普通水泥混凝土配合比设计

普通水泥混凝土配合比设计putongshuinihunningtudpeihebisheji
目录
一、设计的原则 (1)
二、设计的依据 (1)
三、设计的参数 (1)
四、设计的步骤 (2)
（一）计算初步配合比 (2)
（二）计算水胶比 (3)
（三）计算水用量 (6)
（四）计算胶凝材料用量 (7)
（五）确定砂率 (9)
（六）计算粗集料、细集料用量 (10)
（七）计算外加剂用量 (11)
五、试拌配合比 (11)
（一）前期工作准备 (11)
（二）计算试拌容积 (12)
（三）计算试拌拌合物各材料用量 (12)
（四）试拌 (12)
（五）拌合物稠度试验检测 (12)
六、调整与确定 (13)
（一）调整混凝土配合比 (13)
（二）校正混凝土配合比 (14)
（三）试配混凝土配合比 (14)
（四）换算胶水比 (15)
（五）强度实测值 (15)
（六）ƒcu.0与B/W关系图 (15)
（七）换算水胶比 (16)
（八）确定混凝土配合比 (16)
七、施工配合比 (16)
（一）计算施工配合比 (16)
（二）确定施工配合比 (17)
一、设计的原则：
1、满足配制强度；
2、满足力学性能；
3、满足拌合物性能；
4、满足长期性能；
5、满足耐久性能；
6、满足经济性；
二、设计的依据
1、设计文件；
2、公路工程集料试验规程；
3、公路工程水泥及水泥混凝土试验规程；
4、通用硅酸盐水泥；
5、普通混凝土配合比设计规程；
6、普通混凝土拌合物性能试验方法标准；
7、普通混凝土力学性能试验方法标准；
8、普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准；
9、混凝土强度检验评定标准；
10、公路桥涵施工技术规范；
11、用于水泥和混凝土中的粉煤灰；
三、设计的参数
1、设计强度等级C50；
2、设计坍落度160-200mm；
3、设计部位预应力T梁；
4、P.052.5普通硅酸盐水泥；
5、II区中砂机制砂；
6、5-20mm连续级配碎石，碎石5-10mm10-20mm掺配比40%:60%；
7、GK-3000高性能减水剂掺量为1.0%；
8、F类I级粉煤灰，掺量为10%；
四、设计的步骤
（一）、计算初步配合比
1、首先确定混凝土配制强度（ƒcu,0）
已知：设计强度等级C50，配制混凝土设计强度等级C50≤C60；
采用下式计算：
ƒcu,0≥ƒcu,k+1.645σ
≥50+1.645×6
≥59.9（MPa）
式中：ƒcu,0——混凝土配制强度(MPa);
ƒcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值，取混凝土的设计强度等级值 (MPa);
σ——混凝土强度标准差(MPa)；
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σ按表1，取值；
表1、标准差（σ）值（MPa）
混凝土强度标准值＜C20 C25-C50 C50-C55 Σ 4.0 5.0 6.0
（二）、计算水胶比：
1、采用P.O52.5水泥，28d胶砂抗压强度（ƒce）无实测值时，可按下式计算：
ƒce = γC ƒce,g
= 1.10×52.5
= 57.75
式中：ƒce——无实测值时计算水泥28d胶砂抗压强度（MPa）；
γC ——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，按表2取值；
ƒce,g——水泥强度等级值（MPa）；
表2、水泥强度等级值的富余系数（γC）
水泥强度等32.5 42.5 52.5
富余系数 1.12 1.16 1.10
2、胶凝材料28d胶砂抗压强度值（ƒb）无实测值时，可按下式计算：
已知：F类I级粉煤灰掺量为10%；
水泥28d胶砂抗压强度57.75MPa；
粉煤灰影响系数选定0.95（γf）
粒化高炉矿渣粉影响系数选定1.00（γs）
ƒ b = γf γs ƒce
= 0.95×1.0×57.75
= 54.86
式中：γfγs——粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数按表3，取值；
ƒ
ce
—— 无实测值时计算水泥28d 胶砂抗压强度（MPa ）；
表3、粉煤灰影响系数（ γf ）和粒化高炉矿渣粉影响系数（γs ）
种类 掺量（%）
粉煤灰影响系数（ γf ）
粒化高炉矿渣粉影响系数（γs ）
0 1.00 1.00 10 0.85-0.95 1.00 20 0.75-0.85 0.95-1.00 30 0.65-0.75 0.90-1.00 40 0.55-0.65
0.80-0.90 50
—
0.70-0.85
说明：⑴.采用I 级、II 级粉煤灰宜取上限值； ⑵.采用S75级粒化高炉矿渣粉宜取下限值，采用S95级粒化高炉矿渣粉宜取上限值，采用S105级粒化高炉矿渣粉可取上限值加0.05; ⑶.当超出表中的掺量时，粉煤灰和粒化髙炉矿渣粉影响系数应经试验确定。

