混凝土配合比计算方法.doc

1、1.了解混凝土的分类，熟悉水泥混凝土的主要成分，基本特性和性能指标。2.熟悉水泥的基本成分和分类，水泥的水化作用、品质指标及其水泥的选用和储存方法。3.熟悉组成水泥的其它成分砂、石、水、外加剂和钢筋的物理特性及其选用的技术要求。4.了解混凝土的标号、龄期、养护和影响混凝土强度的因素。5.掌握混凝土配合比的计算方法，熟悉基坑开挖的基本方法和步骤。6.掌握钢筋混凝土施工的基本操作步骤。教学重点1.混凝土配合比计算方法。2.钢筋混凝土施工的基本方法。教学难点混凝土配合比的计算方法。教学过程一、水泥及混凝土1.混凝土的一般性质混凝土的定义以胶凝材料、细骨料、粗骨料和水合理的混合后硬化而成的建筑材料。混

2、凝土的分类1)按胶凝材料的不同分为：水泥混凝土、沥青混凝土、塑料混凝土、树脂混凝土等。2)按用途的不同分为：结构、防水、耐酸、耐碱、耐低温、耐油混凝土等。3)按容重不同分类：见表2-2所示。4)泡沫（加气）混凝土：用铝粉或其它发泡剂、水、水泥或加极少的磨细砂制成，通常用于保温、隔热。表2-2 几种混凝土的容重名称容重 (kg/m3)骨料特重混凝土2700钢屑、重晶石重混凝土21002600砂、石稍轻混凝土19002000碎硅、矿渣轻混凝土10001800陶粒、炉渣特轻混凝土180S2干硬性坍落度为0，工作度30180S3低流动性坍落度为13cm，工作度18cm影响混凝土和易性的因素：水泥的种类

3、和细度、加水量、水泥浆的含量、骨料的影响、砂率的影响、塑性附加剂等。砂率：混凝土中砂重量与砂石总重量之比。密实的混凝土，应该是砂填满石的空隙，水泥浆包裹住砂石并填满砂的空隙，达到最大的密实度。密实性良好的骨料级配、较低的用水量和较小的水灰比、适量地掺入塑化剂、加气剂等、合适的振捣可以使得混凝土的密实性好。抗渗性取决于混凝土的密实性及混凝土内部的毛细孔道的分布状况。抗冻性取决于混凝土的密实性、孔隙形状及分布状况。混凝土收缩与膨胀混凝土的收缩，是指混凝土在搅拌好之后，开始“水化作用”，同时大量的水份蒸发掉，混凝土的体积逐渐缩小，此即为混凝土的干缩。混凝土的膨胀，是指浇制好的混凝土受潮后，未充分反应

4、的硅酸盐晶体继续水化，混凝土体积就会有一定程度的膨胀，甚至于出现胀裂。混凝土的碳化指混凝土中的Ca（OH）2与空气中的CO2 反应生成CaCO3和H2O，且由表及。混凝土的碳化增大混凝土的抗压强度，但降低了混凝土的碱性，减弱了对钢筋的保护作用，增加混凝土的收缩（水份进一步散失），导致混凝土由表及里产生裂纹，降低混凝土的抗拉、抗折强度。二、水泥1.水泥的成分于水硬性胶结材料，当其与水或适量的盐类溶液混合后，在常温下经过一定的物理化学变化过程（水化作用），能由浆状或可塑性逐渐凝结进而硬化成为具有一定强度，并将松散物质胶结为整体的硅酸盐类化合物。2.水泥的组成及分类水泥是以硅酸盐熟料、石膏及其它的混

5、合材料磨制成的粉末状的物质。硅酸盐熟料是将石灰质（石灰石、白堊、泥灰质石灰石）和粘土质（粘土、泥灰质粘土）以适当的比例混合后，在13001400C的温度下烧至熔融，冷却后即硅酸盐熟料。其主要化学成份是：硅酸三钙（3760%）、硅酸二钙（1537%）、铝酸三钙（715%）、铁铝酸四钙（1018%）等。其它的混合材料一般有：高炉矿渣、火山灰、粉煤灰等。表2-4 常见水泥的组成成分名称简称组成硅酸盐水泥纯熟料水泥、波特兰水泥以硅酸盐熟料加45%石膏磨制而成普通硅酸盐水泥普通水泥以硅酸盐熟料加适量混合材料及石膏磨制而成矿渣硅酸盐水泥矿渣水泥以硅酸盐熟料加不大于水泥重量2070%的粒化高炉矿渣及适量石膏

