五、混凝土質量控制

混凝土生產中的質量波動是客觀存在的，因此一定要進行質量管理，而管理的目的在于控制其在一定的范圍內波動，以達到質量穩定。在混凝土施工過程中，原材料、施工養護、試驗條件，氣候因素的變化，均可能造成混凝土質量的波動，影響到混凝土和易性、強度和耐久性。由于強度是混凝土的主要技術指標，其他性能可從強度得到間接反映，故以強度為例分析波動的因素。五、混凝土質量控制(一)混凝土質量波動的原因原材料的質量波動。砂細度模數和級配，粗骨料最大粒徑和級配，超遜徑含量，骨料含泥量，骨料含水量，水泥強度，外加劑質量等。施工和養護引起的混凝土質量波動。計量，混凝土攪拌時間和運輸時間長短，振搗時間長短，澆水養護時間，氣溫和濕度變化等。試驗條件變化引起的混凝土質量波動。取樣代表性，成型質量，試件的養護條件變化，試驗機自身誤差以及試驗人員操作的熟練程度等。(一)混凝土質量波動的原因

由于混凝土的抗壓強度與混凝土其它性能有相關性，能較好地反映混凝土的全面質量，因此工程中常以混凝土抗壓強度作為重要的質量控制指標，并以此作為評定混凝土生產質量水平的依據。在正常生產施工條件下，影響混凝土強度的因素都是隨機變化的，因此混凝土的強度也應是隨機變量。對于隨機變量的問題可以采用數理統計的方法來進行處理和評定。由于混凝土的抗壓強度與混凝土其它性能有相關性，能較好用數理統計方法可求出幾個特征統計量:強度平均值、強度標準差(σ)以及變異系數(Cv)。強度標準差越大，說明強度的離散程度越大，混凝土質量愈不均勻。也可用變異系數來評定，值越小，混凝土質量愈均勻。用數理統計方法可求出幾個特征統計量:我國《混凝土強度檢驗評定標準》GB107-1987根據強度標準差的大小，將混凝土生產單位的質量管理水平劃分為“優良”、“一般”及“差”三等?；炷翉姸鹊燃墸糃20≥C20生產單位生產管理水平優良一般差優良一般差強度標準差預拌混凝土和預制混凝土構件廠≤3.0≤4.0＞4.0≤3.5≤5.0＞5.0集中攪拌混凝土的施工現場≤3.5≤4.5＞4.5≤4.0≤5.5＞5.5強度等于和高于要求強度等級的百分率P，%≥95≥85≤85≥95≥85≤85我國《混凝土強度檢驗評定標準》GB107-1987根據強度標用數理統計方法可求出幾個特征統計量:強度平均值、強度標準差(σ)以及變異系數(Cv)。強度標準差越大，說明強度的離散程度越大，混凝土質量愈不均勻。也可用變異系數來評定，值越小，混凝土質量愈均勻。用數理統計方法可求出幾個特征統計量:（二）混凝土質量（強度）波動的規律混凝土的質量波動符合正態分布規律。由于各種原因，即使在正常的原材料供應和施工條件下，混凝土的強度有時偏高，有時偏低，但總是在配制強度的附近波動。質量控制越嚴，施工管理水平越高，則波動的幅度越??；反之，則波動的幅度越大。（二）混凝土質量（強度）波動的規律正態分布的特點：1.曲線形態呈鐘型，在對稱軸的兩側曲線上各有一個拐點。拐點至對稱軸的距離等于1個標準差。2.曲線以平均強度為對稱軸兩邊對稱。3.曲線與橫座標之間圍成的面積為總概率，即100%。4.曲線越窄、越高，表明混凝土勻質性好，施工管理水平高。若曲線寬且矮，施工管理水平差。因此從概率分布曲線可以比較直觀地分析混凝土質量的波動情況。正態分布的特點：對同一種混凝土進行系統的隨機抽樣，測試結果表明其強度的波動規律符合正態分布?？捎脙蓚€特征統計量——強度平均值和強度標準差(σ)作出描述。強度平均值對應于正態分布曲線中的概率密度峰值處的強度值，即曲線的對稱軸所在之處。故強度平均值反映了混凝土總體強度的平均水平，但不能反映混凝土強度的波動情況。對同一種混凝土進行系統的隨機抽樣，測試結果表明其強度的波動規強度標準差（又稱均方差）強度標準差是正態分布曲線上兩側的拐點離開強度平均值處對稱軸的距離，它反映了強度離散性（即波動）的情況。σ值越大，強度分布曲線越矮而寬，說明強度的離散程度較大，反映了生產管理水平低下，強度質量不穩定。強度標準差（又稱均方差）A混凝土的強度質量比B混凝土的穩定，生產管理水平也更高。A混凝土的強度質量比B混凝土的穩定，生產管理水平也更高。變異系數由于混凝土強度的標準差隨強度等級的提高而增大，故也可采用變異系數(CV)作為評定混凝土質量均勻性的指標。變異系數愈小,表示混凝土質量愈穩定；變異系數值大，則表示混凝土質量穩定性差。變異系數強度保證率除混凝土強度質量的穩定性之外，還須考慮符合設計要求的強度等級的合格率，即強度保證率。是指在混凝土強度總體中，不小于設計要求的強度等級標準值（fcu,k）的概率P(％)。強度正態分布曲線下的面積為概率的總和，等于100％。強度保證率P：強度保證率t：概率度，或稱為保證率系數混凝土設計強度等級P：強度保證率混凝土設計強度等級如混凝土配合比設計規范中規定，為使混凝土實際平均強度大于等于設計強度等級的保證率達到95%以上，此時相應的保證率系數t=1.645，則在配置混凝土過程中：t0.000.500.800.841.001.041.201.281.401.501.60P（%）50.069.278.880.084.185.188.590.091.993.394.5t1.6451.701.751.811.881.962.002.052.332.503.00P（%）95.095.596.096.597.097.597.798.099.099.499.87標準正態分布概率如混凝土配合比設計規范中規定，為使混凝土實際平均強度大于等于（三）混凝土質量控制混凝土質量控制的目標是使所生產的混凝土能按規定的保證率滿足設計要求。三個過程

