普通混凝土配合比设计

普通混凝土配合比设计例题设计C20泵送混凝土，材料：水泥P.O42.5，中砂（筛余量25-0%），碎石（5-30mm）连续级配，减水剂YAN（参量0.8%，减水率14%）。

普通混凝土配合比设计，一般应根据混凝土强度等级及施工所要求的混凝土拌合物坍落度（或工作度——维勃稠度）指标进行。

如果混凝土还有其他技术性能要求，除在计算和试配过程中予以考虑外，尚应增添相应的试验项目，进行试验确认。

普通混凝土配合比设计应满足设计需要的强度和耐久性。

水灰比的最大允许值，可参见表1混凝土的最大水灰比和最小水泥用量表1注：1．当采用活性掺合料取代部分水泥时，表中最大水灰比和最小水泥用量即为替代前的水灰比和水泥用量。

2．配制C15级及其以下等级的混凝土，可不受本表限制。

混凝土拌合料应具有良好的施工和易性和适宜的坍落度。

混凝土的配合比要求有较适宜的技术经济性。

普通混凝土配合比设计步骤普通混凝土配合比计算步骤如下：（1）计算出要求的试配强度f cu,0，并计算出所要求的水灰比值；（2）选取每立米混凝土的用水量，并由此计算出每立米混凝土的水泥用量；（3）选取合理的砂率值，计算出粗、细骨料的用量，提出供试配用的计算配合比。

以下依次列出计算公式：1．计算混凝土试配强度f cu,0，并计算出所要求的水灰比值（W/C）（1）混凝土配制强度混凝土的施工配制强度按下式计算：f cu,0≥f cu,k＋1.645σ式中f cu,0——混凝土的施工配制强度（MPa）；f cu,k——设计的混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）；σ——施工单位的混凝土强度标准差（MPa）。

σ的取值，如施工单位具有近期混凝土强度的统计资料时，可按下式求得：式中f cu,i——统计周期内同一品种混凝土第i组试件强度值（MPa）；μfcu——统计周期内同一品种混凝土N组试件强度的平均值（MPa）；N——统计周期内同一品种混凝土试件总组数，N≥250当混凝土强度等级为C20或C25时，如计算得到的σ＜2.5MPa，取σ＝2.5MPa；当混凝土强度等级等于或高于C30时，如计算得到的σ＜3.0MPa，取σ＝3.0MPa。

对预拌混凝土厂和预制混凝土构件厂，其统计周期可取为一个月；对现场拌制混凝土的施工单位，其统计周期可根据实际情况确定，但不宜超过三个月。

施工单位如无近期混凝土强度统计资料时，可按表2取值。

σ取值表表2查表取σ=5N/mm则f cuo≥20 N/mm＋1.645×5 N/mm≈28 N/mm （2）计算出所要求的水灰比值（混凝土强度等级小于C60时）式中αa、αb——回归系数；f ce——水泥28d抗压强度实测值（MPa）；W/C——混凝土所要求的水灰比。

1）回归系数αa、αb通过试验统计资料确定，若无试验统计资料，回归系数可按表3选用。

回归系数αa 、αb选用表表32）当无水泥28d实测强度数据时，式中f ce值可用水泥强度等级值（MPa）乘上一个水泥强度等级的富余系数γc，富余系数γc可按实际统计资料确定，无资料时可取γc＝1.13，则f ce =1.13 f cuk=1.13×42.5 N/mm2≈48 N/mm2，f ce值也可根据3d强度或快测强度推定28d强度关系式推定得出。

对于出厂期超过三个月或存放条件不良而已有所变质的水泥，应重新鉴定其强度等级，并按实际强度进行计算。

水灰比：W/C=αa×f ce/（f cu,0+αa×αb×f ce）=0.46×48 N/mm2/（28 N/mm2+0.46×0.07×48 N/mm2）≈0.753）计算所得的混凝土水灰比值应与规范所规定的范围进行核对，如果计算所得的水灰比大于表1所规定的最大水灰比值时，应按表1取值。

查表1取1．干燥环境-·正常的居住和办公用∩钢筋混凝土，得最大水灰比为0.65。

2．选取每立方米混凝土的用水量和水泥用量（1）选取用水量1）W/C在0.4~0.8范围时，根据粗骨料的品种及施工要求的混凝土拌合物的稠度，其用水量可按表4、表5取用。

