混凝土课程设计计算书7500

❶ 混凝土课程设计

普通混凝土配合比设计规程
一、基本知识
1. 普通混凝土是指干密度为2000~2800kg/m3的水泥混凝土。其是由水泥、砂、石、矿物掺合料、外加剂和水组成，它们之间的数量关系直接影响着混凝土的拌合物的和易性、强度及耐久性。
2. 混凝土配合比设计：
狭义：混凝土配合比设计应指采用工程所用原材料，确定混凝土中各原材料的比例用量，以获得具有特定性能混凝土的过程。
广义：混凝土配合比设计应指综合考虑建筑物的结构特点、原材料性能、施工工艺及设备、施工环境、质量管理等因素，结合混凝土的拌合物性能、力学性能和耐久性要求，确定混凝土中各原材料的比例用量，以获得经济合理、性能优良混凝土的连续过程。
3. 配合比设计理念的转变：配合比指标以抗压强度为主转变为耐久性设计为主；矿物掺合料的类型及掺量的提高；外加剂的普遍应用；特殊混凝土的性能要求（高强混凝土、自密实混凝土等）
4.普通混凝土配合比设计的四项基本要求：满足施工要求的和易性；满足设计的强度等级，并具有95%的保证率；满足工程所处环境对混凝土的耐久性要求；经济合理，最大限度节约水泥，降低混凝土的成本。
和易性
混凝土拌合物便于施工操作，能够达到结构
均匀、 成型密实的能力。
和易性主要包括流动性、粘聚性和保水性。
影响和易性因素：
(1)组成材料及其用量之间的关系：
水泥品种及其水泥浆数量和单位用水量；骨料的品种、级配和粗细程度；水灰比；砂率 ；外加剂 。
(2)施工环境的温度、搅拌制度等。
合理砂率与坍落度及水泥用量的关系
强度
满足混凝土工程结构设计或工程进度的强度要求。
影响混凝土强度的因素：
（1）水泥的强度和水灰比 ：
水泥强度越高，则混凝土强度越高。
当混凝土水灰比值在0.40～0.80之间时越大，则混凝土的强度越低；
水灰比定律：在材料相同的条件下，砼强度值随水灰比的增大而减小，其变化规律呈近似双曲线形状。

（2）粗集料的品种
碎石形状不规则，表面粗糙、多棱角，与水泥石的粘结强度较高；
卵石呈圆形或卵圆形，表面光滑，与水泥石的粘结强度较低。
在水泥石强度及其它条件相同时，碎石混凝土的强度高于卵石混凝土的强度