混凝土生產前的初步控制。人員、設備、組成材料的檢驗及配合比的確定與調整等。

混凝土生產過程中的控制。稱量、攪拌、運輸、澆筑、振搗及養護等。

混凝土生產后的合格性控制。批量劃分，批取樣數，檢測方法和驗收界限等。（三）混凝土質量控制（四）混凝土強度檢驗評定按照《混凝土強度檢驗評定標準》GB107-1987進行，有統計法和非統計法兩種方法。1、組批同強度等級、齡期、生產工藝、配合比施工現場還應按單位工程的驗收項目劃分。2、取樣每100盤，不超過100m3，不少于1次；每工作班，少于100盤，不少于1次。1塊？1組？幾組？（四）混凝土強度檢驗評定1塊？3、每組試件的取值1）抗壓強度取三個試件的算術平均值；2）3個測值中如有1個與中間值的差值超過中間值的15%時，則取中間值作為該組試件的抗壓強度值；3）如有2個測值與中間值的差均超過中間值的15%，則該組試件的試驗結果無效。4、尺寸換算系數邊長200mm，1.05邊長150mm，1.00邊長100mm，0.953、每組試件的取值5、統計法1）混凝土的生產條件在較長時間內能保持一致，且同一品種混凝土的強度變異性能保持穩定時，應由連續的三組試件代表一個驗收批，強度要求如下：fcu,m≥fcu,k+0.7fcu,min≥fcu,k-0.7

且fcu,min≥0.85fcu,k，強度等級不高于C20fcu,min≥

0.9fcu,k，強度等級高于C20同一驗收批混凝土強度的平均值設計的混凝土強度的標準值驗收批混凝土強度的標準差同一驗收批混凝土強度的最小值5、統計法同一驗收批混凝土強度的平均值設計的混凝土強度的標準驗收批混凝土強度的標準差，應根據前一檢驗期內同一品種混凝土試件的強度數據確定。△fcu,i：前一檢驗期內第i驗收批混凝土試件中強度的最大值與最小值之差；m：前一檢驗期內驗收批總批數（三個月內，不少于15批）。驗收批混凝土強度的標準差，應根據前一檢驗期內同一品種混凝2）混凝土的生產條件不能滿足上述條件的規定時，或在前一檢驗期內的同一品種混凝土沒有足夠的強度數據用以確定驗收批混凝土強度標準差時，由不少于10組的試件代表一個驗收批，強度要求如下：。fcu,m-λ1Sfcu≥0.9fcu,kfcu,min≥λ2fcu,kSfcu：驗收批混凝土強度的標準差，當的計算值小于0.06fcu,k

時，取=0.06fcu,k；λ1、λ2

：合格判定系數試件組數10～1415～24≥25λ11.71.651.60λ2

0.90.852）混凝土的生產條件不能滿足上述條件的規定時，或在前一檢驗期6、非統計法對零星生產的預制構件或現場攪拌批量不大的混凝土，可采用非統計方法評定，驗收批強度要求如下：fcu,m≥1.15fcu,k

fcu,min≥0.95fcu,k7、當對混凝土的試件強度代表性有懷疑時，可采用鉆取芯樣或其他非破損檢驗方法，推定結構、構件混凝土強度，作為是否應進行處理的依據。6、非統計法六、混凝土配合比設計（一）混凝土配合比設計的基本要求1、混凝土拌合物須具有與施工條件相適應的和易性。

2、滿足混凝土結構設計的強度等級。

3、具有適應所處環境條件下的耐久性。

4、在保證上述三項基本要求前提下的經濟性。六、混凝土配合比設計（二）混凝土配合比設計的依據

1、混凝土配合比設計基本參數的確定水灰比（W/C）、單位用量（W0）和砂率（Sp）三個基本參數是達到混凝土配合設計的四項基本要求的關鍵。2、三個參數的確定原則1）水灰比水灰比：根據強度和耐久性確定。原則：滿足混凝土設計強度和耐久性的基礎上，選用較大水灰比，以節約水泥，降低混凝土成本。（二）混凝土配合比設計的依據2）單位用水量單位用水量：根據施工和易性確定。原則：滿足施工和易性的基礎上，按坍落度要求和粗骨料品種、最大粒徑盡量選用較小的單位用水量，以節約水泥。因為當W/C一定時，用水量越小，所需水泥用量也越少。2）單位用水量3）砂率砂率：根據混凝土和易性、強度和耐久性確定。原則：砂子的用量填滿石子的空隙略有富余。應盡可能選用最優砂率，并根據砂子細度模數、坍落度要求等加以調整，有條件時宜通過試驗確定。3）砂率（三）混凝土配合比設計計算的材料基準1、混凝土配合比設計以計算1m3混凝土中各材料用量為基準；2、骨料以干燥狀態為基準。所謂干燥狀態的骨料系指細骨科含水率小于0.5％，粗骨料含水率小于0.2％。3、如果以飽和面干骨科為基準進行計算時，則應作相應的修改。（三）混凝土配合比設計計算的材料基準（四）混凝土配合比設計方法和原理體積法（絕對體積法）重量法（假定表觀密度法）1、體積法基本原理體積法的基本原理為混凝土的總體積等于砂子、石子、水、水泥體積及混凝土中所含的少量空氣體積之總和。Vh=Vw+Vc+VS+Vg+VkVh、Vc、Vw、Vs、Vg、Vk：混凝土、水泥、水、砂、石子、空氣的體積（四）混凝土配合比設計方法和原理可以寫成C0、W0、S0、G0：1m3混凝土中水泥、水、砂、石子的質量（kg）；ρw、ρc、ρs、ρg：水、水泥的密度，砂、石子的表觀密度（g/cm3）；10α：混凝土中空氣體積；α：混凝土含氣量百分率（%），在不使用引氣型外加劑時，取α=1?？梢詫懗?、重量法基本原理混凝土的總重量等于各組成材料重量之和。當混凝土所用原材料和三項基本參數確定后，混凝土的表觀密度（即1m3混凝土的重量）接近某一定值。可預先能假定出混凝土表觀密度ρ0h，在2350～2450kg/m3之間。C0、W0、S0、G0：1m3混凝土中水泥、水、砂、石子的質量（kg）；2、重量法基本原理（五）混凝土配合比設計初步計算配合比根據原始技術資料調整獲得滿足和易性要求基準配合比強度和耐久性滿足設計要求試驗室配合比砂、石料含水率換算成施工配合比（五）混凝土配合比設計初步計算配合比根據原始技術資料調整1、配合比設計步驟1）確定混凝土配制強度（1）當生產單位或施工單位具有統計資料時，σ可根據實際情況自行控制取值，但強度等級小于等于C25時，不應小于2.5MPa；當強度等級≥C30時，不應小于3.0MPa；（2）當無統計資料和經驗時：混凝土設計強度等級＜C20C20～C50＞C50σ（MPa）4.05.06.01、配合比設計步驟1）確定混凝土配制強度混凝土設計強度等級322）確定水灰比

