混凝土配合比设计作业指导书.docx
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混凝土配合比设计作业指导书
混凝土配合比设计作业指导书
1、基本规定
1.0.1、混凝土配合比设计应满足混凝土配制强度、拌合物性能、力学性能和耐久性能的设计要求。
混凝土拌合物性能、力学性能和耐久性能的试验方法应分别符合现行国家标准《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080、《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081和《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082的规定。
1.0.2、混凝土配合比设计应采用工程实际使用的原材料，并应满足国家现行标准的有关要求；配合比设计应以干燥状态骨料为基准，细骨料含水率应小于0.5%，粗骨料含水率应小于0.2%。
1.0.3、混凝土的最大水胶比应符合《混凝土结构设计规范》GB50010的规定。
1.0.4、混凝土的最小胶凝材料用量应符合表1.0.4的规定，配制C15及其以下强度等级的混凝土，可不受表3.0.4的限制。
表1.0.4混凝土的最小胶凝材料用量
最大水胶比
最小胶凝材料用量（kg/m3）
素混凝土
钢筋混凝土
预应力混凝土
0.60
250
280
300
0.55
280
300
300
0.50
320
≤0.45
330
1.0.5、矿物掺合料在混凝土中的掺量应通过试验确定。
钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量宜符合表1.0.5-1的规定；预应力钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量宜符合表1.0.5-2的规定。
表1.0.5-1钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量
矿物掺合料种类
水胶比
最大掺量（%）
硅酸盐水泥
普通硅酸盐水泥
粉煤灰
≤0.40
≤45
≤35
＞0.40
≤40
≤30
粒化高炉矿渣粉
≤0.40
≤65
≤55
＞0.40
≤55
≤45
钢渣粉
－
≤30
≤20
磷渣粉
－
≤30
≤20
硅灰
－
≤10
≤10
复合掺合料
≤0.40
≤60
≤50
＞0.40
≤50
≤40
注：
①采用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥之外的通用硅酸盐水泥时，混凝土中水泥混合材和矿物掺合料用量之和应不大于按普通硅酸盐水泥用量20%计算混合材和矿物掺合料用量之和；
②对基础大体积混凝土，粉煤灰、粒化高炉矿渣粉和复合掺合料的最大掺量可增加5％；
③复合掺合料中各组分的掺量不宜超过任一组分单掺时的最大掺量。
表1.0.5-2预应力钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量
矿物掺合料种类
水胶比
最大掺量（%）
硅酸盐水泥
普通硅酸盐水泥
粉煤灰
≤0.40
≤35
≤30
＞0.40
≤25
≤20
粒化高炉矿渣粉
≤0.40
≤55
≤45
＞0.40
≤45
≤35
钢渣粉
－
≤20
≤10
磷渣粉
－
≤20
≤10
硅灰
－
≤10
≤10
复合掺合料
≤0.40
≤50
≤40
＞0.40
≤40
≤30
注：
①粉煤灰应为Ⅰ级或Ⅱ级F类粉煤灰；
②在复合掺合料中，各组分的掺量不宜超过单掺时的最大掺量。
2、混凝土配制强度的确定
2.0.1、混凝土配制强度应按下列规定确定：
1．当混凝土的设计强度等级小于C60时，配制强度应按下式计算：
（2.0.1-1）
式中，fcu,o——混凝土配制强度（MPa）；
fcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值，这里取设计混凝土强度等级值（MPa）；
σ——混凝土强度标准差（MPa）。
2．当设计强度等级大于或等于C60时，配制强度应按下式计算：
（2.0.1-2）
2.0.2、混凝土强度标准差应按照下列规定确定：
