C40混凝土配合比设计.docx
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C40混凝土配合比设计
C40混凝土配合比设计
2007-08-0819:
52
一、工程概况
预制空心板梁、T梁设计强度等级为C40混凝土。
根据梁结构尺寸及施工工艺，取碎石最大粒径（5~连续级配），设计坍落度取70~90mm。
配合比设计依据为施工图、普通混凝土配合比设计规程（JGJ55-2000）及混凝土施工有关要求。
二、原材料情况
1、水泥采用两种水泥进行比较选择，分别为：
四川华崟山广能集团崟峰特种水泥生产“蓉峰牌”42.5R普通硅酸盐水泥；均不考虑水泥强度富裕系数。
2、细集料采用长寿河砂，该砂符合Ⅱ区中砂级配；
3、粗集料采用华崟山碎石厂生产碎石，按5~20mm:
16~=50:
50（质量比）配为5~连续粒径；
4、外加剂选用两种外加剂进行比较选择，分别为：
西安方鑫化工生产的UNF-FK高效减水剂，掺量取0.8%C,实测减水率20%；陕西博华工程材料生产的FDN-HA高效减水剂，掺量取0.8%C,实测减水率24%。
5、拌合及养护用水饮用水。
以上材料均检验合格。
三、配合比初步确定
一〉、空白基准配合比确定
1、配制强度fcu0
fcu0=fcuk+1.645σ=40+1.645*6.0=49.9MPa
2、基准水灰比
W/C=（αa*fce）/（fcu0+αa*αb*fce）
=（0.46*42.5）/（49.9+0.46*0.07*42.5）
=0.38
3、用水量及水泥用量确定
根据JGJ55-2000，用水量取mw0=205kg/m3，则mc0=mw0/（W/C）=539kg/m3。
4、粗细集料用量确定
根据集料情况及施工要求，砂率确定为38%，混凝土假定容重为2400kg/m3，按重量法公式计算：
mc0+ms0+mg0+mw0+mf0=2400
ms0/（ms0+mg0）=0.38
求得ms0=629kg/m3mg0=1027kg/m3
5、材料用量为（kg/m3）
mc0=539ms0=629mg0=1027mw0=205
6、拌合物性能测试
试拌混凝土25L，材料用量为：
mc=ms=mg=（其中m5~16=m16~31.5=）mw=
按《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》（GB/T50080-2002）进行混凝土拌合物性能试验，实测结果如下：
坍落度:
80mm
表观密度：
（26.40-1.95）/10.115=2415kg/m3
粘聚性：
良好保水性：
良好
拌合物性能满足初步设计要求，制作强度试件2组（编号P011）,同时按此配合比值作为掺外加剂的空白参数。
二〉、掺外加剂的配合比设计
配制强度及基准水灰比同以上计算值。
（一）、掺加西安方鑫化工生产的UNF-FK高效减水剂，掺量取0.8%C,实测减水率20%；
1、用水量及水泥用量确定
根据减水率计算用水量mw1=mw0*（1-20%）=164kg/m3,
mc1=mw0/（w/c）=164/0.38=432kg/m3
外加剂用量：
mf1=432*0.8%=/m3
2、粗细集料用量确定
根据集料情况及施工要求，砂率确定为38%，混凝土假定容重为2400kg/m3，按重量法公式计算（因外加剂用量为混凝土总重量的3.456/2400=0.14%，对其他材料用量计算影响甚微，故不参与以下计算，下同）：
mc1+ms1+mg1+mw1+mf1=2400
ms1/（ms1+mg1）=0.38
得ms1=686kg/m3
mg1=1118kg/m3
3、基准配合比材料用量为
mc1：
ms1：
mg1：
mw1：
mf1=432：
