混凝土課程設計計算書7500

❶ 混凝土課程設計

普通混凝土配合比設計規程
一、基本知識
1. 普通混凝土是指干密度為2000~2800kg/m3的水泥混凝土。其是由水泥、砂、石、礦物摻合料、外加劑和水組成，它們之間的數量關系直接影響著混凝土的拌合物的和易性、強度及耐久性。
2. 混凝土配合比設計：
狹義：混凝土配合比設計應指採用工程所用原材料，確定混凝土中各原材料的比例用量，以獲得具有特定性能混凝土的過程。
廣義：混凝土配合比設計應指綜合考慮建築物的結構特點、原材料性能、施工工藝及設備、施工環境、質量管理等因素，結合混凝土的拌合物性能、力學性能和耐久性要求，確定混凝土中各原材料的比例用量，以獲得經濟合理、性能優良混凝土的連續過程。
3. 配合比設計理念的轉變：配合比指標以抗壓強度為主轉變為耐久性設計為主；礦物摻合料的類型及摻量的提高；外加劑的普遍應用；特殊混凝土的性能要求（高強混凝土、自密實混凝土等）
4.普通混凝土配合比設計的四項基本要求：滿足施工要求的和易性；滿足設計的強度等級，並具有95%的保證率；滿足工程所處環境對混凝土的耐久性要求；經濟合理，最大限度節約水泥，降低混凝土的成本。
和易性
混凝土拌合物便於施工操作，能夠達到結構
均勻、 成型密實的能力。
和易性主要包括流動性、粘聚性和保水性。
影響和易性因素：
(1)組成材料及其用量之間的關系：
水泥品種及其水泥漿數量和單位用水量；骨料的品種、級配和粗細程度；水灰比；砂率 ；外加劑 。
(2)施工環境的溫度、攪拌制度等。
合理砂率與坍落度及水泥用量的關系
強度
滿足混凝土工程結構設計或工程進度的強度要求。
影響混凝土強度的因素：
（1）水泥的強度和水灰比 ：
水泥強度越高，則混凝土強度越高。
當混凝土水灰比值在0.40～0.80之間時越大，則混凝土的強度越低；
水灰比定律：在材料相同的條件下，砼強度值隨水灰比的增大而減小，其變化規律呈近似雙曲線形狀。

（2）粗集料的品種
碎石形狀不規則，表面粗糙、多稜角，與水泥石的粘結強度較高；
卵石呈圓形或卵圓形，表面光滑，與水泥石的粘結強度較低。
在水泥石強度及其它條件相同時，碎石混凝土的強度高於卵石混凝土的強度

