混凝土砂浆配合比设计专题培训课件.ppt
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- 混凝土 砂浆 配合 设计 专题 培训 课件
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1、混凝土砂浆配合比设混凝土砂浆配合比设计计5/18/20222土木工程对混凝土的基本要求 具有符合设计要求的强度: 抗压强度、抗弯强度、抗拉强度等 与施工条件相适应的和易性: 稠度(坍落度、维勃稠度)、可泵性等 与使用环境相适应的耐久性: 抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、碳化(中性化)、碱骨料反应、抗氯离子侵入性等 较好的体积稳定性: 自收缩、干燥收缩、徐变、温度系数等 5/18/20223经济性要求 经济合理,在保证质量的前提下节约造价5/18/202244 4 基本规定基本规定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
2、应小于0.5%,粗骨料含水率应小于0.2%。材料以干燥质量为准,计量精确度集料为1%、水泥为0.5%。5/18/202254 4 基本规定(基本规定(最大水胶比)4.3 4.3 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。(控制水胶比是保证耐久性的重要手段,水胶比是配比设计的首要参数)混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范对不同环境条件的混凝土最大对不同环境条件的混凝土最大水胶比作了规定。水胶比作了规定。 5/18/20226混凝土结构暴露的环境类别5/18/20227混凝土结构暴露的环境类别5/18/202284 4 基本规定基本规定4.4 4.4 混凝土的最小胶凝材料用量
3、应符合表1的规定,配制C15及其以下强度等级的混凝土,可不受表1的限制。最大水胶比最小胶凝材料用量(kg/m3)素砼钢砼预应力0.602502803000.552803003000.503200.453305/18/202294 4 基本规定基本规定5/18/202210GB/T50476-2008 混凝土结构耐久性设计规范中有关胶凝材料用量条款5/18/2022114 4 基本规定(基本规定(矿物掺合料最大掺量)4.5 4.5 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4.5-1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4.5-2的规定。 规定
4、矿物掺合料最大掺量主要是为了保证混凝土耐久性能耐久性能。 矿物掺合料在混凝土中的实际掺量是通过试验确试验确定定的,在本规程配合比调整和确定步骤中规定了耐久性试验验证,以确保满足工程设计提出的混凝土耐久性要求。 当采用超出表4.5-1和表4.5-2给出的矿物掺合料最大掺量时,全然否定不妥,通过对混凝土性能进混凝土性能进行全面试验论证,行全面试验论证,证明结构混凝土安全性和耐久性可以满足设计要求后,还是能够采用的。5/18/202212钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量4.5-1矿物掺合料种类水胶比最大掺量(%)采用硅酸盐水泥时采用普通硅酸盐水泥时粉煤灰0.4045350
5、.404030粒化高炉矿渣粉0.4065550.405545钢渣粉-3020磷渣粉-3020硅灰-1010复合掺合料0.4065550.4055455/18/202213预应力混凝土中矿物掺合料最大掺量4.5-2矿物掺合料种类水胶比最大掺量(%)采用硅酸盐水泥时采用普通硅酸盐水泥时粉煤灰0.4035300.402520粒化高炉矿渣粉0.4055450.404535钢渣粉-2010磷渣粉-2010硅灰-1010复合掺合料0.4055450.4045355/18/2022144 4 基本规定(基本规定(水溶性氯离子最大含量)4.6 4.6 混凝土拌合物中水溶性氯离子最大含量应符合表4.6的要求。混
6、凝土拌合物中水溶性氯离子含量应按照现行行业标准水运工程混凝土试验规程JTJ 270中混凝土拌合物中氯离子含量的快速测定方法进行测定。 按环境条件影响氯离子引起钢锈的程度简明地分为四类,并规定了各类环境条件下的混凝土中氯离子最大含量。 采用测定混凝土拌合物中氯离子的方法,与测试硬化后混凝土中氯离子的方法相比,时间大大缩短,有利于配合比设计和控制。 表4.6中的氯离子含量系相对混凝土中水泥用量的百分比,与控制氯离子相对混凝土中胶凝材料用量的百分比相比,偏于安全。5/18/202215表4.6环境条件水溶性氯离子最大含量(%,水泥用量的质量百分比)钢砼预应力砼素砼干燥环境0.300.061.00潮湿
