5.4混凝土配合比设计混凝土配合比设计5.4混凝土配合比设计混凝土配合比设计目的：目的：确定混凝土中各组成材料数量之间的比例关系。确定混凝土中各组成材料数量之间的比例关系。常用的表示方法：常用的表示方法：p以每以每1混凝土中各项材料的质量表示，混凝土中各项材料的质量表示，水水泥泥（mc）300kg、水水（mw）180kg、砂砂（ms）720kg、石子（石子（mg）1200kg；p以各项材料的质量比来表示（以水泥质量为以各项材料的质量比来表示（以水泥质量为1）如如水泥：砂：石子：水水泥：砂：石子：水1：2.4:4:0.6混凝土配合比设计的基本要求混凝土配合比设计的基本要求p满足混凝土结构设计满足混凝土结构设计强度等级；强度等级；p满足混凝土施工满足混凝土施工和易性；和易性；p满足工程所处环境满足工程所处环境耐久性的要求；耐久性的要求；p符合经济原则符合经济原则尽可能采用当地材料。尽可能采用当地材料。混凝土配合比设计的资料准备混凝土配合比设计的资料准备p了了解解工工程程设设计计要要求求的的混混凝凝土土强强度度等等级级，以以便便确确定定混混凝凝土土配制强度。配制强度。p了了解解工工程程所所处处环环境境对对混混凝凝土土耐耐久久性性的的要要求求，以以便便确确定定所所配制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量。配制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量。p了了解解结结构构构构件件断断面面尺尺寸寸及及钢钢筋筋配配制制情情况况，以以便便确确定定混混凝凝土骨料的最大粒径。土骨料的最大粒径。p了了解解混混凝凝土土施施工工方方法法及及管管理理水水平平，以以便便选选择择混混凝凝土土拌拌和和物坍落度及混凝土强度的标准差。物坍落度及混凝土强度的标准差。掌握原材料的性能指标：掌握原材料的性能指标：p水水泥泥品种、标号、密度；品种、标号、密度；p砂、石骨料砂、石骨料种类、表观密度、级配、种类、表观密度、级配、p最大粒径等；最大粒径等；p拌和用水拌和用水水质情况；水质情况；p外加剂外加剂品种、性能、适宜掺量；品种、性能、适宜掺量；p掺和料掺和料粉煤灰、矿渣、硅粉等。粉煤灰、矿渣、硅粉等。混凝土配合比设计中的三个参数混凝土配合比设计中的三个参数、水与水泥之间的比例关系、水与水泥之间的比例关系水灰比表示；水灰比表示；、砂与石子之间的比关系、砂与石子之间的比关系砂率表示；砂率表示；、水泥浆与骨料之间的比例关系、水泥浆与骨料之间的比例关系单位体积用单位体积用水量来表示。水量来表示。确定三个参数的基本原则：确定三个参数的基本原则：p在在满满足足混混凝凝土土强强度度和和耐耐久久性性的的基基础础上上，确确定定混混凝凝土土的的水水灰比；灰比；p在在满满足足混混凝凝土土施施工工要要求求的的和和易易性性基基础础上上，根根据据粗粗骨骨料料的的种类和规格确定混凝土的单位用水量；种类和规格确定混凝土的单位用水量；p砂砂在在骨骨料料中中的的数数量量应应以以填填充充石石子子空空隙隙后后略略有有富富余余的的原原则则来确定砂率。来确定砂率。混凝土配合比设计的步骤混凝土配合比设计的步骤初步计算配合比初步计算配合比实验室配合比实验室配合比基准配合比基准配合比施工配合比施工配合比调整坍落度调整坍落度校核强度、耐久性校核强度、耐久性扣减工地砂石含水量扣减工地砂石含水量二、初步计算配合比二、初步计算配合比计算步骤：计算步骤：第一步：确定配制混凝土强度第一步：确定配制混凝土强度第二步：确定水灰比第二步：确定水灰比第三步：确定用水量第三步：确定用水量第四步：确定水泥用量第四步：确定水泥用量第五步：确定砂率第五步：确定砂率第六步：确定砂石用量第六步：确定砂石用量第一步：混凝土配制强度的确定第一步：混凝土配制强度的确定依据公式：依据公式：fcu.0fcu.k+1.645式中：式中：fcu.0混凝土配制强度（混凝土配制强度（MPa）fcu.k混凝土立方体抗压强度标准值；混凝土立方体抗压强度标准值；混凝土强度标准差（混凝土强度标准差（MPa）。）。