686：
1118：
164：
3.456
=1：
1.59：
2.59：
0.38：
0.008
4、试拌与调整
按基准配合比拌制混合料25L,材料用量为：
C=,W=,
S=,G=（其中5~16mm与16~碎石各）,F=。
坍落度Sl=85mm，容重=（26.80-1.95）/10.115=2455kg/m3。
拌合物粘聚性、保水性良好。
制作强度试件2组（试件编号P012）。
试拌实际用水量为4000g，实际水灰比W/C=4000/10800=0.37，
实际材料用量为mw=164kg/m3,mc=164/0.37=443kg/m3,ms=682kg/m3,mg=1112kg/m3,mf=443*0.8%=/m3
按此作为基准配合比的水灰比，以下调整在此基础上±0.04。
5、强度试验
调整配合比较基准水灰比增减0.04，用水量和砂率保持不变。
其余两配合比分别计算如下（计算方法既步骤同上）：
2#（P014）
（1）W/C=0.33mw2=164kg/m3,mc2=164/0.33=497kg/m3，mf2=497*0.8%=3.976kg/m3;
（2）mc2+ms2+mg2+mw2=2400
ms2/（ms2+mg2）=0.42
得出ms2=661kg/m3mg2=1077kg/m3
配合比为：
mc2：
ms2：
mg2：
mw2：
mf2==497：
661：
1077：
164：
3.976
==1：
1.33：
2.17：
0.33：
0.008
3#（P015）
（1）W/C=0.41mw3=164kg/m3,mc3=164/0.41=400kg/m3，mf3=400*0.8%=5kg/m3;
（2）mc3+ms3+mg3+mw3=2400
ms3/（ms3+mg3）=0.38
得出ms3=698kg/m3mg3=1138kg/m3
配合比为：
mc3：
ms3：
mg3：
mw3：
mf3==400：
698：
1138：
164：
5
==1：
1.74：
2.84：
0.41：
0.008
6、拌合物性能测试（见下表）
编号坍落度
（mm）表观密度ρct（kg/m3）粘聚性保水性试件编号
2#90（26.55-1.95）/10.115=2430良好良好P014
3#160（26.65-1.95）/10.115=2440良好良好P015
说明：
3#（P015）拌合物实际用水量为4100-（335-145）=3910g，实际水灰比W/C=3.910/10.00=0.39
C40混凝土配合比设计
-
一、工程概况
预制空心板梁、T梁设计强度等级为C40混凝土。
根据梁结构尺寸及施工工艺，取碎石最大粒径（5~连续级配），设计坍落度取70~90mm。
配合比设计依据为施工图、普通混凝土配合比设计规程（JGJ55-2000）及混凝土施工有关要求。
二、原材料情况
1、水泥采用两种水泥进行比较选择，分别为：
四川华崟山广能集团崟峰特种水泥生产“蓉峰牌”42.5R普通硅酸盐水泥；均不考虑水泥强度富裕系数。
2、细集料采用长寿河砂，该砂符合Ⅱ区中砂级配；
3、粗集料采用华崟山碎石厂生产碎石，按5~20mm:
16~=50:
50（质量比）配为5~连续粒径；
4、外加剂选用两种外加剂进行比较选择，分别为：
西安方鑫化工生产的UNF-FK高效减水剂，掺量取0.8%C,实测减水率20%；陕西博华工程材料生产的FDN-HA高效减水剂，掺量取0.8%C,实测减水率24%。
5、拌合及养护用水饮用水。
以上材料均检验合格。
三、配合比初步确定
一〉、空白基准配合比确定
1、配制强度fcu0
fcu0=fcuk+1.645σ=40+1.645*6.0=49.9MPa
2、基准水灰比
W/C=（αa*fce）/（fcu0+αa*αb*fce）