3、配制混凝土设计强度等级C50≤C60，混凝土水胶比采用下式计算： 已知：确定混凝土配制强度59.9MPa ； 胶凝材料28d 胶砂抗压强度54.86MPa ；
44
.0w
86
.5420.053.09.5986
.5453.0w αααw
b
b a ,b
a =⨯⨯+⨯=
+=B
B f f f B
o
cu
式中： W/B —— 混凝土水胶比；
αa, αb——回归系数，按（αa, αb）取值表4，取值；
ƒcu,o——混凝土立方体抗压强度标准值，取混凝土的设计强度等级值(MPa);
ƒb——胶凝材料28d胶砂抗压强度（MPa），取实测值；
4、所使用的原材料，未通过试验建立的水胶比与混凝土强度关系式，不具备试验统计资料时，回归系数（αa, αb）按表4，取值；
表4、回归系数（αa, αb）取值表
骨料品种
系数
碎石卵石
α
a
0.53 0.49
α
b
0.20 0.13
5、根据JTG／T F50-2011公路桥涵施工技术规范中要求高性能混凝土的配合比根据原材料品质、设计强度等级、耐久性以及施工工艺对工作性能，要通过计算、试配和调整来确定。

按表5确定高性能混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量；
表5、高性能混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量（kg/m3）
环境作用等级强度等级
最大水
胶比
最小胶凝
材料用量
强度等级
最大水
胶比
最小胶凝
材料用量设计基准期100年设计基准期50年
A C300.55280C250.60260
B C350.50300C300.55280
C C400.45320C350.50300
D C450.40340C400.45320
E C500.36360C450.40340
F C500.32380C500.36360
已知：计算水胶比0.44；
配制混凝土设计强度等级C50；
表5最大水胶比为0.36；
选定混凝土水胶比为0.35；
（三）、计算水用量：
1、混凝土水胶比小于0.40时，可通过试验确定；
2、已知：采用5-20mm连续级配碎石最大公称粒径20mm，按表6中90mm 坍落度的用水量为基础，计算按每增大20mm坍落度相应增加5kg/m3用水量来计算，用水量按表7取值；
表6、塑性混凝土的用水量（kg/m3）
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 20 31.5 40 10 20 31.5 40
坍落度mm 10-30 190 170 160 150 200 185 175 165 35-50 200 180 170 160 210 195 185 175 55-70 210 190 180 170 220 205 195 185 75-90 215 195 185 175 230 215 205 195 表7、每增大20mm坍落度计算的用水量（kg/m3）
每增大20mm坍落度90 110 130 150 170 相应增加5kg/m3用水量215 220 225 230 235
3、按表6选定每立方米混凝土用水量235kg/m3；
4、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：
已知：GK-3000高性能减水剂减水率30.1%； 每立方米混凝土用水量235kg/m 3； m wo = m ′wo （1-β） = 235×（1-30.1%） = 164
式中：m wo —— 计算配合比每立方米混凝土的用水量（kg/m 3）; m ′wo —— 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/m 3），按表6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/m 3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；
β —— 外加剂的减水率(％)，应经混凝土试验确定； （四）、计算胶凝材料用量：
1、每立方米混凝土的胶凝材料用量(m bo )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。

