混凝土配合比设计

混凝土配合比设计第一页，共三十七页，编辑于2023年，星期一4.5.1混凝土配合比的基本要求：

（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。2第二页，共三十七页，编辑于2023年，星期一混凝土配合比的设计资料准备（1）确定配制强度（2）耐久性要求（3）构件断面、配筋——最大粒径DM（4）施工管理水平——用来选择T和DM（5）原材料性能——密度、DM、水、砂、石情况4.5.2配合比设计中的三个重要参数组成混凝土的四种材料，即水泥、水、砂、石子用量之间有三个对比关系，即：

1水灰比（）：用水量与水泥用量之间的对比关系。水灰比是确定混凝土强度和耐久性的重要参数，也是影响混凝土和易性的重要因素。

2砂率（Sp）：砂的用量与石子用量之间的对比关系。通常以砂用量占砂、石总量的百分数表示(即砂率)。砂率是影响混凝土和易性的重要参数。3第三页，共三十七页，编辑于2023年，星期一3、单位用水量（W）

混凝土中水泥浆用量与骨料用量之间的对比关系，可用每立方米混凝土的用水量表示。用水量主要影响混凝土和易性，对混凝土的强度也有影响。确定的原则：（1）在满足强度、耐久性要求上，确定砼的。（2）在满足和易性的基础上，确定粗骨料、单位体积用水量、砂的用量。4.5.3混凝土配合比设计方法步骤先确定“初步配合比”“基准配合比”（实验室试拌）强度、和易性检验“设计配合比”施工配合比1、初步计算配合比的确定（1）配制强度（fcu.o

）的确定配制强度与设计强度的关系，要求配制强度＞设计强度

fcu.o＝

fcu.k＋1.645σ4第四页，共三十七页，编辑于2023年，星期一

fcu.o

＝fcu.k

＋1.645σfcu.o——配制强度

fcu.k——设计强度

σ——砼强度的标准差

A、标准差

C20

、

C25砼σ值最小取2.5MP

C30砼σ值最小取3.0MP

B、无统计资料

C、下列情况提高配制强度

a、现场条件与试验室条件有差异。

b、C30及以上等级砼，采用非统计方法评定时。5第五页，共三十七页，编辑于2023年，星期一(2)初步确定水灰比

满足强度要求的水灰比还要满足耐久性要求。(3)选取1M3砼的用水量（mwo）

A、干硬性和塑性砼用水量确定

a、为0.40~0.80，根据粗骨料的品种、粒径及施工要求的稠度查表4-23、4-24决定。

b、<0.40的砼用水量应通过实验确定。

B、流动性和大流动性砼的用水量计算

a、以表4-24中T=90mm的用水量为基础，按坍落度每增大20mm，用水量增加5kg。

b、掺外加剂的砼用水量

mwo＝mwo(1－β)目6第六页，共三十七页，编辑于2023年，星期一（4）计算砼的水泥用量

计算出来的水泥用量还要满足耐久性的最小水泥用量要求。（5）选择合理的砂率砂率按坍落度、骨料的规格、品种、水灰比（6）计算粗细骨料的用量（mgo

、

mso）

1）质量法假定1M3混凝土拌合物的质量为一定值。

mcp——1M3砼拌和物的假定质量，一般取2400kg/M3由以上两式可解出砂和石的用量。7第七页，共三十七页，编辑于2023年，星期一2）体积法α——含气率，不掺引气剂时取1（即1%）

假定混凝土拌合物的体积等于各组成材料绝对体积和所含空气体积之总和。

由上两式可解出砂和石的用量。最后得出初步配合比为：8第八页，共三十七页，编辑于2023年，星期一2、配合比试配、调整、确定（1）配合比试配、调整检验拌和量：DM≤31.5mm时，取15LDM为40mm时，取25L

先检验和易性，不满足进行调整后得到基准配合比，供强度检验用。（2）设计配合比的确定

a、由试验得出的各灰水比及其对应的砼强度关系，用作图法或计算法求出砼配制强度相对应的灰水比。

b、按基准配合比制作试件满足和易性确定用水量，再确定水泥用量。

c、粗细骨料取基准配合比的用量，按灰水比进行适当调整。9第九页，共三十七页，编辑于2023年，星期一3、施工配合比

考虑骨料的含水率，对单位用水量进行调整。假定砂含水率为a（%），石含水率为b（%）施工配合比为：（3）表观密度的校正当≤2%时，不调整。当＞2%时，各项材料×δ。其设计配合比：10第十页，共三十七页，编辑于2023年，星期一