=（0.46*42.5）/（49.9+0.46*0.07*42.5）
=0.38
3、用水量及水泥用量确定
根据JGJ55-2000，用水量取mw0=205kg/m3，则mc0=mw0/（W/C）=539kg/m3。
4、粗细集料用量确定
根据集料情况及施工要求，砂率确定为38%，混凝土假定容重为2400kg/m3，按重量法公式计算：
mc0+ms0+mg0+mw0+mf0=2400
ms0/（ms0+mg0）=0.38
求得ms0=629kg/m3mg0=1027kg/m3
5、材料用量为（kg/m3）
mc0=539ms0=629mg0=1027mw0=205
6、拌合物性能测试
试拌混凝土25L，材料用量为：
mc=ms=mg=（其中m5~16=m16~31.5=）mw=
按《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》（GB/T50080-2002）进行混凝土拌合物性能试验，实测结果如下：
坍落度:
80mm
表观密度：
（26.40-1.95）/10.115=2415kg/m3
粘聚性：
良好保水性：
良好
拌合物性能满足初步设计要求，制作强度试件2组（编号P011）,同时按此配合比值作为掺外加剂的空白参数。
二〉、掺外加剂的配合比设计
配制强度及基准水灰比同以上计算值。
（一）、掺加西安方鑫化工生产的UNF-FK高效减水剂，掺量取0.8%C,实测减水率20%；
1、用水量及水泥用量确定
根据减水率计算用水量mw1=mw0*（1-20%）=164kg/m3,
mc1=mw0/（w/c）=164/0.38=432kg/m3
外加剂用量：
mf1=432*0.8%=/m3
2、粗细集料用量确定
根据集料情况及施工要求，砂率确定为38%，混凝土假定容重为2400kg/m3，按重量法公式计算（因外加剂用量为混凝土总重量的3.456/2400=0.14%，对其他材料用量计算影响甚微，故不参与以下计算，下同）：
mc1+ms1+mg1+mw1+mf1=2400
ms1/（ms1+mg1）=0.38
得ms1=686kg/m3
mg1=1118kg/m3
3、基准配合比材料用量为
mc1：
ms1：
mg1：
mw1：
mf1=432：
686：
1118：
164：
3.456
=1：
1.59：
2.59：
0.38：
0.008
4、试拌与调整
按基准配合比拌制混合料25L,材料用量为：
C=,W=,
S=,G=（其中5~16mm与16~碎石各）,F=。
坍落度Sl=85mm，容重=（26.80-1.95）/10.115=2455kg/m3。
拌合物粘聚性、保水性良好。
制作强度试件2组（试件编号P012）。
试拌实际用水量为4000g，实际水灰比W/C=4000/10800=0.37，
实际材料用量为mw=164kg/m3,mc=164/0.37=443kg/m3,ms=682kg/m3,mg=1112kg/m3,mf=443*0.8%=/m3
按此作为基准配合比的水灰比，以下调整在此基础上±0.04。
5、强度试验
调整配合比较基准水灰比增减0.04，用水量和砂率保持不变。
其余两配合比分别计算如下（计算方法既步骤同上）：
2#（P014）
（1）W/C=0.33mw2=164kg/m3,mc2=164/0.33=497kg/m3，mf2=497*0.8%=3.976kg/m3;
（2）mc2+ms2+mg2+mw2=2400
ms2/（ms2+mg2）=0.42
得出ms2=661kg/m3mg2=1077kg/m3
配合比为：
mc2：
ms2：
mg2：
mw2：
mf2==497：
661：
1077：
164：
3.976
