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混凝土材料学

混凝土材料学. 本章主要内容. 第七章 混凝土配合比设计. 第一节 普通混凝土配合比设计 第二节 高性能混凝土配合比设计 第三节 轻集料混凝土配合比设计. 7.1.1 设计要领. 四种基本材料. 三个比例. 水灰比. 水. 胶骨比. 胶凝材料. 砂子. 集料. 砂率. 石子. 7.1 普通混凝土配合比设计. 7.1.2 设计流程. 7.1 普通混凝土配合比设计. ①. 强度标准差. 初步配合比. ②. 配制强度. 设计强度. 试配. ③. 是否大体积. 水泥品种及强度. 水灰比. 稠度调整. ④.

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  1. 混凝土材料学

  2. 本章主要内容 第七章 混凝土配合比设计 • 第一节 普通混凝土配合比设计 • 第二节 高性能混凝土配合比设计 • 第三节 轻集料混凝土配合比设计

  3. 7.1.1 设计要领 四种基本材料 三个比例 水灰比 水 胶骨比 胶凝材料 砂子 集料 砂率 石子 7.1 普通混凝土配合比设计

  4. 7.1.2 设计流程 7.1 普通混凝土配合比设计 ① 强度标准差 初步配合比 ② 配制强度 设计强度 试配 ③ 是否大体积 水泥品种及强度 水灰比 稠度调整 ④ 水泥用量 耐久性要求 水泥用量 ⑤ 强度调整 砂用量 石子品种 ⑥ 砂石总 用量 石子用量 表观密度调整 浇筑方法 稠度 ⑦ 水用量 用水量 确定配合比 构件最小边长 ⑧ 石子粒径 砂率 发出配合比通知 钢筋疏密 ⑨ 每m3总用量 第三阶段 用重量法或体积法计算 第一阶段 了解原始条件 第二阶段 决定主要参数 第四阶段 确定配合比

  5. 参数与混凝土性能的关系 7.1.3 设计参数及运算 7.1 普通混凝土配合比设计 强　度 水灰比 耐久性 用水量 和易性 砂　率

  6. 混凝土初步配合比设计步骤 1.计算混凝土的配制强度fcu,0 7.1 普通混凝土配合比设计

  7. 混凝土初步配合比设计步骤 7.1 普通混凝土配合比设计 C20和C25，强度标准差计算值不小于2.5MPa； C30强度标准差计算值不小于3.0MPa。 无统计资料计算混凝土强度标准差时，按下表选用

  8. 混凝土初步配合比设计步骤 7.1 普通混凝土配合比设计 • 2.计算水灰比(W/C) 式中：αa、αb——回归系数； 碎石混凝土αa＝0.46，αb＝0.07； 卵石混凝土αa＝0.48，αb＝0.33。 fce是水泥实际抗压强度，无条件实测可按下式计算，富裕系数常取1.13：

  9. 混凝土初步配合比设计步骤 7.1 普通混凝土配合比设计 • 3.选定单位用水量(mwo) • 根据粗骨料的品种、粒径、和施工对混凝土的坍落度的要求选用。

  10. 混凝土初步配合比设计步骤 7.1 普通混凝土配合比设计 • 4.计算单位水泥用量(mco) 根据确定的水灰比（W/C）和选用的单位用水量(mwo)，可计算出水泥用量(mco)，再查表校验。

  11. 混凝土初步配合比设计步骤 7.1 普通混凝土配合比设计 • 5.选定砂率(βs)砂率是指砂在集料总量中的百分率。其理论值为 ：

  12. 混凝土初步配合比设计步骤 砂的用量 砂的用量 石的用量 石的用量 7.1 普通混凝土配合比设计 • 6.计算骨料用量 • 重量法 • 体积法

  13. 某多层钢筋混凝土框架结构房屋，柱、梁、板混凝土设计的结构强度为C25级，(其配制强度为31.00Mpa)。设计图梁柱的最小截面为240mm，钢筋最小间距为39mm，楼板厚度为90mm。用轻型振动器振捣，要求用普通硅酸盐水泥、中砂和碎石。请用重量法及体积法分别设计混凝土配合比。某多层钢筋混凝土框架结构房屋，柱、梁、板混凝土设计的结构强度为C25级，(其配制强度为31.00Mpa)。设计图梁柱的最小截面为240mm，钢筋最小间距为39mm，楼板厚度为90mm。用轻型振动器振捣，要求用普通硅酸盐水泥、中砂和碎石。请用重量法及体积法分别设计混凝土配合比。 7.1.4 综合例题 7.1 普通混凝土配合比设计

