混凝土配合比设计知识讲座

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混凝土配合比设计是建筑工程中一项至关重要的技术，它直接影响着混凝土的质量与性能。在进行混凝土配比设计时，需要综合考虑水泥、骨料（包括粗细集料）、水以及外加剂的合理比例，确保最终混凝土满足预期的技术要求。

混凝土配合比设计的主要内容：

1.确定材料性质：首先需了解水泥、砂石等原材料的基本性能数据，如强度等级、颗粒级配等。

2.设定目标强度与工作性：根据工程需求确定混凝土的最低抗压强度以及和易性要求。

3.选择配合比方案：通过试验确定出满足上述条件的最佳配合比方案。通常会先进行“基准配合比”设计砂石含水率调整计算，再对初步方案进行调整优化。

4.验证与调整：在实验室条件下制作试件，并通过标准养护后的强度测试来验证所选配比的合理性；根据实际情况进一步微调各材料比例。

混凝土配合比的关键因素：

水灰比（W/C）：是影响混凝土强度和耐久性的关键参数，需在保证流动性的同时尽量降低。

砂率：适当调整砂率可以改善混凝土的和易性及结构密实度。

外加剂的应用：使用合适的减水剂、引气剂等外加剂能够提高混凝土的工作性能与强度。

注意事项：

设计过程中需充分考虑工程环境条件（如温度湿度）、施工方法等因素对配合比的影响，并确保所选材料符合现行规范要求。此外，还需关注环保节能方面的要求，在保证质量的同时减少资源消耗和污染排放。

通过系统的配合比设计流程，能够有效提高混凝土的性能与经济性，为建筑结构提供可靠的质量保障。

注：①本表系采用机械振捣混凝土时的坍落度，采用人工捣实其值可适当增大；②需配制泵送混凝土时，应掺外加剂，坍落度宜为120～180㎜。

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5~10㎏，采用粗砂则可减少5～10㎏。②掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。

（４）计算水泥用量（ｍc0）根据已确定的W/C和ｍw0，可求出ｌm3混凝土中水泥用量ｍc0：为保证混凝土的耐久性，由上式得出的水泥用量还应大于表4.0.4规定的最小水泥量。如算得的水泥用量小于表4.0.4规定值，应取规定的最小水泥用量值。

（５）选择合理的砂率值（βs）合理砂率可通过试验、计算或查表求得。试验是通过变化砂率检测混合物坍落度，能获得最大流动度的砂率为最佳砂率。也可根据骨料种类、规格及混凝土的水灰比，参考表4.0.2选用。

（6）计算粗、细骨料用量①重量法（假定表观密度法）应按下式计算：ｍc0＋ｍg0＋ｍs0＋ｍw0＝ｍcp

②当采用体积法（绝对体积法）时，应按下式计算：

通过以上计算，得出每立方米混凝土各种材料用量，即初步配合比计算完成。4.配合比的调整与确定通过计算求得的各项材料用量（初步配合比），必须进行试验加以检验并进行必要的调整。

（１）调整和易性，确定基准配合比按初步计算配合比称取材料进行试拌。混凝土拌合物搅拌均匀后测坍落度，并检查其粘聚性和保水性能的好坏。如实测坍落度小于或大于设计要求，可保持水灰比不变，增加或减少适量水泥浆；如出现粘聚性和保水性不良，可适当提高砂率；每次调整后再试拌，直到符合要求为止。当试拌工作完成后，记录好各种材料调整后用量，并测定混凝土拌合物的实际表观密度（ρc，t）。此满足和易性的配比为基准配合比。

（２）检验强度和耐久性，确定试验室配合比基准配合比能否满足强度要求，需进行强度检验。一般采用三个不同的配合比，其中一个为基准配合比，另外两个配合比的水灰比值，应较基准配合比分别增加及减少0.05，其用水量应该与基准配合比相同，但砂率值可做适当调整并测定表观密度。各种配比制作两组强度试块，如有耐久性要求，应同时制作有关耐久性测试指标的试件，标准养护28d天进行强度测定。

（3）配合比的确定①确定混凝土初步配合比根据试验得出的各灰水比及其相对应的混凝土强度关系，用作图或计算法求出与混凝土配制强度（fcu,0）相对应的灰水比值，并按下列原则确定每立方米混凝土的材料用量：用水量（Ｗ）——取基准配合比中的用水量，并根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度，进行调整；水泥用量（Ｃ）——取用水量乘以选定出的灰水比计算而得；粗、细骨料用量（Ｓ、Ｇ）——取基准配合比中的粗、细骨料用量，并按定出的灰水比进行调整。至此，得出混凝土初步配合比。