==1：
1.33：
2.17：
0.33：
0.008
3#（P015）
（1）W/C=0.41mw3=164kg/m3,mc3=164/0.41=400kg/m3，mf3=400*0.8%=5kg/m3;
（2）mc3+ms3+mg3+mw3=2400
ms3/（ms3+mg3）=0.38
得出ms3=698kg/m3mg3=1138kg/m3
配合比为：
mc3：
ms3：
mg3：
mw3：
mf3==400：
698：
1138：
164：
5
==1：
1.74：
2.84：
0.41：
0.008
6、拌合物性能测试（见下表）
编号坍落度
（mm）表观密度ρct（kg/m3）粘聚性保水性试件编号
2#90（26.55-1.95）/10.115=2430良好良好P014
3#160（26.65-1.95）/10.115=2440良好良好P015
说明：
3#（P015）拌合物实际用水量为4100-（335-145）=3910g
水泥混凝土配合比设计计算表
合同段垫邻高速DL03合同段取样地点C40砼配合比设计制件日期2005-05-27
使用范围预制梁试验方法编号JTJ55-2000GB/T50080-2002
设计标号C40强度均方差6.0MPa保证率系数1.645配制强度49.9MPa
原
材
料水水源饮用水设计坍落度70~90mm
水泥品种P.O标号42.5R产地华崟备注崟峰牌
砂子MX粒径中砂产地视比重容重
大石种类碎石粒径16~31.5产地视比重容重
小石种类碎石粒径5~16产地视比重容重
外加剂型号UNF-FK高效减水剂产地西安用量0.8%C
拟用比例（参数）
砂率：
38%用水量164kg/cm3水灰比：
0.37砼假设容重：
2400kg/cm3
大石：
50%小石50%减水剂：
0.8%C
水泥用量=用水量/水灰比=443kg
水灰比-强度关系图
砂重=682kg
石重=砂石总重-砂重=1112kg
大石重=石重×大石%=556kg小石重=石重×小石%=556kg
材料和量（kg）及比例
材料名称水泥砂大石小石水外加剂坍落度（cm）和易性简述实测表观密度
（kg/m3）
1#
配比1m3用量4436825565561643.544
比例
试拌用量
调整用量
2#
配比1m3用量
比例
试拌用量
调整用量
3#
配比1m3用量
比例
试拌用量
调整用量
试验校核试验室主任
监理工程师意见
混凝土组成成份对混凝土性能的影响
中国混凝土网[2008-4-7] 网络硬盘我要建站博客常用搜索
摘 要:
通过分析水泥标号.水胶比.胶凝材料用量.骨料的强度及级配等配比参数对混凝土性能的影响,指出提高混凝土性能.降低混凝土生产成本.保持混凝土可持续发展的有效技术途径。
关键词:
混凝土;性能;配合比;胶凝材料;骨料
中图分类号:
U444文献标识码:
B
建国以来,我国水泥和混凝土工业发展迅速,水泥产量从1949年的66万t,到2006年年产量达13.7亿t,占世界水泥生产总量50%左右。
20世纪50年代我国混凝土设计强度为15MPa,20世纪70年代平均强度为20MPa,20世纪80年代平均强度已达25～30MPa,近年来大量使用的混凝土设计强度已达30～40MPa,C50以上高强度混凝土已大量用于预制构件,高层建筑和大跨度桥梁中,这是混凝土技术进步的重要标志。
长期以来,水泥、混凝土、混凝土构件和工程结构被划分属于不同学科,在不同领域的不同层次进行研究,在工程上也分属不同行业,实际上,水泥、特别是混凝土,是一种复杂的、非均质的多相体,水泥浆体、混凝土、以至钢筋混凝土结构的行为都不能用其中各组分单个行为的简单叠加来表征。
例于在混凝土中掺入硅灰时,混凝土的强度随硅灰的掺量而提高;但在水泥中,水泥强度并不随硅灰的掺量而变化,这说明混凝土的行为并不取决于水泥单独的性质和行为。