（3）養護條件
在保證足夠濕度情況下，溫度越高，水泥凝結硬化
速度越快，早期強度越高；
低溫時水泥混凝土硬化比較緩慢，當溫度低至0℃以下時，硬化不但停止，且具有冰凍破壞的危險；
（4）齡期：齡期是指混凝土在正常養護條件下所經歷的時間。
在正常的養護條件下，混凝土的抗壓強度隨齡期的增加而不斷發展，在7～14d內強度發展較快，以後逐漸減慢，28d後強度發展更慢。
耐久性
保證混凝土在自然環境及使用條件下的耐久性要求。
抗滲性混凝土的抗滲性是指混凝土抵抗壓力滲透的能力。
抗凍性混凝土的抗凍性是指混凝土在飽和水狀態下，能抵抗凍融循環作用而不發生破壞，強度也不顯著降低的性質。
抗侵蝕性 混凝土的抗侵蝕性主要取決於水泥石的抗侵蝕性。
抗碳化性混凝土的碳化主要指水泥石的碳化。
鹼集料反應鹼集料反應是指水泥、外加劑等混凝土組成物及環境中的鹼與集料中鹼活性礦物在潮濕環境下緩慢發生並導致混凝土開裂破壞的膨脹反應。
提高混凝土耐久性的措施
（1）合理選擇混凝土的組成材料：根據混凝土工程特點或所處環境條件，選擇水泥品種；選擇質量良好、技術要求合格的骨料。
（2）提高混凝土製品的密實度：嚴格控制混凝土的水灰比和水泥用量；選擇級配良好的骨料及合理砂率，保證混凝土的密實度；摻入適量減水劑，提高混凝土的密實度；嚴格按操作規程進行施工操作。
（3）改善混凝土的孔隙結構：在混凝土中摻入適量引氣劑，可改善混凝土內部的孔結構，封閉孔隙的存在，可以提高混凝土的抗滲性、抗凍性及抗侵蝕性。
經濟性
在保證混凝土工程質量的前提下，合理地使料，降低成本。
JGJ55-2011《普通混凝土配合比設計規程》
2011年12月1日實施
修訂的 主要技術內容
1 總則
1.0.1 為規范普通混凝土配合比設計方法，滿足設計和施工要求，保證混凝土工程質量，並且達到經濟合理，制定本規程。
1.0.2 本規程適用於工業與民用建築及一般構築物所採用的普通混凝土配合比設計。
除一些專業工程以及特殊構築物的混凝土
1.0.3 普通混凝土配合比設計除應符合本規程的規定外，尚應符合國家現行有關標準的規定。
2 術語、符號
2.1 術語
2.1.1普通混凝土：干表觀密度為 2000kg/m3～2800kg/m3的混凝土。
（在建工行業，普通混凝土簡稱混凝土，是指水泥混凝土）
2.1.2干硬性混凝土：拌合物坍落度小於10mm且須用維勃稠度（s）表示其稠度的混凝土。
（維勃稠度可以合理表示坍落度很小甚至為零的混凝土拌合物稠度，維勃稠度等級劃分為5個。）
2 術語、符號
2 術語、符號
2.1.3塑性混凝土：拌合物坍落度為10mm～90mm的混凝土。
2.1.4流動性混凝土：拌合物坍落度為100mm～150mm的混凝土。
2.1.5大流動性混凝土：拌合物坍落度不低於160mm的混凝土。
2 術語、符號
坍落度等級劃分為5個等級。
混凝土拌合物稠度允許偏差
2 術語、符號
2.1.6 抗滲混凝土：抗滲等級不低於P6的混凝土。
2.1.7 抗凍混凝土：抗凍等級不低於F50的混凝土。
（均指設計提出要求的抗滲或抗凍混凝土）
2.1.9 泵送混凝土：可在施工現場通過壓力泵及輸送管道進行澆築的混凝土。
（包括流動性混凝土和大流動性混凝土，泵送時坍落度不小於100mm。）
2 術語、符號
2.1.10大體積混凝土：體積較大的、可能由膠凝材料水化熱引起的溫度應力導致有害裂縫的結構混凝土。
