七、混凝土的配合比设计

1、土木工程材料2混凝土的配合比是指混凝土中水泥、水、混凝土的配合比是指混凝土中水泥、水、砂、石子四种主要组成材料用量之间的比例关砂、石子四种主要组成材料用量之间的比例关系。系。设计混凝土配合比的任务，是根据材料的设计混凝土配合比的任务，是根据材料的技术性能、工程要求、结构形式和施工条件来技术性能、工程要求、结构形式和施工条件来确定混凝土各组分的配合比例。确定混凝土各组分的配合比例。土木工程材料3得出生产每立方米混凝土所需要的各组分材料用量。 配合比表示方法： 1)1立方米混凝土中各种材料的质量(kg/m3)例如：水泥(? )kg/m3 、水(? )kg/m3 、砂(? ) kg/m3 、石子(?

2、) kg/m3 。2)各种组成材料的质量比，取水泥为1，其它材料除以水泥用量，就得出比例关系例如：水泥:水:砂:石1: (?): (?): (?)3)在现场施工时，可根据搅拌机的实际容积，以每次实际投料量表示。土木工程材料41、混凝土配合比设计必须达到以下、混凝土配合比设计必须达到以下4项基本要求项基本要求l满足结构设计的强度等级要求；满足结构设计的强度等级要求；l应使混凝土拌合物具有良好的和易性；应使混凝土拌合物具有良好的和易性；l应满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求，应满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求，l符合经济原则，在保证混凝土质量的前提下，符合经济原则，在保证混凝土质量的前提下，

3、应尽量做到节约水泥，合理地使用材料和降应尽量做到节约水泥，合理地使用材料和降低成本。低成本。土木工程材料51)拌合物的和易性 施工工艺 坍落度(mm)碾压混凝土 0滑模摊铺混凝土 30 50 泵送混凝土 100 200自密实混凝土 240 土木工程材料62)配制强度 fcu.0 fcu.k + t 式中：fcu.0 混凝土配制强度； fcu.k 设计混凝土立方体抗压强度标准值； t 保证率系数； 混凝土强度标准差(MPa)取决于强度保证率，表323 取决于施工企业的生产管理水平和设计的混凝土强度等级！土木工程材料73)耐久性钢筋混凝土结构耐久性的整体论方法 土木工程材料82、混凝土配合比设计的

4、三个关键参数、混凝土配合比设计的三个关键参数 原材料、工艺条件、外界条件一定的情况下，原材料、工艺条件、外界条件一定的情况下，要满足上述要求关键在于合理确定三个重要的设计要满足上述要求关键在于合理确定三个重要的设计参数。参数。水灰比水灰比砂率砂率单位用水量单位用水量 这三个参数与混凝土的各项性能之间有着密切这三个参数与混凝土的各项性能之间有着密切的关系。的关系。土木工程材料9在使用同一品种在使用同一品种水泥的情况下，混凝水泥的情况下，混凝土的强度主要取决于土的强度主要取决于水灰比。水灰比。充分密实的混凝土充分密实的混凝土不完全密实不完全密实的混凝土的混凝土振动振动手工捣实手工捣实抗抗压压强强度

5、度W/C，水灰比，水灰比10混凝土强度等级小于混凝土强度等级小于C60级时，混凝土水灰比可按下式级时，混凝土水灰比可按下式计算：计算： A、B 回归系数；回归系数； fce 水泥水泥28天抗压强度实测值天抗压强度实测值(MPa)为了保证混凝土必要的耐久性，水灰比还不得大于规为了保证混凝土必要的耐久性，水灰比还不得大于规定的最大水灰比值，如计算所得的水灰比值时，应取规定的定的最大水灰比值，如计算所得的水灰比值时，应取规定的最大水灰比值。最大水灰比值。cecucefBAffACW土木工程材料11回归系数回归系数A和和B与工程所使用的水泥、骨料，与工程所使用的水泥、骨料，等因素有关。等因素有关。当不

6、具备上述试验统计资料时，其回归系数可当不具备上述试验统计资料时，其回归系数可按下表选用：按下表选用：石子品种石子品种系数系数碎石碎石卵石卵石A0.460.48B0.070.33摘自摘自普通混凝土配合比设计规程普通混凝土配合比设计规程JGJ 55-2000。土木工程材料12当使用确定的材料拌制混凝土时，水泥当使用确定的材料拌制混凝土时，水泥用量在一定范围内，为达到一定的流动性，用量在一定范围内，为达到一定的流动性，所需加水量为一常值。所需加水量为一常值。一般是根据选定的稠度或坍落度，参考一般是根据选定的稠度或坍落度，参考下面的两表下面的两表, 选用选用1m3混凝土的用水量。混凝土的用水量。土木工

