混凝土配合比设计

1、配合比设计配合比设计o第一部分第一部分 概述概述o第二部分第二部分 配合比设计配合比设计 一、配合比设计定义 二、配合比设计流程 1、配制强度 2、原材料选择 3、初步计算配合比 4、混凝土配合比的试配、调整与确定o第三部分第三部分 配合比设计案例配合比设计案例 1、掺外加剂混凝土配合比设计 2、掺粉煤灰混凝土配合比设计 3、高强混凝土配合比设计概概 述述o 配合比设计是实现预拌混凝土性能的一个重要过程，也是保证预拌混凝土质量的重要环节。施工配合比是以实验配合比为基础而确定的，普通混凝土的实验配合比设计是确定了相应混凝土的施工配制强度后，按照普通混凝土配合比设计规程的方法和要求进行设计确定。o

2、 混凝土配合比设计要满足强度结构设计的等级要求，施工的和易性、耐久性和经济性。混凝土随着材料科学的不断发展，其用途也越来越广泛，已到了跨行业、跨学科，互相渗透得非常广泛的领域。 o 混凝土的配合比设计不同于结构设计，不是单纯的理论计算，属于试验型而非经验型学科的范畴。混凝土配合比设计牵涉到多个方面，既要保证混凝土硬化后的强度和耐久性，又要满足施工和易性要求。通过经验表格和经验公式算出初步计算配合比后，还需要进行试配调整，以满足施工和易性要求，并应进行强度试验。在满足上述性能的前提下，尽可能节约水泥，降低成本。配合比设计配合比设计o 一、配合比设计的定义一、配合比设计的定义 配合比设计是指根据混

3、凝土要求的性能和原材料的特性，确定混凝土的组成和成分。o 混凝土配合比设计必须达到以下四项基本要求，即： （1）满足结构设计的强度等级要求； （2）满足混凝土施工所要求的和易性； （3）满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求； （4）符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。二、配合比设计流程二、配合比设计流程混凝土配合比设计基本参数确定的原则混凝土配合比设计基本参数确定的原则o 水胶比、单位用水量和砂率是混凝土配合比设计的三个基本参数。 混凝土配合比设计中确定三个参数的原则是：在满足混凝土强度和耐久性的基础上，确定混凝土的水胶比；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单

4、位用水量；砂率应以砂在骨料中的数量填充石子空隙后略有富余的原则来确定。混凝土配合比设计以计算1m3混凝土中各材料用量为基准，计算时骨料以干燥状态为准。1 1、 配制强度配制强度1.1 1.1 混凝土的配制强度应按下列规定进行混凝土的配制强度应按下列规定进行：1、当混凝土的设计强度等级小于C60时，配制强度应按下式确定： fcu,0 fcu,k +1.645 式中 fcu,0混凝土配制强度(MPa)； fcu,k 混凝土立方体抗压强度标准值，这里取混凝土的设计强度等级值(MPa)； 混凝土强度标准差(MPa)。2、当设计强度等级不小于C60时，配制强度应按下式确定： fcu,0 1.15 fcu

5、,k 1.2 1.2 混凝土强度标准差混凝土强度标准差o 当具有近1个月3个月的同一品种、同一强度等级混凝土的强度资料，且试件组数不小于30时，其混凝土强度标准差应按下式计算： （1.2-1）式中：混凝土强度标准差(MPa) ； fcu,i 第i组的试件强度(MPa)； mfcu n组试件的强度平均值(MPa)； n 试件组数。22,11ncu ifcuifnmn 对于强度等级不大于C30的混凝土，当混凝土强度标准差计算值不小于3.0MPa时，应按式(1.2-1)计算结果取值；当混凝土强度标准差计算值小于3.0MPa时，应取3.0MPa。 对于强度等级大于C30且小于C60的混凝土，当混凝土强

6、度标准差计算值不小于4.0MPa时，应按式(1.2-1)计算结果取值；当混凝土强度标准差计算值小于4.0MPa时，应取4.0MPa。o 当没有近期的同一品种、同一强度等级混凝土强度资料时，其强度标准差可按下表取值。 标准差标准差值值(MPa)(MPa) 混凝土强度标准值C20C25 C45C50 C554.05.06.02 2、原材料选择、原材料选择o 2.1 2.1 胶凝材料胶凝材料 最大水胶比最小胶凝材料用量(kg/m3)素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土0.602502803000.552803003000.503200.453302.1.1 2.1.1 水泥水泥o 水泥品种的选择：水泥品种

