模塊三 普通混凝土配合比設(shè)計

模塊三普通混凝土配合比設(shè)計一、混凝土配合比設(shè)計的要求

（一）應(yīng)在滿足混凝土強度、耐久性及和易性要求的前提下，減少膠凝材料和水的用量；

（二）當(dāng)有抗凍、抗?jié)B、抗氯離子和化學(xué)腐蝕等耐久性要求時，尚應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范》（GB/T50476—2008）的有關(guān)規(guī)定；

（三）應(yīng)計入環(huán)境條件對施工及工程結(jié)構(gòu)的影響；

（四）試配所用的原材料應(yīng)與施工實際使用的原材料一致。

二、混凝土配合比設(shè)計的資料準(zhǔn)備

（一）了解混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計所要求的強度等級、施工單位的施工管理水平、施工條件等，以便合理地確定混凝土的配制強度；

（二）了解工程所處環(huán)境對于混凝土性能及耐久性的要求，以便確定最大水膠比和最小膠凝材料的用量；

（三）了解工程的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)尺寸的大小、配筋情況及施工方式，合理選擇水泥的品種，確定所用粗骨料的最大粒徑和混凝土拌合物的稠度等性能指標(biāo)；

（四）掌握原材料的性能指標(biāo)：水泥的品種、強度等級、技術(shù)指標(biāo)；砂、石骨料的密度、堆積密度、空隙率、顆粒級配及石子的最大粒徑等；外加劑和摻合料的品種、性能及最佳摻量等。

三、混凝土配合比設(shè)計中的三個參數(shù)（一）水膠比

水膠比反映水與膠凝材料之間的比例關(guān)系，在滿足混凝土強度等級和耐久性的條件下，水膠比宜取較大者，以達到節(jié)約膠凝材料的目的。

（二）單位用水量

單位用水量反應(yīng)水泥漿與骨料之間的比例關(guān)系，在滿足混凝土拌合物稠度的條件下，取較小值。

（三）砂率

砂率表示砂、石之間的比例關(guān)系，砂的數(shù)量應(yīng)以填充石子間的空隙后略有富余即可，在滿足黏聚性要求的條件下，取較小值。

四、混凝土配合比設(shè)計的步驟（一）計算配合比的確定

1.確定混凝土配制強度

（1）當(dāng)混凝土強度等級小于C60時，配制強度按下式計算：式中—混凝土配制強度，MPa；—混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值，這里取混凝土的設(shè)計強度等級值，MPa；—混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差，Mpa。

（2）當(dāng)設(shè)計強度等級不小于C60時，配制強度按下式計算：

混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差的確定方法如下：1）當(dāng)具有近1～3個月的同一品種、同一強度等級混凝土的強度資料，且試件組數(shù)不小于30時，其混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差按下式計算：

式中—混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差，MPa；—第i組的試件強度，MPa；—n組試件的強度平均值，MPa；

n—試件組數(shù)。

對于強度等級不大于C30的混凝土，當(dāng)混凝土強度標(biāo)

準(zhǔn)差計算值不小于3.0MPa時，應(yīng)按上式計算結(jié)果取值；當(dāng)混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差計算值小于3.0MPa時，應(yīng)取3.0MPa。

對于強度等級大于C30且小于C60的混凝土，當(dāng)混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差計算值不小于4.0MPa時，應(yīng)按上式計算結(jié)果取值；當(dāng)混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差計算值小于4.0MPa時，應(yīng)取4.0MPa。

2）當(dāng)沒有近期的同一品種、同一強度等級混凝土強度資料時，其強度標(biāo)準(zhǔn)差可按表6-15取值。

混凝土強度等級≤C20C25～C45C50～C55（MPa）4.05.06.0

標(biāo)準(zhǔn)差值表6-15

2.計算水膠比（W/B）

當(dāng)混凝土強度等級小于C60時，混凝土水膠比宜按下式計算，且應(yīng)符合表6-13的規(guī)定，以滿足混凝土耐久性要求。

3.確定用水量

（1）每立方米干硬性或塑性混凝土的用水量（）應(yīng)符合下列規(guī)定：

1）混凝土水膠比在0.40～0.80范圍時，可按表6-16和表6-17選??；

2）混凝土水膠比小于0.40時，可通過試驗確定。

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稱粒徑（mm）碎石最大公稱粒徑（mm）項目指標(biāo)10.020.040.016.020.040.0維勃稠度（s）16～2017516014518017015511～151801651501851751605～10185170155190180165拌合物稠度卵石最大公稱粒徑（mm）碎石最大公稱粒徑（mm）項目指標(biāo)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）摻外加劑時，每立方米流動性或大流動性混凝土的用水量（）可按下式計算：式中—計算配合比每立方米混凝土的用水量，