7、程材料13拌合物稠度拌合物稠度卵石的最大粒径卵石的最大粒径(mm)碎石的最大粒径碎石的最大粒径(mm)项目项目指标指标102030162040维勃维勃稠度稠度(s)16201751601451801701551115180165150185175160510185170155190180165干硬性混凝土的用水量（干硬性混凝土的用水量（kg/m3）摘自摘自普通混凝土配合比设计规程普通混凝土配合比设计规程JGJ 55-2000。土木工程材料14拌合物稠度拌合物稠度卵石的最大粒径卵石的最大粒径(mm)碎石的最大粒径碎石的最大粒径(mm)项目项目指标指标102031.540162031.540坍坍落

8、落度度(mm)1030190170160150200185175165355020018017016021019518517555702101901801702202051951857590215195185175230215205195塑性混凝土的用水量（塑性混凝土的用水量（kg/m3）摘自摘自普通混凝土配合比设计规程普通混凝土配合比设计规程JGJ 55-2000。土木工程材料15砂率是指混凝土中砂的重量占砂、石总重量的砂率是指混凝土中砂的重量占砂、石总重量的百分比，即百分比，即 砂率表示砂与石子的组合关系。砂率的变动砂率表示砂与石子的组合关系。砂率的变动会使集料的空隙率和集料的总表面积发生

9、显着改会使集料的空隙率和集料的总表面积发生显着改变，因而直接影响着混凝土拌合物的和易性。变，因而直接影响着混凝土拌合物的和易性。%100石质量砂质量砂质量pS16合理砂率合理砂率坍坍落落度度mm水水泥泥用用量量kg/m3合理砂率合理砂率（水与水泥用量一定）（水与水泥用量一定）（达到相同的坍落度）（达到相同的坍落度）土木工程材料171、坍落度为、坍落度为1060mm的混凝土的砂率，可根据粗骨的混凝土的砂率，可根据粗骨料品种、粒径及水灰比按表选取。料品种、粒径及水灰比按表选取。水灰比水灰比(W/C)卵石的最大粒径卵石的最大粒径(mm)碎石的最大粒径碎石的最大粒径(mm)1020401620400.

10、402632253124303035293427320.503035293428333338323730350.603338323731363641354033380.70364135403439394438433641摘自摘自普通混凝土配合比设计规程普通混凝土配合比设计规程JGJ 55-2000。土木工程材料182、坍落度大于、坍落度大于60mm的混凝土砂率，可经试验确的混凝土砂率，可经试验确定，也可在上表的基础上，按坍落度每增大定，也可在上表的基础上，按坍落度每增大20mm，砂率增大，砂率增大1%的幅度予以调整。的幅度予以调整。3、坍落度小于、坍落度小于10mm的混凝土，其砂率应经试验的混

11、凝土，其砂率应经试验确定。确定。土木工程材料19l初步配合比计算初步配合比计算了解原始条件了解原始条件决定主要参数决定主要参数用重量法或体积法计算用重量法或体积法计算l试配与调整，确定实验室配合比试配与调整，确定实验室配合比l根据现场条件，确定施工配合比根据现场条件，确定施工配合比 土木工程材料20强度标准差强度标准差设计强度设计强度是否大体积是否大体积化学侵蚀化学侵蚀石子品种石子品种浇筑方法浇筑方法构件最小边长构件最小边长钢筋疏密钢筋疏密每每m3总用量总用量配制强度配制强度水泥用量水泥用量砂用量砂用量石子用量石子用量水用量水用量砂、石砂、石总用量总用量水泥水泥用量用量稠度稠度石子粒径石子粒径

12、调整调整试配试配水泥品种水泥品种及标号及标号土木工程材料211、初步配合比的计算、初步配合比的计算按选用的原材料性能及对混凝土的技术按选用的原材料性能及对混凝土的技术要求进行初步配合比的计算，以得出供试配要求进行初步配合比的计算，以得出供试配用的配合比。用的配合比。土木工程材料22 根据根据 普通混凝土配合比设计规程普通混凝土配合比设计规程 (JGJ 55-2000)的规定：的规定：645. 1,kcucuff即混凝土强度的保证率为即混凝土强度的保证率为95%，对应，对应t-1.645。 土木工程材料23强度标准差强度标准差的确定的确定 根据同类混凝土统计资料经计算确定，并应符合下根据同类混凝