6、磨制而成火山灰质硅酸盐水泥火山灰质水泥以硅酸盐熟料加不大于水泥重量2050%的火山灰质混合料及适量石膏磨制而成粉煤灰质硅酸盐水泥粉煤灰质水泥以硅酸盐熟料加不大于水泥重量2040%的粉煤灰及适量石膏磨制而成3.水泥的水化作用水泥与水拌和后，水泥颗粒被水所包围，由表及里地与水发生化学变化，逐渐水化和水解生成硅酸盐的水化物和凝胶，同时放出热量（水化热）。这些水化物和凝胶与砂石颗粒表面间有很大的附着力，表现为极强的粘结力；且硅酸盐的水化物和凝胶在适当的温度与湿度环境下，经过一定时间逐渐浓缩凝聚，形成晶体结构，具有很高的强度。水泥与水拌和后，13小时，凝胶开始形成，称为初凝；58小时后，凝胶形成终止，称

7、为终凝；终凝后水泥的凝胶及其它水化物逐渐结晶，由软塑状变为固体状。称为硬化。初凝前，混凝土具有流动性，可进行运输、浇灌及捣固；初凝到终凝前，流动性消失，凝胶若遇到损伤尚能闭合；终凝后，胶体逐渐结晶，此时遇到损伤不能闭合，混凝土的强度受损。4.水泥的主要品质指标水泥的主要品质指标有：标号、细度、凝结时间、水化热、体积安定性、耐腐蚀性、抗冻性等。水泥的标号：表示水泥抗折强度和抗压强度的指标。水泥标号应按1981年1月1日起执行的新标准：GB17577、GB17777、GB17877中规定的水泥的品种和标号来测定。新标准中水泥的种类即前述的五个普通水泥品种；水泥的标号分为：225、275、325、4

8、25、525、625六个。细度。水泥的颗粒愈细，水化作用愈快，凝结硬化愈快，早期强度愈高，水泥的细度用标准筛（0.080mm方孔筛）的筛余百分数表示，在新标准中规定水泥的筛余量不大于12%，属于尘屑。凝结时间。为了有充分的施工时间和凝结硬化时间又不至于太长，国标要求水泥的凝结时间：初凝时间大于45分钟，终凝时间小于12小时。目前使用的水泥初凝时间多为13小时，终凝时间多为58小时。水化热。指水泥在水化作用过程中要释放一定的热量，不同种类水泥的水化热是不同的。水化热的存在，一定程度上有助于加快水泥的凝结硬化，因为水泥的硬化需要一定的环境温度，且温度愈高硬化愈快；但是水化热过大，会使得混凝土凝结前

9、后体积变化大，尤其是对大体积混凝土，热量不易散失，内外温差过大引起应力使得混凝土产生裂纹，影响工程质量。体积安定性，指水泥在硬化过程中各部分体积变化是否均匀的性质。体积安定性是水泥的重要性质，不符合要求的水泥严禁使用。体积安定性用“煮沸法”检验。耐腐蚀性。水泥的腐蚀指水泥硬化后，在特定的介质中逐渐受到侵蚀，强度减低甚至完全破坏。几种常见水泥的特性如表2-5所示。表2-5 五种常用水泥的特性项目硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥火山灰质水泥粉煤灰水泥密度(g/cm3)3.03.153.03.152.93.12.83.02.83.0容重(kg/m3)1000160010001600100012001000

10、120010001200硬化快慢慢慢早期强度高高低低低水化热高高低低低抗冻性好好较差较差较差耐热性较差较差好较差较差干缩性较大较大较小抗水性较好较好较好耐腐蚀性较好较好较好5水泥的选用主要考虑环境条件和工程特点，另考虑是否受腐蚀、特定的养护条件等因素。不同品种水泥不得混合使用，同品种不同标号、不同出厂时间的水泥不得混合使用。水泥的选用如下表：表2-6 水泥选用表项目硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥火山灰质水泥粉煤灰水泥环境条件在普通气候环境中的混凝土优先选用可用可用可用在干燥环境下的混凝土优先选用可用不得选用不得选用在高温环境中，或永远处于水下的混凝土优先选用可用可用在严寒地区处于地下水升降范围内的

11、混凝土（水泥标号大于325号）优先选用可用不得选用不得选用在严寒地区处于地下水升降范围内的混凝土（水泥标号大于425号）优先选用不得选用不得选用不得选用工程特点厚大体积混凝土优先选用优先选用优先选用要求快硬的混凝土优先选用可用不得选用不得选用不得选用C40以上的混凝土优先选用可用可用不得选用不得选用有抗渗要求的混凝土优先选用可用优先选用可用有耐磨性要求的混凝土（水泥标号大于325号）优先选用优先选用可用不得选用不得选用6.水泥的储存每批水泥必须有质量证明文件，应按品种、强度、出厂期、生产厂等分别堆放，先到先用；堆放地点应干燥、不透风、离地面30厘米；堆放高度不应超过10包；储存时间不应超过出厂

