普通混凝土的配合比设计

普通混凝土的配合比设计1.混凝土配合比设计的基本要求其基本要求是：(1)达到混凝土结构设计的强度等级；(2)满足混凝土施工所要求的和易性；(3)满足工程所处环境和使用条件对混凝土耐久性的要求；(4)符合经济原则，节约水泥，降低成本。

2.混凝土配合比设计的资料准备在设计混凝土配合比之前，必须通过调配研究，预先掌握下列基本资料：(1)了解工程设计要求的混凝土强度等级、质量稳定性的强度标准差，以便确定混凝土配制强度；(2)了解工程所处环境对混凝土耐久性的要求，以便确定所配制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量；(3)了解结构构件断面尺寸及钢筋配置情况，以便确定混凝土骨料的最大粒径；(4)了解混凝土施工方法及管理水平，以便选择混凝土拌合物坍落度及骨料最大粒径；(5)掌握原材料的性能指标，包括：水泥的品种、强度等级、密度；砂、石骨料的种类、表观密度、级配、最大粒径；拌和用水的水质情况；外加剂的品种、性能、适宜掺量等。

3.混凝土配合比设计中的三个参数混凝土配合比设计，实质上就是确定水泥、水、砂与石子这四项基本组成材料用量之间的三个比例关系。

即：水与水泥之间的比例关系，常用水灰比表示；砂与石子之间的比例关系，常用砂率表示；水泥浆与骨料之间的关系，常用单位用水量来反映。

水灰比、砂率、单位用水量是混凝土配合比的三个重要参数。

确定这三个参数，就能使混凝土满足配合比设计的四项基本要求。

确定这三个参数的基本原则是：在满足混凝土强度和耐久性的基础上，确定混凝土的水灰比；在满足混凝土施工要求的和易性基础上，根据粗骨料的种类和规格，确定混凝土的单位用水量；砂的数量，应以填充石子空隙后略有富余的原则，来确定砂率。

4.混凝土配合比设计的步骤混凝土配合比设计步骤，首先按照已选择的原材料性能及对混凝土的技术要求进行初步计算，得出“初步计算配合比”。

再经过试验室拌调整，得出“基准配合比”。

然后，经过强度检验(如有抗渗、抗冻等其它性能要求，应当进行相应的检验)，定出满足设计和施工要求并比较经济的“设计配合比(试验室配合比)”。

最后根据现场砂、石的实际含水率，对试验室配合比进行调整，求出“施工配合比”。

4.1初步计算配合比的确定(1)配制强度(f cu,o )的确定为了使混凝土的强度保证率达到95%的要求，在配合比设计时，必须使混凝土的配制强度(f cu,o )高于设计要求的强度标准值(f cu,k )。

配制强度按式(1)计算：σ645.1,,+=k cu o cu f f (1)式中：o cu f ,——混凝土配制强度(MPa ); k cu f ,——混凝土立方体抗压强度标准值(MPa );σ——混凝土强度标准差(MPa )其确定方法如下：A.当施工单位具有近期的同一品种混凝土强度资料时，其混凝土强度标准差按式(2)计算：1122,--∑=n f n f n i cu i cu ＝σ (2)式中：i cu f ,——第i 组试件的强度值(MPa )； cu —— n 组试件强度的平均值(MPa )；n ——混凝土试件的组数，n ≥25。

当混凝土强度等级为C20或C25时，如计算值σ<2.5MPa ，取σ=2.5MPa ；当强度等级等于或大于C30时，如计算值σ<3.0MPa ，取σ=3.0MPa 。

B.当施工单位无历史统计资料时，σ可按表1取用。

a.现场条件与试验条件有显著差异时；b.C30及其以上强度等级的混凝土，采用非统计方法评定时。

(2)初步确定水灰比(W/C)混凝土强度等级小于C60级时，混凝土水灰比宜按下式计算：ceb a o cu ce a f f f ∙∙+∙ααα,＝ＣＷ(3) 式中：a α、b α——回归系数；ce f ——水泥28d 抗压强度实测值(MPa)。

当无水泥28d 抗压强度实测值时，上式中的ce f 值可按下式确定：g ce c ce f f ,γ＝式中：c γ——水泥强度等级值的富余系数，可按实际统计资料确定在无法取得水泥实际强度数据时，可用式k ce c ce f f ,γ＝代入，其中c γ为水泥强度值的富余系数(一般为1.13)；g ce f ,——水泥强度等级值(MPa)。

ce f 值也可以根据3d 强度或快测强度推定28d 强度关系式推定得出。

28lg lg 28n f f n =(4) 式中：n f ——n d 龄期混凝土的抗压强度(MPa);28f ——28龄期混凝土的抗压强度(MPa);n ——养护龄期(d)，n ≥3。

回归系数a α和b α宜按下列规定确定：A.回归系数a α和b α应根据工程所用的水泥、骨料，通过试验由建立的水灰比与混凝土强度关系式确定。

B.当不具备上述试验统计资料时，其回归系数可按表2采用。

算所得的水灰比大于规定的最大水灰比值时，应取规定的最大水灰比值。

的水灰比和水泥用量。

②配制C15级及其以下等级的混凝土，可不受本表限制。

(3)选取1m 3混凝土的用水量(m wo )每立方米混凝土用水量的确定，应符合下列规定：Ａ.干硬性和塑性混凝土用水量的确定a.水灰比在0.40~0.80范围时，根据粗骨料的品种、粒径及施工要求的混凝土拌合物稠度，其用水量可按表4、表5选取。

b.水灰比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土用水量，应通过试验确定。

性，需用维勃稠度仪测定，以维勃稠度值——时间秒(s)数表示。

此法适用于骨料最大粒径不超过40mm ，维勃稠度值在5~30s 之间的混凝土拌合物。

干硬性混凝土拌合物的流动性按维勃稠度值可分为：半干硬性(10~5S)混凝土；干硬性(20~11S)混凝土；特干硬性(30~21S)混凝土；超干硬性(≥31S)混凝土四个等级。