碎石：αa

=0.46，αb=0.07卵石：

αa=0.48，αb

=0.33Kc水泥強度等級富余系數，一般取1.05～1.15。如水泥已存放一定時間，則取1.0；如存放時間超過3個月，或水泥已有結塊現象，可能小于1.0，必須通過試驗實測。2）確定水灰比333）確定混凝土拌和用水量W0（查表得到???）項目指標卵石最大粒徑（mm）碎石最大粒徑（mm）102031.540162031.540坍落度（mm）10～3035～5055～7075～90190200210215170180190195160170180185150160170175200210220230185195205215175185195205165175185195維勃稠度（s）16～2011～155～10175180185160165170---145150155180185190170175180---155160165混凝土單位用水量選用表1.本表用水量系采用中砂時的平均取值，如采用細砂，每立方米混凝土用水量可增加5～10kg，采用粗砂時則可減少5～10kg。

2.摻用各種外加劑或摻合料時，可相應增減用水量。

3.本表不適用于水灰比小于0.4時的混凝土以及采用特殊成型工藝的混凝土3）確定混凝土拌和用水量W0（查表得到???）項目指344）計算水泥用量環境條件條件最大水灰比最小水泥用量（kg）素混凝土鋼筋混凝土預應力混凝土素混凝土鋼筋混凝土預應力混凝土干燥室內正常環境不規定0.650.60200260300潮濕無凍害室內潮濕環境；露天環境；與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環境0.700.600.60225280300有凍害室內潮濕且受凍害；嚴寒和寒冷地區的露天環境；與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環境0.550.550.55250280300有凍害和除冰劑潮濕有凍害和除冰劑的室內外環境0.500.500.503003003004）計算水泥用量環境條件條件最大水灰比最小水泥用量（kg）素355）確定合理砂率（Sp）（1）可根據骨料品種、粒徑及W/C查表選取。實際選用時可采用內插法，并根據附加說明進行修正。（2）在有條件時，可通過試驗確定最優砂率。水灰比（W/C）卵石最大粒徑（mm）碎石最大粒徑（mm）1020401620400.400.500.600.7026～3230～3533～3836～4125～3129～3432～3735～4024～3028～3331～3634～3930～3533～3836～4139～4429～3432～3735～4038～4327～3230～3533～3836～41混凝土砂率選用表（1）表中數值系中砂的選用砂率。對細砂或粗砂，可相應地減少或增大砂率；（2）本砂率適用于坍落度為10～60mm的混凝土。坍落度如大于60mm或小于10mm時，應相應增大或減小砂率；按每增大20mm，砂率增大1%的幅度予以調整。（3）只用一個單粒級粗骨料配制混凝土時，砂率值應適當增大；（4）摻有各種外加劑或摻合料時，其合理砂率值應經試驗或參照其他有關規定選用；（5）對薄壁構件砂率取偏大值。5）確定合理砂率（Sp）水灰比（W/C）卵石最大粒徑（mm）366）計算砂、石用量（S0、G0），確定初步計算配合比（1）重量法：

