市省高速公路检测中心试验室检测，结果均符合《场道道面工程补充施工技术要求》，检测结果附后。
四、配合比设计
4.1确定混凝土配制强度规范要求
4.1.1《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55—2000J64—2000要求
ff配≥ff标+1.645σ
式中：
ff配---砼的配制抗折强度（Mpa），即所需的平均抗折强度。
ff标---砼的设计抗折标号（Mpa）
σ--施工单位砼抗折强度的标准偏差值（Mpa）
4.1.2《民航机场场道工程施工技术要求》1996—10
ff配≥1.15ff标
式中：
ff配---砼的配制抗折强度（Mpa），即所需的平均抗折强度。
ff标---砼的设计抗折标号（Mpa）
4.2标准差的确定
σ值反映施工单位的质量控制水平，控制水平高，σ值较小，即强度的变异较小。
质量控制较好的σ为0.3MPa-0.5MPa。
σ值由计算得出，施工单位如具有30组以上现场砼抗折强度的统计资料，σ可按下式求得：
σ=
或σ=
式中：
----第i组试件强度
----n组试件强度的平均值
n----总试验组数
计算时，砼抗折强度的统计资料必须连续取30组以上，不得挑选。
因无该机场现场混凝土抗折强度的统计资料，根据《民航机场场道工程施工技术要求》1996—10的要求，确定标准差按0.5Mpa计。
4.3配制强度确定
4.3.1国标ff配1≥5＋1.645×0.5=5.82MPa
4.3.2民航ff配2≥1.15×5=5.75Mpa
4.3.3配制强度ff配1>ff配2
ff配=ff配1≥5.82Mpa
4.4初步确定水灰比
ff配=1.26Rf（0.96-w/c）
即：
w/c=0.96-ff配/1.26Rf=0.44
4.5初步确定水泥质量和用水量
我们根据以往经验，水泥用量Gc取310Kg/m3,则用水量
Gw=310×0.44=136.4Kg/m3
4.6确定两级石子的配合比例，计算石子空隙率
我们用优选法选择空隙最小时的两级石子配合比例为最佳比例，比例为：
大石：
小石=85：
15，此比例中的堆积ro石=1.64Kg/L
石子空隙率V0=（r石－ro石）/r石×100%
=（2.74-1.64）/2.74×100%=40.1%
4.7计算砂石比、含砂率
我们采用绝对体积砂石比计算砂石用量。
绝对体积砂石比K=
其中
为拨开系数取1.2-1.3。
K=（1.56/1.64）×（2.74/2.65）×0.401×1.2=0.47
绝对体积砂石比为0.47
由k值计算绝对体积含砂率S：
S=0.47/（1+0.47）=32%
4.8计算砂石总绝对体积V总
V总=1000-Gc/rc-Gw-10a
其中：
a为砼含气量百分数（%）。
当不加引气型外加剂时取a=1（%）
V总=1000-310/3.1-136.4/1-10=753.6L
4.9计算砂用量Gs与石子用量Gg
砂的绝对体积
V砂=V总×S=753.6×32%=241.2L
砂用量
Gs=241.2×2.65=639.2Kg
石子的绝对体积V石=V总-V砂=753.6-241.2=512.4L
石子用量Gg=V石×r石=512.4×2.74=1404Kg
Gg=1404Kg 其中：
大石1193.4Kg 小石210.6Kg
4.10列出1m3砼组成材料用量与砼计算密度
１m3砼组成材料用量（kg）：
水泥P·Ⅱ42.5R310
水136.4
砂（中粗砂）639.2
碎石5-20210.6
碎石20-401193.4
计算密度=2489.6Kg/m3
五、试拌与调整
5.1调整含砂率
用优选法（分数法）确定流动性和粘聚性最好的含砂率
依据计算出的含砂率，左右扩展得出一个优选范围，一般可凑成13或8个分格；在选定的范围内用分数法进行优选，试验比较指标是混凝土拌合物的维勃稠度，在水灰比、水泥用量一定的条件下，维勃稠度秒数最小的含砂率是最优含砂率。
最优含砂率维勃稠度试验统计表
品种
砂率
水泥
水
砂
大石
小石
维勃稠度秒数
30%
310
136.4
599.2
1228.6
216.8
62
33%
310
136.4
659.1
1175.9
207.5
59
35%
310
136.4
699.1
1140.8
201.3
74
32%
310
136.4
639.2
1193.4
210.6
47
31%
310
136.4
619
1211.1
213.7
58
最优含砂率是32%。
5.2调整水泥用量，同时调整用水量，保持水灰比不变
当处于最佳含砂率情况下，流动性仍低于设计要求维勃稠度20～40秒时，应适当增加水泥用量和增加相应的用水量；当流动性明显高于设计要求时，也可适当减少水泥用量。
在整个调整过程中水灰比不变。
品种
