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1、2013年8月1 水工混凝土配合比设计1.1 什么是混凝土配合比设计？ 两个含义： 一是指采取比选试验、计算、试拌试验、检验等获 得满足设计指标和施工性能要求的混凝土配合比结果 的全过程。按照确定的混凝土配合比就能配制出既满 足工作性、强度及耐久性等要求；又经济合理的混凝 土。 二是指混凝土配合比试验过程的一部分，根据设计 指标、选定的原材料性能、选择好的基本参数范围， 设定进行多少个组合、组别、通过做哪些试验，以获 得混凝土配合比的计划。2 混凝土配合比设计基本原则2.1、应根据工程要求、结构型式、施工条件和原材料状况， 配置出既满足工作性能、强度及耐久性等要求，又经济合理 的混凝土；确定各
2、材料用量。 2.2、在满足工作性要求的前提下，宜选用较小的用水量。 2.3、在满足强度、耐久性及其他要求的前提下，选用适合的 水胶比； 2.4、宜选取最优砂率，即在保证混凝土拌合物具有良好的黏 聚性并达到要求的工作性能时用水量较小、拌合物密度较大 所对应的砂率。 2.5、宜选用最大粒径较大的骨料及最佳级配。3 混凝土配合比设计的主要步骤v3.1、根据设计要求的强度及耐久性选定水胶比；v3.2、根据施工要求的工作度和石子最大粒径选定用水量和 砂率，用用水量除以选定的水胶比计算出水泥用量（或胶凝 材料用量）；v3.3、根据体积法或质量法计算砂、石用量；v3.4、通过试验和必要的调整，确定每立方米混
3、凝土各项材 料的用量和配合比。4 混凝土配合比计算4.1、混凝土配制强度确定水工混凝土的强度等级按设计龄期立方体抗压强度标准值划分。用C加设计龄期下角标再加立方体抗压强度标准值表示，如C9015；若设计龄期为28d，则省略下角标，如C15。设计龄期立方体抗压强度标准值指按照标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件，在设计龄期用标准试验方法测得的具有设计保证率的抗压强度 ，以N/mm2或MPa计。4 混凝土配合比计算4.2混凝土配制强度的确定混凝土配制强度按下式计算： cu,0 = cu,k + t 式中： cu,0 混凝土配制强度，MPa；cu,k 混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值，M
4、Pa ；t 概率度系数，由给定的保证率P选定（见表一）； 混凝土立方体抗压强度标准差，MPa（见表二）。表一：保证率和概率度系数关系 保证概率P,%70.075.080.084.185.090.095.097.799.9概率度系数t0.5250.6750.8401.01.0401.2801.6452.03.0表二：标准差选用表设计龄 期混凝土抗压强度标准值，MPa152025303540 4550混凝土抗压强度标准差 ，MPa3.54.04.55.05.54 混凝土配合比计算4.3、混凝土配合比计算应以饱和面干状态骨料为基准。 4.4.1、选定水胶比（或水灰比）。计算配置强度cu,0 ，求出相
5、应的水胶 比，同时根据混凝土抗渗、抗冻等级和其他性能要求和允许的最大水胶 比（或水灰比）限值选定水胶比（或水灰比）。根据混凝土配置强度选择水胶比时，在适宜的范围内选择35个水 胶比，在一定条件下通过试验，建立龄期的强度和胶水比的回归方程式 或图表，按强度与胶水比关系，选择相应与配置强度的水胶比：4 混凝土配合比计算4.4.2、水胶比选择根据混凝土配制强度选择水胶比。在适宜范围内，可选 择3 5个水胶比，在一定条件下通过试验，建立强度与水胶 比的回归方程或图表，按强度与水胶比关系，选择相应于配 制强度的水胶比。4 混凝土配合比计算4.5、混凝土配合比参数选择试验 4.5.1、用水量选择混凝土用水