（2）體積法：6）計算砂、石用量（S0、G0），確定初步計算配合比37（3）配合比的表達方式：①根據上述方法求得的C0、W0、S0、G0，直接以每立方米混凝土材料的用量（kg）表示。②根據各材料用量間的比例關系表示：C0：S0：G0＝1：S0/C0：G0/C0，再加上W/C值。（3）配合比的表達方式：382、確定基準配合比根據初步計算配合比配成混凝土拌合物，先測定混凝土坍落度，同時觀察粘聚性和保水性。（1）當坍落度小于設計要求時，保持水灰比不變，增加用水量和水泥用量（水泥漿）。（2）當坍落度大于設計要求時，保持砂率不變，增加砂、石用量。（3）當粘聚性和保水性不良時，適當增加砂用量，即增大砂率。2、確定基準配合比（4）當拌合物砂漿量過多時，可單獨加入適量石子，即降低砂率。在混凝土和易性滿足要求后，測定拌合物的實際表觀密度ρｈ，并按下式計算每1m3混凝土的各材料用量——即基準配合比：（4）當拌合物砂漿量過多時，可單獨加入適量石子，即降低砂率。若初步計算配合比和易性滿足要求則無需調整，但須測定實際混凝土拌合物的表觀密度，避免出現“負方”或“超方”現象。負方：初步計算1m3混凝土，在實際拌制時，少于或多于1m3；超方：初步計算1m3混凝土，在實際拌制時，少于或多于1m3；當混凝土表觀密度實測值與計算值之差的絕對值不超過計算值的2%時，則初步計算配合比即為基準配合比，無需調整。若初步計算配合比和易性滿足要求則無需調整，但須測定實際混凝土令：A＝C拌+W拌+S拌+G拌令：A＝C拌+W拌+S拌+G拌3、確定試驗室配合比1）根據基準配合比和水灰比；2）保持用水量不變，水灰比分別增加和減少0.05，且用水量應與基準配合比相同，砂率可分別增加和減少1%，再確定兩個配合比。3）均需測試三個配合比拌合物的流動性、粘聚性、保水性和表觀密度3、確定試驗室配合比4）試驗室配合比的確定（1）三個配合比制作的試件經標養28天；（2）分別測試抗壓強度；（3）作強度——灰水比圖；（4）確定與配制強度相對應的灰水比；（5）重新計算水泥和砂石用量。對混凝土的抗滲、抗凍等耐久性指標有要求時，則還應進行相應試驗，結果符合要求。強度和耐久性均合格配合比，稱為混凝土試驗室配合比。1m3混凝土的各材料用量記作C、W、S、G。4）試驗室配合比的確定強度——灰水比圖1.81.92.02.12.22.32.4393735333129抗壓強度灰水比強度——灰水比圖1.81.92.02.124、確定施工配合比試驗室配合比是以干燥（或飽和面干）材料為基準?，F場施工所用的砂、石料常含有一定水分，現場配料前，必須先測定砂石料的含水率，計算獲得砂石料的稱量值。設砂的含水率為a%，石子的含水率為b%，施工配合比：4、確定施工配合比普通混凝土配合比設計實例某處于嚴寒地區受凍部位的普通鋼筋混凝土，其設計強度等級為C25，施工要求的坍落度為35~50mm，采用機械攪拌和機械振動成型。施工單位無歷史統計資料。試確定混凝土的配合比。原材料水泥：強度等級32.5普硅，強度富余系數為1.13，密度3.1g/cm3；砂：中砂，細度模數2.3，級配合格，表觀密度為2.65g/cm3，含水率3%；碎石：最大粒徑為31.5mm，級配合格，表觀密度為2.70g/cm3，含水率l%；水：飲用水。普通混凝土配合比設計實例某處于嚴寒地區受凍部位的普通鋼筋混計算例題某混凝土配合比，W/C=0.51，1m3各項材料C：W：S：G=386：195：588：1183，水泥密度為3.1g/cm3，砂表觀密度為2.65g/cm3，現擬采用粉煤灰（密度為2.0g/cm3）超量取代水泥，取代率為20%，超量系數為1.2，試計算取代后混凝土配合比。計算例題48(一)確定初步配合比1、配制強度fcu,h

根據資料，取標準差σ＝5.0MPa，則

fcu,h

=fcu,k

+1.645

σ

=25+1.645×5.0=33.2MPa2、水灰比Wo/Co在題目提供的環境條件下，要求水灰比不超過0.55，Wo/Co=0.49＜

0.55，滿足要求，故Wo/Co取0.49。(一)確定初步配合比在題目提供的環境條件下，要求水灰比不超過0.55，Wo/Co=0.49＞0.55，滿足要求，故Wo/Co取0.49。3、用水量W0根據坍落度為35～50mm、碎石且最大粒徑為31.5mm、中砂，并考慮砂為中砂偏細。取混凝土的用水量W0＝190kg。在題目提供的環境條件下，要求水灰比不超過0.55，Wo/Co4、水泥用量C0該值大于所規定的最小值，可取C0＝388kg。5、砂率根據水灰比Wo/Co=0.49、碎石最大粒徑為31.5mm、中砂，并考慮砂為中砂偏細，選取混凝土的砂率Sp＝33%。4、水泥用量C06.計算砂用量S0和石用量G0

以積法計算:因未摻引氣劑，故α取1。得S0＝597kg，G0＝1213kgC0＝388kg，W0＝190kg，S0＝597kg，G0＝1213kg6.計算砂用量S0和石用量G0C0＝388kg，W0＝19（二）試拌檢驗、調整及確定實驗室配合比按初步配合比試拌15L混凝土拌合物，其各材料用量為：水泥5.82kg、水2.85kg、砂8.96kg、石18.20kg。攪拌后測得坍落度為20mm，粘聚性和保水性合格。CWSG1m3388190597121315L5.822.858.9618.2坍落度不足（二）試拌檢驗、調整及確定實驗室配合比CWSG1m33881增加水泥漿5%(水灰比不變)，測得坍落度為35mm，且粘聚性和保水性均合格，并測得混凝土表觀密度2360kg/m3。增加的水泥和水的量分別是：ΔC=5.82×5%=0.291kg；ΔW=2.85×5%=0.142kg調整后拌合物的各材料用量：C1=5.82+0.291=6.11kg；W1=2.85+0.142=2.99kg

或C1＝5.82(1+5%)＝6.11kg；W1＝2.85(1+5%)＝2.99kg；S＝8.96kg；G=18.20kgCWSG1m3388190597121315L5.822.858.9618.2增加水泥漿5%(水灰比不變)，測得坍落度為35mm，且粘聚性表觀密度2360kg/m3。調整后混凝土的總質量為A=C1+W1+S+G=6.11+2.99+8.98+18.2=36.26kg此時混凝土的配合比：CWSG1m3388190597121315L5.822.858.9618.2？？6.112.998.9618.2表觀密度2360kg/m3。CWSG1m3388190配合比1配合比2配合比3水灰比提高0.05；用水量不變；假定表觀密度不變；砂率增加1%。水灰比降低0.05；用水量不變；假定表觀密度不變；砂率降低1%。需要實測各配合比的表觀密度配合比1配合比2養護至28d，測得的三個配合比的抗壓強度分別為：34.4MPa、29.9MPa、39.2MPa。繪制灰水比與抗壓強度線性關系圖1.81.92.02.12.22.32.4393735333129抗壓強度灰水比