kg/m3；—未摻加外加劑時推定的滿足實際坍落度要求的每立方米混凝土用水量（kg/m3），

以表6-17中90mm坍落度的用水量為基礎(chǔ)，按每增大20mm坍落度相應(yīng)增加5kg/m3用水量計算，當(dāng)坍落度增大到180mm以上時，隨坍落度相應(yīng)增加的用水量可減少；—外加劑的減水率（%），應(yīng)經(jīng)混凝土試驗

確定。

4.計算膠凝材料、礦物摻合料和水泥用量

（1）每立方米混凝土的膠凝材料用量（）應(yīng)按下式計算，并應(yīng)進行試拌調(diào)整，在拌合物性能滿足的情況下，取經(jīng)濟合理的膠凝材料用量，且應(yīng)符合表6-14的規(guī)定，以滿足混凝土耐久性要求。式中—計算配合比每立方米膠凝材料用量，

kg/m3；—計算配合比每立方米混凝土的用水量，kg/m3；—混凝土水膠比。

（2）每立方米混凝土的礦物摻合料（），應(yīng)按下式計算：式中—計算配合比每立方米混凝土中礦物摻合料用量，kg/m3；—礦物摻合料摻量（%），可按下列方法確定：

礦物摻合料在混凝土中的摻量應(yīng)通過試驗確定。采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥時，鋼筋混凝土中礦物摻合料最大摻量宜符合表6-18的規(guī)定，預(yù)應(yīng)力混凝土中礦物摻合料最大摻量宜符合表6-19的規(guī)定。對于基礎(chǔ)大體積混凝土，粉煤灰、?；郀t礦渣粉和復(fù)合摻合料的最大摻量可增加5%。采用摻量大于30%的C類粉煤灰的混凝土應(yīng)以實

際使用的水泥和粉煤灰摻量進行安定性檢驗。

礦物摻合料種類水膠比最大摻量（%）采用硅酸鹽水泥時采用普通硅酸鹽水泥時粉煤灰≤0.404535＞0.404030?；郀t礦渣粉≤0.406555＞0.405545鋼渣粉—3020磷渣粉—3020硅灰—1010復(fù)合摻合料≤0.406555＞0.405545鋼筋混凝土中礦物摻合料最大摻量表6-18

礦物摻合料種類水膠比最大摻量（%）采用硅酸鹽水泥時采用普通硅酸鹽水泥時粉煤灰≤0.403530＞0.402520?；郀t礦渣粉≤0.405545＞0.404535鋼渣粉—2010磷渣粉—2010硅灰—1010復(fù)合摻合料≤0.405545＞0.404535預(yù)應(yīng)力混凝土中礦物摻合料最大摻量表6-19

（3）計算每立方米混凝土的水泥用量（），按下式計算：式中—計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劑用量（）應(yīng)按下式計算：式中—計算配合比每立方米混凝土中外加劑用量，kg/m3；—計算配合比每立方米混凝土膠凝材料用量，kg/m3；—外加劑摻量，應(yīng)經(jīng)混凝土試驗確定。

6.確定砂率（）

砂率應(yīng)根據(jù)骨料的技術(shù)指標(biāo)、混凝土拌合物性能施工要求，參考歷史既有資料確定。當(dāng)缺乏砂率的歷史資料時，混凝土砂率的確定應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）坍落度小于10mm的混凝土，其砂率應(yīng)經(jīng)試驗確定；

（2）坍落度為10～60mm的混凝土，其砂率可根據(jù)粗骨料的品種、最大公稱粒徑及水膠比按表6-20選?。?/p>

（3）坍落度大于60mm的混凝土，其砂率可經(jīng)試驗確定，也可在表6-20的基礎(chǔ)上，按坍落度每增大20mm、砂率增大1%的幅度予以調(diào)整。