在过去,在各个层次分离的情况下,本应是整体的水泥—混凝土—工程结构,由于分属不同领域,造成工程技术人员“隔行”,会出现矛盾而影响工程质量和混凝土技术的进步。
例如,随着建设的发展,工程结构设计人员要求提高混凝土强度,提高混凝土强度则要求水泥提高标高;而不懂混凝土的结构设计人员并不知道混凝土的强度是怎样提高的;而混凝土的生产者也不了解水泥标高的提高是采取了什么措施,而这些措施反过来会对混凝土的其他性能和工程有什么影响;水泥的生产者并不了解混凝土技术的发展,不知道水泥的性质如何与混凝土技术相适应;结果导致发生使用外加剂的混凝土流变性能的问题,大体积混凝土的温度应力问题,收缩开裂的问题,混凝土的长期性能问题等。
因此,混凝土工程技术人员不仅要了解水泥除强度以外的各种物理力学性能,而且要增加一些水泥组成和工艺的知识,还应了解施工的知识和结构、构造的知识,反之,结构工程设计和施工技术人员必须深化水泥、混凝土的知识,才能知道如何对水泥提出全面而正确的要求,并正确使用混凝土。
业主,工程监理人员也要懂得水泥、砂石、外加剂等原材料的何种组合和性质对混凝土有何影响,以提高混凝土的性能,降低混凝土的成本,促进混凝土技术的健康发展。
近年来,建设工程的业主、施工、监理和设计对混凝土工程质量仅要求和注重强度,而忽视了混凝土结构的耐久性,在实践中只将强度作为混凝土质量要求和验收标准备。
有些施工单位反映“混凝土一上C40就开裂”。
其原因很复杂,涉及多方面,仅技术而言,施工质量控制（施工管理技术水平,施工人员素质）,混凝土的原材料和配合比是影响工程质量的重要因素。
1 混凝土配合比设计
混凝土配合比是进行生产的依据,直接关系到混凝土的性能和生产成本,是混凝土质量控制的核心部分。
混凝土配合比设计目标值应为:
①具有较高的强度指标满足设计强度要求;②具有较好的流动性,易于施工;③体积稳定性好;④高度的耐久性;⑤较好的原材料组合,达到材料成本最低化。
确定混凝土的配合比设计应紧紧围绕这5个目标值,根据结构设计强度等级、混凝土的耐久性、及工程的结构部位、运输距离、施工方式等来确定原材料的品种、规格及拌合物的坍落度等性能。
混凝土的配合比计算,一般先利用相关的混凝土强与水灰比的关系式计算出水灰比,然后根据经验,有关资料选定每1m3混凝土的用水量,胶凝材料用量,然后根据混凝土的工作性能要求确定砂率,外加剂掺量,确定粗骨料的用量,最后通过试配确定生产的配合比。
在实际生产实践中,由于整个计算、试配过程基本以强度作为主要控制指标,加上部分试验人员对混凝土的用水量,胶凝材料用量,砂率、粗骨料用量及外加剂等对混凝土的强度、耐久性的影响关系认识不足,片面以加大胶凝材料（水泥）的用量以提高混凝土强度,最后试配不出最经济合理的配合比来指导生产。
下面就某项目2个施工单位预制50mT梁的C50施工配合比进行比较。
两单位均采用同品牌P.042.5级水泥,相同料厂生产的碎石与机制砂,相同掺量（1%）的同种高效减水剂,试配结果见表1。
经比较乙单位试配出混凝土性能比甲单位好,每1m3混凝土的成本要比甲单位低,且预制T梁的混凝土外观质量比甲单位好。
2 胶凝材料的控制
2.1 我国水泥标准修订的影响
20多年来,我国水泥标准进行过3次修订。
第1次修订的标准于1979年7月开始实施,第2次修订1992年开始逐步实施,第3次修订1999年开始实施。
水泥标准的修订,促进我国水泥生产工艺的改进和产品质量的提高,通过对标准修订,增加了熟料中C3S和C3A的含量,水泥细度从比表面积平均300m2/kg增加到平均330m2/kg,提高了水泥强度,尤其是早期强度,导致水泥的水化速率过快、水化热大、早期强度发展过快过高、混凝土的微观结构不良、收缩大、抗裂性下降、抗腐蚀性差,同时使水泥与相同高效减水剂的相容性变差。