fcu,h

=33.2MPa灰水比C/W＝1.98養護至28d，測得的三個配合比的抗壓強度分別為：34.4MP由圖可得配制強度fcu,h

=33.2MPa所對應的灰水比C/W＝1.98。可得混凝土配合比：水灰比0.51；用水量不變；假定表觀密度不變；砂率33%。由圖可得水灰比0.51；（三）施工配合比砂：含水率3%；碎石：含水率l%；（三）施工配合比砂：含水率3%；（四）摻減水劑混凝土配合比計算根據求得混凝土基準配合比，水灰比W/C=0.51，C：W：S：G=386：195：588：1183，若摻入減水率為18%的高效減水劑，并保持混凝土強度不變，砂石仍采用上述質量，攪拌后測得坍落度滿足設計要求，且實測混凝土表觀密度h＝2400kg/m3（高效減水劑的質量忽略不計）。求摻減水劑后混凝土的配合比。（四）摻減水劑混凝土配合比計算（四）摻減水劑混凝土配合比計算解：（1）減水率18%，則實際需水量為：W＝195-195×18%＝160kg（2）保持強度不變，即保持水灰比不變，則實際水泥用量為C=160/0.51=314kg（3）摻減水劑后混凝土配合比如下：

各材料總用量＝160+314+588+1183=2245（kg） （四）摻減水劑混凝土配合比計算混凝土質量控制和配合比計算課件摻入礦物外加劑的混凝土配合比設計兩個參數（取代水泥率f和超量系數k）1.確定取代水泥率f，計算替代后的水泥用量2.確定超量系數k（粉煤灰Ⅰ級為1.0~1.4，Ⅱ級為1.2~1.7，Ⅲ級為1.5~2.0）3.計算礦物外加劑用量4.求出礦物外加劑超量部分體積Vk5.扣除礦物外加劑超量部分體積Vk后的細骨料用量S0‘摻入礦物外加劑的混凝土配合比設計63計算例題某混凝土配合比，W/C=0.51，1m3各項材料C：W：S：G=386：195：588：1183，水泥密度為3.1g/cm3，砂表觀密度為2.65g/cm3，現擬采用粉煤灰（密度為2.0g/cm3）超量取代水泥，取代率為20%，超量系數為1.2，試計算取代后混凝土配合比。計算例題64混凝土質量控制和配合比計算課件65五、混凝土質量控制

混凝土生產中的質量波動是客觀存在的，因此一定要進行質量管理，而管理的目的在于控制其在一定的范圍內波動，以達到質量穩定。在混凝土施工過程中，原材料、施工養護、試驗條件，氣候因素的變化，均可能造成混凝土質量的波動，影響到混凝土和易性、強度和耐久性。由于強度是混凝土的主要技術指標，其他性能可從強度得到間接反映，故以強度為例分析波動的因素。五、混凝土質量控制(一)混凝土質量波動的原因原材料的質量波動。砂細度模數和級配，粗骨料最大粒徑和級配，超遜徑含量，骨料含泥量，骨料含水量，水泥強度，外加劑質量等。施工和養護引起的混凝土質量波動。計量，混凝土攪拌時間和運輸時間長短，振搗時間長短，澆水養護時間，氣溫和濕度變化等。試驗條件變化引起的混凝土質量波動。取樣代表性，成型質量，試件的養護條件變化，試驗機自身誤差以及試驗人員操作的熟練程度等。(一)混凝土質量波動的原因