  14. 7.1.4 综合例题 7.1 普通混凝土配合比设计 解： • 选料 • 水泥：选用fceg=32.5MPa级普通硅酸盐水泥。其富余系数可达1.08，要求按实际强度fce=35.1Mpa使用。 • 碎石：碎石可选用连续级配为5～31.5mm的、密度不小于2.6×103kg/m3的合格碎石。 • 砂：其细度模数为2.7～3.4的中粗砂 • 水：自来水 • 坍落度：选用坍落度为35～50mm • 回归系数：碎石

  15. 7.1.4 综合例题 7.1 普通混凝土配合比设计 • 运算 计算配制强度 计算水灰比 计算强度标准差 确定砂率 计算水泥用量 确定用水量 mw=185kg 分别用重量法和体积法运算

  16. 7.1.4 综合例题 7.1 普通混凝土配合比设计 • 重量法 • 每立方米混凝土的骨料总用量： mg0+ms0=2400－185－370=1845kg • 每立方米混凝土砂用量： ms0=0.335×1845=618kg • 每立方米混凝土石子用量： mg0=1845－618=1227kg • 综合配比为： • mw0:mc0:ms0:mg0=185:370:618:1227=0.5:1:1.67:3.316

  17. 7.1.4 综合例题 7.1 普通混凝土配合比设计 • 体积法 • 材料密度： • 1m3混凝土中： 水的用量=185×10-3m3 水泥用量=119.35×10-3m3 设含气量=10×10-3m3

  18. 7.1.4 综合例题 7.1 普通混凝土配合比设计 • 每立方米混凝土的骨料总用量： • (Vs+vg)=1－185×10-3－119.35×10-3－10×10-3 • =685.65×10-3m3 • 每立方米混凝土砂用量： ms0=0.335×685.65×10-3×2.65×103=609kg • 每立方米混凝土石子用量： mg0=(685.65－229.7) ×10-3 × 2.67 × 103=1218kg • 综合配比为： • mw0:mc0:ms0:mg0=185:370:609:1218=0.5:1:1.65:3.292

  19. 试配 检验配合比是否与设计要求相符。 稠度的调整 7.1.5 基准配合比的确定 7.1 普通混凝土配合比设计 坍落度 粘聚性 检测 调整 泌水性 调整幅度

  20. 7.1.5 基准配合比的确定 (a) (b) (c) (d) 坍落度的形状 7.1 普通混凝土配合比设计 • 如实测坍落度小于或大于设计要求，可保持水灰比不变，增加或减少适量水泥浆； • 如出现粘聚性和保水性不良，可适当提高砂率；每次调整后再试拌，直到符合要求为止。 • 记录好各种材料调整后用量，并测定混凝土拌合物的实际体积密度（ρc,t）。

  21. 强度的检测及调整 用料量的调整 7.1.5 实验室配合比的确定 7.1 普通混凝土配合比设计 材料计算可以用表观密度计算值表示 ＜2％时，不进行调整； ＞2％时，则应进行调整。 当表观密度实测值 与计算值可能不一致 修正

  22. 例题 C20级混凝土配合比，经稠度及强度试验后，确定配合比如下（每立方米混凝土中各成分的用量）：mw=170kg、 mc=293kg、 ms=678kg、mg=1259kg，总用量为2400kg。按照试件实测其表观密度为2460kg/m3。请计算其校正系数及确定其调整后的配合比。 解：校正系数＞2％，应再作调整。 调整后每立方米混凝土中各成分的用量： 其原来配合比为0.58 : 1 : 2.314 : 4.297，不变 7.1.5 实验室配合比的确定 7.1 普通混凝土配合比设计

  23. 假定现场砂、石子的含水率分别为a％和b%，则施工配合比中1m3混凝土的各组成材料用量分别为：假定现场砂、石子的含水率分别为a％和b%，则施工配合比中1m3混凝土的各组成材料用量分别为： 7.1.5 施工配合比的确定 7.1 普通混凝土配合比设计

  24. 高性能混凝土初步配合比设计步骤 7.2 高性能混凝土配合比设计 • 高性能混凝土的配制强度 • 参数的选择 • 水泥 • 宜用52.5级或更高强度的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥用量取400～550kg/m3。 • 水灰比 水灰比一般小于0.4，同时加入高效减水剂。

  25. 高性能混凝土初步配合比设计步骤 7.2 高性能混凝土配合比设计 高性能混凝土水灰比推荐选用表 • 砂率 高性能混凝土砂率选用表

  26. 高性能混凝土初步配合比设计步骤 7.2 高性能混凝土配合比设计 • 高效减水剂 不同的减水剂其掺量有所不同，用量一般为胶凝材料的0.5%～1.8%。 • 超细粉状矿物活性材料 • 高性能混凝土配合比确定 • 高性能混凝土配合比计算步骤 同普通混凝土。