7、应根据水泥的特性水泥品种的选择：水泥品种应根据水泥的特性和工程特点及施工环境进行选择。用于建筑工和工程特点及施工环境进行选择。用于建筑工程的常用水泥为五种，其特性如表程的常用水泥为五种，其特性如表2-12-1所示。根所示。根据工程特点及施工环境选用水泥时，可参照表据工程特点及施工环境选用水泥时，可参照表2-22-2。五种常用水泥特性o表2-1五种常用水泥的选用o 表2-2o 水泥强度等级的选择 a、一般情况下，水泥强度为混凝土强度的1.5-2.0倍为宜。 b、配制高强度混凝土（30MPa以上）时，水泥的强度等级可降低为混凝土强度等级的0.9-1.5倍。 普通混凝土选用水泥强度等级的标准，可参考

8、下表。水泥强度等级的选用水泥强度等级的选用混凝土等级混凝土等级C20C20C25-C30C25-C30C30-C40C30-C40C45C45水泥强度等级水泥强度等级32.532.532.532.5、42.542.542.542.5、52.552.552.552.5、62.5 2.1.2 矿物掺合料矿物掺合料o 矿物掺合料在混凝土中的掺量应通过试验确定。采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐时，钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量应符合表2.1.2-1的规定，预应力混凝土中矿物掺合料最大掺量宜符合表2.1.2-2的规定。对基础大体积混凝土，粉煤灰、粒化高炉矿渣粉和复合掺合料的最大掺量可增加5%

9、。采用掺量大于30%的C类粉煤灰的混凝土应以实际使用的水泥和粉煤灰掺量进行安定性检验。表表2.1.2-1 2.1.2-1 钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量表表2.1.2-2 2.1.2-2 预应力混凝土中矿物掺合料的最大掺量预应力混凝土中矿物掺合料的最大掺量表表2.1.2-2 2.1.2-2 预应力混凝土中矿物掺合料的最大掺量预应力混凝土中矿物掺合料的最大掺量2.2 2.2 砂砂o 粒径小于4.75mm、大于150m的骨料粒称为细骨料，简称砂。1）通常使用天然河砂或淡水湖砂；使用海砂时应进行冲洗，经检验合格后方可用于钢筋混凝土结构；山砂含矿物质较多，应经处理并检验合

10、格后方可使用。2）砂的粗细程度用细度模数表示，如表2-3。普通混凝土用砂，其细度模数在2.7-3.4之间的中粗砂较好。砂子的颗粒级配应处于表2-4所列的三个级配区中。如为特细砂，应按照特细砂混凝土设计。3）砂按技术要求分为类、类、类，选用时应与混凝土强度相匹配。如表2-5所示。表2-3表2-4表2-52.3 2.3 石子石子o 粒径大于4.75mm的骨料粒称为粗骨料，简称石子。石子的选用尽量按照就地取材的原则，配制高强度混凝土时宜选用碎石。其性能应符合下列要求：1）石子的最大粒径应符合表2-6要求；2）级配合格，石子的颗粒级配应符合表2-7的要求；3）岩石的抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于

11、1.5，且火成岩的强度不应小于80MPa，变质岩的强度不应小于60MPa，沉积岩的强度不应小于30MPa。 4）泥和泥块含量、针片状含量、有害物质含量，坚固性指标和压碎指标均应符合要求，如表2-8所示；5）石子按技术要求分为类、类、类，选用时应与混凝土强度相匹配。如表2-5所示。表 2-6表2-7表2-8表2-82.4 2.4 水水o 1）应采用饮用水或洁净的天然水；o 2）海水不经处理不得用于钢筋混凝土、预应力混凝土及有饰面要求的混凝土；o 3）工业废水须经适当处理后方可使用。混凝土用水标准JGJ 63-2006 规定的混凝土用水中得物质含量限值见表2-9。表2-92.5 2.5 外加剂外加