的确定：的确定：A、施工单位有强度历史资料时，依公式计算；、施工单位有强度历史资料时，依公式计算；B、施工单位无强度历史资料时，查表取用。、施工单位无强度历史资料时，查表取用。第二步、初步确定水灰比（第二步、初步确定水灰比（W/C）p依混凝土强度公式：依混凝土强度公式：fcu,o=Afce(C/W-B)W/C=Afce/(fcu,o+ABfce)p耐久性校核：耐久性校核：水灰比还不得大于表水灰比还不得大于表515中规定的最大水灰比值中规定的最大水灰比值p结果结果两者取最小值。两者取最小值。第三步第三步选取选取M3混凝土的用水量（混凝土的用水量（mwo)p根根据据所所用用粗粗骨骨料料的的种种类类、最最大大粒粒径径及及施施工工所所要要求求的的坍坍落度值，查表选取落度值，查表选取1m3混凝土的用水量。混凝土的用水量。第四步第四步计算计算1M3混凝土的水泥用量（混凝土的水泥用量（mco）p计计算算根根据据确确定定的的水水灰灰比比（W/C）和和选选用用的的单单位位用用水量（水量（mwo），可计算出水泥用量（），可计算出水泥用量（mco）。）。W/C=mwo/mwcmco=mwo/(W/C)p校校核核为为保保证证混混凝凝土土的的耐耐久久性性，由由上上式式计计算算得得出出的的水泥用量还应满足表水泥用量还应满足表514规定的最小水泥用量的要求；规定的最小水泥用量的要求；p取值取值两者最大值。两者最大值。第五步第五步选取合理砂率值（选取合理砂率值（s）方法：方法：、依据填充理论和砂石状态参数，计算砂率；、依据填充理论和砂石状态参数，计算砂率；、根根据据混混凝凝土土拌拌和和物物的的和和易易性性，通通过过试试验验求求出出合合理理砂砂率率坍落度最大的最小砂率；坍落度最大的最小砂率；、如如无无试试验验资资料料，可可根根据据骨骨料料品品种种、规规格格和和水水灰灰比比，按按表表46选用。选用。混凝土的砂率（）混凝土的砂率（）第六步第六步计算粗、细骨料的用量（计算粗、细骨料的用量（mgo）及（）及（mso）A质量法：质量法：若若原原材材料料情情况况比比较较稳稳定定，所所配配制制的的混混凝凝土土拌拌和和物物的的表表观密度将接近一个固定值。观密度将接近一个固定值。B体积法：体积法：假假定定混混凝凝土土拌拌和和物物的的体体积积等等于于各各组组成成材材料料绝绝对对体体积积和和混凝土拌和物中所含空气体积之总和。混凝土拌和物中所含空气体积之总和。质量法：质量法：假设假设1M3混凝土拌和物的质量为某一确定值混凝土拌和物的质量为某一确定值mcp，则可列，则可列方程：方程：式中式中mco每立方米混凝土的水泥用量（每立方米混凝土的水泥用量（kg）；）；mgo-每立方米混凝土的粗骨料用量（每立方米混凝土的粗骨料用量（kg）;mso每立方米混凝土的细骨料用量（每立方米混凝土的细骨料用量（kg）；）；s砂率（）；砂率（）；mcp1m3混凝土拌和物的假定质量混凝土拌和物的假定质量,其值可取其值可取24002500kg.p联立两式，即可求出联立两式，即可求出mgo、mso。B、体积法体积法p假假定定混混凝凝土土拌拌和和物物的的体体积积等等于于各各组组成成材材料料绝绝对对体体积积和和混凝土拌和物中所含空气体积之总和，可列出下式：混凝土拌和物中所含空气体积之总和，可列出下式：式中式中c水泥密度水泥密度,可取可取29003100（kg/m3）；）；g粗骨料的表观密度（粗骨料的表观密度（kg/m3）；）；s细骨料的表观密度（细骨料的表观密度（kg/m3）；）；w水的密度水的密度,可取可取1000（kg/m3）；）；混混凝凝土土的的含含气气量量百百分分数数，在在不不使使用用引引气气型型外外加加剂剂时时，又又可可取取1。p联立两式，即可求出联立两式，即可求出mgo、mso。配合比的试配、调整配合比的试配、调整以以上上求求出出的的各各材材料料用用量量，是是借借助助于于一一些些经经验验公公式式和和数数据据计计算算出出来来的的，或或是是利利用用经经验验资资料料查查得得的的，因因而而不不一一定定能能够够完完全全符符合合具具体体的的工工程程实实际际情情况况，必必须须通通过过试试拌拌调调整整，直直到到混混凝凝土土拌拌和和物物的的和和易易性性符符合合要要求求为为止止，然然后后提提出出供供检检验验强强度度用用的的基准配合比。