（大體積混凝土也可以定義為，混凝土結構物實體最小幾何尺寸不小於1m的大體量混凝土，或預計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產生的混凝土。）
2 術語、符號
2.1.11 膠凝材料：混凝土中水泥和礦物摻合料的總稱。
2.1.12 膠凝材料用量：混凝土中水泥用量和礦物摻合料用量之和。
（膠凝材料和膠凝材料用量的術語和定義在混凝土工程技術領域已被廣泛接受）
2.1.13 水膠比：混凝土中用水量與膠凝材料用量的質量比。（代替水灰比）
2.1.14 礦物摻合料摻量：礦物摻合料用量占膠凝材料用量的質量百分比。
2.1.15 外加劑摻量：外加劑用量相對於膠凝材料用量的質量百分比。
（11～15是新組建的術語和定義）
2 術語、符號
fb —膠凝材料28d膠砂抗壓強度實測值（MPa）
m0—計算（基準）配合比每立方米混凝土的用量（kg）；
γf—粉煤灰影響系數；
γs—粒化高爐礦渣粉影響系數；
Pt—六個試件中不少於4個未出現滲水時的最大水壓值（MPa）；
P—設計要求的抗滲等級值；
Tt—試配時要求的坍落度值（mm）；
Tp—入泵時要求的坍落度值（mm）
ΔT—試驗測得的預計出機到泵送時間段內的坍落度經時損失值（mm）。
3 基本規定（新增加）
3.0.1 混凝土配合比設計應滿足混凝土配製強度及其他力學性能、拌合物性能、長期性能和耐久性能的設計要求。混凝土拌合物性能、力學性能、長期性能和耐久性能的試驗方法應分別符合現行國家標准《普通混凝土拌合物性能試驗方法標准》GB/T50080、《普通混凝土力學性能試驗方法標准》GB/T50081和《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標准》GB/T50082的規定。
強調混凝土配合比設計應滿足耐久性能要求這是本次規程修訂的重點之一。
3 基本規定（新增加）
3.0.2 混凝土配合比設計應採用工程實際使用的原材料，並應滿足國家現行標準的有關要求；配合比設計應以乾燥狀態骨料為基準，細骨料含水率應小於0.5%，粗骨料含水率應小於0.2%。
我國長期以來一直在建設工程中採用以乾燥狀態骨料為基準的混凝土配合比設計，具有可操作性，應用情況良好。
3 基本規定（最大水膠比）
混凝土結構暴露的環境類別
3 基本規定（最小膠凝材料）
3 基本規定（礦物摻合料最大摻量）
3 基本規定（水溶性氯離子最大含量）
3.0.6 混凝土拌合物中水溶性氯離子最大含量應符合表3.0.6的要求。混凝土拌合物中水溶性氯離子含量應按照現行行業標准《水運工程混凝土試驗規程》JTJ 270中混凝土拌合物中氯離子含量的快速測定方法進行測定。
按環境條件影響氯離子引起鋼銹的程度簡明地分為四類，並規定了各類環境條件下的混凝土中氯離子最大含量。
採用測定混凝土拌合物中氯離子的方法，與測試硬化後混凝土中氯離子的方法相比，時間大大縮短，有利於配合比設計和控制。
表3.0.6中的氯離子含量系相對混凝土中水泥用量的百分比，與控制氯離子相對混凝土中膠凝材料用量的百分比相比，偏於安全。
表3.0.6
3 基本規定（最小含氣量）
3 基本規定（最大鹼含量）
4 混凝土配製強度的確定
4.0.1 混凝土配製強度應按下列規定確定：
1．當混凝土的設計強度等級小於C60時，配製強度應按下式計算：