13、土统计资料经计算确定，并应符合下列规定：列规定：l 计算时，强度试件组数不应少于计算时，强度试件组数不应少于25组；组；l 当无统计资料计算混凝土强度标准差时，其值应按当无统计资料计算混凝土强度标准差时，其值应按现行国家现行国家 标准（标准（GB50204）的规定取用。）的规定取用。 土木工程材料24为了保证混凝土必要的耐久性，水灰比还不得为了保证混凝土必要的耐久性，水灰比还不得大于规定的最大水灰比值，如计算所得的水灰比值大于规定的最大水灰比值，如计算所得的水灰比值时，应取规定的最大水灰比值。时，应取规定的最大水灰比值。cecucefBAffACW土木工程材料25(3) 选取每选取每1 m3混

14、凝土的用水量混凝土的用水量 (mw0) 用水量的多少，主要根据所要求的混凝土坍用水量的多少，主要根据所要求的混凝土坍落度值及所用集料的种类、规格来选择。所以应落度值及所用集料的种类、规格来选择。所以应先考虑工程类别与施工条件，按国家现行标准先考虑工程类别与施工条件，按国家现行标准普普通混凝土配合比设计规程通混凝土配合比设计规程（JGJ 55-2000）中）中4.0.1条的规定来确定每条的规定来确定每1 m3混凝土的用水量。混凝土的用水量。土木工程材料26为保证混凝土耐久性，计算得出的水泥用为保证混凝土耐久性，计算得出的水泥用量还要满足规定的最小水泥用量的要求，如算量还要满足规定的最小水泥用量的

15、要求，如算得的水泥用量少于规定的最小水泥用量，则应得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。取规定的最小水泥用量值。 CWmmwc00土木工程材料27 (5) 选取合理的砂率值选取合理的砂率值(Sp) 合理的砂率值主要根据混凝土拌合物的坍落度、合理的砂率值主要根据混凝土拌合物的坍落度、粘聚性及保水性等特征来确定。一般应通过试验找粘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，则可按集料种类、规出合理砂率。如无使用经验，则可按集料种类、规格及混凝土的水灰比，参考表格及混凝土的水灰比，参考表-选用合理砂率。选用合理砂率。 另外，砂率也可根据以砂填充石子空

16、隙，并稍另外，砂率也可根据以砂填充石子空隙，并稍有富余，以拨开石子的原则来确定。有富余，以拨开石子的原则来确定。281000100000wwssggccmmmm%100mmmSsogosop(6) 计算粗、细集料的用量计算粗、细集料的用量 (mg0)及及(ms0)土木工程材料29同样根据已知砂率可列出下式：同样根据已知砂率可列出下式： cpwosogocommmmm%100mmmSsogosop土木工程材料30式中式中 mc0 1m3混凝土的水泥用量，混凝土的水泥用量，kg；mg0 1m3混凝土的粗集料用量，混凝土的粗集料用量，kg；ms0 1m3混凝土的细集料用量，混凝土的细集料用量，kg；

17、mw0 1m3混凝土的用水量，混凝土的用水量，kg；c 水泥密度水泥密度(kg/cm3)，可取，可取29003100kg/cm3；0g 粗集料表观密度粗集料表观密度(kg/cm3) ；0s 细集料表观密度细集料表观密度(kg/cm3) ；w 水的密度水的密度(kg/cm3) ； 混凝土含气量百分率，不使用引气型外加剂，可取为混凝土含气量百分率，不使用引气型外加剂，可取为1；Sp 砂率砂率(%)；mcp 1m3混凝土拌合物的假定质量，其值可取混凝土拌合物的假定质量，其值可取23502450kg 。土木工程材料31以上求出的各材料的用量，是借助于一些经以上求出的各材料的用量，是借助于一些经验公式和

18、数据计算出来的，或是利用经验资料查验公式和数据计算出来的，或是利用经验资料查 得的，因而不一定能够符合实际情况，必须通过得的，因而不一定能够符合实际情况，必须通过试拌调整，直到混凝土拌合物的和易性和强度符试拌调整，直到混凝土拌合物的和易性和强度符合要求为止，然后提出最终的混凝土配合比。合要求为止，然后提出最终的混凝土配合比。土木工程材料32混凝土计混凝土计算配合比算配合比混凝土基混凝土基准配合比准配合比混凝土设混凝土设计配合比计配合比混凝土施混凝土施工配合比工配合比借助经验公式和数据借助经验公式和数据计算而得，不一定符计算而得，不一定符合实际情况。合实际情况。和易性调整和易性调整强度检验和表强