干硬性混凝土的用水量（kg/m3）表4塑性混凝土的用水量（kg/m3）表5注：1．本表用水量系采用中砂时的平均取值。

采用细砂时，每立方米混凝土用水量可增加5~10kg ；采用粗砂时，则可减少5~10kg 。

2．掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。

2）W/C 小于0.4的混凝土或混凝土强度等级大于等于C60级以及采用特殊成型工艺的混凝土用水量应通过试验确定。

根据碎石（5-30mm ）连续级配，按表5取用水量为185。

3）流动性和大流动性混凝土的用水量可以表5中坍落度90mm 的用水量为基础，按坍落度每增大20mm 用水量增加5kg ，计算出未掺外加剂时的混凝土的用水量。

按坍落度为250mm 为极限标准确，即增加用水量为5kg ×（250 kg -90 kg ）÷20 kg =40kg ，则每立方用水量为m w0 =185 kg +40 kg =225kg 。

4）掺外加剂时的混凝土用水量可按下式计算：m wa ＝m w0（1－β）式中 m wa ——掺外加剂混凝土每立方米混凝土的用水量（kg ）；m w0——未掺外加剂混凝土每立方米混凝土的用水量（kg ）； β——外加剂的减水率（%）。

外加剂的减水率应经试验确定。

根据减水剂YAN （参量0.8%，减水率14%），则：m wa ＝225kg （1－14%）=193.5kg 。

（2）计算每立方米混凝土的水泥用量每立方米混凝土的水泥用量（m c0）可按下式计算：CW m m w c /0计算所得的水泥用量如小于表1所规定的最小水泥用量时，则应按表1取值。

混凝土的最大水泥用量不宜大于550kg/m3。

m=193.5 kg/m3÷0.65≈298 kg/m3,大于260 kg/m3,小于550 kg/m3，满足c0表1的取值要求。

由减水剂YAN（参量0.8%，减水率14%），得减水剂YAN用量为：298 kg/m3×0.8%≈2.4 kg/m3。

3．选取混凝土砂率值，计算粗细骨料用量（1）选取砂率值1）坍落度为10~60mm的混凝土砂率，可按粗骨料品种、规格及混凝土的水灰比在表6中选用。

混凝土的砂率（%）表6注：1．表中数值系中砂的选用砂率。

对细砂或粗砂，可相应地减少或增加砂率；2．只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时，砂率应适当增加；3．对薄壁构件，砂率取偏大值；4．表中的砂率系指砂与骨料总量的重量比。

2）坍落度大于60mm的混凝土砂率，可经试验确定，也可在表6的基础上，按坍落度每增大20mm，砂率增大1%的幅度予以调整。

3）坍落度小于10mm的混凝土，其砂率应通过试验确定。

根据碎石（5-30mm）连续级配，取水灰比为0.60,碎石最大粒径40mm，在36~41%间，取最小值33%，再根据设定的极限坍落度为250 mm则调整后的砂率为: ρs =33%+（250 mm-60 mm）÷20 mm×1%≈43%。

（2）计算粗、细骨料的用量，算出供试配用的配合比在已知混凝土用水量、水泥用量和砂率的情况下，可用体积法或重量法求出粗、细骨料的用量，从而得出混凝土的初步配合比。

1）体积法体积法又称绝对体积法。

这个方法是假设混凝土组成材料绝对体积的总和等于混凝土的体积，因而得到下列方程式，并解之。

101.00=++++αρρρρww ss gg cc m m m m%100000⨯+=s g s s m m m β式中 m m0——每立方米混凝土的水泥用量（kg/m 3）；m g0——每立方米混凝土的粗骨料用量（kg/m 3）； m s0——每立方米混凝土的细骨料用量（kg/m 3）； m w0——每立方米混凝土的用水量（kg/m 3）； ρc ——水泥密度（g/cm3）可取2900~3100（kg/m 3）； ρg ——粗骨料的视密度（g/cm 3）； ρs ——细骨料的视密度（g/cm 3）；ρw ——水的密度（kg/m 3）可取1000（kg/m 3）；α——混凝土含气量百分数（%）在不使用含气型外掺剂时可取α＝1； βs ——砂率（%）。

在上述关系式中，ρg 和ρS 应按《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》（JGJ53-92）及《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ 52-92）所规定的方法测得。

2）重量法重量法又称为假定重量法。

这种方法是假定混凝土拌合料的重量为已知，从而，可求出单位体积混凝土的骨料总用量（重量），进而分别求出粗、细骨料的重量，得出混凝土的配合比。

方程式如下：m c0＋m g0＋m s0＋m w0＝m cp%100000⨯+=s g s s m m m β式中 m cp ——每立方米混凝土拌合物的假定重量（kg/m 3），其值可取2350~2450kg/m 3。

其他符号同体积法。

在上述关系式中m cp ，可根据本单位累积的试验资料确定。

在无资料时，可根据骨料的密度、粒径以及混凝土强度等级，在2350~2450kg/m 3的范围内选取。