45混凝土配合比设计

第四章普通混凝土§4－5普通混凝土配合比设计【重点】配合比概念配合比设计原则、参数配合比设计步骤【难点】配合比设计步骤实验室配合比、施工配合比调整一、配合比及其表示方法混凝土的配合比是指混凝土各组成材料用量之比。主要有“质量比”和“体积比”两种表示方法。工程中常用“质量比”表示。质量配合比的表示方法（1）以1m3混凝土中各组成材料的实际用量表示。例如水泥mc＝295kg，砂ms＝648kg，石子mg＝1330kg，水mw＝165kg。（2）以各组成材料用量之比表示。例如上例也可表示为：mc：ms：mg＝1：2.20：4.51，mw/mc＝0.56。二、配合比设计的要求满足结构设计的强度等级要求；满足混凝土施工所要求的和易性；满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求；符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。三、配合比设计基本参数水胶比、单位用水量和砂率是混凝土配合比设计的三个基本参数。水泥水砂石子水泥浆骨料混凝土单位用水量砂率水胶比与强度、耐久性有关与流动性有关与粘聚性、保水性有关四、配合比设计的步骤与方法（一）初步配合比（二）确定混凝土基准配合比（三）试配、调整，确定实验室配合比（四）施工配合比（一）确定混凝土初步配合比1.计算施工配制强度当设计强度等级小于C60时，计算施工配制强度fcu,0,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，即混凝土强度等级值，MPa；σ——混凝土强度标准差，MPa。当设计强度等级不小于C60时，计算施工配制强度fcu,0,（一）确定混凝土初步配合比2.确定水胶比（1）按混凝土强度要求计算水胶比式中：αa、αb——回归系数；应根据工程所用的水泥、集料，通过试验由建立的水胶比与混凝土强度关系式确定；当不具备上述试验统计资料时，可取碎石混凝土αa＝0.53，αb＝0.20；卵石混凝土αa＝0.49，αb＝0.13。fb——胶凝材料28d抗压强度实测值，MPa。强度等级≤C20C25～C45C50～C55标准差σ，MPa4.05.06.0混凝土强度标准差当胶凝材料28d胶砂抗压强度无实测值时，可按下式进行计算：（一）确定混凝土初步配合比（2）复核耐久性为了使混凝土耐久性符合要求，按强度要求计算的水灰比值不得超过规定的最大水灰比值，否则混凝土耐久性不合格，此时取规定的最大水灰比值作为混凝土的水灰比值。3.确定单位用水量mw（1）水胶比在0.40～0.80范围内时，根据粗集料的品种、粒径及施工要求的坍落度，按下表选取。拌合物稠度卵石最大粒径，mm碎石最大粒径，mm项目指标102031.540162031.540坍落度，mm10～3019017016015020018517516535～5020018017016021019518517555～7021019018017022020519518575～90215195185175230215205195塑性混凝土的单位用水量，kg（一）确定混凝土初步配合比（2）水胶比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土单位用水量应通过试验确定。（3）掺外加剂时混凝土的单位用水量可按下式计算：

mwa＝mw0（1－β）式中：mwa——掺外加剂时混凝土的单位用水量，kg；

mw0——未掺外加剂时混凝土的单位用水量，kg；

β——外加剂的减水率，应经试验确定。拌合物稠度卵石最大粒径，mm碎石最大粒径，mm项目指标102040162040维勃稠度，s16～2017516014518017015511～151801651501851751605～10185170155190180165干硬性混凝土的单位用水量，kg（一）确定混凝土初步配合比4.计算胶凝材料用量mc（一）确定混凝土初步配合比5.计算矿物掺合料用量

（一）确定混凝土初步配合比6.确定砂率βs

（1）坍落度为10～60mm的混凝土砂率，可根据粗骨料品种、粒径及水灰比按下表选取。（2）坍落度大于60mm的混凝土砂率，可经试验确定；也可在下表基础上，坍落度每增大20mm，砂率增大1％确定。（3）坍落度小于10mm的混凝土，其砂率应经试验确定。水灰比mw/mc卵石最大粒径，mm碎石最大粒径，mm1020401620400.4026～3225～3124～3030～3529～3427～320.5030～3529～3428～3333～3832～3730～350.6033～3832～3731～3636～4135～4033～380.7036～4135～4034～3939～4438～4336～41混凝土砂率，％（一）确定混凝土初步配合比6.计算砂、石子用量ms0、mg0