19、度检验和表观密度校正观密度校正含水率校正含水率校正土木工程材料33 混凝土拌合物搅拌均匀后应测定坍落度，并检查其粘混凝土拌合物搅拌均匀后应测定坍落度，并检查其粘聚性和保水性能的好坏。如坍落度不满足要求，或粘聚性聚性和保水性能的好坏。如坍落度不满足要求，或粘聚性和保水性不好时，则应在保持水灰比不变的条件下相应调和保水性不好时，则应在保持水灰比不变的条件下相应调整用水量或砂率。整用水量或砂率。l 当坍落度低于设计要求，可保持水灰比不变，增加适量当坍落度低于设计要求，可保持水灰比不变，增加适量 水泥浆。水泥浆。l 如坍落度太大，可在保持砂率不变条件下增加集料。如坍落度太大，可在保持砂率不变条件下增加

20、集料。l 如出现含砂不足，粘聚性和保水性不良时，可适当增大如出现含砂不足，粘聚性和保水性不良时，可适当增大 砂率；反之应减小砂率。砂率；反之应减小砂率。每次调整后再试拌，直到符合要求为止。每次调整后再试拌，直到符合要求为止。土木工程材料34一般采用一般采用3 3个不同的配合比，其中个不同的配合比，其中1 1个为基准配个为基准配合比，另外合比，另外2 2个配合比的水灰比值，应较基准配合个配合比的水灰比值，应较基准配合比分别增加及减少比分别增加及减少0.050.05，其用水量应该与基准配，其用水量应该与基准配合比相同，砂率值可分别增加或减少合比相同，砂率值可分别增加或减少1%1%。每种配。每种配合

21、比制作合比制作1 1组组(3(3块块) )试块，标准养护试块，标准养护2828天试压，并天试压，并以此结果作为代表这一配合比的混凝土拌合物的以此结果作为代表这一配合比的混凝土拌合物的性能。性能。土木工程材料35强度检验结果的处理强度检验结果的处理l强度满足强度满足fcu的要求，可选强度稍高于的要求，可选强度稍高于fcu的一的一组为强度调整后的基准配合比；组为强度调整后的基准配合比；l强度低于强度低于fcu时，按强度较高的一组用降低时，按强度较高的一组用降低水灰比的方法进行调整；水灰比的方法进行调整；l强度过高时，如超强幅度不大，就不必调强度过高时，如超强幅度不大，就不必调整，即以稠度调整后基准

22、配合比为强度调整，即以稠度调整后基准配合比为强度调整后配合比。如超强幅度过大，则用加大整后配合比。如超强幅度过大，则用加大水灰比的方法进行调整。水灰比的方法进行调整。土木工程材料36根据试验结果，用作图法或计算法求出与混凝根据试验结果，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度土配制强度f fcucu，o o相对应的灰水比值，并按下列原相对应的灰水比值，并按下列原则确定则确定1m1m3 3混凝土的材料用量：混凝土的材料用量：用水量用水量(m(mw w) )用水量不应改变；用水量不应改变；水泥用量水泥用量(m(mc c) )应以用水量乘以选定出来的灰应以用水量乘以选定出来的灰水比计算确定；水比计算确定

23、；粗、细集料用量粗、细集料用量(m(mg g和和m ms s) )应在基准配合比中应在基准配合比中的粗、细骨料用量的基础上，按选定的水灰比进的粗、细骨料用量的基础上，按选定的水灰比进行调整后确定行调整后确定。土木工程材料37wsgcccmmmm,土木工程材料38当当 c,t与与 c,c之差的绝对值不超过之差的绝对值不超过 c,c的的2%时，时，由以上定出的配合比，即为确定的设计配合比；由以上定出的配合比，即为确定的设计配合比；若二者之差超过若二者之差超过2%时，则须将已定出的混凝土时，则须将已定出的混凝土配合比中每项材料用量均乘以校正系数配合比中每项材料用量均乘以校正系数，即为，即为最终定出的

24、设计配合比。最终定出的设计配合比。cctc, c,t 混凝土表观密度实测值混凝土表观密度实测值(kg/m3); c,c 混凝土表混凝土表a观密度计算值观密度计算值(kg/m3);土木工程材料39另外，通常简易的做法是通过试压，选出既另外，通常简易的做法是通过试压，选出既满足混凝土强度要求，水泥用量又较少的配合比满足混凝土强度要求，水泥用量又较少的配合比为所需的配合比，再作混凝土表观密度的较正。为所需的配合比，再作混凝土表观密度的较正。若对混凝土还有其它技术性能要求，如抗渗若对混凝土还有其它技术性能要求，如抗渗等级不低于等级不低于P6级、抗冻等级不低于级、抗冻等级不低于F50等级要求，等级要求，