1、当具有近1个月～3个月的同一品种、同一强度等级混凝土的强度资料时，其混凝土强度标准差σ应按下式计算：
（2.0.2）
式中，fcu,i——第i组的试件强度（MPa）；
mfcu——n组试件的强度平均值（MPa）；
n——试件组数，n值应大于或者等于30。
对于强度等级不大于C30的混凝土：
当σ计算值不小于3.0MPa时，应按照计算结果取值；当σ计算值小于3.0MPa时，σ应取3.0MPa。
对于强度等级大于C30且不大于C60的混凝土：
当σ计算值不小于4.0MPa时，应按照计算结果取值；当σ计算值小于4.0MPa时，σ应取4.0MPa。
2、当没有近期的同一品种、同一强度等级混凝土强度资料时，其强度标准差σ可按2.0.2取值。
表2.0.2标准差σ值（MPa）
混凝土强度标准值
≤C20
C25~C45
C50~C55
σ
4.0
5.0
6.0
3、混凝土配合比计算
3.1、水胶比
3.1.1、混凝土强度等级不大于C60等级时，混凝土水胶比宜按下式计算：
（3.1.1-1）
式中αa、αb——回归系数，取值应符合本规程5.1.2的规定；
fb——胶凝材料（水泥与矿物掺合料按使用比例混合）28d胶砂强度（MPa），试验方法应按现行国家标准《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》GB/T17671执行；当无实测值时，可按下列规定确定：
1、根据3d胶砂强度或快测强度推定28d胶砂强度关系式推定fb值；
2、当矿物掺合料为粉煤灰和粒化高炉矿渣粉时，可按下式推算fb值：
（3.1.1-2）
式中γf、γs——粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数，可按表3.1.1选用；
fce,g——水泥强度等级值（MPa）。
表3.1.1粉煤灰影响系数γf和粒化高炉矿渣粉影响系数γs
掺量（%）种类
粉煤灰影响系数γf
粒化高炉矿渣粉影响系数γs
0
1.00
1.00
10
0.90～0.95
1.00
20
0.80～0.85
0.95～1.00
30
0.70～0.75
0.90～1.00
40
0.60～0.65
0.80～0.90
50
-
0.70～0.85
注：
①本表应以P·O42.5水泥为准；如采用普通硅酸盐水泥以外的通用硅酸盐水泥，可将水泥混合材掺量20%以上部分计入矿物掺合料。
②宜采用Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰；采用Ⅰ级灰宜取上限值，采用Ⅱ级灰宜取下限值。
③采用S75级粒化高炉矿渣粉宜取下限值，采用S95级粒化高炉矿渣粉宜取上限值，采用S105级粒化高炉矿渣粉可取上限值加0.05。
当超出表中的掺量时，粉煤灰和粒化高炉矿渣粉影响系数应经试验确定。
3.1.2、回归系数αa和αb宜按下列规定确定：
1．根据工程所使用的原材料，通过试验建立的水胶比与混凝土强度关系式来确定；
2．当不具备上述试验统计资料时，可按表3.1.2采用。
粗骨料品种
系数
碎石
卵石
αa
0.53
0.49
αb
0.20
0.13
表3.1.2回归系数αa、αb选用表
3.2、用水量和外加剂用量
3.2.1、每立方米干硬性或塑性混凝土的用水量（mwo）应符合下列规定：
1、混凝土水胶比在0.40～0.80范围时，可按表3.2.1-1和表3.2.1-2选取；
2、混凝土水胶比小于0.40时，可通过试验确定。
表3.2.1-1干硬性混凝土的用水量（kg/m3）
拌合物稠度
卵石最大公称粒径（mm）
碎石最大粒径（mm）
项目
指标
10.0
20.0
40.0
16.0
20.0
40.0
维勃稠度
（s）
16～20
175
160
145
180
170
155
11～15
180
165
150
185
175
160
5～10
185
170
155
190
180
165
表3.2.1-2塑性混凝土的用水量（kg/m3）
拌合物稠度
卵石最大粒径（mm）
碎石最大粒径（mm）
项目
指标
10.0
20.0
31.5
40.0
16.0
20.0
31.5
40.0
坍落度
（mm）
10～30
190
170
160
150
200
185
175
165
35～50
200
180
170
160
210
195
185
175
55～70
210
190
180