某房屋为混凝土框架工程，混凝土不受风雪等作用，设计混凝土等级C25。施工要求坍落度为30~50mm，采用机械搅拌、机械振捣，施工单位历史统计资料σ=6MP

。采用的材料为：水泥P·O42.5，实测密度3.10g/cm3粗骨料为卵石，DM=40mm，视密度为2.70g/cm3，含水率为3%细骨料为河砂，Mx=2.70，实测视密度2.65g/cm3，含水率为1%。试设计该混凝土配合比。解：1、初步计算配合比（1）确定配制强度（fcu.o）据统计资料，标准差σ=6MP，则

fcu.o

＝fcu.k＋1.645σ=25+1.645×6=34.87MP

（2）确定水灰比（）因水泥无实测强度，按书上75页，取水泥富余系数γc=1.13，fce＝γc×fce.k=1.13×42.5=48.03MP

例题11第十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期一

满足强度要求的水灰比还要满足耐久性要求。耐久性要求查表4-16得最大水灰比为0.65。最后取两者的小值

W/C=0.54(3)确定用水量（mwo）

按流动性和大流动性砼的用水量计算，由T=30~50mm，卵石，DM=40mm，中砂（Mx=2.70）查表4-24

用水量为160kg。

mwo=160kg（4）计算砼的水泥用量

水泥用量还要满足耐久性的最小水泥用量，查表4-16为260kg。

296kg>260kg，满足耐久性的最小水泥用量要求。12第十二页，共三十七页，编辑于2023年，星期一（5）确定合理的砂率

砂率按卵石，DM=40mm、中砂（Mx=2.70），水灰比0.54，查表4-25，βs=32%。（6）计算粗细骨料的用量（mgo

、mso）

采用体积法因为不掺引气剂时，含气率取1。水泥密度3.10g/cm3

卵石，视密度为2.70g/cm3，河砂，视密度2.65g/cm3。由两式可解得砂和石的用量：13第十三页，共三十七页，编辑于2023年，星期一初步配合比为：

配合比经试验均满足和易性和强度要求，表观密度不须调整。2、配合比试配、调整、确定3、施工配合比考虑骨料的含水率，对单位用水量进行调整。砂含水率为3（%），石含水率为1（%）

施工配合比为：水泥砂石水14第十四页，共三十七页，编辑于2023年，星期一例2．某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为Ｃ20，施工要求混凝土坍落度为50-70㎜，施工单位无历史统计资料，所用原材料情况如下：水泥：32.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为ρｃ=3.10ｇ/cm３，砂：中砂，Mx=2.70,级配合格，石：卵石，Dmax=40mm,级配合格，试设计Ｃ20混凝土配合比。解:1.初步配合比计算：15第十五页，共三十七页，编辑于2023年，星期一(1)确定混凝土配制强度（fcu,0），由表4-19，σ＝5MPafcu,0=fcu,k+1.645σ=20+1.645×5=28.2MPa(2)计算水灰比（W/C）因水泥无实测强度，也可取γc=1.0fce=γc×fce,k=1.0×32.5=32.5MPa16第十六页，共三十七页，编辑于2023年，星期一（3）确定用水量（mw0）查表4-24，对于最大粒径为40㎜的卵石混凝土，当所需坍落度为50～70㎜时,1m3混凝土的用水量可选用170kg。(4)计算水泥用量（mc0）按表4-16对于干燥环境的钢筋混凝土，最小水泥用量为260㎏，故可取mc0＝362㎏／ｍ3。17第十七页，共三十七页，编辑于2023年，星期一（5）确定砂率（βs）查表4-25，对于采用最大粒径为40㎜的卵石配制的混凝土，当水灰比为0.47时，其砂率值可选取26.8%~32.1%，（采用插入法选定）现取βs=30％。（６）计算砂、石用量（ｍs0、ｍg0）假定表观密度法计算，将mc0=362㎏；mw0=170㎏代入方程组18第十八页，共三十七页，编辑于2023年，星期一19第十九页，共三十七页，编辑于2023年，星期一计算配合比：C:362kg,W:170kg,S:561kg,G:1307Kg,W/C=0.4715升用量：C:4.34kg,W:2.04kg,S:6.73kg,G:15.68kg第二组：W/C=0.47+0.05=0.52:W:170kgmc0=170/0.52=327kg

砂率：31%，mg0=2.23ms0

解得：S=589kg,G=1314kg,W=170kg,C=327kg第三组：W/C=0.47－0.05=0.42:W:170kgmc0=170/0.42=405kg

砂率：28%，mg0=2.57ms0

解得：S=511kg,G=1314kg,W=170kg,C=405kg每种配比制作两组强度试块，标准养护28d进行强度测定。20第二十页，共三十七页，编辑于2023年，星期一三.混凝土配制强度

在施工中配制混凝土时，如果所配制混凝土的强度平均值（）等于设计强度（fcu.k），则由图6—19可知，这时混凝土强度保证率只有50％。因此，为了保证工程混凝土具有设计所要求的95％强度保证率，在进行混凝土配合比设计时，必须使混凝土的配制强度大于设计强度（fcu.k）。21第二十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期一混凝土配制强度可按下式计算（JGJ55-2000）：

