普通混凝土的配合比设计的基本要求(普通混凝土配合比设计原理与方法)

导语：你真懂砼吗？——普通混凝土配合比设计和应用

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。

混凝土的最大水灰比和最小水泥用量

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fcu,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fcu,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：

fcu,0≥fcu,k＋1.645σ

式中 fcu,0——混凝土的施工配制强度（MPa）；

fcu,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 fcu,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，可按表取值。

（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；

fce——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，回归系数可按表选用。

2）当无水泥28d实测强度数据时，式中fce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。fce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。

3）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所规定的最大水灰比值时，应按表取值。

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，其用水量可按表取用。

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。

3）流动性和大流动性混凝土的用水量可以表10-37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。

4）掺外加剂时的混凝土用水量可按下式计算：

mwa＝mw0（1－β）

式中 mwa——掺外加剂混凝土每立方米混凝土的用水量（kg）；

mw0——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。

（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（mc0）可按下式计算：

计算所得的水泥用量如小于表所规定的最小水泥用量时，则应按表取值。混凝土的最大水泥用量不宜大于550kg/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中选用。

2）坍落度大于60mm的混凝土砂率，可经试验确定，也可在表的基础上，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。

（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。

式中 mm0——每立方米混凝土的水泥用量（kg/m3）；

mg0——每立方米混凝土的粗骨料用量（kg/m3）；

ms0——每立方米混凝土的细骨料用量（kg/m3）；

mw0——每立方米混凝土的用水量（kg/m3）；

ρc——水泥密度（g/cm3）可取2900~3100（kg/m3）；

ρg——粗骨料的视密度（g/cm3）；

ρs——细骨料的视密度（g/cm3）；

ρw——水的密度（kg/m3）可取1000（kg/m3）；

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：

式中 mcp——每立方米混凝土拌合物的假定重量（kg/m3），其值可取2350~2450kg/m3。

其他符号同体积法。

在上述关系式中mcp，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/m3的范围内选取。

普通混凝土拌合物的试配和调整

按照工程中实际使用的材料和搅拌方法，根据计算出的配合比进行试拌。混凝土试拌的数量不应少于表所规定的数值，如需要进行抗冻、抗渗或其他项目试验，应根据实际需要计算用量。采用机械搅拌时，拌合量应不小于该搅拌机额定搅拌量的四分之一。

如果试拌的混凝土坍落度不能满足要求或保水性不好，应在保证水灰比条件下相应调整用水量或砂率，直到符合要求为止。然后提出供检验混凝土强度用的基准配合比。混凝土强度试块的边长，应不小于表的规定。

制作混凝土强度试块时，至少应采用三个不同的配合比，其中一个是按上述方法得出的基准配合比，另外两个配合比的水灰比，应较基准配合比分别增加或减少0.05，其用水量应该与基准配合比相同，但砂率值可分别增加和减少1%。

当不同水灰比的混凝土拌合物坍落度与要求值的差超过允许偏差时，可通过增、减用水量进行调整。

制作混凝土强度试件时，尚需试验混凝土的坍落度、黏聚性、保水性及混凝土拌合物的表观密度，作为代表这一配合比的混凝土拌合物的各项基本性能。

每种配合比应至少制作一组（3块）试件，标准养护28d后进行试压；有条件的单位也可同时制作多组试件，供快速检验或较早龄期的试压，以便提前提出混凝土配合比供施工使用。但以后仍必须以标准养护28d的检验结果为准，据此调整配合比。

经过试配和调整以后，便可按照所得的结果确定混凝土的施工配合比。由试验得出的各水灰比值的混凝土强度，用作图法或计算求出混凝土配制强度、（fcu,0）相对应的水灰比。这样，初步定出混凝土所需的配合比，其值为：

用水量（mw）——取基准配合比中的用水量值，并根据制作强度试件时测得的坍落度值或维勃稠度加以适当调整；

水泥用量（mc）——以用水量乘以经试验选定出来的灰水比计算确定；

粗骨料（mg）和细骨料（ms）用量——取基准配合比中的粗骨料和细骨料用量，按选定灰水比进行适当调整后确定。

按上述各项定出的配合比算出混凝土的表观密度计算值ρc,c：

ρc,c＝mc＋mg＋ms＋mw

再将混凝土的表观密度实测值除以表观密度计算值，得出配合比校正系数δ：

δ＝ρc,t/ρc,c

式中 ρc,t——混凝土表观密度实测值（kg/m3）；

ρc,c——混凝土表观密度计算值（kg/m3）。

当混凝土混凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2%时，按上述确定的配合比即为确定的设计配合比，当二者之差超过2%时，应将混凝土配合比中每项材料用量均乘以校正系数δ，即为最终确定的配合比设计值。

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