混凝土配比设计

Proportioning Concrete mixes 混凝土配比設計

Mix design ：依據指定之強度、工作性及耐久性，對混凝土之成分進行適當的配比設計，已決定其使用量。

基本考慮： 1. 經濟

材料費用 主要因素 cement 最貴 人工費 設備費

理想情況： a 、使用最少之水泥，可減少shrinkage ，降低水化熱；b 、使用最大之骨材，c 、最佳之粗細骨材比。

缺點：水泥用量過少易減低早期強度。 2. workability （工作性）：使用最少之workability 且可達澆置之目的。 3.

Strength and durability ：規範中規定最小之水泥量及允許之w/c 範圍，有時

並不一定以D C f 28'

)(為設計標準。

durability ： 考慮抗凍耐寒或化學侵蝕，可決定w/c 比值或添加劑之種類。

9.2 Fundamental of mix design

含水量

級配

水灰比（w/c ）

1919，Duff Abrams 公式 w/c

5.1B A

c =

σ (9.1) c σ：在某固定材齡之混凝土強度

A ：經驗常數≈14,000 psi

B ：和水泥性質有關之常數≈4

強度和w/c 成反比， w/c 增加，水泥漿之孔隙增加，故強度下降。

理想之級配：較密之級配，將產生較經濟及較強之混凝土（最少之孔隙，

需最少量之cement 來填充）。

ACI 配比法

配比設計之步驟：

1. 材料基本性質：

◎篩分析（粗骨材及細骨材）

◎粗骨材單位重

◎bulk specific gravity (BSG)

◎骨材吸水率（absorption capacity ）

2. 決定坍度（slump ）：和澆置方式及處理方式有關

3. 最大骨材尺寸

(a)對於RC ，51max ≤d 最小模板間距，或

4

3

max ≤d 鋼筋淨間距

鋼筋束淨間距

(b)slab 中之混凝土骨材的3

1

max ≤

d 版厚度。 在固定之w/c 之下max d 減少，則強度上升。

4. 估計用水量及空氣含量

工作性決定於

paste content of concrete （水泥漿含量）

amount of entrained air

骨材之最大尺寸、級配及形狀。

Table 9.2 Approximate Mixing Water and Air Content Requirements for Different

Slumps(坍度)and Nominal Maximum Sizes of Aggregates.

上表可決定含氣混凝土（air-entrained concrete ）及不含氣混凝土（non air-entrained concrete ）之用水量，由坍度及最大骨材尺寸可決定。試拌時可採用最大之坍度及最大空氣含量

模擬最糟之狀況。

5. Water/cement ratio （水灰比）

考慮

（a ） 強度：無強度及w/c 關係圖時，可查表 見表9-3。注意9-3是基於D C f 28'

)(，

亦可自行建立其他天數下之w/c 與'C f 關係圖。

Table 9-3 水灰比與抗壓強度建議值

（b ） durability ：若混凝土需暴露於惡劣天候之中，如凍害、霜害海水硫化之環

境內需遵守嚴格之w/c 比例，見表9-4。

6. 計算水泥用量

當w/c 決定後，每單位體積（公製 1 3m ）內之水泥量即可算出，但為了工作性（workability ）、完工後易於整修及防止工地加水過多，需滿足最小水泥量之要求，見表9.8

表9.8 最大允許水量及最小水泥量

7. 估計粗骨材使用量

粗骨材之尺寸接近於指定級配中之骨材尺寸，則工作性增加，見表9.9

粗骨材之重量= 體積×單位重

8.估計細骨材含量

兩種方法：質量法及體積法，僅介紹體積法

體積法：需先知各成分（如水泥、水、空氣、粗骨材）之體積，將總體積減去上列各成分之體積，可得細骨材之體積。

細骨材體積×單位重=細骨材重量

9.依據骨材含水量調整骨材及水之用量

（a）若骨材為air dry（氣乾），骨材本身會吸收某些水分，降低w/c比值，減低工作性。

（b）若骨材太濕，其表面水分可增加w/c比值，提高工作性，但降低強度。

依據骨材之乾濕適當調整w/c 比值。

10. 試拌（trial batch ）

以最少之用水量，達指定之坍度，進行試拌。試拌時檢驗：a 、坍度，b 、

單位重，c 、yield （每公斤水泥可製造之混凝土體積kg m V Y /w 3cement

=

）

，d 、空氣含量，e 、觀察是否析離及完工後是否容易粉光，f 、'c f （28天）。 注意事項

a 、 若坍度不正確，則每增加3.5kg/3m 之水，坍度可增加25mm （1 inch ）；但w/c 會改變，故水泥量亦需增加。

b 、若未達指定之含氣量，則需重新估計輸氣劑使用量，每增加 1%空氣含量，需減少2 kg/3m 之水。

c 、 若以質量法求細骨材使用量，當新拌混凝土之單位重不正確時，需改變配比重新計算。

若無相關之資料可用時，ACI 建議對於小工程可使用下列配比

表9.11

配比設計計算例

欲設計外柱（exterior column ），比地面高，承受凍害及霜害，'c f =35 MPa ，坍度要求：25~50mm ；≤max d 20 mm (

4

"

3)。 已知： cement Type I ，比重3.15

粗骨材：bulk specific gravity (SSD) =2.70

absorption capacity （吸水率）=1.0%

Total moisture content=2.5% TM %100⨯-=OD OD

WET W W W

Dry rodded unit weight = 1600 3/m kg

細骨材：bulk specific gravity (SSD)=2.65

absorption capacity （吸水率）=1.3%

total moisture content =5.5% fine modulus (FM)=2.70

步驟：

1. 材料資訊（已知）