6、量应根据骨料最大粒径、坍落度、 外加剂（也可以先不加减水剂试验确定素混凝土 单位用水量）、掺和料以及适宜的砂率（一般为 最优砂率）通过试验确定（固定水胶比、不同坍 落度、不同级配、不同掺合料、不同含气量等组 合试验）。主要获得混凝土单位用水量以及坍落 度与水量增减的关系（一般曾减1cm坍落度，每方 混凝土增减2kg水）。水胶比在0.400.70范围，当无试验资料时， 其初选用水量可按初选用水量表选取。4 混凝土配合比计算4.5.2常态混凝土初选用水量 Kg/m3 4 混凝土配合比计算4.5.3碾压混凝土初选用水量 Kg/m34 混凝土配合比计算4.6、砂率选择混凝土配合比宜选取最优砂率。最优砂
7、率应通过试验选 取。当无试验资料时，砂率可按以下原则确定：混凝土坍落 度小于10mm时，砂率应通过试验确定；混凝土坍落度在10 60mm时，砂率可按表A.5.4初选并通过试验确定。混凝土 坍落度大于60mm时，砂率可通过试验确定，也可在表A.5.4 的基础上按每增加20mm，砂率增大1%的幅度予以调整。即 在保证混凝土拌和物具有良好的粘聚性并达到要求的工作性 时用水量较小、拌和物密度较大所对应的砂率；最优砂率也 要根据骨料品种、品质、粒径、水胶比和砂的细度模数等通 过试验选取。4 混凝土配合比计算4 混凝土配合比计算4 混凝土配合比计算 4.7、混凝土的胶凝材料用量(mc+mp)、水泥用 量m
8、c和掺合料用量mp按下式计算：4 混凝土配合比计算 4.8、砂、石料用量由已确定的用水量、水泥（胶凝材 料）用量和砂率根据绝对体积法计算：5 混凝土配合比的试配、调整和确定5.1、混凝土试配注意事项： 5.1.1、试配时，应采用工程中实际使用的原材料。 5.1.2、在混凝土试配时，每盘混凝土的拌和量应符合 下表规定；当采用机械搅拌时，其拌和量不宜小于 搅拌机额定拌和量的1/4。5 混凝土配合比的试配、调整和确定5.1.3、按计算的配合比进行试拌，根据坍落度、含气量、泌水 和离析等情况判断混凝土拌和物的工作性，对初步确定的用 水量、砂率、外加剂掺量等进行适当的调整。用选定的水胶 比和用水量，变动
9、45个砂率每次增减1% 2%进行试拌， 坍落度最大时的砂率即为最优砂率。用最优砂率试拌，调整 用水量至混凝土拌和物满足工作性要求。然后提出混凝土试 验用配合比。 5.1.4、混凝土强度试验至少应采用3 个不同水胶比的配合比， 其中一个应为确定的配合比，其他配合比的用水量不变，水 胶比依次增减，变化幅度为0.05，砂率可相应增减1%。当 不同水胶比的混凝土拌和物坍落度与要求值的差超过允许偏 差时，可通过增减用水量调整。 5.1.5、根据试配的配合比成型立方体抗压强度试件，标准养护 到规定龄期进行抗压强度试验。根据试验得出混凝土抗压强 度与其对应的水胶比关系，用作图法或计算法求出与混凝土 配置强度
10、（cu,0 ）相对应的水胶比。5 混凝土配合比的试配、调整和确定5.2、混凝土配合比调整步骤： 5.2.1、按上述试配结果，计算混凝土各组成材料的用量和比例。 5.2.2、按下列步骤进行调整： 5.2.2.1、按确定的材料用量按公式（A.4.2.-1）计算每立方米混凝土拌和物 的质量； 5.2.2.2、按公式（A.4.2.-2）计算混凝土配合比校正系数； 5.2.3、按校正系数对配合比中每项材料用量进行调整，即为调整的混凝 土配合比。5 混凝土配合比的试配、调整和确定5.3、混凝土配合比确定注意事项： 5.3.1、当混凝土有抗冻、抗渗和其他技术指标要求时 ，应用满足抗压强度要求的设计配合比，进
11、行相关 性能试验。如不满足要求，应对配合比进行适当调 整，直到满足设计要求。 5.3.2、当使用过程中遇到下列情况之一时，应调整或 重新设计配合比： 5.3.2.1、对混凝土性能指标有变化时； 5.3.2.2、混凝土原材料品种、质量有变化时。6 常态（普通）混凝土配合比计算6.1、混凝土的水胶比应根据设计对混凝土的性能要求，通过试 验确定，并不超过表A.5.1的规定； 6.2、混凝土的用水量应通过试拌确定： 6.2.1、水胶比在0.400.70范围，当无试验资料时，其初选用 水量可按表A.5.2选取； 6.2.2、水胶比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝 土用水量应通过试验确定。