（1）体积法又称绝对体积法。1m3混凝土中的组成材料——水泥、掺合料、砂、石子、水经过拌合均匀、成型密实后，混凝土的体积为1m3，即：Vc+Vf

+Vs+Vg+Vw+Va＝1（一）确定混凝土初步配合比解方程组，可得ms0、mg0。式中：ρc、ρf、ρs、ρg、ρw——分别为水泥的密度、矿物掺合料的密度、砂的表观密度、石子的表观密度、水的密度，kg/m3。水泥的密度可取2900～3100kg/m3；α——混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，可取α＝1。（2）质量法质量法又称为假定体积密度法。假定混凝土拌合物的质量为mcp，kg。（一）确定混凝土初步配合比解方程组可得ms0、mg0。式中：mc0、mf0、ms0、mg0、mw0——分别为1m3混凝土中水泥、砂、石子、水的用量，kg；mcp——1m3混凝土拌合物的假定质量，kg。可取2350～2450kg/m3。βs——混凝土砂率。7.计算初步配合比（1）以1m3混凝土中各组成材料的实际用量表示。（2）以组成材料用量之比表示：mc0：ms0：mg0＝1：x：y，mw/mc＝？。（二）试配调整配合比1.试配按初步配合比称取一定质量的组成材料，拌制15L或25L混凝土，分别测定其和易性、强度。2.调整（１）调整和易性，确定基准配合比

测拌合物坍落度，并检查其粘聚性和保水性能：如实测坍落度小于或大于设计要求，可保持水灰比不变，增加或减少适量水泥浆；如出现粘聚性和保水性不良，可适当提高砂率；每次调整后再试拌，直到符合要求为止。记录好各种材料调整后用量，并测定混凝土拌合物的实际体积密度（ρc,t）。（二）试配调整配合比（2）强度调整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，但砂率值可做适当调整并测定体积密度。各种配比制作两组强度试块，标准养护28d进行强度测定。3.设计配合比的确定（1）根据试验得出的混凝土强度与其相应的灰水比（mc/mw）关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度（fcu,0）相对应的灰水比，确定1m3混凝土中的组成材料用量：①单位用水量（mw）应在基准配合比用水量的基础上，根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度进行调整确定；②水泥用量（mc）应以用水量乘以选定出来的灰水比计算确定；③粗集料和细集料用量（ms、mg）应在基准配合比的用量基础上，按选定的灰水比进行调整后确定。（二）试配调整配合比（2）经试配确定配合比后，按下列步骤进行校正：①按上述方法确定的各组成材料用量按下式计算混凝土的体积密度计算值ρc,c：

ρc,c＝mc+ms+mg+mw②应按下式计算混凝土配合比校正系数δ：式中：ρc,t——混凝土体积密度实测值，kg/m3；

ρc,c——混凝土体积密度计算值，kg/m3。③当体积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（1）条确定的配合比即为设计配合比；当二者之差超过2％时，应将配合比中各组成材料用量均乘以校正系数δ，得到设计配合比。（三）计算施工配合比假定现场砂、石子的含水率分别为a％和b%，则施工配合比中1m3混凝土的各组成材料用量分别为：＝mc

＝ms（1+a％）＝mg（1+b％）＝mw－ms×a％－mg×b％施工配合比可表示为：五、配合比计算例题例题某工程现浇室内钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为C30。施工采用机械拌合和振捣，选择的混凝土拌合物坍落度为35～50mm。施工单位无混凝土强度统计资料。所用原材料如下：水泥：普通水泥，强度等级42.5MPa，实测28d抗压强度48.0MPa，密度ρc＝3.1g/cm3;砂：中砂，级配2区合格。表观密度ρs＝2.65g/cm3;石子：卵石，5～40mm。表观密度ρg＝2.60g/cm3;水：自来水，密度ρw＝1.00g/cm3。试用体积法和质量法计算该混凝土的基准配合比。五、配合比计算例题解:1.计算混凝土的施工配制强度fcu,0：根据题意可得：fcu,k＝30.0MPa，查表3.24取σ＝5.0MPa，则fcu,0＝fcu,k+1.645σ＝30.0+1.645×5.0＝38.2MPa2.确定混凝土水灰比mw/mc

（1）按强度要求计算根据题意可得：fce＝48.0MPa，αa＝0.48，αb＝0.33，则：（2）复核耐久性：经复核，耐久性合格。五、配合比计算例题3.确定用水量mw0

根据题意，骨料为中砂，卵石，最大粒径为40mm，查表取mw0＝160kg。4.计算水泥用量mc0（1）计算：（2）复核耐久性经复核，耐久性合格。5.确定砂率βs

根据题意，采用中砂、卵石（最大粒径40mm）、水灰比0.50，查表βs＝28％～33％，取βs＝30％。6.计算砂、石子用量ms0、mg0五、配合比计算例题（1）体积法将数据代入体积法的计算公式，取α＝1，可得：

解方程组，可得ms0＝570kg、mg0＝1330kg。（2）质量法假定混凝土拌合物的质量为mcp＝2400kg，将数据代入质量法计算公式，得：