7、但不含氯离子的环境0.20潮湿且含有氯离子的环境、盐渍土环境0.10除冰盐等侵蚀性物质的腐蚀环境0.065/18/202216混凝土拌合物氯离子含量测定主要仪器与试剂 主要仪器与试剂:分辨值为mv的数字酸度计(含氯离子选择电极、217型双盐饱和甘汞电极)、电子分析天平,试剂均为化学纯,蒸馏水。5/18/2022175/18/2022185/18/2022195/18/202220试验步骤 (1)用蒸馏水配置三种浓度的NaCl溶液:0.001mol/L、5.510-3mol/L、5.510-4mol/L的NaCl溶液。 (2)将氯离子选择电极放入0.001mol/LNaCl溶液中活化2h。 (3
8、)开启数字酸度计,预热。 (4)将氯离子选择电极、甘汞电极(双盐桥)放入两种浓度的NaCl溶液中,经2min后测量电位值,测得两个电位值,绘制在E-lgc半对数坐标上,其连接线即为电位-氯离子浓度关系曲线。5/18/202221电位-氯离子浓度关系曲线坐标图5/18/202222试验步骤 (5)从混凝土拌合物中取出600g左右砂浆,放入烧杯中,测温度,将氯离子选择电极、甘汞电极(通过外盐桥)放入,测定其电位值。 (6)从E-lgc半对数坐标推算氯离子浓度。 (7)计算氯离子含量。5/18/202223计算方法PC混凝土拌合物中氯离子含量,以水泥重计(%)Ccl-相应拌合水中氯离子浓度(mol/
9、L)混凝土的水灰比%1005 .351000clcCP5/18/202224 氯离子选择电极法测定氯离子方法简单、快速,但稳定性不是很好,测定过程中电位容易漂移,因此整个试验过程应控制好试验条件及相关操作。5/18/202225影响检测结果的准确性的因素主要有以下几方面 1、电极的活化。 2、甘汞电极的影响。 3、溶液浓度的影响。 4、温度的影响。 5、其他方面。5/18/2022261.电极的活化 氯离子选择性电极在使用前应在0.001mol/LNaCl溶液中活化2小时方可使用,这样可缩短电极响应时间并改善线性关系;电极响应膜切勿用手指或尖硬的东西碰划,以免沾上油污或损坏,影响测定;使用后立
10、即用蒸馏水反复冲洗,以延长电极使用寿命。5/18/2022272.甘汞电极的影响 双液接甘汞电极在使用前应拔去加在KCl溶液小孔处的橡皮塞,去除气泡,以保持足够的液压差,并检查KCl溶液是否足够;由于测定的是氯离子,为防止电极中的氯离子渗入被测液而影响测定,需要加0.1mol/LKNo3溶液作为外盐桥。由于氯离子不断渗入外盐桥,所以外盐桥内的KNo3溶液不能长期使用,应在每次实验后将其倒掉洗净,放干,在下次使用时重新加入0.1mol/LKNo3溶液。5/18/2022283.溶液浓度的影响 NaCl溶液浓度配置应准确,否则会直接影响到电位-氯离子浓度关系曲线的建立。5/18/2022294.温
11、度的影响 温度的变化会导致电位的变动,按温度每增加1,电位向负移动1mv的比率对电位值进行温度校正。建立电位-氯离子浓度关系曲线时,NaCl溶液的温度应在202,在测试混凝土拌合物氯离子含量时,应先测定拌合物的温度,并进行温度校正。5/18/2022305.其他方面 安装电极时,两支电极不要彼此接触,也不要碰到杯底或杯壁。每次测试前,需要少量被测液将电极与烧杯冲洗三次。在两个以上不同浓度的氯离子标准溶液中由稀到浓测试电极电位并进行记录。氯离子引起的钢筋腐蚀是造成混凝土性能劣化的主要原因,氯离子是极强的去钝化剂,一定条件下其浓度达到临界值,钢筋就会去钝化而腐蚀,因此应严格控制混凝土中的氯离子含量
12、,在进行混凝土配合比设计时,对混凝土拌合物中氯离子含量进行准确的试验验证是非常必要的。5/18/2022314 4 基本规定(基本规定(最小含气量)4.7 4.7 长期处于潮湿或水位变动的寒冷和严寒环境、以及盐冻环境的混凝土应掺用引气剂。引气剂掺量应根据混凝土含气量要求经试验确定;掺用引气剂的混凝土最小含气量应符合表4.7的规定,最大不宜超过7.0%。 掺加适量引气剂有利于混凝土的耐久性,尤其对掺加适量引气剂有利于混凝土的耐久性,尤其对于有较高抗冻要求的混凝土,掺加引气剂可以明于有较高抗冻要求的混凝土,掺加引气剂可以明显提高混凝土的抗冻性能。引气剂掺量要适当,显提高混凝土的抗冻性能。引气剂掺量