25、混凝土的配合比设计应按混凝土的配合比设计应按普通混凝土配合比设普通混凝土配合比设计规程计规程(JGJ 552000)有关规定进行。有关规定进行。 土木工程材料40上述配合比是以干燥材料为基准的，而工地上述配合比是以干燥材料为基准的，而工地存放的砂、石材料都含有一定的水分。因此根据存放的砂、石材料都含有一定的水分。因此根据砂、石的含水情况常有变化，应按变化情况，随砂、石的含水情况常有变化，应按变化情况，随时加以修正时加以修正 。土木工程材料41现假定工地测出砂的含水率为现假定工地测出砂的含水率为Ws、石子的含、石子的含水率为水率为Wg，则将上述设计配合比换算为施工配合，则将上述设计配合比换算为施

26、工配合比，其材料的称量应为：比，其材料的称量应为：mc mc ；msms(1Ws)；mgmg(1Wg)；mwmwmsWsmg Wg。 土木工程材料42某工程的预制钢筋混凝土梁不受风雪影响。混凝土设某工程的预制钢筋混凝土梁不受风雪影响。混凝土设计强度等级为计强度等级为C20，要求强度保证率，要求强度保证率95%。施工要求坍落度。施工要求坍落度为为3050mm(混凝土由机械搅拌，机械振捣混凝土由机械搅拌，机械振捣)，该施工单位，该施工单位无历史统计资料。无历史统计资料。采用的材料：采用的材料：32.5普通水泥、测普通水泥、测28天强度天强度36.4MPa，密，密度度c3.1 g/cm3；中砂、近似

27、密度；中砂、近似密度s2.65 g/cm3，堆积密度，堆积密度s1.50 g/cm3；碎石、近似密度；碎石、近似密度g2.70 g/cm3，堆积密度，堆积密度g1.55 g/cm3，最大粒径为，最大粒径为20 mm；自来水。试设计该混；自来水。试设计该混凝土的配合比凝土的配合比(按干燥材料计算按干燥材料计算)。施工现场砂含水率。施工现场砂含水率3%，碎石含水率碎石含水率1%，求施工配合比。，求施工配合比。 土木工程材料43 解：解： (一一)初步配合比的计算初步配合比的计算 1、确定配制强度、确定配制强度 (fcu) fcufcu，k t 查表，当查表，当P95%时，时，t-1.645 查表，

28、当混凝土强度等级为查表，当混凝土强度等级为C20时，取时，取5.0 MPa； fcu201.6455.028.2 MPa。土木工程材料44查表最大水灰比规定为查表最大水灰比规定为0.65，取，取W/C0.57。 57. 04 .3607. 046. 02 .284 .3646. 0cecucefBAffACW土木工程材料45 3、确定单位用水量、确定单位用水量(mw0) 查表取查表取mw0195 kg。土木工程材料46 4、计算水泥用量、计算水泥用量(mc0)kgCWmmwc1 .34257. 019500土木工程材料47查表，取SP 35%。土木工程材料48取取 =1100010000000

29、wwssggccmmmm%100mmmSsogosop10001010001952650270031001.34200sgmmmmmsogoso%35土木工程材料49联立求解得：联立求解得：ms0643kg， mg01 194 kg所以，该混凝土初步配合比：所以，该混凝土初步配合比： mc0: ms0: mg0: mw0342.1 643 1194 195 1 1.88 3.49 0.57土木工程材料502400wosogocommmm%100%35mmmsogosomg0 + ms0 = 2400 342.1 195 = 1863kgms0 = 0.35 1863 = 652kgmg0 =

30、1863 652 = 1211kg土木工程材料51该混凝土初步配合比：该混凝土初步配合比：mc0: ms0: mg0: mw0 342.1 652 1210.9 195 1 1.91 3.54 0.57计算结果与体积法相近（计算结果与体积法相近（1 1.88 3.49 0.57）。）。土木工程材料52 1、配合比的试配、调整、配合比的试配、调整 按初步配合比试拌按初步配合比试拌15L，其材料用量：，其材料用量： 水泥水泥 0.015342.15.13 kg； 水水 0.0151952.93 kg； 砂砂 0.0156439.65 kg； 碎石碎石 0.0151 19417.9 kg。土木工程材料53搅拌均匀后，做坍落度试验