（3）养护条件
在保证足够湿度情况下，温度越高，水泥凝结硬化
速度越快，早期强度越高；
低温时水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至0℃以下时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险；
（4）龄期：龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。
在正常的养护条件下，混凝土的抗压强度随龄期的增加而不断发展，在7～14d内强度发展较快，以后逐渐减慢，28d后强度发展更慢。
耐久性
保证混凝土在自然环境及使用条件下的耐久性要求。
抗渗性混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力渗透的能力。
抗冻性混凝土的抗冻性是指混凝土在饱和水状态下，能抵抗冻融循环作用而不发生破坏，强度也不显著降低的性质。
抗侵蚀性 混凝土的抗侵蚀性主要取决于水泥石的抗侵蚀性。
抗碳化性混凝土的碳化主要指水泥石的碳化。
碱集料反应碱集料反应是指水泥、外加剂等混凝土组成物及环境中的碱与集料中碱活性矿物在潮湿环境下缓慢发生并导致混凝土开裂破坏的膨胀反应。
提高混凝土耐久性的措施
（1）合理选择混凝土的组成材料：根据混凝土工程特点或所处环境条件，选择水泥品种；选择质量良好、技术要求合格的骨料。
（2）提高混凝土制品的密实度：严格控制混凝土的水灰比和水泥用量；选择级配良好的骨料及合理砂率，保证混凝土的密实度；掺入适量减水剂，提高混凝土的密实度；严格按操作规程进行施工操作。
（3）改善混凝土的孔隙结构：在混凝土中掺入适量引气剂，可改善混凝土内部的孔结构，封闭孔隙的存在，可以提高混凝土的抗渗性、抗冻性及抗侵蚀性。
经济性
在保证混凝土工程质量的前提下，合理地使料，降低成本。
JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》
2011年12月1日实施
修订的 主要技术内容
1 总则
1.0.1 为规范普通混凝土配合比设计方法，满足设计和施工要求，保证混凝土工程质量，并且达到经济合理，制定本规程。
1.0.2 本规程适用于工业与民用建筑及一般构筑物所采用的普通混凝土配合比设计。
除一些专业工程以及特殊构筑物的混凝土
1.0.3 普通混凝土配合比设计除应符合本规程的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术语、符号
2.1 术语
2.1.1普通混凝土：干表观密度为 2000kg/m3～2800kg/m3的混凝土。
（在建工行业，普通混凝土简称混凝土，是指水泥混凝土）
2.1.2干硬性混凝土：拌合物坍落度小于10mm且须用维勃稠度（s）表示其稠度的混凝土。
（维勃稠度可以合理表示坍落度很小甚至为零的混凝土拌合物稠度，维勃稠度等级划分为5个。）
2 术语、符号
2 术语、符号
2.1.3塑性混凝土：拌合物坍落度为10mm～90mm的混凝土。
2.1.4流动性混凝土：拌合物坍落度为100mm～150mm的混凝土。
2.1.5大流动性混凝土：拌合物坍落度不低于160mm的混凝土。
2 术语、符号
坍落度等级划分为5个等级。
混凝土拌合物稠度允许偏差
2 术语、符号
2.1.6 抗渗混凝土：抗渗等级不低于P6的混凝土。
2.1.7 抗冻混凝土：抗冻等级不低于F50的混凝土。
（均指设计提出要求的抗渗或抗冻混凝土）
2.1.9 泵送混凝土：可在施工现场通过压力泵及输送管道进行浇筑的混凝土。
（包括流动性混凝土和大流动性混凝土，泵送时坍落度不小于100mm。）
2 术语、符号
2.1.10大体积混凝土：体积较大的、可能由胶凝材料水化热引起的温度应力导致有害裂缝的结构混凝土。
（大体积混凝土也可以定义为，混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。）
2 术语、符号
2.1.11 胶凝材料：混凝土中水泥和矿物掺合料的总称。
2.1.12 胶凝材料用量：混凝土中水泥用量和矿物掺合料用量之和。
（胶凝材料和胶凝材料用量的术语和定义在混凝土工程技术领域已被广泛接受）
2.1.13 水胶比：混凝土中用水量与胶凝材料用量的质量比。（代替水灰比）
2.1.14 矿物掺合料掺量：矿物掺合料用量占胶凝材料用量的质量百分比。
2.1.15 外加剂掺量：外加剂用量相对于胶凝材料用量的质量百分比。
（11～15是新组建的术语和定义）
2 术语、符号
fb —胶凝材料28d胶砂抗压强度实测值（MPa）
m0—计算（基准）配合比每立方米混凝土的用量（kg）；
γf—粉煤灰影响系数；
γs—粒化高炉矿渣粉影响系数；
Pt—六个试件中不少于4个未出现渗水时的最大水压值（MPa）；
P—设计要求的抗渗等级值；
Tt—试配时要求的坍落度值（mm）；
Tp—入泵时要求的坍落度值（mm）
ΔT—试验测得的预计出机到泵送时间段内的坍落度经时损失值（mm）。
3 基本规定（新增加）
3.0.1 混凝土配合比设计应满足混凝土配制强度及其他力学性能、拌合物性能、长期性能和耐久性能的设计要求。混凝土拌合物性能、力学性能、长期性能和耐久性能的试验方法应分别符合现行国家标准《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080、《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081和《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082的规定。
强调混凝土配合比设计应满足耐久性能要求这是本次规程修订的重点之一。
3 基本规定（新增加）
3.0.2 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，细骨料含水率应小于0.5%，粗骨料含水率应小于0.2%。
我国长期以来一直在建设工程中采用以干燥状态骨料为基准的混凝土配合比设计，具有可操作性，应用情况良好。
3 基本规定（最大水胶比）
混凝土结构暴露的环境类别
3 基本规定（最小胶凝材料）
3 基本规定（矿物掺合料最大掺量）
3 基本规定（水溶性氯离子最大含量）
3.0.6 混凝土拌合物中水溶性氯离子最大含量应符合表3.0.6的要求。混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3.0.6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。
表3.0.6
3 基本规定（最小含气量）
3 基本规定（最大碱含量）
4 混凝土配制强度的确定
4.0.1 混凝土配制强度应按下列规定确定：
1．当混凝土的设计强度等级小于C60时，配制强度应按下式计算：

