第四章普通混凝土§4－5普通混凝土配合比設計【重點】配合比概念配合比設計原則、參數配合比設計步驟【難點】配合比設計步驟實驗室配合比、施工配合比調整一、配合比及其表示方法混凝土的配合比是指混凝土各組成材料用量之比。主要有“質量比”和“體積比”兩種表示方法。工程中常用“質量比”表示。質量配合比的表示方法（1）以1m3混凝土中各組成材料的實際用量表示。例如水泥mc＝295kg，砂ms＝648kg，石子mg＝1330kg，水mw＝165kg。（2）以各組成材料用量之比表示。例如上例也可表示為：mc：ms：mg＝1：2.20：4.51，mw/mc＝0.56。二、配合比設計的要求滿足結構設計的強度等級要求；滿足混凝土施工所要求的和易性；滿足工程所處環境對混凝土耐久性的要求；符合經濟原則，即節約水泥以降低混凝土成本。三、配合比設計基本參數水膠比、單位用水量和砂率是混凝土配合比設計的三個基本參數。水泥水砂石子水泥漿骨料混凝土單位用水量砂率水膠比與強度、耐久性有關與流動性有關與粘聚性、保水性有關四、配合比設計的步驟與方法（一）初步配合比（二）確定混凝土基準配合比（三）試配、調整，確定實驗室配合比（四）施工配合比（一）確定混凝土初步配合比1.計算施工配制強度當設計強度等級小于C60時，計算施工配制強度fcu,0,式中:fcu,0——混凝土配制強度，MPa；fcu,k——混凝土立方體抗壓強度標準值，即混凝土強度等級值，MPa；σ——混凝土強度標準差，MPa。當設計強度等級不小于C60時，計算施工配制強度fcu,0,（一）確定混凝土初步配合比2.確定水膠比（1）按混凝土強度要求計算水膠比式中：αa、αb——回歸系數；應根據工程所用的水泥、集料，通過試驗由建立的水膠比與混凝土強度關系式確定；當不具備上述試驗統計資料時，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——膠凝材料28d抗壓強度實測值，MPa。強度等級≤C20C25～C45C50～C55標準差σ，MPa4.05.06.0混凝土強度標準差當膠凝材料28d膠砂抗壓強度無實測值時，可按下式進行計算：（一）確定混凝土初步配合比（2）復核耐久性為了使混凝土耐久性符合要求，按強度要求計算的水灰比值不得超過規定的最大水灰比值，否則混凝土耐久性不合格，此時取規定的最大水灰比值作為混凝土的水灰比值。3.確定單位用水量mw（1）水膠比在0.40～0.80范圍內時，根據粗集料的品種、粒徑及施工要求的坍落度，按下表選取。拌合物稠度卵石最大粒徑，mm碎石最大粒徑，mm項目指標102031.540162031.540坍落度，mm10～3019017016015020018517516535～5020018017016021019518517555～7021019018017022020519518575～90215195185175230215205195塑性混凝土的單位用水量，kg（一）確定混凝土初步配合比（2）水膠比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工藝的混凝土單位用水量應通過試驗確定。（3）摻外加劑時混凝土的單位用水量可按下式計算：

mwa＝mw0（1－β）式中：mwa——摻外加劑時混凝土的單位用水量，kg；

mw0——未摻外加劑時混凝土的單位用水量，kg；

β——外加劑的減水率，應經試驗確定。拌合物稠度卵石最大粒徑，mm碎石最大粒徑，mm項目指標102040162040維勃稠度，s16～2017516014518017015511～151801651501851751605～10185170155190180165干硬性混凝土的單位用水量，kg（一）確定混凝土初步配合比4.計算膠凝材料用量mc（一）確定混凝土初步配合比5.計算礦物摻合料用量

（一）確定混凝土初步配合比6.確定砂率βs

（1）坍落度為10～60mm的混凝土砂率，可根據粗骨料品種、粒徑及水灰比按下表選取。（2）坍落度大于60mm的混凝土砂率，可經試驗確定；也可在下表基礎上，坍落度每增大20mm，砂率增大1％確定。（3）坍落度小于10mm的混凝土，其砂率應經試驗確定。水灰比mw/mc卵石最大粒徑，mm碎石最大粒徑，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）確定混凝土初步配合比6.計算砂、石子用量ms0、mg0