3数派5~10kg ；采用粗砂时，则可减少5~10kg 。

②掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。

B.流动性和大流动性混凝土的用水量计算：a.以表5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 ，计算出未掺外剂时混凝土的用水量。

b.掺外加剂时的混凝土用水量按下式计算：)1(0β-=w wa m m (5)式中：wa m ——掺外加剂时，每1m 3混凝土的用水量(kg/m 3);0w m ——未掺外加剂时，每1m 3混凝土的用水量(kg/m 3);β——外加剂的减水率(%)，应经试验确定。

(4)计算1m 3混凝土的水泥用量(0c m )根据已初步确定的水灰比(W/C)和选用的单位用水量(wa m )，可计算出水泥用量0c m 。

CW m m wo co /=(6) 为保证混凝土的耐久性，由上式计算得出的水泥用量还应满足表3规定的最小水泥用量的要求，如计算得出的水泥用量少于规定的最小水泥用量，则应取规定的最小水泥用量值。

(5)选取合理的砂率值(βS )应当根据混凝土拌合物的和易性，通过试验求出合理砂率。

如无历史资料，坍落度为10～60mm 的混凝土砂率可根据骨料种类、规格和水灰比，按表6选用。

砂率：是指混凝土中砂的质量占砂石总质量的百分率。

②对坍落度大于60mm 的混凝土，可经试验确定，也可在上表的基础上，按坍落度每增大20mm，砂率增大1%的幅度予以调整；坍落度小于10mm的混凝土，其砂率应经试验确定。

③只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时，砂率应适当增大。

④对薄壁构件砂率取偏大值。

(6)计算粗、细骨料的用量(mg0)及(ms0)粗、细骨料的用量可有质量法或体积法求得。

A.质量法如果原材料情况比较稳定，所配制的混凝土拌合物的表观密度将接近一个固定值，这样可以先假设一个1m3混凝土拌合物的质量值，并可列出以下两式：%100⨯+==+++gosososcpwsgcommmmmmmmβ式中：com——1m3混凝土的水泥用量(kg/m3)；gm——1m3混凝土的粗骨料用量(kg/m3)；0sm——1m3混凝土的细骨料用量(kg/m3)；wm——未掺外加剂时，每1m3混凝土的用水量(kg/m3);cpm——1m3混凝土拌合物的假定质量(kg/m3)，其值可取2350~2450 kg/m3。

sβ——砂率(%)。

B.体积法假定混凝土拌合物的体积，等于各组成材料绝对体积和混凝土拌合物中所含空气体积之总和。

因此，在计算1m3混凝土拌合物的各材料用量时，可列出以下两式：%100101.0⨯+==++++gosososwwossoggoccommmmmmmβαρρρρ式中：cρ——水泥密度，可取2900~3100kg/m3；gρ——粗骨料的表观密度(kg/m3)；sρ——细骨料的表观密度(kg/m3)；wρ——水的密度，可取1000kg/m3；α——混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，可取1。

通过联立两式，即可求出gm、0sm。

以上混凝土配合比计算公式和表格，均以干燥状态骨料(系指含水率小于0.5%的细骨料和含水率小于0.2%的粗骨料)为基础。

当以饱和干骨料为基准进行计算时，则应做相应的修正。

普通混凝土配合比设计举例：某办公楼工程，现浇钢筋混凝土柱，混凝土设计强度等级为C25。

施工要求坍落度为30~50mm ，混凝土采用机械搅拌，机械捣实。

施工单位无历史统计资料。

采用的材料为：水泥：强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，实测强度为43.5MPa ，密度为3000 kg/m 3。

砂：中砂，M X =2.5，表观密度s ρ=2650 kg/m 3。

石子：碎石，最大粒径D max =20mm ，表观密度g ρ=2700 kg/m 3。

水：自来水。

设计混凝土配合比(按干燥材料计算)。

【解】1.初步计算配合比(1)确定配制强度(f cu,o )查表1，取标准差σ=5，则）（＝＋＝MPa f f k cu o cu 2.335645.125645.1,,⨯+=σ(2)确定水灰比⎪⎭⎫⎝⎛C W查表2，碎石回归系数a α=0.46，b α=0.07则578.05.4307.046.02.335.4346.0,＝＋＝＝ＣＷ⨯⨯⨯∙∙+∙ce b a o cu ce a f f f ααα查表3，结构物处于干燥环境，要求C W≤0.65，所以水灰比可取0.57。

(3)确定单位用水量(m wo )查表5，取m wo =195kg 。

(4)计算水泥用量(0c m ))(34257.0195kg C W m m woco ===查表3，处于干燥环境，水泥用量最少为260kg ，所以可取342 kg 。

(5)确定合理砂率值(βS )查表6，57.0＝C W，碎石D max =20mm ，可取βS =36%。

(6)计算石子、砂用量(m g0及m s0)采用体积法计算。

根据式%100101.0⨯+==++++goso sos w wo s so g goc com m m m m m m βαρρρρ取α=1，则36.0%1001101.01000195265027003000342＝⨯+=⨯++++goso sosogom m m m m解得：m g0=1177kg m s0=661kg初步计算配合比为：0c m ：m s0：m g0：m wo =342:661:1177:195=1:1.93:3.44:0.57习题:现浇框架结构梁，混凝土设计强度等级C25，施工要求坍落度30~50mm ，施工单位无历史统计资料。