2．當設計強度等級不小於C60時，配製強度應按下式計算（新增）
4 混凝土配製強度的確定
4.0.2 混凝土強度標准差應按照下列規定確定：
1．當具有近1個月～3個月的同一品種、同一強度等級混凝土的強度資料時，其混凝土強度標准差σ應按下式計算：

n—試件組數，n值應大於或者等於30。
4 混凝土配製強度的確定
對於強度等級不大於C30的混凝土：當σ計算值不小於3.0MPa時，應按照計算結果取值；當σ計算值小於3.0MPa時，σ應取3.0MPa。
對於強度等級大於C30且不大於C60的混凝土：當σ計算值不小於4.0MPa時，應按照計算結果取值；當σ計算值小於4.0MPa時，σ應取4.0MPa。
C20和C25，2.5MPa；（修訂前）
大於或等於C30，3.0MPa。（修訂前）
4 混凝土配製強度的確定
2．當沒有近期的同一品種、同一強度等級混凝土強度資料時，其強度標准差σ可按表4.0.2取值。
≤C20 C25~C45 C50~C55
4.0 5.0 6.0

4 混凝土配製強度的確定
遇有下列情況時應提高混凝土配製強度：
1．現場條件與試驗室條件有顯著差異時；
2．C30等級及其以上強度等級的混凝土，採用非統計方法評定時。
即：配製強度計算公式中的「大於」符號的使用條件。
5 混凝土配合比計算
5.1 水膠比
5.1.1 混凝土強度等級不大於C60等級時，混凝土水膠比宜按下式計算：

fb—膠凝材料（水泥與礦物摻合料按使用比例混合）28d膠砂抗壓強度（MPa），
5 混凝土配合比計算
2．水泥、外加劑或礦物摻合料等原材料品種、質量有顯著變化時。
人工砂混凝土
7.1 抗滲混凝土
7.1.1 抗滲混凝土的原材料應符合下列規定：
1．水泥宜採用普通硅酸鹽水泥
4．粉煤灰等級應為Ⅰ級或Ⅱ級。
大量抗滲混凝土用於地下工程，為了提高抗滲性能和適合地下環境特點，摻加外加劑和礦物摻合料十分有利。在以膠凝材料最小用量作為控制指標的情況下，採用普通硅酸鹽水泥有利於提高混凝土耐久性能和進行質量控制。骨料粒徑太大和含泥（包括泥塊）較多都對混凝土抗滲性能不利。
7.2 抗凍混凝土
7.2.1 抗凍混凝土的原材料應符合下列規定
6．在鋼筋混凝土和預應力混凝土中不得摻用含有氯鹽的防凍劑；在預應力混凝土中不得摻用含有亞硝酸鹽或碳酸鹽的防凍劑。
採用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥配製抗凍混凝土是一個基本做法；骨料含泥（包括泥塊）較多和骨料堅固性差都對混凝土抗凍性能不利。一些混凝土防凍劑中摻用氯鹽，如果採用會引起混凝土中鋼筋銹蝕，導致嚴重的結構混凝土耐久性問題。《混凝土外加劑應用技術規范》GB50119規定含亞硝酸鹽或碳酸鹽的防凍劑嚴禁用於預應力混凝土結構。
7.2 抗凍混凝土
7.2.2 抗凍混凝土配合比應符合下列規定：
1．最大水膠比和最小膠凝材料用量（增加的）應符合表7.2.2-1的規定
2．復合礦物摻合料摻量宜符合表7.2.2-2的規定；其它礦物摻合料摻量宜符合本規程表3.0.5-1的規定 （增加）
在通常水膠比情況下，混凝土中摻入過量礦物摻合料也對混凝土抗凍性能不利。混凝土中摻用引氣劑是提高混凝土抗凍性能的有效方法之一。
7.3 高強混凝土
7.3.1 高強混凝土的原材料應符合下列規定
1．水泥應選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥（既膠砂強度較高，適合配製高強度等級混凝土；又混合材較少，可摻加較多的礦物摻合料來改善高強混凝土的施工性能。）
2．粗骨料宜採用連續級配，（對於C60混凝土粗骨料最大粒徑不大於31.5）其最大公稱粒徑不宜大於25.0mm，針片狀顆粒含量不宜大於5.0%，含泥量不應大於0.5%，泥塊含量不應大於0.2%；
3．細骨料的細度模數宜為2.6～3.0（大於2.6），含泥量不應大於2.0%，泥塊含量不應大於0.5%；
7.3 高強混凝土
4．宜採用減水率不小於25%的高性能減水劑（高效減水劑或緩凝高效減水劑）；
5．宜復合摻用粒化高爐礦渣粉、粉煤灰和硅灰等礦物摻合料；粉煤灰等級不應低於Ⅱ級；對強度等級不低於C80的高強混凝土宜摻用硅灰。（硅灰摻量一般為3~8%）
（應摻用活性較好的礦物摻合料，且宜復合使用礦物摻合料。）
7.3 高強混凝土
7.3.2 高強混凝土配合比應經試驗確定，在缺乏試驗依據的情況下，配合比設計宜符合下列要求（增加）
1．水膠比、膠凝材料用量和砂率可按表7.3.2選取，並應經試配確定；
2．外加劑和礦物摻合料的品種、摻量，應通過試配確定；礦物摻合料摻量宜為25%～40%；硅灰摻量不宜大於10%；
3．水泥用量不宜大於500kg/m3。（水泥不大於550kg/m3，膠凝材料總量不大於600kg/m3）
7.3 高強混凝土
7.3.3 在試配過程中，應採用三個不同的配合比進行混凝土強度試驗，其中一個可為依據表7.3.2計算後調整拌合物的試拌配合比，另外兩個配合比的水膠比，宜較試拌配合比分別增加和減少0.02。
7.3.4 高強混凝土設計配合比確定後，尚應採用該配合比進行不少於三盤混凝土的重復試驗，每盤混凝土應至少成型一組試件，每組混凝土的抗壓強度不應低於配製強度。
7.3.5 高強混凝土抗壓強度宜採用標准試件通過試驗測定；使用非標准尺寸試件時，尺寸折算系數應由試驗確定。
7.4 泵送混凝土
7.4.2 泵送混凝土配合比應符合下列規定：
1．膠凝材料用量不宜小於300kg/m3；
2．砂率宜為35%～45%；
3.泵送混凝土的用水量與水泥和礦物摻合料的總量之比不宜大於0.60;（刪除內容）
如果膠凝材料用量太少，水膠比大則漿體太稀，黏度不足，混凝土容易離析，水膠比小則漿體不足，混凝土中骨料量相對過多，這些都不利於混凝土的泵送。
7.4 泵送混凝土
7.4.3 泵送混凝土試配時要求的坍落度值應按下式計算：