砂率
水泥
水
砂
大石
小石
维勃稠度秒数
32%
310
136.4
639.2
1193.4
210.6
47
32%
315
138.6
635.7
1187.5
209.6
31
32%
320
140.8
632.6
1181.5
208.5
19
最佳水泥用量为315Kg/m3
六、密度校核
由于计算方法本身的误差以及由于骨料的参数测的误差，由步骤九所得到的配合比，其1m3砼组成材料用量所配制出的砼不一定正好是1m3，即计算密度与实测密度之间存在的误差。
一般误差在±2%以内。
我们根据实测密度的平均值来修正1m3砼组成材料用量。
修正的方法是：
求修正系数R=
将经过试拌调整满足和易性要求的1m3砼的计算组成材料用量乘以修正系数R，就得到实际上1m3砼组成材料用量。
我们就得到一个供强度校核用的配合比。
七、强度校核
经过计算和试拌所确定的配合比，其平均抗折强度能否达到ff配，还必须通过强度试验为检验，即所谓强度校核。
7.1强度试验应不小于6组试件，每组包括3个试件。
当6组试件强度试验结果的总平均值大于等于ff配，强度变异标准偏差小于等于0.5Mpa时，则可以认为该配合比是合格的。
若标准偏差大于0.5Mpa则说明试验室试验误差较大。
则应重新成型6组试件进行强度试验。
若6组试件的平均强度达不到ff配，则认为该配合比不合格，应该选用较小水灰比，进行计算，试配调整与强度校核，直到满足ff配要求为止。
7.2实际工作中为了加快工作进度，应该同时平行进行三种以上不同水灰比的配合比的计算，试配调整与强度校核工作，并从中选择满足ff配要求并且又较经济的配合比。
品种
编号
水灰比
砂率
水泥
水
砂
大石
小石
RC-B
1#
0.44
32%
310
136.4
639.2
1193.4
210.6
2#
0.44
32%
315
138.6
635.7
1187.5
209.6
3#
0.44
32%
320
140.8
632.6
1181.5
208.5
4#
0.43
32%
315
135.5
638.4
1192.4
210.5
5#
0.43
32%
320
137.6
635.2
1186.6
209.4
6#
0.43
32%
315
135.5
638.4
1192.4
210.5
0.48
7#
0.44
32%
315
138.6
635.7
1187.5
209.6
0.4725
7.3配合比的试验方法
试模为150×150×550
拌和：
采用机械拌和
养护：
采用标养，温度为20℃±2，相对温度≥90%
成型：
采用1㎡振动台捣实
7.4砼配合比所列出的1m3砼砂石材料用量都是指干燥（气干）状态下的用量。
在施工现场，砂石材料露天堆放，含水率常有变化，工地实验室应该根据实际含水率，及时计算施工现场的配合比，才能保证设计配合比的正确执行。
由于施工原材料来自若干产地，对不同的材料进行正交配比，满足设计要求，确保施工顺利进行。
材料级配变异加上拌和和配比精度，产生一个混合料变异，此种变异在设计要求的范围之内。
在此设计要求的范围之内也满足地理、气候变化及温度变化产生的变异。
八、结论
根据《水泥混凝土路面施工及验收规范》GBJ97-87中混凝土试块强度评定，评定我们所试配的7种配合比试块的抗折强度及标准差后，我们确认为配合比能满足设计及施工要求，可用于道面水泥混凝土施工。
①水泥用量为310kg/m3，水灰比为0.44，砂率为28%
水泥:
水:
砂:
大石:
小石=310:
136.4:
548.8:
1052:
409
②水泥用量为320kg/m3，水灰比为0.44，砂率为30%
水泥:
水:
砂:
大石:
小石=320:
140.8:
588:
1022:
397
③水泥用量为330kg/m3，水灰比为0.43，砂率为29%
水泥:
水:
砂:
大石:
小石=330:
142:
564:
1031:
400
④水泥用量为300kg/m3，水灰比为0.43，砂率为28%
水泥:
水:
砂:
大石:
小石=300:
129:
556:
1065:
415
⑤水泥用量为315kg/m3，水灰比为0.44，砂率为28%
水泥:
水:
砂:
大石:
小石=315:
138.6:
552:
1030:
440
⑥水泥用量为325kg/m3，水灰比为0.44，砂率为30%
水泥:
水:
砂:
大石:
小石=325:
143:
585:
1017:
395
⑦水泥用量为315kg/m3，水灰比为0.43，砂率为30%
水泥:
水:
砂:
大石:
小石=315:
135.5:
586:
1020:
396
以上7种配合比的抗折强度、抗压强度附后
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