由于混凝土的抗壓強度與混凝土其它性能有相關性，能較好地反映混凝土的全面質量，因此工程中常以混凝土抗壓強度作為重要的質量控制指標，并以此作為評定混凝土生產質量水平的依據。在正常生產施工條件下，影響混凝土強度的因素都是隨機變化的，因此混凝土的強度也應是隨機變量。對于隨機變量的問題可以采用數理統計的方法來進行處理和評定。由于混凝土的抗壓強度與混凝土其它性能有相關性，能較好用數理統計方法可求出幾個特征統計量:強度平均值、強度標準差(σ)以及變異系數(Cv)。強度標準差越大，說明強度的離散程度越大，混凝土質量愈不均勻。也可用變異系數來評定，值越小，混凝土質量愈均勻。用數理統計方法可求出幾個特征統計量:我國《混凝土強度檢驗評定標準》GB107-1987根據強度標準差的大小，將混凝土生產單位的質量管理水平劃分為“優良”、“一般”及“差”三等?；炷翉姸鹊燃墸糃20≥C20生產單位生產管理水平優良一般差優良一般差強度標準差預拌混凝土和預制混凝土構件廠≤3.0≤4.0＞4.0≤3.5≤5.0＞5.0集中攪拌混凝土的施工現場≤3.5≤4.5＞4.5≤4.0≤5.5＞5.5強度等于和高于要求強度等級的百分率P，%≥95≥85≤85≥95≥85≤85我國《混凝土強度檢驗評定標準》GB107-1987根據強度標用數理統計方法可求出幾個特征統計量:強度平均值、強度標準差(σ)以及變異系數(Cv)。強度標準差越大，說明強度的離散程度越大，混凝土質量愈不均勻。也可用變異系數來評定，值越小，混凝土質量愈均勻。用數理統計方法可求出幾個特征統計量:（二）混凝土質量（強度）波動的規律混凝土的質量波動符合正態分布規律。由于各種原因，即使在正常的原材料供應和施工條件下，混凝土的強度有時偏高，有時偏低，但總是在配制強度的附近波動。質量控制越嚴，施工管理水平越高，則波動的幅度越??；反之，則波動的幅度越大。（二）混凝土質量（強度）波動的規律正態分布的特點：1.曲線形態呈鐘型，在對稱軸的兩側曲線上各有一個拐點。拐點至對稱軸的距離等于1個標準差。2.曲線以平均強度為對稱軸兩邊對稱。3.曲線與橫座標之間圍成的面積為總概率，即100%。4.曲線越窄、越高，表明混凝土勻質性好，施工管理水平高。若曲線寬且矮，施工管理水平差。因此從概率分布曲線可以比較直觀地分析混凝土質量的波動情況。正態分布的特點：對同一種混凝土進行系統的隨機抽樣，測試結果表明其強度的波動規律符合正態分布?？捎脙蓚€特征統計量——強度平均值和強度標準差(σ)作出描述。強度平均值對應于正態分布曲線中的概率密度峰值處的強度值，即曲線的對稱軸所在之處。故強度平均值反映了混凝土總體強度的平均水平，但不能反映混凝土強度的波動情況。對同一種混凝土進行系統的隨機抽樣，測試結果表明其強度的波動規強度標準差（又稱均方差）強度標準差是正態分布曲線上兩側的拐點離開強度平均值處對稱軸的距離，它反映了強度離散性（即波動）的情況。σ值越大，強度分布曲線越矮而寬，說明強度的離散程度較大，反映了生產管理水平低下，強度質量不穩定。強度標準差（又稱均方差）A混凝土的強度質量比B混凝土的穩定，生產管理水平也更高。A混凝土的強度質量比B混凝土的穩定，生產管理水平也更高。變異系數由于混凝土強度的標準差隨強度等級的提高而增大，故也可采用變異系數(CV)作為評定混凝土質量均勻性的指標。變異系數愈小,表示混凝土質量愈穩定；變異系數值大，則表示混凝土質量穩定性差。變異系數強度保證率除混凝土強度質量的穩定性之外，還須考慮符合設計要求的強度等級的合格率，即強度保證率。是指在混凝土強度總體中，不小于設計要求的強度等級標準值（fcu,k）的概率P(％)。強度正態分布曲線下的面積為概率的總和，等于100％。強度保證率P：強度保證率t：概率度，或稱為保證率系數混凝土設計強度等級P：強度保證率混凝土設計強度等級如混凝土配合比設計規范中規定，為使混凝土實際平均強度大于等于設計強度等級的保證率達到95%以上，此時相應的保證率系數t=1.645，則在配置混凝土過程中：t0.000.500.800.841.001.041.201.281.401.501.60P（%）50.069.278.880.084.185.188.590.091.993.394.5t1.6451.701.751.811.881.962.002.052.332.503.00P（%）95.095.596.096.597.097.597.798.099.099.499.87標準正態分布概率如混凝土配合比設計規范中規定，為使混凝土實際平均強度大于等于（三）混凝土質量控制混凝土質量控制的目標是使所生產的混凝土能按規定的保證率滿足設計要求。三個過程

混凝土生產前的初步控制。人員、設備、組成材料的檢驗及配合比的確定與調整等。

混凝土生產過程中的控制。稱量、攪拌、運輸、澆筑、振搗及養護等。

混凝土生產后的合格性控制。批量劃分，批取樣數，檢測方法和驗收界限等。（三）混凝土質量控制（四）混凝土強度檢驗評定按照《混凝土強度檢驗評定標準》GB107-1987進行，有統計法和非統計法兩種方法。1、組批同強度等級、齡期、生產工藝、配合比施工現場還應按單位工程的驗收項目劃分。2、取樣每100盤，不超過100m3，不少于1次；每工作班，少于100盤，不少于1次。1塊？1組？幾組？（四）混凝土強度檢驗評定1塊？3、每組試件的取值1）抗壓強度取三個試件的算術平均值；2）3個測值中如有1個與中間值的差值超過中間值的15%時，則取中間值作為該組試件的抗壓強度值；3）如有2個測值與中間值的差均超過中間值的15%，則該組試件的試驗結果無效。4、尺寸換算系數邊長200mm，1.05邊長150mm，1.00邊長100mm，0.953、每組試件的取值5、統計法1）混凝土的生產條件在較長時間內能保持一致，且同一品種混凝土的強度變異性能保持穩定時，應由連續的三組試件代表一個驗收批，強度要求如下：fcu,m≥fcu,k+0.7fcu,min≥fcu,k-0.7

且fcu,min≥0.85fcu,k，強度等級不高于C20fcu,min≥

0.9fcu,k，強度等級高于C20同一驗收批混凝土強度的平均值設計的混凝土強度的標準值驗收批混凝土強度的標準差同一驗收批混凝土強度的最小值5、統計法同一驗收批混凝土強度的平均值設計的混凝土強度的標準驗收批混凝土強度的標準差，應根據前一檢驗期內同一品種混凝土試件的強度數據確定?！鱢cu,i：前一檢驗期內第i驗收批混凝土試件中強度的最大值與最小值之差；m：前一檢驗期內驗收批總批數（三個月內，不少于15批）。驗收批混凝土強度的標準差，應根據前一檢驗期內同一品種混凝2）混凝土的生產條件不能滿足上述條件的規定時，或在前一檢驗期內的同一品種混凝土沒有足夠的強度數據用以確定驗收批混凝土強度標準差時，由不少于10組的試件代表一個驗收批，強度要求如下：。fcu,m-λ1Sfcu≥0.9fcu,kfcu,min≥λ2fcu,kSfcu：驗收批混凝土強度的標準差，當的計算值小于0.06fcu,k

時，取=0.06fcu,k；λ1、λ2

：合格判定系數試件組數10～1415～24≥25λ11.71.651.60λ2

0.90.852）混凝土的生產條件不能滿足上述條件的規定時，或在前一檢驗期6、非統計法對零星生產的預制構件或現場攪拌批量不大的混凝土，可采用非統計方法評定，驗收批強度要求如下：fcu,m≥1.15fcu,k

fcu,min≥0.95fcu,k7、當對混凝土的試件強度代表性有懷疑時，可采用鉆取芯樣或其他非破損檢驗方法，推定結構、構件混凝土強度，作為是否應進行處理的依據。6、非統計法六、混凝土配合比設計（一）混凝土配合比設計的基本要求1、混凝土拌合物須具有與施工條件相適應的和易性。