基准配合比。二、基准配合比二、基准配合比和易性的调整和易性的调整p按按初初步步计计算算配配合合比比称称取取实实际际工工程程中中使使用用的的材材料料进进行行试试拌拌，混混凝凝土土的的搅搅拌拌方方法法，应应与与生生产产时时使使用用的的方方法法相相同同。混混凝凝土搅拌均匀后，检查拌和物的性能。土搅拌均匀后，检查拌和物的性能。p当当试试拌拌出出的的拌拌和和物物坍坍落落度度或或维维勃勃稠稠度度不不能能满满足足要要求求，或或粘粘聚聚性性和和保保水水性性不不良良时时，应应在在保保持持水水灰灰比比不不变变的的条条件件下下相应调整用水量和砂率，直到符合要求为止。相应调整用水量和砂率，直到符合要求为止。p然后提出供检验强度用的基准配合比。然后提出供检验强度用的基准配合比。三、实验室（设计）配合比三、实验室（设计）配合比强度校验强度校验p采采用用三三个个不不同同的的配配合合比比，其其一一为为基基准准配配合合比比，另另外外两两个配合比的个配合比的W/C较基准配合比分别增加或减少较基准配合比分别增加或减少0.05。p每每种种配配合合比比至至少少制制作作一一组组（三三块块）试试件件，标标准准养养护护到到28d时进行强度（活耐久性）测试。时进行强度（活耐久性）测试。p由由试试验验得得出出的的各各灰灰水水比比及及其其对对应应的的混混凝凝土土的的强强度度（和和耐耐久久性性）关关系系，用用作作图图法法或或计计算算法法求求出出与与混混凝凝土土配配制制强度（强度（fcu,o）相对应的灰水比）相对应的灰水比,并确定出设计配合比。并确定出设计配合比。p设计配合比的确定设计配合比的确定p用用水水量量（mw）取取基基准准配配合合比比中中的的用用水水量量，并并根根据据制制作作强强度度试试件件时时测测得得的的坍坍落落度度或或维维勃勃稠稠度度，进进行行适适当当的调整；的调整；p水水泥泥用用量量（mc）以以用用水水量量乘乘以以选选定定出出的的灰灰水水比比计计算确定；算确定；p粗粗、细细骨骨料料用用量量（mg、ms）取取基基准准配配合合比比中中的的粗粗、细骨料用量，并按选定的灰水比进行适当的调整。细骨料用量，并按选定的灰水比进行适当的调整。四、施工配合比四、施工配合比现场砂石含水量的扣减现场砂石含水量的扣减p设设计计配配合合比比是是以以干干燥燥材材料料为为基基准准的的，而而工工地地存存放放的的砂砂、石石的的水水分分随随着着气气候候的的变变化化。所所以以现现场场材材料料的的实实际际称称量量应应按按工工地地砂砂、石石的的含含水水情情况况进进行行修修正正，修修正正后后的的配配合合比，叫做施工配合比。比，叫做施工配合比。p现现假假定定工工地地存存放放砂砂的的含含水水率率为为a（%），石石子子的的含含水水率率为为b（），则则将将设设计计配配合合比比换换算算为为施施工工配配合合比比，其其材材料称量为：料称量为：m/c=mc（kg）；）；m/s=ms(1+a%)（kg）；）；m/g=mg(1+b%)（kg）m/w=mw-a%ms-b%mg（kg）。）。普通混凝土配合比设计实例普通混凝土配合比设计实例【例例题题】某某框框架架结结构构工工程程现现浇浇钢钢筋筋混混凝凝土土梁梁，混混凝凝土土的的设设计计强强度度等等级级为为C30，施施工工要要求求坍坍落落度度为为3050mm（混混凝凝土土由由机机械械搅搅拌拌，机机械械振振捣捣），根根据据施施工工单单位位历历史史统统计计资资料料，混混凝凝土土强度标准差强度标准差4.8MPa。采采用用的的原原材材料料：525号号普普通通水水泥泥（实实测测28天天强强度度56.7MPa），密密度度c3100kg/m3；中中砂砂，表表观观密密度度s=2650kg/m3；碎碎石石，表观密度表观密度g2700kg/m3，最大粒径，最大粒径Dmax=20mm；自来水。；自来水。要求：要求：1、试设计混凝土配合比（按干燥材料计算）。、试设计混凝土配合比（按干燥材料计算）。2、施工现场砂含水率、施工现场砂含水率3，碎石含水率，碎石含水率1，求施工配合比。，求施工配合比。