12、剂o 混凝土掺用外加剂是混凝土发展史上的一次重大变革，为混凝土的而发展提供了更大、更广阔的空间。随着建筑业的发展，混凝土外加剂已经成为混凝土中不可缺少的第五大组分。3 3、初步计算配合比、初步计算配合比o初步计算配合比设计程序如下初步计算配合比设计程序如下：1、根据所选用水泥的实际强度和混凝土的设计强度确定水胶比；2、根据粗骨料的最大粒径、工艺要求的坍落度和外加剂的性能，找出所需的用水量；3、根据水胶比和用水量，计算胶凝材料用量；4、根据水胶比和粗骨料的最大粒径，确定砂率；5、根据用水量、胶凝材料用量和砂率，计算出砂石用量。3.1 3.1 水胶比水胶比o 当混凝土的强度等级小于C60时，混凝土

13、水胶比宜按下式计算: W/B= 式中：W/B混凝土水胶比; 、 回归系数，按回归系数取值表取值； 胶凝材料28d胶砂抗压强度（MPa），可实测，且试验方法应按现行国家标准水泥胶砂强度检验方法（ISO法）GB/T 17671执行；也可按执行。,0abcuabbfff babf3.1.1 3.1.1 回归系数回归系数（ 、 ）o 回归系数宜按下列规定确定：1、根据工程所使用的原材料，通过试验建立的水胶比与混凝土强度关系式来确定；2、当不具备上述试验统计资料时，可按下表选用。ab3.1.2 3.1.2 胶凝材料胶凝材料28d28d抗压强度值抗压强度值o 当胶凝材料28天抗压强度值无实测值时，可按下式

14、计算： 、 粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数，按表2-10选用； 水泥28d胶砂抗压强度（MPa），可实测，也可按确定。bfbfsceff cefsf表表2-102-103.1.3 3.1.3 水泥水泥28d28d胶砂抗压强度胶砂抗压强度o 当水泥28d胶砂抗压强度无实测值时，可按下式计算： 式中： 水泥强度等级值的富余系数，可按实际统计资料确定；当缺乏实际统计资料时，可按下表选用； 水泥强度等级值（MPa）。,cecce gffcefc,ce gf3.2 3.2 用水量和外加剂用量用水量和外加剂用量o 每立方米干硬性或塑性混凝土的用水量（mw0）应符合下列规定：1、混凝土

15、水胶比在0.40-0.80范围时，可按表2-11和表2-12选取；2、混凝土水胶比小于0.40时，可通过试验确定。表表2-11 2-11 干硬性混凝土的用水量干硬性混凝土的用水量(kg/m(kg/m3 3) )拌合物稠度拌合物稠度卵石最大公称粒径（卵石最大公称粒径（mmmm）碎石最大公称粒径（碎石最大公称粒径（mmmm）项目项目指标指标10.0 10.0 20.0 20.0 40.0 40.0 16.0 16.0 20.0 20.0 40.0 40.0 维勃稠度（维勃稠度（s s）161620201751751601601451451801801701701551551111151518018

16、01651651501501851851751751601605 51010185185170170155155190190180180165165o 注：1、本表用水量系采用中砂时的取值。采用细 砂时，每立方米混凝土用水量可增加5kg-10kg， 采用粗砂时，可减少5kg-10kg； 2、掺用矿物掺合料和外加剂时，用水量应相应调整。表表2-12 2-12 塑性混凝土的用水量塑性混凝土的用水量(kg/m(kg/m3 3) )拌合物稠度拌合物稠度卵石最大公称粒径（卵石最大公称粒径（mmmm）碎石最大公称粒径（碎石最大公称粒径（mmmm）项目项目指标指标10.0 10.0 20.0 20.0 31

17、.5 31.5 40.0 40.0 16.0 16.0 20.0 20.0 31.5 31.5 40.0 40.0 坍落度坍落度(mm)(mm)10103030190190170170160160150150200200185185175175165165353550502002001801801701701601602102101951951851851751755555707021021019019018018017017022022020520519519518518575759090215215195195185185175175230230215215205205195195o 注：

18、1、本表用水量系采用中砂时的取值。采用细 砂时，每立方米混凝土用水量可增加5kg-10kg， 采用粗砂时，可减少5kg-10kg； 2、掺用矿物掺合料和外加剂时，用水量应相应调整。o 掺外加剂时，每立方米流动性或大流动性混凝土的用水量(mw0)可按下式计算： mw0= mw0，(1-)式中： mw0计算配合比每立方米混凝土的用水量(kg/m3); mw0，未掺外加剂时推定的满足实际坍落度要求的每立方米混凝土用水量(kg/m3),以表2-12中90mm坍落度的用水量为基础，按每增大20mm坍落度相应增加5 kg/m3用水量来计算，当坍落度增大到180mm以上时，随坍落度相应增加的用水量可减少。