Tt—試配時要求的坍落度值（mm）；
Tp—入泵時要求的坍落度值（mm）；
ΔT—試驗測得的預計出機到泵送時間段內的坍落度損失值（mm）。
泵送混凝土出機到泵送時間段內的坍落度經時損失控制在30mm/h以內比較好。
7.5 大體積混凝土
7.5.1 大體積混凝土所用的原材料應符合下列規定：
1．水泥宜採用中、低熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥，水泥的3d和7d水化熱應符合標准規定；當採用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥時應摻加礦物摻合料，膠凝材料的3d和7d水化熱分別不宜大於240kJ/kg和270kJ/kg。
2．粗骨料宜為連續級配，最大公稱粒徑不宜小於31.5mm，含泥量不應大於1.0%；（考慮限制混凝土變形）
3．細骨料宜採用中砂，含泥量不應大於3.0%。
4．宜摻用礦物摻合料和緩凝型減水劑。（緩減溫升）
7.5 大體積混凝土
7.5.2 當設計採用混凝土60d或90d齡期強度時，宜採用標准試件進行抗壓強度試驗。
由於採用低水化熱的膠凝材料有利於限制大體積混凝土由溫度應力引起的裂縫，所以大體積混凝土中膠凝材料中往往摻用大量粉煤灰等礦物摻合料，使混凝土強度發展較慢，設計採用混凝土60d或90d齡期強度也是合理的。當標准養護時間和標准試件未能兩全時，維持標准試件比較合理。
7.5 大體積混凝土
7.5.3大體積混凝土配合比應符合下列規定：
1．水膠比不宜大於0.55，用水量不宜大於175kg/m3。
2．在保證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；砂率宜為38%～42%。
3．在保證混凝土性能要求的前提下，應減少膠凝材料中的水泥用量，提高礦物摻合料摻量，礦物摻合料摻量應符合本規程表3.0.5條的規定。
7.5 大體積混凝土
7.5.5 在配合比試配和調整時，控制混凝土絕熱溫升不宜大於50℃。
7.5.6 配合比應滿足施工對混凝土凝結時間的要求。
可在配合比試配和調整時通過混凝土絕熱溫升測試設備測定混凝土的絕熱溫升，或通過計算求出混凝土的絕熱溫升，從而在配合比設計過程中控制混凝土絕熱溫升。
延遲混凝土的凝結時間對大體積混凝土施工操作和溫度控制有利，大體積混凝土配合比設計應重視混凝土的凝結時間。

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