13、要适当,引气量太少作用不够,引气量太多混凝土强度损引气量太少作用不够,引气量太多混凝土强度损失较大。失较大。5/18/202232表4.7粗骨料最大公称粒径(mm)混凝土最小含气量(%)潮湿或水位变动的寒冷和严寒环境盐冻环境40.04.55.025.05.05.520.05.56.05/18/2022334 4 基本规定(基本规定(最大碱含量)4.8 4.8 对于有预防混凝土碱骨料反应设计要求的工程,混凝土中最大碱含量不应大于3.0kg/m3.0kg/m3 3,并宜掺用适量粉煤灰等矿物掺合料;对于矿物掺合料碱含量,粉煤灰碱含量可取实测值的1/6,粒化高炉矿渣粉碱含量可取实测值的1/2。 掺加适
14、量粉煤灰和粒化高炉矿渣粉等矿物掺合料,掺加适量粉煤灰和粒化高炉矿渣粉等矿物掺合料,对预防混凝土碱骨料反应具有重要意义。对预防混凝土碱骨料反应具有重要意义。 混凝土中碱含量是测定的混凝土各原材料碱含量混凝土中碱含量是测定的混凝土各原材料碱含量计算之和,而实测的粉煤灰和粒化高炉矿渣粉等计算之和,而实测的粉煤灰和粒化高炉矿渣粉等矿物掺合料碱含量并不是参与碱骨料反应的矿物掺合料碱含量并不是参与碱骨料反应的有效有效碱含量碱含量,对于矿物掺合料中有效碱含量,粉煤灰,对于矿物掺合料中有效碱含量,粉煤灰碱含量取实测值的碱含量取实测值的1/61/6,粒化高炉矿渣粉碱含量取,粒化高炉矿渣粉碱含量取实测值的实测值的
15、1/21/2,已经被混凝土工程界采纳。,已经被混凝土工程界采纳。5/18/202234混凝土配合比设计的目的 混凝土的配合比是指混凝土中各组成材料数量之间的比例关系。 配合比设计的目的就是根据混凝土的技术要求、原材料的技术性能及施工条件,合理选择选择混凝土组成材料,并确定出具有满足设计要求的强度等级、便于施工的和易性、与使用环境相适用的耐久性和经济便宜的配合比。 5/18/202235混凝土配合比设计中的基本参数混凝土配合比的三个重要参数: 水灰(胶)比对混凝土的强度和耐久性的起决定作用 砂率新拌混凝土的粘聚性和保水性有很大影响 单位用水量影响新拌混凝土流动性的最主要因素在配合比设计中,只要正
16、确地确定这三个参数,就能设计出经济合理的混凝土配合比。5/18/202236普通混凝土配合比设计的步骤 普通混凝土的配合比应根据原材料性能及对混凝土的技术要求进行计算,并经试验室试配、调整后确定。 5/18/202237混凝土配合比的计算: 计算配制强度fcu,o并求出相应的水灰比; 选取每立方米混凝土的用水量,并计算出每立方米混凝土的水泥用量; 选取砂率,计算粗骨料和细骨料的用量,并提出供试配用的计算配合比计算配合比。5/18/202238 混凝土的“强度等级”是根据“立方体抗压强度标准值”来确定的。按标准方法制作边长为150mm的立方体试件,在28d龄期,用标准方法测得的强度总体分布中具有
17、不低于95%保证率的抗压强度值,以fcu.kcu.k表示。 如:C30,表示混凝土立方体抗压强度标准值,fcu,k=30MPa。 我国现行GB50010-2002混凝土结构设计规范规定,普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为:C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80等14个强度等级。配制强度与强度等级的关系配制强度与强度等级的关系5/18/2022390.010.020.030.040.050.060.070.080.092468 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40
18、 42 44 46实际频率曲线实际频率曲线频率分布直方图频率分布直方图fcu随机变量概率密度5/18/202240 混凝土的强度保证率()混凝土的强度保证率() 混凝土的强度保证率混凝土的强度保证率P P()是指混凝土强度()是指混凝土强度总体中,大于等于设计强度等级的概率,在混总体中,大于等于设计强度等级的概率,在混凝土强度正态分布曲线图中以阴影面积表示,凝土强度正态分布曲线图中以阴影面积表示,见图见图 4-64-6所示。低于设计强度等级(所示。低于设计强度等级(f fcucu,)的强度所出现的概率为不合格率。的强度所出现的概率为不合格率。 5/18/202241满足这个条件的函数就是著名的
19、正态分布密度函数式:1、一个高峰,中间高,两边低,曲线“单驼峰型”有一个最高点。2、一个对称轴,对称轴直线fcu= Ufcu在曲线高峰处。3、一个渐近线(对称轴fcu曲线无论向左或向右延伸,都越来越接近横轴,但不会和横轴相交这里,x表示随机变量的可能取值;表示平均数,为位置参数;表示标准差,为形状参数,且0;为常数,e为常数,自然对数之底。 5/18/202242 混凝土强度保证率()的计算方法为:混凝土强度保证率()的计算方法为:首先根据混凝土设计等级(首先根据混凝土设计等级(f fd d)、混凝土强度)、混凝土强度平均值(平均值( )、标准差()、标准差()或变异系数)或变异系数(v v)