170
220
105
195
185
75～90
215
195
185
175
230
215
205
195
注：
①本表用水量系采用中砂时的取值。
采用细砂时，每立方米混凝土用水量可增加5～10kg；采用粗砂时，可减少5～10kg。
②掺用矿物掺合料和外加剂时，用水量应相应调整。
3.2.2、每立方米流动性或大流动性混凝土的用水量（mwo）可按下式计算：
（3.2.2）
式中mwo’——满足实际坍落度要求的每立方米混凝土用水量（kg），以本规程表5.2.1-2中90mm坍落度的用水量为基础，按每增大20mm坍落度相应增加5kg用水量来计算；
β——外加剂的减水率（％），应经混凝土试验确定。
3.2.3、每立方米混凝土中外加剂用量应按下式计算：
（3.2.3）
式中：
mao——每立方米混凝土中外加剂用量（kg）；
mbo——每立方米混凝土中胶凝材料用量（kg）；
βa——外加剂掺量（%）,应经混凝土试验确定。
3.3、胶凝材料、矿物掺合料和水泥用量
3.3.1、每立方米混凝土的胶凝材料用量（mbo）应按下式计算：
（3.3.1）
3.3.2、每立方米混凝土的矿物掺合料用量（mfo）计算应符合下列规定：
1．按本标准1.0.5条和3.1.1条确定符合强度要求的矿物掺合料掺量βf；
2．矿物掺合料用量（mfo）应按按下式计算：
（3.3.2）
式中：
mfo——每立方米混凝土中矿物掺合料用量（kg）；
βf——计算水胶比过程中确定的矿物掺合料掺量（%）。
3.3.3、每立方米混凝土的水泥用量（mco）应按下式计算：
（3.3.3）
式中：
mco——每立方米混凝土中水泥用量（kg）
3.4、砂率
3.4.1、当无历史资料可参考时，混凝土砂率的确定应符合下列规定：
1、坍落度小于10mm的混凝土，其砂率应经试验确定。
2、坍落度为10～60mm的混凝土砂率，可根据粗骨料品种、最大公称粒径及水灰比按表3.4.1选取。
3、坍落度大于60mm的混凝土砂率，可经试验确定，也可在表3.4.1的基础上，按坍落度每增大20mm、砂率增大1％的幅度予以调整。
表3.4.1混凝土的砂率（％）
水胶比
（W/B）
卵石最大公称粒径（mm）
碎石最大粒径（mm）
10.0
20.0
40.0
16.0
20.0
40.0
0.40
26～32
25～31
24～30
30～35
29～34
27～32
0.50
30～35
29～34
28～33
33～38
32～37
30～35
0.60
33～38
32～37
31～36
36～41
35～40
33～38
0.70
36～41
35～40
34～39
39～44
38～43
36～41
注：
本表数值系中砂的选用砂率，对细砂或粗砂，可相应地减少或增大砂率；
采用人工砂配制混凝土时，砂率可适当增大；
只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时，砂率应适当增大；
对薄壁构件，砂率宜取偏大值。
3.4.2砂率应按公式3.5.1-2计算。
3.5、粗、细骨料用量
3.5.1、采用质量法计算粗、细骨料用量时，应按下列公式计算：
（3.5.1-1）
（3.5.1-2）
式中mg0——每立方米混凝土的粗骨料用量（kg）；
ms0——每立方米混凝土的细骨料用量（kg）；
mw0——每立方米混凝土的用水量（kg）；
βs——砂率（％）；
mcp——每立方米混凝土拌合物的假定质量（kg），可取2350～2450kg。
4.2.2配合比应按以下规定进行校正：
1、应根据本规程第4.2.1条调整后的配合比按下式计算混凝土拌合物的表观密度计算值ρc,c：
（4.2.2-1）
2、应按下式计算混凝土配合比校正系数δ：
（4.2.2-2）
式中ρc,t——混凝土拌合物表观密度实测值（kg/m3）；
ρc,c——混凝土拌合物表观密度计算值（kg/m3）。
3、当混凝土拌合物表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2％时，按本规程第4.2.1条调整的配合比可维持不变；当二者之差超过2％时，应将配合比中每项材料用量均乘以校正系数δ。
4.2.3配合比调整后，应测定拌合物水溶性氯离子含量，并应对设计要求的混凝土耐久性能进行试验，符合设计规定的氯离子含量和耐久性能要求的配合比方可确定为设计配合比。