2．当设计强度等级不小于C60时，配制强度应按下式计算（新增）
4 混凝土配制强度的确定
4.0.2 混凝土强度标准差应按照下列规定确定：
1．当具有近1个月～3个月的同一品种、同一强度等级混凝土的强度资料时，其混凝土强度标准差σ应按下式计算：

n—试件组数，n值应大于或者等于30。
4 混凝土配制强度的确定
对于强度等级不大于C30的混凝土：当σ计算值不小于3.0MPa时，应按照计算结果取值；当σ计算值小于3.0MPa时，σ应取3.0MPa。
对于强度等级大于C30且不大于C60的混凝土：当σ计算值不小于4.0MPa时，应按照计算结果取值；当σ计算值小于4.0MPa时，σ应取4.0MPa。
C20和C25，2.5MPa；（修订前）
大于或等于C30，3.0MPa。（修订前）
4 混凝土配制强度的确定
2．当没有近期的同一品种、同一强度等级混凝土强度资料时，其强度标准差σ可按表4.0.2取值。
≤C20 C25~C45 C50~C55
4.0 5.0 6.0

4 混凝土配制强度的确定
遇有下列情况时应提高混凝土配制强度：
1．现场条件与试验室条件有显著差异时；
2．C30等级及其以上强度等级的混凝土，采用非统计方法评定时。
即：配制强度计算公式中的“大于”符号的使用条件。
5 混凝土配合比计算
5.1 水胶比
5.1.1 混凝土强度等级不大于C60等级时，混凝土水胶比宜按下式计算：

fb—胶凝材料（水泥与矿物掺合料按使用比例混合）28d胶砂抗压强度（MPa），
5 混凝土配合比计算
2．水泥、外加剂或矿物掺合料等原材料品种、质量有显著变化时。
人工砂混凝土
7.1 抗渗混凝土
7.1.1 抗渗混凝土的原材料应符合下列规定：
1．水泥宜采用普通硅酸盐水泥
4．粉煤灰等级应为Ⅰ级或Ⅱ级。
大量抗渗混凝土用于地下工程，为了提高抗渗性能和适合地下环境特点，掺加外加剂和矿物掺合料十分有利。在以胶凝材料最小用量作为控制指标的情况下，采用普通硅酸盐水泥有利于提高混凝土耐久性能和进行质量控制。骨料粒径太大和含泥（包括泥块）较多都对混凝土抗渗性能不利。
7.2 抗冻混凝土
7.2.1 抗冻混凝土的原材料应符合下列规定
6．在钢筋混凝土和预应力混凝土中不得掺用含有氯盐的防冻剂；在预应力混凝土中不得掺用含有亚硝酸盐或碳酸盐的防冻剂。
采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制抗冻混凝土是一个基本做法；骨料含泥（包括泥块）较多和骨料坚固性差都对混凝土抗冻性能不利。一些混凝土防冻剂中掺用氯盐，如果采用会引起混凝土中钢筋锈蚀，导致严重的结构混凝土耐久性问题。《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119规定含亚硝酸盐或碳酸盐的防冻剂严禁用于预应力混凝土结构。
7.2 抗冻混凝土
7.2.2 抗冻混凝土配合比应符合下列规定：
1．最大水胶比和最小胶凝材料用量（增加的）应符合表7.2.2-1的规定
2．复合矿物掺合料掺量宜符合表7.2.2-2的规定；其它矿物掺合料掺量宜符合本规程表3.0.5-1的规定 （增加）
在通常水胶比情况下，混凝土中掺入过量矿物掺合料也对混凝土抗冻性能不利。混凝土中掺用引气剂是提高混凝土抗冻性能的有效方法之一。
7.3 高强混凝土
7.3.1 高强混凝土的原材料应符合下列规定
1．水泥应选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥（既胶砂强度较高，适合配制高强度等级混凝土；又混合材较少，可掺加较多的矿物掺合料来改善高强混凝土的施工性能。）
2．粗骨料宜采用连续级配，（对于C60混凝土粗骨料最大粒径不大于31.5）其最大公称粒径不宜大于25.0mm，针片状颗粒含量不宜大于5.0%，含泥量不应大于0.5%，泥块含量不应大于0.2%；
3．细骨料的细度模数宜为2.6～3.0（大于2.6），含泥量不应大于2.0%，泥块含量不应大于0.5%；
7.3 高强混凝土
4．宜采用减水率不小于25%的高性能减水剂（高效减水剂或缓凝高效减水剂）；
5．宜复合掺用粒化高炉矿渣粉、粉煤灰和硅灰等矿物掺合料；粉煤灰等级不应低于Ⅱ级；对强度等级不低于C80的高强混凝土宜掺用硅灰。（硅灰掺量一般为3~8%）
（应掺用活性较好的矿物掺合料，且宜复合使用矿物掺合料。）
7.3 高强混凝土
7.3.2 高强混凝土配合比应经试验确定，在缺乏试验依据的情况下，配合比设计宜符合下列要求（增加）
1．水胶比、胶凝材料用量和砂率可按表7.3.2选取，并应经试配确定；
2．外加剂和矿物掺合料的品种、掺量，应通过试配确定；矿物掺合料掺量宜为25%～40%；硅灰掺量不宜大于10%；
3．水泥用量不宜大于500kg/m3。（水泥不大于550kg/m3，胶凝材料总量不大于600kg/m3）
7.3 高强混凝土
7.3.3 在试配过程中，应采用三个不同的配合比进行混凝土强度试验，其中一个可为依据表7.3.2计算后调整拌合物的试拌配合比，另外两个配合比的水胶比，宜较试拌配合比分别增加和减少0.02。
7.3.4 高强混凝土设计配合比确定后，尚应采用该配合比进行不少于三盘混凝土的重复试验，每盘混凝土应至少成型一组试件，每组混凝土的抗压强度不应低于配制强度。
7.3.5 高强混凝土抗压强度宜采用标准试件通过试验测定；使用非标准尺寸试件时，尺寸折算系数应由试验确定。
7.4 泵送混凝土
7.4.2 泵送混凝土配合比应符合下列规定：
1．胶凝材料用量不宜小于300kg/m3；
2．砂率宜为35%～45%；
3.泵送混凝土的用水量与水泥和矿物掺合料的总量之比不宜大于0.60;（删除内容）
如果胶凝材料用量太少，水胶比大则浆体太稀，黏度不足，混凝土容易离析，水胶比小则浆体不足，混凝土中骨料量相对过多，这些都不利于混凝土的泵送。
7.4 泵送混凝土
7.4.3 泵送混凝土试配时要求的坍落度值应按下式计算：

