模块三 普通混凝土配合比设计

模块三普通混凝土配合比设计一、混凝土配合比设计的要求

（一）应在满足混凝土强度、耐久性及和易性要求的前提下，减少胶凝材料和水的用量；

（二）当有抗冻、抗渗、抗氯离子和化学腐蚀等耐久性要求时，尚应符合现行国家标准《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T50476—2008）的有关规定；

（三）应计入环境条件对施工及工程结构的影响；

（四）试配所用的原材料应与施工实际使用的原材料一致。

二、混凝土配合比设计的资料准备

（一）了解混凝土结构设计所要求的强度等级、施工单位的施工管理水平、施工条件等，以便合理地确定混凝土的配制强度；

（二）了解工程所处环境对于混凝土性能及耐久性的要求，以便确定最大水胶比和最小胶凝材料的用量；

（三）了解工程的性质、结构尺寸的大小、配筋情况及施工方式，合理选择水泥的品种，确定所用粗骨料的最大粒径和混凝土拌合物的稠度等性能指标；

（四）掌握原材料的性能指标：水泥的品种、强度等级、技术指标；砂、石骨料的密度、堆积密度、空隙率、颗粒级配及石子的最大粒径等；外加剂和掺合料的品种、性能及最佳掺量等。

三、混凝土配合比设计中的三个参数（一）水胶比

水胶比反映水与胶凝材料之间的比例关系，在满足混凝土强度等级和耐久性的条件下，水胶比宜取较大者，以达到节约胶凝材料的目的。

（二）单位用水量

单位用水量反应水泥浆与骨料之间的比例关系，在满足混凝土拌合物稠度的条件下，取较小值。

（三）砂率

砂率表示砂、石之间的比例关系，砂的数量应以填充石子间的空隙后略有富余即可，在满足黏聚性要求的条件下，取较小值。

四、混凝土配合比设计的步骤（一）计算配合比的确定

1.确定混凝土配制强度

（1）当混凝土强度等级小于C60时，配制强度按下式计算：式中—混凝土配制强度，MPa；—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，配制强度按下式计算：

混凝土强度标准差的确定方法如下：1）当具有近1～3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按下式计算：

式中—混凝土强度标准差，MPa；—第i组的试件强度，MPa；—n组试件的强度平均值，MPa；

n—试件组数。

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，应按上式计算结果取值；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，当混凝土强度标准差计算值不小于4.0MPa时，应按上式计算结果取值；当混凝土强度标准差计算值小于4.0MPa时，应取4.0MPa。

2）当没有近期的同一品种、同一强度等级混凝土强度资料时，其强度标准差可按表6-15取值。

混凝土强度等级≤C20C25～C45C50～C55（MPa）4.05.06.0

标准差值表6-15

2.计算水胶比（W/B）

当混凝土强度等级小于C60时，混凝土水胶比宜按下式计算，且应符合表6-13的规定，以满足混凝土耐久性要求。

3.确定用水量

（1）每立方米干硬性或塑性混凝土的用水量（）应符合下列规定：

1）混凝土水胶比在0.40～0.80范围时，可按表6-16和表6-17选取；

2）混凝土水胶比小于0.40时，可通过试验确定。

干硬性混凝土的用水量（kg/m3）表6-16拌合物稠度卵石最大公称粒径（mm）碎石最大公称粒径（mm）项目指标10.020.040.016.020.040.0维勃稠度（s）16～2017516014518017015511～151801651501851751605～10185170155190180165拌合物稠度卵石最大公称粒径（mm）碎石最大公称粒径（mm）项目指标10.020.031.540.016.020.031.540.0坍落度（mm）10～3019017016015020018517516535～5020018017016021019518517555～7021019018017022020519518575～90215195185175230215205195

塑性混凝土的用水量（kg/m3）表6-17

（2）掺外加剂时，每立方米流动性或大流动性混凝土的用水量（）可按下式计算：式中—计算配合比每立方米混凝土的用水量，

kg/m3；—未掺加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6-17中90mm坍落度的用水量为基础，按每增大20mm坍落度相应增加5kg/m3用水量计算，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；—外加剂的减水率（%），应经混凝土试验

确定。

4.计算胶凝材料、矿物掺合料和水泥用量

（1）每立方米混凝土的胶凝材料用量（）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，且应符合表6-14的规定，以满足混凝土耐久性要求。式中—计算配合比每立方米胶凝材料用量，

kg/m3；—计算配合比每立方米混凝土的用水量，kg/m3；—混凝土水胶比。

（2）每立方米混凝土的矿物掺合料（），应按下式计算：式中—计算配合比每立方米混凝土中矿物掺合料用量，kg/m3；—矿物掺合料掺量（%），可按下列方法确定：

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水泥时，钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量宜符合表6-18的规定，预应力混凝土中矿物掺合料最大掺量宜符合表6-19的规定。对于基础大体积混凝土，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%。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。

矿物掺合料种类水胶比最大掺量（%）采用硅酸盐水泥时采用普通硅酸盐水泥时粉煤灰≤0.404535＞0.404030粒化高炉矿渣粉≤0.406555＞0.405545钢渣粉—3020磷渣粉—3020硅灰—1010复合掺合料≤0.406555＞0.405545钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量表6-18