4.2.4生产单位可根据常用材料设计出常用的混凝土配合比备用，并应在使用过程中予以验证或调整。
遇有下列情况之一时，应重新进行配合比设计：
1．对混凝土性能有特殊要求时；
2．水泥外加剂或矿物掺合料品种质量有显著变化时；
3．该配合比的混凝土生产间断半年以上时。
5、有特殊要求的混凝土配合比设计
5.1、抗渗混凝土
5.1.1、抗渗混凝土配合比设计除应符合本作业指导书第1、2、3和4章的规定外，还应符合本节的规定。
5.1.2、抗渗混凝土的原材料应符合下列规定：
1、最大水胶比应符合表7.1.3的规定；
2、每立方米混凝土中的胶凝材料用量不宜小于320kg；
3、砂率宜为35％～45％。
表5.1.3抗渗混凝土最大水胶比
设计抗渗等级
最大水胶比
C20～C30
C30以上混凝土
P6
0.60
0.55
P8～P12
0.55
0.50
＞P12
0.50
0.45
5.1.4、配合比设计中混凝土抗渗技术要求应符合下列规定：
1、配制抗渗混凝土要求的抗渗水压值应比设计值提高0.2MPa；
2、抗渗试验结果应符合下式要求：
≥
（5.1.4）
式中Pt——六个试件中不少于4个未出现渗水时的最大水压值（MPa）；
P——设计要求的抗渗等级值。
。
5.4、泵送混凝土
5.4.1、泵送混凝土配合比设计除应符合本作业指导书第1、2、3和4章的规定外，还应符合本节的规定。
5.4.2、泵送混凝土所采用的原材料应符合下列规定：
1、泵送混凝土宜选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥；
2、粗骨料宜采用连续级配，其针片状颗粒含量不宜大于10%；粗骨料的最大公称粒径与输送管径之比宜符合表5.4.1的规定；
表5.4.1粗骨料的最大公称粒径与输送管径之比
粗骨料品种
泵送高度（m）
粗骨料最大公称粒径与输送管径之比
碎石
＜50
≤1:
3.0
50～100
≤1:
4.0
＞100
≤1:
5.0
卵石
＜50
≤1:
2.5
50～100
≤1:
3.0
＞100
≤1:
4.0
3．泵送混凝土宜采用中砂，其通过公称直径315μm筛孔的颗粒含量不宜少于15%；
4．泵送混凝土应掺用泵送剂或减水剂，并宜掺用粉煤灰等矿物掺合料。
5.4.3、泵送混凝土配合比应符合下列规定：
1．泵送混凝土的胶凝材料用量不宜小于300kg/m3；
2．泵送混凝土的砂率宜为35%～45%；
5.4.4、泵送混凝土试配时要求的坍落度值应按下式计算：
（5.4.2）
式中Tt——试配时要求的坍落度值；
Tp——入泵时要求的坍落度值；
ΔT——试验测得的预计出机到泵送时间段内的坍落度经时损失值。
5.5、大体积混凝土
5.5.1、大体积混凝土配合比设计除应符合本作业指导书第1、2、3和4章的规定外，还应符合本节的规定。
5.5.2、大体积混凝土所用的原材料应符合下列规定：
1、大体积混凝土宜采用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，水泥的3d和7d水化热应符合标准规定；当采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥时应掺加矿物掺合料，胶凝材料的3d和7d水化热分别不宜大于240kJ/kg和270kJ/kg。
水化热试验方法应按现行国家标准《水泥水化热测定方法》GB/T12959-2008执行。
2、粗骨料宜为连续级配，最大公称粒径不宜小于31.5mm，含泥量不应大于1.0%；细骨料宜采用中砂，含泥量不应大于3.0%。
3、宜掺用矿物掺合料和缓凝型减水剂。
5.5.3、当设计采用混凝土60d或90d龄期强度时，宜采用标准试件进行抗压强度试验。
5.5.4、大体积混凝土配合比应符合下列规定：
1、水胶比不宜大于0.55，用水量不宜大于175kg/m3。
2、在保证混凝土性能要求的前提下，宜提高每立方米混凝土中的粗骨料用量；砂率宜为38%～42%。
3、在保证混凝土性能要求的前提下，应减少胶凝材料中的水泥用量，提高矿物掺合料掺量，混凝土中矿物掺合料掺量应符合表1.0.5的规定。
5.5.5、在配合比试配和调整时，控制混凝土绝热温升不宜大于50℃。
5.5.6、配合比应满足施工对混凝土拌合物泌水的要求
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