2、滿足混凝土結構設計的強度等級。

3、具有適應所處環境條件下的耐久性。

4、在保證上述三項基本要求前提下的經濟性。六、混凝土配合比設計（二）混凝土配合比設計的依據

1、混凝土配合比設計基本參數的確定水灰比（W/C）、單位用量（W0）和砂率（Sp）三個基本參數是達到混凝土配合設計的四項基本要求的關鍵。2、三個參數的確定原則1）水灰比水灰比：根據強度和耐久性確定。原則：滿足混凝土設計強度和耐久性的基礎上，選用較大水灰比，以節約水泥，降低混凝土成本。（二）混凝土配合比設計的依據2）單位用水量單位用水量：根據施工和易性確定。原則：滿足施工和易性的基礎上，按坍落度要求和粗骨料品種、最大粒徑盡量選用較小的單位用水量，以節約水泥。因為當W/C一定時，用水量越小，所需水泥用量也越少。2）單位用水量3）砂率砂率：根據混凝土和易性、強度和耐久性確定。原則：砂子的用量填滿石子的空隙略有富余。應盡可能選用最優砂率，并根據砂子細度模數、坍落度要求等加以調整，有條件時宜通過試驗確定。3）砂率（三）混凝土配合比設計計算的材料基準1、混凝土配合比設計以計算1m3混凝土中各材料用量為基準；2、骨料以干燥狀態為基準。所謂干燥狀態的骨料系指細骨科含水率小于0.5％，粗骨料含水率小于0.2％。3、如果以飽和面干骨科為基準進行計算時，則應作相應的修改。（三）混凝土配合比設計計算的材料基準（四）混凝土配合比設計方法和原理體積法（絕對體積法）重量法（假定表觀密度法）1、體積法基本原理體積法的基本原理為混凝土的總體積等于砂子、石子、水、水泥體積及混凝土中所含的少量空氣體積之總和。Vh=Vw+Vc+VS+Vg+VkVh、Vc、Vw、Vs、Vg、Vk：混凝土、水泥、水、砂、石子、空氣的體積（四）混凝土配合比設計方法和原理可以寫成C0、W0、S0、G0：1m3混凝土中水泥、水、砂、石子的質量（kg）；ρw、ρc、ρs、ρg：水、水泥的密度，砂、石子的表觀密度（g/cm3）；10α：混凝土中空氣體積；α：混凝土含氣量百分率（%），在不使用引氣型外加劑時，取α=1?？梢詫懗?、重量法基本原理混凝土的總重量等于各組成材料重量之和。當混凝土所用原材料和三項基本參數確定后，混凝土的表觀密度（即1m3混凝土的重量）接近某一定值。可預先能假定出混凝土表觀密度ρ0h，在2350～2450kg/m3之間。C0、W0、S0、G0：1m3混凝土中水泥、水、砂、石子的質量（kg）；2、重量法基本原理（五）混凝土配合比設計初步計算配合比根據原始技術資料調整獲得滿足和易性要求基準配合比強度和耐久性滿足設計要求試驗室配合比砂、石料含水率換算成施工配合比（五）混凝土配合比設計初步計算配合比根據原始技術資料調整1、配合比設計步驟1）確定混凝土配制強度（1）當生產單位或施工單位具有統計資料時，σ可根據實際情況自行控制取值，但強度等級小于等于C25時，不應小于2.5MPa；當強度等級≥C30時，不應小于3.0MPa；（2）當無統計資料和經驗時：混凝土設計強度等級＜C20C20～C50＞C50σ（MPa）4.05.06.01、配合比設計步驟1）確定混凝土配制強度混凝土設計強度等級972）確定水灰比

碎石：αa

=0.46，αb=0.07卵石：

αa=0.48，αb

=0.33Kc水泥強度等級富余系數，一般取1.05～1.15。如水泥已存放一定時間，則取1.0；如存放時間超過3個月，或水泥已有結塊現象，可能小于1.0，必須通過試驗實測。2）確定水灰比983）確定混凝土拌和用水量W0（查表得到???）項目指標卵石最大粒徑（mm）碎石最大粒徑（mm）102031.540162031.540坍落度（mm）10～3035～5055～7075～90190200210215170180190195160170180185150160170175200210220230185195205215175185195205165175185195維勃稠度（s）16～2011～155～10175180185160165170---145150155180185190170175180---155160165混凝土單位用水量選用表1.本表用水量系采用中砂時的平均取值，如采用細砂，每立方米混凝土用水量可增加5～10kg，采用粗砂時則可減少5～10kg。

2.摻用各種外加劑或摻合料時，可相應增減用水量。

3.本表不適用于水灰比小于0.4時的混凝土以及采用特殊成型工藝的混凝土3）確定混凝土拌和用水量W0（查表得到???）項目指994）計算水泥用量環境條件條件最大水灰比最小水泥用量（kg）素混凝土鋼筋混凝土預應力混凝土素混凝土鋼筋混凝土預應力混凝土干燥室內正常環境不規定0.650.60200260300潮濕無凍害室內潮濕環境；露天環境；與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環境0.700.600.60225280300有凍害室內潮濕且受凍害；嚴寒和寒冷地區的露天環境；與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環境0.550.550.55250280300有凍害和除冰劑潮濕有凍害和除冰劑的室內外環境0.500.500.503003003004）計算水泥用量環境條件條件最大水灰比最小水泥用量（kg）素1005）確定合理砂率（Sp）（1）可根據骨料品種、粒徑及W/C查表選取。實際選用時可采用內插法，并根據附加說明進行修正。（2）在有條件時，可通過試驗確定最優砂率。水灰比（W/C）卵石最大粒徑（mm）碎石最大粒徑（mm）1020401620400.400.500.600.7026～3230～3533～3836～4125～3129～3432～3735～4024～3028～3331～3634～3930～3533～3836～4139～4429～3432～3735～4038～4327～3230～3533～3836～41混凝土砂率選用表（1）表中數值系中砂的選用砂率。對細砂或粗砂，可相應地減少或增大砂率；（2）本砂率適用于坍落度為10～60mm的混凝土。坍落度如大于60mm或小于10mm時，應相應增大或減小砂率；按每增大20mm，砂率增大1%的幅度予以調整。（3）只用一個單粒級粗骨料配制混凝土時，砂率值應適當增大；（4）摻有各種外加劑或摻合料時，其合理砂率值應經試驗或參照其他有關規定選用；（5）對薄壁構件砂率取偏大值。5）確定合理砂率（Sp）水灰比（W/C）卵石最大粒徑（mm）1016）計算砂、石用量（S0、G0），確定初步計算配合比（1）重量法：