12、期三个月。储存时间超过三个月或受潮结块，都需要重新检验其强度后再使用。因为水泥能吸收空气中的水份使强度降低，一般地，存放三个月后强度损失1020%，存放六个月后强度损失2530%，存放一年强度损失40%，使用时应降低标号使用；如已结块坚硬，应筛去硬块并将小硬颗粒粉碎后检验，并不得用在重要的承重部位，可用于砌筑砂浆或掺入同品种的新水泥中使用（掺入量不大于水泥重量的20%）。三、组成混凝土的其它材料组成水泥混凝土的材料有水泥、砂、石、水、外加剂及钢筋等，水泥前已介绍，下面介绍其它材料。1.石石与砂都在混凝土中充当骨架，所以砂、石统称为骨料，石是粗骨料，砂是细骨料。砂、石是混凝土中的廉价材料，用它们

13、可降低混凝土的成本，并减小水泥在硬化过程中的收缩。一般石占混凝土的总体积的7080%。石的分类。从石的产地和来源可将石分为卵石、碎石。卵石又可分为：河卵石、山卵石、海卵石，山卵石一般含有较多的粘土、尘屑、有机杂质多，海卵石中常混有贝壳，河卵石较清洁。碎石用人力或机械破碎硬质岩石（花岗岩、辉绿岩、石灰岩、砂岩等）得到的粒径580mm的碎石。配置高标号混凝土应用碎石。混凝土用石的技术要求。石的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋间最小间距的3/4，所以混凝土基础中常用的石的粒径为2040mm，混凝土底板则视配筋情况适当放宽。1)颗粒级配合适。良好的颗粒级配可以使得混凝土的空隙率

14、尽可能的小，改善混凝土的密实性，节约水泥。石的级配应满足下表2-7的要求：表2-7 石的级配要求表级配公称粒级（mm）累计筛余，按重量计（%）筛孔尺寸（圆孔筛）（mm）2.55101520253040506080100连续级配510951008010001505159510090100306001005209510090100407001005309510090100709015450505409510075903065050单粒级1020951008510001501530951008510001002040951008010001003060951007510045750100408095

15、10070100306001002)针状及片状颗粒少。颗粒的长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径的2.4倍者称为针状颗粒，厚度小于平均粒径0.4倍者称为片状颗粒。平均粒径指该粒级上下限粒径的平均值。针状和片状颗粒本身易折断，影响混凝土的强度；且拌制混凝土时空隙率较大；颗粒滚动性差，使混凝土的和易性差。具体要求见下表2-8。3)含泥量。见表2-8。4)强度。要求混凝土中的石必须坚硬、密实，有足够的强度。石中的软弱颗粒的含量应加以限制，软弱颗粒指在静压力（粒径为510、1020、2040、4070mm时，分别施加147、245、343、441N的静压力）作用下破碎的石颗粒，其强度见表2-8所示。表28

16、 混凝土含泥量和强度表项目混凝土强度等级（MPa）C30及有抗冻、抗渗或其他特殊要求C30C40C10砂石砂石石含泥量颗粒小于0.08mm的尘屑、淤泥、粘土的总量3152酌情放宽基本上是非粘土质的石粉1.53酌情放宽硫化物及硫酸盐含量，折成SO-311111云母含量12轻物质（密度100mm152梁和柱253基础有垫层35无垫层704箍筋和横向钢筋155分布钢筋（板）10四、混凝土的其它特性1.混凝土的标号混凝土标号有：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60，输电线路施工中常用的混凝土标号有：基础保护帽C7.5、现浇基础C150、预制混

17、凝土构件C200、钢筋混凝土杆C30C40。2.混凝土的龄期混凝土的龄期指混凝土强度增长所需时间。实践证明，完成混凝土内的水泥的水化作用，需要几年到几十年的时间。但完成这个过程的基本部分，只需28天。28天后强度增长极慢，且增长的值也很小，无多达的实用价值，在施工中通常测定3天、7天、28天的混凝土强度，作为撤模、构件安装、组立杆塔的基本依据。3.混凝土的养护养护的目的保持混凝土内部的温度和湿度，使水泥充分、快速的水化，加速混凝土的硬化；防止混凝土因暴晒、风吹、干燥、寒冷等自然因素的影响，出现不正常的收缩、裂纹、破坏等。养护的基本方法养护的基本种类有：标准养护、自然养护、热养护等。4.影响混凝

18、土强度的因素合格的原材料；严格控制水灰比；按严格按配合比配料搅拌；应采用强制式搅拌机、并两次或多次投料；人工搅拌时，应做到“干三湿三”；浇注过程中应捣固密实；合理的养护。五、混凝土配合比的设计1.几个概念水灰比：是单位体积混凝土内所含的水与水泥的重量比。它是决定混凝土强度的主要因素，水灰比愈小，强度愈高，常用的水灰比为0.40.8，现场浇制混凝土常用0.7。坍落度：衡量混凝土的和易性的指标，决定单位体积混凝土的用水量。配合比：混凝土组成材料的重量比，水：水泥：砂：石，以水泥的重量为标准重量。2.配合比的设计方法计算与试验相结合。首先根据混凝土的技术的要求、材料情况及施工条件等计算出理论配合比；