7.計算粗、細骨料的用量（）

粗、細骨料的用量可用質(zhì)量法或體積法求出：

水膠比卵石最大公稱粒徑（mm）碎石最大公稱粒徑（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）采用質(zhì)量法計算混凝土配合比時，粗細骨料用量應(yīng)按下式計算：式中—計算配合比每立方米混凝土的水泥用量，kg/m3；—計算配合比每立方米混凝土的礦物摻合料用量，

kg/m3；—計算配合比每立方米混凝土的粗骨料用量，kg/m3；—計算配合比每立方米混凝土的細骨料用量，kg/m3；—砂率

；—每立方米混凝土拌合物的假定質(zhì)量（kg），可取

2350～2450kg/m3；

（2）當(dāng)采用體積法計算混凝土配合比時，應(yīng)按下式計算粗、細骨料用量：式中—水泥密度，可實測，也可取2900～31000kg/m3；—礦物摻合料密度，kg/m3；—粗骨料的表觀密度，kg/m3；—細骨料的表觀密度，kg/m3；—水的密度

，kg/m3；—混凝土的含氣量百分數(shù)，在不使用引氣劑或引氣型外加劑時，可取1。

根據(jù)上述步驟可求出混凝土中各項材料的用量，從而得出計算配合比，供試配用。

在實際工程中，混凝土配合比設(shè)計通常采用質(zhì)量法?；炷僚浜媳仍O(shè)計也允許采用體積法，可視具體技術(shù)需要選用。與質(zhì)量法比較，體積法對技術(shù)條件要求略高。

（二）混凝土配合比的試配、調(diào)整與確定

1.試配

每盤混凝土試配的最小攪拌量應(yīng)符合表6-21的規(guī)定，并不應(yīng)小于攪拌機公稱容量的1/4且不應(yīng)大于攪拌機公稱容量。

混凝土配合比設(shè)計采用工程實際使用的原材料細骨料含水率應(yīng)小于0.5%粗骨料含水率應(yīng)小于0.2%

粗骨料最大公稱粒徑（mm）拌合物數(shù)量（L）≤31.52040.025混凝土試配的最小攪拌量表6-21在計算配合比的基礎(chǔ)上進行試拌。計算水膠比宜保持不變，并通過調(diào)整配合比其他參數(shù)使混凝土拌合物性能符合設(shè)計和施工要求，然后修正計算配合比，提出試拌配合比。在試拌配合比的基礎(chǔ)上應(yīng)進行混凝土強度試驗，并應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

2.配合比的調(diào)整

根據(jù)強度試驗結(jié)果作圖或插值法確定膠水比用水量和外加劑應(yīng)根據(jù)確定的水膠比作調(diào)整膠凝材料用量用水量乘以膠水比粗、細骨料用量應(yīng)根據(jù)用水量和膠凝材料用量作調(diào)整

3.確定配合比

（1）計算混凝土配合比調(diào)整后拌合物的表觀密度式中—混凝土拌合物的表觀密度計算值，kg/m3；—每立方米混凝土的水泥用量，kg/m3；—每立方米混凝土的礦物摻合料用量，kg/m3；—每立方米混凝土的粗骨料用量，kg/m3；—每立方米混凝土的細骨料用量，kg/m3；—每立方米混凝土的用水量，kg/m3。

（2）計算混凝土配合比校正系數(shù)（）式中—混凝土拌合物的表觀密度實測值，kg/m3。

（3）當(dāng)混凝土拌合物表觀密度實測值與計算值之差的絕對值不超過計算值的2%時，將調(diào)整的配合比應(yīng)按設(shè)計規(guī)定的混凝土耐久性能試驗驗證后，作為設(shè)計配合比；當(dāng)二者之差超過2%時，應(yīng)將配合比中每項材料用量均乘以校正系數(shù)，所得配合比應(yīng)按設(shè)計規(guī)定的混凝土耐久性能試驗驗證后，即為設(shè)計配合比。注：設(shè)計配合比中水泥、礦物摻合料、砂、石、水的用量用、、

、、表示。

（三）施工配合比

設(shè)施工現(xiàn)場砂的含水率為a%，石子的含水率為b%，將上述設(shè)計配合比換算為施工配合比，其各組成材料用量為：為施工時稱量材料的方便，將施工配合比以質(zhì)量比表示。

五、混凝土配合比設(shè)計實例(引導(dǎo)學(xué)生完成)

【例題】某住宅樓工程現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁，混凝土設(shè)計強度等級為C30，施工要求坍落度為35～50mm，采用機械攪拌，機械振搗。采用的原材料為：水泥：42.5級的普通硅酸鹽水泥，28d膠砂抗壓強度實測值為44.5MPa，密度為3100kg/m3；

砂：中砂，細度模數(shù)為2.7，表觀密度為2620kg/m3；堆積密度為1620kg/m3；

石子：卵石，粒徑5～31.5mm，表觀密度為2700kg/m3；堆積密度為1650kg/m3；

水：自來水