已知：计算配合比每立方米混凝土的用水量164kg/m 3； 混凝土水胶比0.35；
469m 35.0164m /m m bo
bo
w o
bo ==
=B W
式中：m bo —— 计算配合比每立方米混凝土中胶凝材料用量 (kg/m 3)；
m wo —— 计算配合比每立方米混凝土的用水量(kg/m 3)； W/B —— 混凝土水胶比；
2、每立方米混凝土的矿物掺合料用量(m fo )按下式计算：
M fo = m boβf
m fo = 469×10%
m fo = 47
式中：m fo——计算配合比每立方米混凝土中矿物掺合料用量 (kg/m3);
m bo——计算配合比每立方米混凝土中胶凝材料用量 (kg/m3)；
βf——矿物掺合料掺量(％)，可见表8的规定确定。

3、矿物掺合料在混凝土中的掺量应通过试验确定：
采用普通硅酸盐水泥时，钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量符合表8的规定，预应力混凝土中矿物掺合料最大掺量符合表9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%，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8、钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量
最大掺量（％）矿物掺合料种类水胶比
采用硅酸盐水泥采用普通硅酸盐水泥
≤0.40 45 35 粉煤灰
＞0.40 40 30
≤0.40 65 55 粒化高炉矿渣粉
＞0.40 55 45 钢渣粉—30 20
磷渣粉—30 20
硅灰—10 10 复合掺合料≤0.40 65 55
＞0.40 55 45
表9、预应力混凝土中矿物掺合料最大掺量
最大掺量（％）矿物掺合料种类水胶比
采用硅酸盐水泥采用普通硅酸盐水泥
≤0.40 35 30 粉煤灰
＞0.40 25 20
≤0.40 55 45 粒化高炉矿渣粉
＞0.40 45 35 钢渣粉—20 10
磷渣粉—20 10
硅灰—10 10
≤0.40 55 45 复合掺合料
＞0.40 45 35
4、每立方米混凝土的水泥用量(m co)按下式计算：
已知：计算配合比每立方米混凝土中胶凝材料用量469kg/m3；
计算配合比每立方米混凝土中矿物掺合料用量 47kg/m3；
m co= m bo - m fo
m co= 469-47
m co= 422
式中：m co——计算配合比每立方米混凝土中水泥用量(kg/m3)；
m bo——计算配合比每立方米混凝土中胶凝材料用量 (kg/m3)；
m fo——计算配合比每立方米混凝土中矿物掺合料用量 (kg/m3); （五）、确定砂率：
1、缺乏砂率的历史资料时，混凝土砂率坍落度大于60mm的混凝土，其砂率可经试验确定，也可在表10的基础上，按坍落度每增大20mm、砂率增
大1% 的幅度予以调整，按表11取值；
表10、混凝土的砂率(％)
水胶比
卵石最大公称粒径（mm ）
碎石最大公称粒径（mm ）
10
