混凝土配合比设计

5. 混凝土配合比设计

混凝土配合比设计就是确定水泥、水、砂子与石子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比例关系，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。

混凝土配合比设计的步骤：首先正确选定原材料品种、检验原材料质量，然后按对混凝土技术要求进行初步计算，得出初步计算配合比；经试验室试拌调整，得出基准配合比；经强度复核定出试验室配合比；最后根据现场原材料实际情况(如砂、石含水等)修正试验室配合比，得出施工配合比。 (1)初步计算配合比的计算

为使混凝土的强度保证率能满足规定的要求，在设计混凝土配合比时，必须使混凝土的试配强度fcu,0高于设计强度等级fcu,k。当混凝土强度保证率要求达到95％时，fcu,0可采用下式计算：

fcu,0=fcu,k+1.645σ

式中σ为施工单位的混凝土强度标准差(MPa)。

如施工单位不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。可按表8取用。

表8 σ取值 混凝土强度等级 σ(MPa)

初步确定水灰比(W／C)，根据试配强度fcu,0按下式计算： 采用碎石时:W／C＝0.46fce／(fcu,0。+0.46•0.07• fce。) 采用卵石时:W／C＝0.48 fce／(fcu,0+0.48•0.33• fce。) 式中fce为水泥28d抗压强度实测值(MPa)。

为了保证混凝土必要的耐久性，水灰比还不得大于表9中规定的最大水灰比值,若计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。

表9 混凝土的最大水灰比和最小水泥用量 最大水灰比 环境条件 结构类型 正常居住和办公用室内部件 高湿度室内部件 潮湿无冻室外部件 环境 害 在非侵蚀性土和（或）水中部件 0.70 0.60 0.60 225 280 300 土 干燥环境 不作规定 土 0.65 凝土 0.60 最小水泥用量（kg） 土 200 土 260 凝土 300 素混凝钢筋混凝预应力混素混凝钢筋混凝预应力混低于C20 4.0 C20-C35 5.0 高于C35 6.0 经受冻害的室外部件 在非侵蚀性土和（或）有冻水中且经受冻害的部害 件 高湿度且经受冻害的室内部件 有冻害和除水剂的潮湿环境 经受冻害和除水剂作用的室内和室外部件 0.50 0.50 0.50 300 300 300 0.55 0.55 0.55 250 280 300 注：1.当采用活性掺合料取代部分水泥时，表中最大水灰比和最小水泥用量即为替代前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。

选取每1m混凝土的用水量(W0)。用水量主要根据所要求的坍落度值及骨料种类、规格来选择。根据施工条件选用适宜的坍落度；并按表l0-3-3选定每1 m混凝土用水量。 计算单位水泥用量C0，根据已选定的每1m混凝土用水量W0和得出的水灰比(W／C)值，可求出水泥用量C0：

3

3

3

为保证混凝土的耐久性，由上式计算得出的水泥用量，还要满足表10-3-6中规定的最小水泥用量的要求。需注意，高强混凝土的水泥用量不应大于550kg／m；水泥和矿物掺合料的总量不应大于600kg／m。

选用合理的砂率值(Sp)，合理的砂率值主要应根据混凝土拌合物的坍落度；黏聚性及保水性等特征来确定。一般应通过试验找出合理砂率。如无使用经验，则可按骨料的种类、规格及混凝土的水灰比，参照表10-3-4选用合理砂率值。

计算粗、细骨料的用量G0、So，可用绝对体积法或假定表观密度法求得。

①绝对体积法。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的体积之总和，则有：

3

3

式中C0、G0、S0、W0分别为lm混凝土的水泥用量、石子用量、砂用量、水用量(kg)；ρ0、ρ0g、ρ0s、ρw分别为水泥密度、石子表观密度、砂表观密度、水的密度(kg／m)；α为混凝土含气量百分数(％)，在不使用含气型外加剂时，α可取为1：Sp为砂率(％)。 ②假定表观密度法。根据经验，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，这样就可先假设一个混凝土拌合物表观密度内ρ0h (kg／m)，则有：

C0+G0+S0+W0=ρ0h

33

3

ρ

0h

可根据积累的试验资料确定，在无资料时可根据资料的表观密度、粒径以及混凝土强度

3

3

等级，在2400kg／m～2500kg／m的范围内选取。

通过以上步骤，可将水泥、水、砂和石子用量全部求出，得到初步计算配合比。 (2)基准配合比的确定

因为以上求出的各材料用量不一定能够符合实际情况，故必须过试拌调整、直到混凝土拌合物的和易性符合要求为止，然后提出供检验混凝土强度用的基准配合比。当试拌调整工作完成后，应测出混凝土拌合物的实际表观密度(ρ0h)。 (3)试验室配合比的确定

经过和易性调整试验得出的混凝土基准配合比，其水灰比值不一定选用恰当、其结果是强度不一定符合要求，所以应检验混凝土的强度。一般采用三个不同的配合比，其中一个为基准配合比，另外两个配合比的水灰比值，应较基准配合比分别增加及减少0.05，其用水量应该与基准配合比相同，但砂率可作适当调整。每个配合比制作一组试件，标准养护28d试压(在制作混凝土强度试块时，尚需检验混凝土拌合物的和易性及测定表