19、外加剂的减水率(%)，应经混凝土试验确定。o 每立方米混凝土中外加剂用量(ma0)应按下式计算： ma0= mb0a式中： ma0计算配合比每立方混凝土中外加剂用量(kg/m3)； mb0计算配合比每立方米混凝土中胶凝材料用量(kg/m3),计算应符合规定。 a外加剂掺量(%)，应经混凝土试验确定。3.3 3.3 胶凝材料、矿物掺合料和水泥用量胶凝材料、矿物掺合料和水泥用量o 3.3.1 每立方米混凝土的胶凝材料用量(mb0)应按下式计算，并应进行试拌调整，在拌合物性能满足的情况下，取经济合理的胶凝材料用量。 式中： 计算配合比每立方米混凝土中矿物掺合料用量(kg/m3)； 计算配合比每立方米

20、混凝土的用水量(kg/m3)； W/B 混凝土水胶比。00/wbmmW B0bm0wmo 3.3.2 每立方米混凝土的矿物掺合料用量(mf0)按下式计算： mf0 =mb0 f式中： mf0计算配合比每立方米混凝土中矿物掺合料用量(kg/m3)； f 矿物掺合料掺量(%)。o 3.3.3 每立方米混凝土的水泥用量(mc0)应按下式计算： mc0 = mb0 - mf0式中： mc0计算配合比每立方米混凝土中水泥用量(kg/m3)。3.4 3.4 砂率砂率o 砂率(s)应根据骨料的技术指标、混凝土拌合物性能和施工要求，参考既有历史资料确定。o 当缺乏砂率的历史资料时，混凝土砂率的确定应符合下列规

21、定： 1、坍落度小于10mm的混凝土，其砂率应经试验确定； 2、坍落度为10mm60mm的混凝土，其砂率可根据粗骨料品种、最大公称粒径及水胶比按表2-13选取； 3、坍落度大于60mm的混凝土，其砂率可经试验确定，也可在表2-13的基础上，按坍落度每增大20mm、砂率增大1%的幅度予以调整。表表2-13 2-13 混凝土的砂率混凝土的砂率(%)(%)3.5 3.5 粗、细骨料用量粗、细骨料用量o 3.5.1当采用质量法计算混凝土配合比时，粗、细骨料用量应按式(3.5.1-1)计算；砂率应按式(3.5.1-2)计算。 mf0+ mc0+ mg0+ ms0+ mw0= mcp (3.5.1-1)

22、s= ms0/(mg0+ms0)*100% (3.5.1-2)式中： mg0计算配合比每立方米混凝土的粗骨料用量(kg/m3)； ms0计算配合比每立方米混凝土的细骨料用量(kg/m3)； s 砂率(%)； mcp每立方米混凝土拌合物的假定质量(kg)，可取2350 kg/m3 2450 kg/m3 。o.2 当采用体积法计算混凝土配合比时，砂率应按式(3.5.1-2)计算，粗、细骨料用量应按下式计算。式中：c水泥密度(kg/m3)，可按现行国家标准水泥密度测定方法GB/T 208 测定，也可按 2900 kg/m3 3100 kg/m3 ； f矿物掺合料密度(kg/m3)，可

23、按现行国家标准水泥密度测定方法GB/T 208 测定； g粗骨料的表观密度(kg/m3)，应按现行行业标准普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准JGJ 52 测定； s细骨料的表观密度(kg/m3)，应按现行行业标准普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准JGJ 52 测定； w水的密度(kg/m3)，可取 1000 kg/m3； 混凝土的含气量百分数，在不使用引气剂或引气型外加剂时，可取 1。000000.011fgcswcfgswmmmmm4 4、混凝土配合比的试配、调整与确定、混凝土配合比的试配、调整与确定o 4.1 4.1 试配试配4.1.1 混凝土试配应采用强制式搅拌机进行搅拌，并应符合现