20 40 10 20 40 0.40 26-32 25-31 24-30 30-35 29-34 27-32 0.50 30-35 29-34 28-33 33-38 32-37 30-35 0.60 33-38 32-37 31-36 36-41 35-40 33-38 0.70
36-41
35-40
34-39
39-44
38-43
36-41
表11、每增大20mm 坍落度计算砂率(％)
每增大 20mm 坍落度 90 110 130 150 170 增大1%幅度的砂率
37
38
39
40
41
2、按表11选定砂率41%； （六）、计算粗集料、细集料用量：
1、采用质量法计算混凝土配合比粗、细骨料用量按下式计算； 已知：按表10选定砂率41%；
计算配合比每立方米混凝土中水泥用量422kg/m 3； 计算配合比每立方米混凝土中矿物掺合料用量 47kg/m 3； 计算配合比每立方米混凝土的用水量164kg/m 3；
⎪⎩⎪
⎨⎧+==++++100%×g w g f o
so so s cp o o so o co m m m m m m m m m β 式中：m go —— 计算配合比每立方米混凝土中粗集料用量（kg/m 3）；
m so —— 计算配合比每立方米混凝土中细集料用量（kg/m 3）； m co —— 计算配合比每立方米混凝土中水泥用量（kg/m 3）； m wo —— 计算配合比每立方米混凝土的用水量（kg/m 3）；
m fo —— 计算配合比每立方米混凝土中矿物掺合料用量（kg/m 3）； m cp —— 每立方米混凝土拌合物的假定质量(kg),可取
2350kg/m 3-2450kg/m 3
βs —— 砂率（%）；
2、假定混凝土混合料表观密度2450kg/m 3；
⎪⎩⎪
⎨
⎧=+=---=+41
.01817164474222450g g o so
so o so m m m m m
按上式确定：计算细集料用量m so =745kg/m 3； 计算粗集料用量m go =1072kg/m 3； （七）、计算外加剂用量：
1、按水泥质量进行计算掺量1.0%，按下式计算：
已知：计算配合比每立方米混凝土中水泥用量422kg/m 3； GK-3000高性能减水剂掺量为1.0%； m 外= mco （1.0%） = 422×0.01 = 4.22 2、 按质量法计算得初步配合比：
= m co ：m fo ： m so ： m go ：m wo ：m 外 = 422 ：47 ：745 ：1072 ：164 ：4.22 五、试拌配合比 （一）、前期工作准备：
1、搅拌机：采用强制式搅拌机；
2、标准试模：采用标准试模150×150×150mm；
3、振动台：采用标准振动台；
4、温度：室内温度控制在20℃；
（二）、计算试拌容积：
0.15×0.15×0.15×8=0.027m3
（三）、计算试拌拌合物各材料用量（kg/m3）
= m co： m fo： m so： m go： m wo： m外
= 422 ： 47 ： 745 ：1072 ： 164 ： 4.22
= 11.4 ：1.27 ： 20.1 ：28.9 ： 4.43 ： 0.114
（四）、试拌：
1、使用搅拌机前，先用少量砂浆进行涮膛，再刮出涮膛砂浆，以避免正式拌和混凝土时水泥砂浆粘附筒壁的损失。