Tt—试配时要求的坍落度值（mm）；
Tp—入泵时要求的坍落度值（mm）；
ΔT—试验测得的预计出机到泵送时间段内的坍落度损失值（mm）。
泵送混凝土出机到泵送时间段内的坍落度经时损失控制在30mm/h以内比较好。
7.5 大体积混凝土
7.5.1 大体积混凝土所用的原材料应符合下列规定：
1．水泥宜采用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，水泥的3d和7d水化热应符合标准规定；当采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥时应掺加矿物掺合料，胶凝材料的3d和7d水化热分别不宜大于240kJ/kg和270kJ/kg。
2．粗骨料宜为连续级配，最大公称粒径不宜小于31.5mm，含泥量不应大于1.0%；（考虑限制混凝土变形）
3．细骨料宜采用中砂，含泥量不应大于3.0%。
4．宜掺用矿物掺合料和缓凝型减水剂。（缓减温升）
7.5 大体积混凝土
7.5.2 当设计采用混凝土60d或90d龄期强度时，宜采用标准试件进行抗压强度试验。
由于采用低水化热的胶凝材料有利于限制大体积混凝土由温度应力引起的裂缝，所以大体积混凝土中胶凝材料中往往掺用大量粉煤灰等矿物掺合料，使混凝土强度发展较慢，设计采用混凝土60d或90d龄期强度也是合理的。当标准养护时间和标准试件未能两全时，维持标准试件比较合理。
7.5 大体积混凝土
7.5.3大体积混凝土配合比应符合下列规定：
1．水胶比不宜大于0.55，用水量不宜大于175kg/m3。
2．在保证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；砂率宜为38%～42%。
3．在保证混凝土性能要求的前提下，应减少胶凝材料中的水泥用量，提高矿物掺合料掺量，矿物掺合料掺量应符合本规程表3.0.5条的规定。
7.5 大体积混凝土
7.5.5 在配合比试配和调整时，控制混凝土绝热温升不宜大于50℃。
7.5.6 配合比应满足施工对混凝土凝结时间的要求。
可在配合比试配和调整时通过混凝土绝热温升测试设备测定混凝土的绝热温升，或通过计算求出混凝土的绝热温升，从而在配合比设计过程中控制混凝土绝热温升。
延迟混凝土的凝结时间对大体积混凝土施工操作和温度控制有利，大体积混凝土配合比设计应重视混凝土的凝结时间。

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