  27. 综合例题 7.2 高性能混凝土配合比设计 珠江牌52.5级硅酸盐水泥，粗集料为石灰岩碎石，粒径为5～20mm，表观密度2.62g/cm3，砂为中粗砂，细度模数2.8，表现密度2.62g/cm3，掺加高效减水剂，要求配制坍落度200mm，强度等级为C60的高性能混凝土。 • 解：用表观密度法（2500kg/m3）计算： • 取水泥用量为550 kg/m3，水灰比为0.32，用水量为175 kg/m3，砂率为36%。 • 按表观密度法和砂率得以下方程 将已知带入得：

  28. 综合例题 7.2 高性能混凝土配合比设计 • 试配实测表观密度为2457kg/m3,故校正系数K=2457/2500=0.983，所以单方混凝土材料用量为： • 试配检验强度和流动性 以水灰比0.30、0.32、0.34拌制混凝土，加入适量高效减水剂，控制坍落度在200mm左右。

  29. 轻集料混凝土初步配合比设计 7.3 轻集料混凝土配合比设计 • 配制强度 • 轻集料混凝土的 配制强度同普通 混凝土。 • 参数的选择 • 水泥品种和强度 等级 • 水泥用量 水泥用量与配制 强度、轻集料的 密度等级有关。 轻集料混凝土合理水泥品种和强度等级的选择

  30. 轻集料混凝土初步配合比设计 7.3 轻集料混凝土配合比设计 • 水灰比 轻集料混凝土的最大水灰比和最小水泥用量

  31. 轻集料混凝土初步配合比设计 7.3 轻集料混凝土配合比设计 • 用水量 轻集料混凝土用水量有两种，一为轻集料使用前1h的预吸水量(称为附加水量)，二为搅拌时用水量(称为净用水量)。 用水量可按水泥用量、最小水灰比和稠度考虑。 • 砂率 • 轻集料混凝土的砂率应按体积砂率计算。 • 细、粗集料用量 • 细、粗集料的计算应用体积法。体积法对轻集料混凝土有 • 两种，如为砂轻混凝土，则用绝对体积法(即密实体积法)；如 • 全轻混凝土，则用松散体积法。

  32. 轻集料混凝土初步配合比设计 7.3 轻集料混凝土配合比设计 • 复查干表观密度 ρcd＝1.15mc＋ma＋ms • 总用水量 mwl＝ mwn ＋ mwa • 外加剂和粉煤灰的掺用

  33. 试配、调整及确定配合比 7.3 轻集料混凝土配合比设计 轻集料混凝土的试配、调整及确定配合比方法同普通混凝土。

  34. 某批量生产的预制粉煤灰陶粒混凝土墙板，设计强度为CL20级，密度等级为1600kg/m3，坍落度要求为30～50mm，粉煤灰陶粒最大粉径为15mm，细集料为天然的河砂，细度模数为2.7～3.0，请设计砂轻混凝上的配合比。某批量生产的预制粉煤灰陶粒混凝土墙板，设计强度为CL20级，密度等级为1600kg/m3，坍落度要求为30～50mm，粉煤灰陶粒最大粉径为15mm，细集料为天然的河砂，细度模数为2.7～3.0，请设计砂轻混凝上的配合比。 解: 测得各项参数： 轻粗集料的干表观密度为1250kg/m3，筒压强度4.0Mpa，1h的吸水率为16％； 天然砂的密度为2600kg/m3； 强度标准差无资料，查表得，σ＝5.0 MPa。 综合例题 7.3 轻集料混凝土配合比设计

  35. 综合例题 决定基本参数： 配制强度计算 fcu,o＝fcu,k+1.645×5＝20＋7.225＝27.225MPa 水泥品种及强度等级，查表，用42.5级的普通硅酸盐水泥，其密度为3100 kg/m3； 水泥用量，查表，定为330 kg/m3； 净用水量，查表，定为185 kg/m3；复查水灰比，185/330＝0.56、没有超过表所规定； 砂率，查表，按表选用中间值35％。 7.3 轻集料混凝土配合比设计

  36. 综合例题 计算砂和陶粒的体积及用量： Vb＝[1-(0.330/3100+0.185/1000)]×35%=0.248m3 mb=0.248×2600=644.8kg Va=[1-(0.330/3100+0.185/1000+644.8/2600)]=0.4605m3 ma=0.4605×1250=575.6kg 复核 复核轻集料混凝土表现密度是否与设计要求相符。 ρcd＝1.15×330＋644.8－575.6＝1599.9 kg/m3 7.3 轻集料混凝土配合比设计

  37. 谢谢大家

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