24、行行业标准混凝土试验用搅拌机JG 244 的规定，搅拌方法宜与施工采用的方法相同。4.1.2 试验室成型条件应符合现行国家标准普通混凝土拌合物性能试验方法GB/T 50080 的规定。4.1.3 每盘混凝土试配的最小搅拌量应符合下表的规定，并不应小于搅拌机公称容量的1/4且不应大于搅拌机公称容量。粗骨料最大公称粒径(mm)拌合物数量(L)31.52040.025o4.1.4 在计算配合比的基础上应进行试拌。计算水胶比宜保持不变，并应通过调整配合比其他参数使混凝土拌合物性能符合设计和施工要求，然后修正计算配合比，提出试拌配合比。o4.1.5 在试拌配合比的基础上应进行混凝土强度试验，并应符合下列

25、规定：1、应采用三个不同的配合比，其中一个应为4.1.4节确定的试拌配合比，另外两个配合比的水胶比宜较试拌配合比分别增加和减少0.05，用水量应与试拌配合比相同，砂率可分别增加和减少1%；2、进行混凝土强度试验时，拌合物性能应符合设计和施工要求；3、进行混凝土强度试验时，每个配合比应至少制作一组试件，并应标准养护到28d或设计规定龄期时试压。4.2 4.2 配合比的调整与确定配合比的调整与确定o 4.2.1 配合比调整应符合下列规定：1、根据4.1.5节混凝土强度试验结果，宜绘制强度和水胶比的线性关系图或插值法强度略大于配制强度对应的水胶比；2、在试拌配合比的基础上，用水量和外加剂用量应根据确

26、定的水胶比作调整；3、胶凝材料用量应以用水量乘以确定的胶水比计算得出；4、粗骨料和细骨料用量应根据用水量和胶凝材料用量进行调整。o4.2.2 混凝土拌合物表观密度和配合比校正系数的计算应符合下列规定：1、配合比调整后的混凝土拌合物的表观密度应按下式计算： c,c = mc +mf +mg +ms +mw式中c,c混凝土拌合物的表观密度计算值(kg/m3)； mc每立方米混凝土的水泥用量(kg/m3)； mf每立方米混凝土的矿物掺合料用量(kg/m3)； mg每立方米混凝土的粗骨料用量(kg/m3)； ms每立方米混凝土的细骨料用量(kg/m3)； mw每立方米混凝土的用水量(kg/m3)。2、

27、混凝土配合比校正系数应按下式计算： = c,t / c,c 式中：c,t混凝土配合比校正系数； c,c混凝土拌合物的表观密度实测值(kg/m3)。o4.2.3 当混凝土拌合物表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2%时，按4.2.1节调整的配合比可维持不变；当两者之差超过2%时，应将配合比中每项材料用量均乘以校正系数()。o4.2.4 配合比调整后，应测定拌合物水溶性氯离子含量，试验结果应符合相关规定。o4.2.5 对耐久性有设计要求的混凝土应进行相关耐久性试验验证。o4.2.6 生产单位可根据常用材料设计出常用的混凝土配合比备用，并应在启用过程中予以验证或调整。遇有下列情况之一时，

28、应重新进行配合比设计：1、对混凝土性能有特殊要求；2、水泥、外加剂或矿物掺合料等原材料品种、质量有显著变化时。配合比设计案例o掺用减水性外加剂混凝土配合比设计1、提高混凝土强度的设计 1）维持基准混凝土配合比水泥用量和坍落度； 2）以准备提高的强度代入配制强度公式，得出新的配制强度； 3）用新的配置强度计算水胶比； 4）按新的水胶比与基准混凝土的胶凝材料用量算出新用水量；新旧用水量对比，得出减水率； 5）按减水率的要求寻找合适的减水剂，并确定掺量； 6）计算出新配合比； 7）采用新配合比按规定进行试配、调整，直至符合要求(减水剂效果不理想，可以换批号或换牌号再做试验)o 例例1 1、已知原混凝土的基准配合比为 180:327:658:1222，原设计强度为C25，强度标准差为3.8MPa。水泥实测强度为45MPa，砂率为35%。现要求将设计强度提高到C30级，掺用减水剂，不增加水泥用量，请设计减水剂的掺量及新的配合比。o 2 2、节约水泥的设计方法、节约水泥的设计方法 1）以不掺减水剂时的原配合比为基准配合比； 2）按减水剂出厂使用说明书推荐的减水率(或试验认可的减水率)，按照下式计算掺减水剂后的用水量： m mwwww= m= mw0w0(1-)(1-)式中