19、再用施工所用材料进行试拌，检验混凝土的和易性和强度，不符合要求时则调整各材料的比例，直到符合要求时为止。3.混凝土配合比的计算配制强度的计算混凝土的配制强度，可根据与设计混凝土强度等级相应的混凝土立方体强度标准值按下式计算（2-3）式中混凝土的施工配制强度，N/mm2设计混凝土立方体抗压强度标准值，N/mm2施工单位的混凝土强度标准值，N/mm2线路施工单位不是专职的混凝土施工单位，不具有近期同一品种混凝土强度25组以上的资料，故 的值的选取不能由计算确定，可按强度低于C20的4；C20C35的 5，高于C35的 6选取。确定水灰比根据混凝土试配强度 、水泥实际强度和粗骨料种类，利用经验格式计

20、算水灰比值。采用碎石时（2-4）式中 c/W混凝土所要求的水灰比 水泥的实际强度，N/mm2在无法取得水泥强度实际值时可用下式代入（2-5）式中 水泥标号，换算成N/mm2水泥标号得富裕系数，一般取1.13。注意：出厂期超过3个月或存放条件不良而有所变质的水泥，应重新确定标号，并按实际强度进行计算。计算所得得混凝土水灰比应与规范所规定得范围进行核对，如果计算所得得水灰比大于表214所规定的水灰比时，应按表2-14取值。表2-14 混凝土最大水灰比和最小水泥用量混凝土所处的环境条件最大水灰比最小水泥用量普通混凝土轻骨料混凝土配筋无筋配筋无筋不受雨雪影响的混凝土不作规定250200250223受雨

21、雪影响的露天混凝土位于水中或水位升降范围内的混凝土在潮湿环境中的混凝土0.7250225275250寒冷地区水位升降范围内的混凝土受水压作用的混凝土0.65275250300275严寒地区水位升降范围内的混凝土0.6300275325300确定水的用量按骨料品种、规格剂施工要求的坍落度值按表2-15，参考表2-27选用每立方混凝土度用水量（ ）。表2-15 混凝土浇筑时的坍落度结构种类坍落度（mm）基础或地面等垫层、无配筋度大体积结构（挡土墙、基础等）或配筋稀疏等结构1030板、梁和大型及中型截面等柱子等3050配筋密列的结构（薄壁、斗仓、筒仓、细柱等）5070配筋特密等结构7090注1.本袁

22、系采用机械振捣混凝土时的坍落度当采用人工捣实混凝土时其值可适当增大； 2.当需要配制大坍落度混凝土时应掺用外加剂； 3.曲面或斜面结构混凝土的坍落度应根据实际需要另行选定； 4.轻骨科混凝土的坍落度，宜比表中数值减少1020mm。 表2-16 混凝土用用水量选用表（Kg/mm3） 所需要坍落度卵石最大粒径（mm）碎石最大粒径（mm）1020401520401020190170160205185170305020018017021519518050702101901802252051907090215195185235215200注1.本表用水景系采用中砂时的平均取值，如采用细砂，每立米混凝土用

23、水量司增加51, 0kg，采用粗砂时可减, 少510kg。2.掺用各种外加剂或混合科时，可相应增减用水量。3.混凝土的坍落度小于10mm时，用水量可按各地现有经验或经过试验取用。4.本表不适用于水灰比小于0.4或大于0.8的混凝土。(4)计算水泥用量。根据已确定的水灰比及用水量( )，可按公式(26)计算水泥用量(26)由上式计算所得的水泥用量如小于规定的最小水泥用量时，应按表2-14规定, , 的最小水泥用量采用。混凝土最大水泥用量不宜大于550kgm3。注1表中数值系中砂的选用砂率，对租砂或细砂，可相应地增加或减少砂率。2本砂率表适用于坍落度为1060mm的混凝土，坍落度如大于60mm或小于lOmm时应相应地增加或减少砂率。3只用一个单粒级粗骨科配制混凝土时，砂率值应适当增加。4掺有各种外加剂或掺合料时，其合理砂率值应经试验或参照其他有关规定选用。5配制大流动性泵送混凝土时，砂率宜提高至4050。(6)计算砂石用量在已知砂率情况下，对粗、细骨料的用量可用体积法或质量法求得。1)体积法：是假定混凝土拌合物的体积等于各组成材料的绝对密实体积的总和，而各种材料的密实体积，为各该材料的质量(kg)除以它的密度。因此可使用以下两个关系式：