（2）體積法：6）計算砂、石用量（S0、G0），確定初步計算配合比102（3）配合比的表達方式：①根據上述方法求得的C0、W0、S0、G0，直接以每立方米混凝土材料的用量（kg）表示。②根據各材料用量間的比例關系表示：C0：S0：G0＝1：S0/C0：G0/C0，再加上W/C值。（3）配合比的表達方式：1032、確定基準配合比根據初步計算配合比配成混凝土拌合物，先測定混凝土坍落度，同時觀察粘聚性和保水性。（1）當坍落度小于設計要求時，保持水灰比不變，增加用水量和水泥用量（水泥漿）。（2）當坍落度大于設計要求時，保持砂率不變，增加砂、石用量。（3）當粘聚性和保水性不良時，適當增加砂用量，即增大砂率。2、確定基準配合比（4）當拌合物砂漿量過多時，可單獨加入適量石子，即降低砂率。在混凝土和易性滿足要求后，測定拌合物的實際表觀密度ρｈ，并按下式計算每1m3混凝土的各材料用量——即基準配合比：（4）當拌合物砂漿量過多時，可單獨加入適量石子，即降低砂率。若初步計算配合比和易性滿足要求則無需調整，但須測定實際混凝土拌合物的表觀密度，避免出現“負方”或“超方”現象。負方：初步計算1m3混凝土，在實際拌制時，少于或多于1m3；超方：初步計算1m3混凝土，在實際拌制時，少于或多于1m3；當混凝土表觀密度實測值與計算值之差的絕對值不超過計算值的2%時，則初步計算配合比即為基準配合比，無需調整。若初步計算配合比和易性滿足要求則無需調整，但須測定實際混凝土令：A＝C拌+W拌+S拌+G拌令：A＝C拌+W拌+S拌+G拌3、確定試驗室配合比1）根據基準配合比和水灰比；2）保持用水量不變，水灰比分別增加和減少0.05，且用水量應與基準配合比相同，砂率可分別增加和減少1%，再確定兩個配合比。3）均需測試三個配合比拌合物的流動性、粘聚性、保水性和表觀密度3、確定試驗室配合比4）試驗室配合比的確定（1）三個配合比制作的試件經標養28天；（2）分別測試抗壓強度；（3）作強度——灰水比圖；（4）確定與配制強度相對應的灰水比；（5）重新計算水泥和砂石用量。對混凝土的抗滲、抗凍等耐久性指標有要求時，則還應進行相應試驗，結果符合要求。強度和耐久性均合格配合比，稱為混凝土試驗室配合比。1m3混凝土的各材料用量記作C、W、S、G。4）試驗室配合比的確定強度——灰水比圖1.81.92.02.12.22.32.4393735333129抗壓強度灰水比強度——灰水比圖1.81.92.02.124、確定施工配合比試驗室配合比是以干燥（或飽和面干）材料為基準?，F場施工所用的砂、石料常含有一定水分，現場配料前，必須先測定砂石料的含水率，計算獲得砂石料的稱量值。設砂的含水率為a%，石子的含水率為b%，施工配合比：4、確定施工配合比普通混凝土配合比設計實例某處于嚴寒地區受凍部位的普通鋼筋混凝土，其設計強度等級為C25，施工要求的坍落度為35~50mm，采用機械攪拌和機械振動成型。施工單位無歷史統計資料。試確定混凝土的配合比。原材料水泥：強度等級32.5普硅，強度富余系數為1.13，密度3.1g/cm3；砂：中砂，細度模數2.3，級配合格，表觀密度為2.65g/cm3，含水率3%；碎石：最大粒徑為31.5mm，級配合格，表觀密度為2.70g/cm3，含水率l%；水：飲用水。普通混凝土配合比設計實例某處于嚴寒地區受凍部位的普通鋼筋混計算例題某混凝土配合比，W/C=0.51，1m3各項材料C：W：S：G=386：195：588：1183，水泥密度為3.1g/cm3，砂表觀密度為2.65g/cm3，現擬采用粉煤灰（密度為2.0g/cm3）超量取代水泥，取代率為20%，超量系數為1.2，試計算取代后混凝土配合比。計算例題113(一)確定初步配合比1、配制強度fcu,h

根據資料，取標準差σ＝5.0MPa，則

fcu,h

=fcu,k

+1.645

σ

=25+1.645×5.0=33.2MPa2、水灰比Wo/Co在題目提供的環境條件下，要求水灰比不超過0.55，Wo/Co=0.49＜

0.55，滿足要求，故Wo/Co取0.49。(一)確定初步配合比在題目提供的環境條件下，要求水灰比不超過0.55，Wo/Co=0.49＞0.55，滿足要求，故Wo/Co取0.49。3、用水量W0根據坍落度為35～50mm、碎石且最大粒徑為31.5mm、中砂，并考慮砂為中砂偏細。取混凝土的用水量W0＝190kg。在題目提供的環