【解】：【解】：初步计算配合比的计算初步计算配合比的计算、确定配制强度（确定配制强度（fcu,o）fcu,ofcu,k+1.645301.6454.8=37.9MPa、确定水灰比（确定水灰比（W/C）碎石碎石A0.48B=0.52W/C=Afce/(fcu,o+ABfce)=0.4856.7/(37.9+0.480.5256.7)=0.52由由 于于 框框 架架 结结 构构 梁梁 处处 于于 干干 燥燥 环环 境境 ， 查查 表表 6 14，（W/C）max=0.65，故可取，故可取w/c=0.52。、确定单位用水量（确定单位用水量（mwo）查表取查表取mwo195kg、计算水泥用量（计算水泥用量（mco）mcomwo/(W/C)=195/0.52=375(kg)查表最小水泥用量为查表最小水泥用量为260kg/，故可取，故可取mco375kg。、确定合理砂率值（确定合理砂率值（s）根据骨料及水灰比情况，查表取根据骨料及水灰比情况，查表取s35、计算粗、细骨料用量（计算粗、细骨料用量（mgo）及（）及（mso）用质量法计算用质量法计算:假定每立方米混凝土拌和物重假定每立方米混凝土拌和物重mcp=2400kg则则解得：解得：mgo1189kgmso=641kgB、用体积法计算用体积法计算方程略方程略解得：解得：mgo1211kg，mso652kg两种方法计算结果相近。两种方法计算结果相近。配合比的试配、调整配合比的试配、调整p1、按初步计算配合比试拌、按初步计算配合比试拌15L，其材料用量为，其材料用量为水泥水泥0.015373=5.63kg水水0.015195=2.93kg砂砂0.015641=9.62kg石子石子0.0151189=17.84kgp搅搅拌拌均均匀匀后后做做和和易易性性试试验验，测测得得的的坍坍落落度度为为20mm，不不符符合合要要求求。增增加加5的的水水泥泥浆浆，即即水水泥泥用用量量增增加加到到5.91kg，水水用用量量增增加加到到3.08kg，测测得得坍坍落落度度为为30mm，粘粘聚聚性性、保保水性均良好。水性均良好。p试试拌拌调调整整后后的的材材料料用用量量为为：水水泥泥5.91kg，水水3.08kg，砂砂9.62kg，石石子子17.84kg，总总重重量量36.45kg。混混凝凝土土拌拌和和物物的实测表观密度为的实测表观密度为2410kg/m3。检验强度检验强度p在在基基准准配配合合比比的的基基础础上上，拌拌制制三三种种不不同同水水灰灰比比的的混混凝凝土土，并并制制作作三三组组强强度度试试件件。其其一一是是水水灰灰比比为为0.52的的基基准准配配合合比比，另另两两种种水水灰灰比比分分别别为为0.47及及0.57，经经试试拌拌检检查查和和易易性均满足要求。性均满足要求。p经经标标准准养养护护28天天后后，进进行行强强度度试试验验，得得出出的的强强度度值值分分别别为：为：水灰比水灰比0.47（灰水比（灰水比2.13）45.5MPa水灰比水灰比0.52（灰水比（灰水比1.92）39.6MPa水灰比水灰比0.57（灰水比（灰水比1.75）34.5MPa确定设计配合比确定设计配合比p根根据据上上述述三三组组灰灰水水比比与与其其相相对对应应的的强强度度关关系系，计计算算（或或作作图图）出出与与混混凝凝土土配配制制强强度度（37.9MPa）对对应应的的灰水比值为灰水比值为1.86，即水灰比为，即水灰比为0.54。p则初步定出混凝土的配合比为：则初步定出混凝土的配合比为：水水mw=204kg水泥水泥mc=204/0.54=378kg砂砂ms=636kg石子石子mg=1180kg现场施工配合比现场施工配合比p将将设设计计配配合合比比换换算算成成现现场场施施工工配配合合比比，用用水水量量应应扣扣除除砂砂、石所含水量、而砂、石则应增加砂、石的含水量。石所含水量、而砂、石则应增加砂、石的含水量。p所以施工配合比：所以施工配合比：m/c378kgm/s=636（1+3%）=655kgm/g=1180（1+1%）=1192kgm/w=204-6363%-11801%=173k掺减水剂时，掺减水剂时，用水量用水量=m/w（1-）为外加剂减水率为外加剂减水率