（1）體積法又稱絕對體積法。1m3混凝土中的組成材料——水泥、摻合料、砂、石子、水經過拌合均勻、成型密實后，混凝土的體積為1m3，即：Vc+Vf

+Vs+Vg+Vw+Va＝1（一）確定混凝土初步配合比解方程組，可得ms0、mg0。式中：ρc、ρf、ρs、ρg、ρw——分別為水泥的密度、礦物摻合料的密度、砂的表觀密度、石子的表觀密度、水的密度，kg/m3。水泥的密度可取2900～3100kg/m3；α——混凝土的含氣量百分數，在不使用引氣型外加劑時，可取α＝1。（2）質量法質量法又稱為假定體積密度法。假定混凝土拌合物的質量為mcp，kg。（一）確定混凝土初步配合比解方程組可得ms0、mg0。式中：mc0、mf0、ms0、mg0、mw0——分別為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質量，kg。可取2350～2450kg/m3。βs——混凝土砂率。7.計算初步配合比（1）以1m3混凝土中各組成材料的實際用量表示。（2）以組成材料用量之比表示：mc0：ms0：mg0＝1：x：y，mw/mc＝？。（二）試配調整配合比1.試配按初步配合比稱取一定質量的組成材料，拌制15L或25L混凝土，分別測定其和易性、強度。2.調整（１）調整和易性，確定基準配合比

測拌合物坍落度，并檢查其粘聚性和保水性能：如實測坍落度小于或大于設計要求，可保持水灰比不變，增加或減少適量水泥漿；如出現粘聚性和保水性不良，可適當提高砂率；每次調整后再試拌，直到符合要求為止。記錄好各種材料調整后用量，并測定混凝土拌合物的實際體積密度（ρc,t）。（二）試配調整配合比（2）強度調整一般采用三個不同的配合比，其中一個為基準配合比，另外兩個配合比的水灰比值，應較基準配合比分別增加及減少0.05，其用水量應該與基準配合比相同，但砂率值可做適當調整并測定體積密度。各種配比制作兩組強度試塊，標準養護28d進行強度測定。3.設計配合比的確定（1）根據試驗得出的混凝土強度與其相應的灰水比（mc/mw）關系，用作圖法或計算法求出與混凝土配制強度（fcu,0）相對應的灰水比，確定1m3混凝土中的組成材料用量：①單位用水量（mw）應在基準配合比用水量的基礎上，根據制作強度試件時測得的坍落度或維勃稠度進行調整確定；②水泥用量（mc）應以用水量乘以選定出來的灰水比計算確定；③粗集料和細集料用量（ms、mg）應在基準配合比的用量基礎上，按選定的灰水比進行調整后確定。（二）試配調整配合比（2）經試配確定配合比后，按下列步驟進行校正：①按上述方法確定的各組成材料用量按下式計算混凝土的體積密度計算值ρc,c：

ρc,c＝mc+ms+mg+mw②應按下式計算混凝土配合比校正系數δ：式中：ρc,t——混凝土體積密度實測值，kg/m3；

ρc,c——混凝土體積密度計算值，kg/m3。③當體積密度實測值與計算值之差的絕對值不超過計算值的2％時，按（1）條確定的配合比即為設計配合比；當二者之差超過2％時，應將配合比中各組成材料用量均乘以校正系數δ，得到設計配合比。（三）計算施工配合比假定現場砂、石子的含水率分別為a％和b%，則施工配合比中1m3混凝土的各組成材料用量分別為：＝mc

＝ms（1+a％）＝mg（1+b％）＝mw－ms×a％－mg×b％施工配合比可表示為：五、配合比計算例題例題某工程現澆室內鋼筋混凝土梁，混凝土設計強度等級為C30。施工采用機械拌合和振搗，選擇的混凝土拌合物坍落度為35～50mm。施工單位無混凝土強度統計資料。所用原材料如下：水泥：普通水泥，強度等級42.5MPa，實測28d抗壓強度48.0MPa，密度ρc＝3.1g/cm3;砂：中砂，級配2區合格。表觀密度ρs＝2.65g/cm3;石子：卵石，5～40mm。表觀密度ρg＝2.60g/cm3;水：自來水，密度ρw＝1.00g/cm3。試用體積法和質量法計算該混凝土的基準配合比。五、配合比計算例題解:1.計算混凝土的施工配制強度fcu,0：根據題意可得：fcu,k＝30.0MPa，查表3.24取σ＝5.0MPa，則fcu,0＝fcu,k+1.645σ＝30.0+1.645×5.0＝38.2MPa2.確定混凝土水灰比mw/mc

（1）按強度要求計算根據題意可得：fce＝48.0MPa，αa＝0.48，αb＝0.33，則：（2）復核耐久性：經復核，耐久性合格。五、配合比計算例題3.確定用水量mw0

根據題意，骨料為中砂，卵石，最大粒徑為40mm，查表取mw0＝160kg。4.計算水泥用量mc0（1）計算：（2）復核耐久性經復核，耐久性合格。5.確定砂率βs

根據題意，采用中砂、卵石（最大粒徑40mm）、水灰比0.50，查表βs＝28％～33％，取βs＝30％。6.計算砂、石子用量ms0、mg0五、配合比計算例題（1）體積法將數據代入體積法的計算公式，取α＝1，可得：

解方程組，可得ms0＝570kg、mg0＝1330kg。（2）質量法假定混凝土拌合物的質量為mcp＝2400kg，將數據代入質量法計算公式，得：