20、,计算出概率度(),即),计算出概率度(),即 强度保证率()就可由正态分布曲线方强度保证率()就可由正态分布曲线方程积分求得,即程积分求得,即fscuuffcut 5/18/202243t0.00-0.524-0.842-1.00-1.04-1.28-1.40-1.60P(t)0.5000.7000.8000.8410.8500.9000.9190.945t-1.645-1.800-2.000-2.060-2.330-2.580-2.880-3.000P(t)0.9500.9640.9770.9800.9900.9950.9980.999为计算方便可查表,已知t值可以查得p不同t值的p(t)
21、值返回5/18/202244 ()混凝土强度标准差()混凝土强度标准差()混凝土强度标准差又称均方差,其计算式为混凝土强度标准差又称均方差,其计算式为 标准差标准差是正态分布曲线上拐点至对称轴的垂直是正态分布曲线上拐点至对称轴的垂直距离,可用以作为评定混凝土质量均匀性的一种距离,可用以作为评定混凝土质量均匀性的一种指标。指标。5/18/202245当无资料时混凝土强度等级C354565/18/2022465、混凝土配制强度施工中,由于各种因素的影响,混凝土强度总会产生波动,为使混凝土具有要求的保证率,必须使混凝土的配制强度fcu.0高于混凝土设计强度等级的立方体抗压强度标准值fcu.k。 令:
22、则:5/18/202247 从表中可以查出,达到此保证率时,t=-1645。所以混凝土配制强度应为:s645. 10kcucuff, 2.确定水灰比值(W/C) )复核耐久性5/18/2022483.3.确定用水量确定用水量(W(Wo o) ) 根据施工要求的坍落度值和已知的粗骨料种类及最大粒径,通过查表选取单位用水量。|注:注:本表用水量系采用中砂时的平均取值,采用细砂时,每立方米混凝土本表用水量系采用中砂时的平均取值,采用细砂时,每立方米混凝土用水量可增加用水量可增加510,采用粗砂则可减少,采用粗砂则可减少510。| 掺用各种外加剂或掺合料时,用水量应相应调整。掺用各种外加剂或掺合料时,
23、用水量应相应调整。5/18/202249流动性和大流动性混凝土的用水量宜按下列步骤进行a.以表6.22中坍落度90mm的用水量为基础,按坍落度每增大20mm用水量增加5kg,计算出未掺外加剂时的混凝土的用水量;b.掺外加剂时的混凝土的用水量可按下式计算:(1)wwomm5/18/2022505/18/2022514.4.计算混凝土的单位水泥用量(Co)复核耐久性)(00CWwc5.确定合理砂率( Sp )根据混凝土具有良好和易性的合理砂率,粗骨料种类及最大粒径及已确实的水灰比,通过查表选取合理砂率。5/18/2022526.6.确定确定1m1m3 3混凝土的砂石用量(体积法)混凝土的砂石用量(
24、体积法) 101. 0woogoosocoWGSC%100oooPGSSS质量法确定砂石用量%100oooPGSSSOooooPWGSC5/18/202253初步混凝土配合比材料水泥水砂石外加剂单位用量,kg/m3试拌用量,kg5/18/202254在初步配合比基础上,进行和易性和强度调整。1、和易性调整得基准配合比:按初步配合比称取一定体积混凝土所需的各种原材料,按规定的方法拌和、进行坍落度或工作度试验。调整砂率砂率:粘聚性、如保水性不良,则增大砂率。调整单位用水量单位用水量:流动性过小,则保持W/C不变,增大水泥浆用量。流动性过大,则保持砂率不变,适当增加砂石的用量。5/18/202255
25、 b)严重露石d)严重离析和泌水c)严重发散和泌水a)理想 5/18/2022562、强度校正得实验室配合比:一般采用三个不同的配合比,其中一个为基准配合比,另外两个配合比的水灰比值,应较基准配合比分别增加及减少0.05,其用水量应该与基准配合比相同,但砂率值可做适当调整并测定表观密度。各种配比制作两组强度试件,如有耐久性要求,应同时制作有关耐久性测试指标的试件,标准养护28d天进行强度测定。5/18/202257 配合比的调整与确定 由试验得出的混凝土强度与灰水比(C/W)的关系,用作图法或计算法求出与fcu,o相对应的灰水比,并按下列原则确定每立方米混凝土的材料用量: 用水量(mw)在基准
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