12、6.3、石子按粒径依次分为5 20mm、20 40mm、 40 80mm、 80 150mm（120mm）4个粒级。水工大体积混 凝土宜尽量使用最大粒径较大的骨料，石子最佳级配（或组 合比）应通过试验确定，一般以紧密堆积密度最大、用水量 较小时的级配为宜。当无试验资料时，可按表A.5.3选取。6 常态（普通）混凝土配合比计算6.4、混凝土配合比宜选取最优砂率。最优砂率应通过试验选取 。当无试验资料时，砂率可按以下原则确定：混凝土坍落度 小于10mm时，砂率应通过试验确定；混凝土坍落度在10 60mm时，砂率可按表A.5.4初选并通过试验确定。混凝土坍 落度大于60mm时，砂率可通过试验确定，也
13、可在表A.5.4的 基础上按每增加20mm，砂率增大1%的幅度予以调整。6 常态（普通）混凝土配合比计算6.5、外加剂掺量按胶凝材料质量的百分比计，应通过试验确定，并符合国家或行业现行有关标准的规定。6.6、掺合料掺量按胶凝材料质量的百分比计，应通过试验确定，并符合国家或行业现行有关标准的规定。6.7、大体积内部的混凝土的胶凝材料用量不宜低于140Kg/m3 。6.8、有抗冻要求的混凝土，应掺用引气剂，其掺量应根据混凝土的含气量要求通过试验确定。对大中型水电水利工程，混凝土的最小含气量应通过试验确定；当没有试验资料时，混凝土的最小含气量应符合水工建筑物抗冻设计规范（SL211）的规定。混凝土的
14、含气量不宜超过7%。7 碾压混凝土配合比设计7.1、原材料应符合下列规定： 7.1.1、宜选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中热硅 酸盐水泥、低热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥 ，水泥的强度等级不宜低于32.5级； 7.1.2、应优先选用优质粉煤灰作为掺合料；掺量超过 65%，应通过试验论证； 7.1.3、石料最大粒径一般不宜超过80mm； 7.1.4、当采用人工骨料时，人工砂的石粉（小于 0.16mm颗粒）含量宜控制在10% 22%，最优石 粉含量应通过试验确定； 7.1.5、应掺用外加剂，以满足可碾性、缓凝性、引气 性及其他性能要求。7 碾压混凝土配合比设计7.2、碾压混凝土配合比设计应满足
15、强度与耐久性要求，并做到经济 合理。配置强度按公式（A.2.2）计算，设计龄期选用90d或180d ，设计抗压强度保证率为80%，t=0.842。 7.3、碾压混凝土的水胶比应根据设计对碾压混凝土性能的要求，通 过试验确定。并不超过表A.5.1的规定。 7.4、碾压混凝土中满足工作度（VC值）要求的用水量，主要与最大 骨料粒径、岩性、砂料用量和品质有关。应经过试验确定。当无 试验资料时，其初选用水量可按表A.6.4选取。 7.5、碾压混凝土砂率应符合以下规定： 7.5.1、碾压混凝土的砂率可按表A.6.5初选并通过试验最后确定。 7.5.2、在满足碾压混凝土施工工艺要求的前提下，选择最优砂率。
16、 最优砂率的评定标准为：1、骨料分离最少；2、在固定水胶比及用水量条件下，拌和物VC值小，混凝土密度 大、强度高。7 碾压混凝土配合比设计7.6、石料合理级配主要由骨料堆积密度、颗粒表面积 和粒型等因素确定。将不同粒径的石料按不同比例 组合，选择使石料振实密度最大的级配组合。当无 试验资料时，可按表A.6.6选取7 碾压混凝土配合比设计7.7、碾压混凝土配合比的计算方法和步骤除遵守4和 5的规定外，还应符合以下规定：1、碾压混凝土拌和物的设计工作度（VC值），可 选用512s；2、大体积永久建筑物混凝土的胶凝材料用量不宜 低于130Kg/m3；3、碾压混凝土宜产生离析，其粗骨料宜采用连续 级配；4、由用水量、水泥用量、掺合料用量以及所引入 的气体所组成的浆体必须填满砂的所以空隙，并包 裹所有的砂；灰浆/砂浆体积比宜在0.38 0.46之 间。8 海水环境混凝土配合比设计8.1、原材料应符合以下规定：1、水泥宜采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和矿