矿物掺合料种类水胶比最大掺量（%）采用硅酸盐水泥时采用普通硅酸盐水泥时粉煤灰≤0.403530＞0.402520粒化高炉矿渣粉≤0.405545＞0.404535钢渣粉—2010磷渣粉—2010硅灰—1010复合掺合料≤0.405545＞0.404535预应力混凝土中矿物掺合料最大掺量表6-19

（3）计算每立方米混凝土的水泥用量（），按下式计算：式中—计算配合比每立方米混凝土中水泥用量，

kg/m3。

5.每立方米混凝土中外加剂用量（）应按下式计算：式中—计算配合比每立方米混凝土中外加剂用量，kg/m3；—计算配合比每立方米混凝土胶凝材料用量，kg/m3；—外加剂掺量，应经混凝土试验确定。

6.确定砂率（）

砂率应根据骨料的技术指标、混凝土拌合物性能施工要求，参考历史既有资料确定。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10～60mm的混凝土，其砂率可根据粗骨料的品种、最大公称粒径及水胶比按表6-20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6-20的基础上，按坍落度每增大20mm、砂率增大1%的幅度予以调整。

7.计算粗、细骨料的用量（）

粗、细骨料的用量可用质量法或体积法求出：

水胶比卵石最大公称粒径（mm）碎石最大公称粒径（mm）10.020.040.016.020.040.00.4026～3225～3124～3030～3529～3427～320.5030～3529～3428～3333～3832～3730～350.6033～3832～3731～3636～4135～4033～380.7036～4135～4034～3939～4138～4336～41混凝土的砂率（

%

）表6-20

（1）采用质量法计算混凝土配合比时，粗细骨料用量应按下式计算：式中—计算配合比每立方米混凝土的水泥用量，kg/m3；—计算配合比每立方米混凝土的矿物掺合料用量，

kg/m3；—计算配合比每立方米混凝土的粗骨料用量，kg/m3；—计算配合比每立方米混凝土的细骨料用量，kg/m3；—砂率

；—每立方米混凝土拌合物的假定质量（kg），可取

2350～2450kg/m3；

（2）当采用体积法计算混凝土配合比时，应按下式计算粗、细骨料用量：式中—水泥密度，可实测，也可取2900～31000kg/m3；—矿物掺合料密度，kg/m3；—粗骨料的表观密度，kg/m3；—细骨料的表观密度，kg/m3；—水的密度

，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。

根据上述步骤可求出混凝土中各项材料的用量，从而得出计算配合比，供试配用。

在实际工程中，混凝土配合比设计通常采用质量法。混凝土配合比设计也允许采用体积法，可视具体技术需要选用。与质量法比较，体积法对技术条件要求略高。

（二）混凝土配合比的试配、调整与确定

1.试配

每盘混凝土试配的最小搅拌量应符合表6-21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。

混凝土配合比设计采用工程实际使用的原材料细骨料含水率应小于0.5%粗骨料含水率应小于0.2%

粗骨料最大公称粒径（mm）拌合物数量（L）≤31.52040.025混凝土试配的最小搅拌量表6-21在计算配合比的基础上进行试拌。计算水胶比宜保持不变，并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。在试拌配合比的基础上应进行混凝土强度试验，并应符合相关规定。

2.配合比的调整

根据强度试验结果作图或插值法确定胶水比用水量和外加剂应根据确定的水胶比作调整胶凝材料用量用水量乘以胶水比粗、细骨料用量应根据用水量和胶凝材料用量作调整

3.确定配合比

（1）计算混凝土配合比调整后拌合物的表观密度式中—混凝土拌合物的表观密度计算值，kg/m3；—每立方米混凝土的水泥用量，kg/m3；—每立方米混凝土的矿物掺合料用量，kg/m3；—每立方米混凝土的粗骨料用量，kg/m3；—每立方米混凝土的细骨料用量，kg/m3；—每立方米混凝土的用水量，kg/m3。

（2）计算混凝土配合比校正系数（）式中—混凝土拌合物的表观密度实测值，kg/m3。

（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，将调整的配合比应按设计规定的混凝土耐久性能试验验证后，作为设计配合比；当二者之差超过2%时，应将配合比中每项材料用量均乘以校正系数，所得配合比应按设计规定的混凝土耐久性能试验验证后，即为设计配合比。注：设计配合比中水泥、矿物掺合料、砂、石、水的用量用、、

、、表示。

（三）施工配合比

设施工现场砂的含水率为a%，石子的含水率为b%，将上述设计配合比换算为施工配合比，其各组成材料用量为：为施工时称量材料的方便，将施工配合比以质量比表示。

五、混凝土配合比设计实例(引导学生完成)

【例题】某住宅楼工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为C30，施工要求坍落度为35～50mm，采用机械搅拌，机械振捣。采用的原材料为：水泥：42.5级的普通硅酸盐水泥，28d胶砂抗压强度实测值为44.5MPa，密度为3100kg/m3；

砂：中砂，细度模数为2.7，表观密度为2620kg/m3；堆积密度为1620kg/m3；

石子：卵石，粒径5～31.5mm，表观密度为2700kg/m3；堆积密度为1650kg/m3；

水：自来水