实践表明,早期强度很高的混凝土,有些在14d以后强度几乎不再增长,长期强度甚至还可能倒缩。
水泥中C3A的3d水化热量分别约为C3S的3.7倍和C2S的17.7倍,7d水化热量分别约为C3S的7倍和C2S的37倍;C3A的收缩率大约是C3S和C2S的3倍。
2.2 水泥强度等级的选择
混凝土的强度主要由水泥浆的强度、水泥浆与骨料界面的粘结强度、骨料颗粒强度决定。
水泥浆将骨料牢固地粘结成整体,而水泥浆的强度取决于水泥的强度等级,因此,合理选择水泥的强度等级非常重要。
研究表明,等级越高的水泥越易获得更高的强度,但其强度增长不与水泥抗压强度的增长成正比,当水泥的强度等级过高于混凝土设计强度等级时,水泥用量小,拌合物松散,粘性差,反之过低时,水泥用量过多,混凝土拌合物粘聚力大,成团,不便浇注,不经济,且过大的水泥用量也可能引起混凝土在水化初期出现塑性裂缝以及收缩量的增加。
2.3 水胶比的控制
为使混凝土有较高的强度,就要减少硬化水泥浆体中的毛细孔隙,改善水化产物的结构,提高水泥石的结构强度,特别是骨料界面上的硬化浆体的结构强度,在水胶化较高的普通混凝土中,拌料内大量水份加大了水泥颗粒间的距离,硬化后留下大量毛细孔隙,拌料中过量的水份还有集结在粗骨料表面特别是底面的倾向,水泥石的结构强度因此也不可能很高,而硅酸盐水泥的主要水化产物是水化硅酸钙与氢氧化钙,氢氧化钙为强度较低的六角片状结晶,更使粗骨料界面成为混凝土中的薄弱环节,所以降低混凝土的水胶化和用水量是提高混凝土强度的重要环节。
但混凝土获得较好的流动性需要较多的拌合水,由于水泥置于水中后会产生絮凝作用并禁闭部分自由水份,太多的拌合水不但增加了内部孔隙率,形成各种介质侵入的通道,而且由于导致的早期与后期的高收缩率很容易造成裂缝,这对混凝土的耐久性极为不利,而高效减水剂具有高度分散水泥颗粒.消隙絮凝的作用,解决了降低水胶化和用水量与提高和保证拌合料工作度之间的矛盾,提高了水泥石的密实性和混凝土的体积稳定性,改善了混凝土的耐久性,能够提高混凝土强度20%左右,同时能够节约水泥用量,降低生产成本,具有明显的经济效益。
改善胶凝材料粉体颗粒的级配也是减少混凝土中毛细孔隙的一种途径,目前混凝土工程中应用较多的细掺合料有:
硅粉、矿粉、粉煤灰等,细掺合料能很好地填充水泥在凝结和硬化过程中形成的空隙,改善水泥的微孔结构,改善水泥石与骨料之间的界面结构,使混凝土更加密实。
细掺合料在氢氧化钙的激发下具有一定的活性,能与水泥水化产物薄弱结晶氢氧化钙起反应,生成水化硅酸钙,并能使水泥水化产物氢氧化钙的结晶变得细小,从根本上改善混凝土的微观结构性能,与骨料界面性能,使混凝土的强度和耐久性得到显著的提高。
工程实践证明,在相同材料和工艺条件下,混凝土强度取决于水胶比,即混凝土强度随水胶比增大而降低,这就是水胶比定则,但是有些技术员和操作工对现场加水破坏混凝土耐久性、和易性认识不足,以为用水稀释拌合物,增大坍落度便于搅拌、泵送、浇筑,殊不知,合理水胶比每增加0.05,混凝土强度就可能下降10MPa,另外,搅拌好的混凝土是水与水泥,水泥浆与石子,砂浆与石子之间彼此包裹和填充的混合结构,向其加水,会加剧混凝土的离析和泌水,影响硬化后混凝土强度和耐久性,同时会造成混凝土泵送、浇筑过程胀模、跑浆现象,从而产生蜂窝、麻面、露筋等质量问题。
3 骨料的质量控制
粗细骨料作为混凝土的重要组成部分,占其质量的3/4左右,骨料构成的骨架提高了混凝土的密实性,减少了荷载作用下的变形,同时水泥石硬化收缩产生的不均匀的收缩
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