涮膛砂浆的水灰比与正式的混凝土配合比相同。

2、称好原材料,往搅拌机内顺序加入粗集料、细集料、水泥（包括粉煤灰）。

开动搅拌机，将材料拌和均匀，在拌和过程中徐徐加水，外加剂溶解于水中，全部加料时间不宜超过2min。

水全部加入后，继续拌和约2min，而后将拌合物倾出在铁板上，再经人工翻拌1min-2min，必须拌合物均匀一致。

（五）、拌合物稠度试验检测：
1、坍落度检测200mm；
2、扩展度检测480mm；
3、棍度：插捣混凝土拌合物时“上”容易插捣
4、含砂情况：拌合物表面含砂“中”抹五、六次使表面抹平整无蜂窝；
5、粘聚性：用捣棒在已坍落的混凝土锥体侧面轻打后逐渐下沉，表示粘
聚性良好;
6、保水性：提起坍落筒后，没有水分从底部析出； 六、调整与确定
（一）、调整混凝土配合比：
1、计算配合比的混凝土拌合物的表观密度按下式计算： ρc,c = m co + m fo + m so + m go + m wo = 2450kg/m 3
式中：ρc,c —— 混凝土拌合物的表观密度计算值(kg/m 3);
m co —— 每立方米混凝土的水泥用量(kg/m 3); m fo —— 每立方米混凝土的矿物掺合料用量(kg/m 3)； m so —— 每立方米混凝土的粗骨料用量(kg/m 3); m go —— 每立方米混凝土的细骨料用量(kg/m 3); m wo —— 每立方米混凝土的用水量(kg/m 3)；
2、实测混凝土拌合物的表观密度2440kg/m 3；
3、混凝土配合比校正系数按下式计算：
000
.12450
2449 ρρ δc
c,t c,===
式中： δ —— 混凝土配合比校正系数；
ρc,t —— 混凝土拌合物的表观密度实测值(kg/m 3)； ρc,c —— 混凝土拌合物的表观密度计算值(kg/m 3)；
（二）、校正混凝土配合比：
表12、混凝土配合比校正前后对比
校正前后水胶比
砂率
（%）
表观密度
（kg/m3）
每立方米混凝土材料用量（kg/m3）外加剂
（%）水泥粉煤灰机制砂5-10mm碎石10-20mm碎石水
校正前0.35 41 2450 422 47 745 429 643 164 4.22 校正后0.35 41 2450 422 47 745 429 643 164 4.22 注：混凝土配合比校正系数1.000；
碎石5-10mm掺配40%，10-20mm掺配60%；
（三）、试配混凝土配合比：
在计算配合比的基础上，采用水胶比按0.02递减确定三个不同的水胶比进行试拌，用水量不变，砂率可分别增加和减少1%，调整数据见表13；
表13、确定三个不同水胶比配合比
水胶比砂率（%）表观密度
（kg/m3）
每立方米混凝土材料用量（kg/m3）外加剂
（%）水泥粉煤灰机制砂5-10mm碎石10-20mm碎石水
0.35 41 2450 422 47 745 429 643 164 4.22 0.33 42 2450 447 50 751 415 623 164 4.47 0.31 40 2450 476 53 703 422 632 164 4.76
14
（四）、换算胶水比：
表14、换算胶水比
水胶比（W/B ）
胶水比（B/W ）
0.35 2.86 0.33 3.03 0.31
3.23
（五）、强度实测值：
表15、28天抗压强度实测值
胶水比（B/W ）
强度（MPa ）
2.86 58.8
3.03 6
4.5 3.23
69.5
（六）、ƒcu,0与B/W 关系图，见图一；
55 57 59 61 63 65 67 69 71 73
75 2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
3
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
图一、ƒcu,0与B/W 关系图
ƒcu,0 MPa
B/W
（七）、换算水胶比：
表16、换算水胶比
胶水比（B/W）水胶比（W/B）强度（MPa）
2.91 0.34 59.9 （八）、确定混凝土配合比：
表17、确定混凝土配合比
水胶比砂率（%）表观密度
（kg/m3）
每立方米混凝土材料用量（kg/m3）外加剂
（%）水泥粉煤灰机制砂5-10mm碎石10-20mm碎石水
0.34 41 2450 434 48 740 426 638 164 4.34
1 0.11 1.71 0.98 1.47 0.38 0.01
七、确定施工配合比
（一）、计算施工配合比：
已知：水胶比（W/B）：0.34，砂率：41%，表观密度：2450kg/m3；
水泥：粉煤灰：机制砂：5-10mm碎石：10-20mm碎石：水：外加剂
434 ： 48 : 740 : 426 : 638 ： 164 : 4.34 （kg/m3)
16
经现场取样检测得机制砂含水率2.4%，5-10mm碎石含水率1.4%，10-20mm碎石含水率1.0%；
计算：机制砂：740×（1+2.4%）=757 kg/m3，757-740=17kg/m3 ;
5-10mm碎石：426×（1+1.4%）=432 kg/m3 , 432-426=6kg/m3 ;
10-20mm碎石：638×（1+1.0%）=644 kg/m3 , 644-638=6 kg/m3 ;
水：164-17-6-6=135 kg/m3 ;
（二）、确定施工配合比：
水胶比砂率（%）表观密度
（kg/m3）
每立方米混凝土材料用量（kg/m3）外加剂
（%）水泥粉煤灰机制砂5-10mm碎石10-20mm碎石水
0.34 41 2450 434 48 757 432 644 135 4.34
17。