式中fcu,0——混凝土配制强度（MPa）；fcu,k——设计的混凝土强度标准值（MPa）；σ——混凝土强度标准差（MPa）．22第二十二页，共三十七页，编辑于2023年，星期一当施工单位不具有近期的同一品种混凝土的强度资料时，σ值可按表取值。23第二十三页，共三十七页，编辑于2023年，星期一4.7其他品种混凝土4.7.1抗渗混凝土

抗渗混凝土系指有较高抗渗能力的混凝土，通常其抗渗等级等于或大于Ｐ６级，又称抗渗混凝土。

抗渗混凝土的配制原理是：采取多种措施，使普通混凝土中原先存在的渗水毛细管通路尽量减少或被堵塞，从而大大降低混凝土的渗水。24第二十四页，共三十七页，编辑于2023年，星期一根据采取的防渗措施不同，防水混凝土可分为：普通防水混凝土；外加剂防水混凝土；膨胀水泥防水混凝土。膨胀水泥防水混凝土是采用膨胀水泥配制而成，由于这种水泥在水化过程中能形成大量的钙矾石，会产生一定的体积膨胀，在有约束的条件下，能改善混凝土的孔结构，使毛细孔径减小，总孔隙率降低，从而使混凝土密实度提高，抗渗性提高。25第二十五页，共三十七页，编辑于2023年，星期一4.7.2耐热混凝土

耐热混凝土是指能长期在高温（200～900℃）作用下保持所要求的物理和力学性能的一种特种混凝土。耐热混凝土是由适当的胶凝材料、耐热粗、细骨料及水（或不加水），按一定比例配制而成。根据所用胶凝材料不同，通常可分为：硅酸盐水泥耐热混凝土；铝酸盐水泥耐热混凝土；水玻璃耐热混凝土和磷酸盐耐热混凝土。26第二十六页，共三十七页，编辑于2023年，星期一4.7.3耐酸混凝土

能抵抗多种酸及大部分腐蚀性气体侵蚀作用的混凝土称为耐酸混凝土。耐酸混凝土由水玻璃作胶结料，氟硅酸钠作促硬剂，与耐酸粉料及耐酸粗、细骨料按一定比例配制而成，耐酸粉料由辉绿岩、耐酸陶瓷碎料、含石英高的材料磨细而成。耐酸粗细骨料常用石英岩、辉绿岩、安山岩、玄武岩、铸石等。27第二十七页，共三十七页，编辑于2023年，星期一4.7.4纤维混凝土以普通混凝土为基材，外掺各种纤维材料而组成的复合材料，称为纤维混凝土。纤维材料的品种很多，通常使用的有钢纤维、玻璃纤维、石棉纤维、合成纤维、碳纤维等。28第二十八页，共三十七页，编辑于2023年，星期一其中钢、玻璃、石棉、碳等纤维为高弹性模量纤维，掺入混凝土中后，可使混凝土获得较高的韧性，并提高抗拉强度、刚度和承担动荷载的能力。而尼龙、聚乙烯、聚丙烯等低弹性模量的纤维，掺入混凝土只能增加韧性，不能提高强度。纤维的直径很细，通常为几十至几百微米。纤维的长径比一般为70～120。纤维的掺量按占混凝土体积的百分比计，其掺加体积率一般为0.3％～８％。常用钢纤维的直径为0.35～0.7㎜，长径比在50～80之间，适宜掺加体积率为１％～２％。29第二十九页，共三十七页，编辑于2023年，星期一4.7.5防辐射混凝土

能遮蔽Ｘ、γ射线及中子辐射等对人体危害的混凝土，称为防辐射混凝土，它由水泥、水及重骨料配制而成，其表观密度一般在3000kg／ｍ3以上。混凝土表观密度愈大，防护Ｘ、γ射线的性能越好，且防护结构的厚度可减小。但对中子流的防护，混凝土中还需要含有足够多的氢元素。30第三十页，共三十七页，编辑于2023年，星期一

配制防辐射混凝土时，宜采用胶结力强、水化热较低、水化结合水量高的水泥，如硅酸盐水泥，最好使用硅酸钡、硅酸锶等重水泥。常用重骨料主要有重晶石（BaSO4）、褐铁矿（2Fe2Ｏ3·3H2O）、磁铁矿（Fe3O4）、赤铁矿（Fe2O3）等。另外，掺入硼化物及锂盐等，也可有效改善混凝土的防护性能。

防辐射混凝土用于原子能工业以及国民经济各部门应用放射性同位素的装置中，如反应堆、加速器、放射化学装置等的防护结构。31第三十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期一4.7.6轻集料混凝土

以轻粗集料、轻细集料（或普通细集料）、水泥和水配制而成的，干表观密度不大于1950㎏/ｍ3的水泥混凝土为轻集料混凝土。

轻集料混凝土根据其抗压强度可分为：CL5.0、CL7.5、CL10、CL15、CL20、CL