②确定混凝土正式配合比在确定出初步配合比后，还应进行混凝土表观密度较正，其方法为：首先算出混凝土初步配合比的表观密度计算值（ρc，c），即ρc，c=Ｃ十Ｗ十Ｓ十Ｇ再用初步配合比进行试拌混凝土，测得其表观密度实测值（ρc，t），然后按下式得出校正系数δ，即当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，则上述得出的初步配合比即可确定为混凝土的正式配合比设计值。若二者之差超过２％时，则须将初步配合比中每项材料用量均乘以校正系数得值，即为最终定出的混凝土正式配合比设计值，通常也称实验室配合比。

5.混凝土施工配合比换算混凝土实验室配合比计算用料是以干燥骨料为基准的，但实际工地使用的骨料常含有一定的水分，因此必须将实验室配合比进行换算，换算成扣除骨料中水分后、工地实际施工用的配合比。其换算方法如下：设施工配合比1m3混凝土中水泥、水、砂、石的用量分别为C’、Ｗ’、Ｓ’、Ｇ’；并设工地砂子含水率为a％，石子含水率为b％。则施工配合比1m3混凝土中各材料用量为C’=CS’=S·(1+a%)G’=G·(1+b%)W’=W－S·a%－G·b%

例1．某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为Ｃ30，施工要求混凝土坍落度为30～50㎜，根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差σ＝5MPa。所用原材料情况如下：水泥：42.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为ρｃ=3.10ｇ/cm３，水泥强度等级标准值的富余系数为1.08；砂：中砂，级配合格，砂子表观密度ρos=2.60ｇ/cm３；石：5～30mm碎石，级配合格，石子表观密度ρog=2.65ｇ/cm3；试求：１．混凝土计算配合比；2．若经试配混凝土的和易性和强度等均符合要求，无需作调整。又知现场砂子含水率为３％，石子含水率为1％，试计算混凝土施工配合比。

解１．求混凝土计算配合比(1)确定混凝土配制强度（fcu,0）fcu,0=fcu,k+1.645σ=30+1.645×5=38.2MPa(2)确定水灰比（W/C）fce=γc×fce,k=1.08×42.5=45.9MPa

由于框架结构混凝土梁处于干燥环境，由表4.0.4,干燥环境容许最大水灰比为0.65，故可确定水灰比为0.53。

（3）确定用水量（mw0）查表4.0.1.2，对于最大粒径为30㎜的碎石混凝土，当所需坍落度为30～50㎜时,1m3混凝土的用水量可选用185kg。(4)计算水泥用量（mc0）按表4.0.4，对于干燥环境的钢筋混凝土，最小水泥用量为260㎏，故可取mc0＝349㎏／ｍ3。

（5）确定砂率（βs）查表4.0.2，对于采用最大粒径为40㎜的碎石配制的混凝土，当水灰比为0.53时，其砂率值可选取32%~37%，（采用插入法选定）现取βs=３５％。（６）计算砂、石用量（ｍs0、ｍg0）用体积法计算，将mc0=349㎏；mw0=185㎏代入方程组

解此联立方程华宸临港绿色施工方案（内容），则得：ｍs0=641㎏，ｍg0=1192㎏

（7）该混凝土计算配合比为：ｌm3混凝土中各材料用量为：水泥：349㎏，水：185㎏，砂：641㎏，碎石：1192㎏。以质量比表示即为：水泥：砂：石=１：1.84：3.42，Ｗ／Ｃ＝0.532．确定施工配合比由现场砂子含水率为３％，石子含水率为1％，则施工配合比为：水泥mc施=mc0=349㎏砂子ｍs施=ｍs0×（1+3%）=641×（1+3%）=660㎏石子ｍg施=ｍg0×（1+1%）=1192×（1+1%）=1204㎏水ｍw施=mw0－ｍs0×3%－ｍg0×1%=185－641×3%－1192×1%=154㎏

(1)确定混凝土配制强度（fcu,0），由表3.0，σ＝5MPafcu,0=fcu,k+1.645σ=20+1.645×5=28.2MPa(2)计算水灰比（W/C）fce=γc×fce,k=1.0×32.5=32.5MPa

（3）确定用水量（mw0）查表4.0.1.2，对于最大粒径为40㎜的卵石混凝土，当所需坍落度为50～70㎜时,1m3混凝土的用水量可选用170kg。(4)计算水泥用量（mc0）按表4.0.4，对于干燥环境的钢筋混凝土，最小水泥用量为260㎏，故可取mc0＝362㎏／ｍ3。

（5）确定砂率（βs）查表4.0.2，对于采用最大粒径为40㎜的卵石配制的混凝土，当水灰比为0.47时唐山某钢铁厂焦化工程钢平台制作安装施工方案，其砂率值可选取26.8%~32.1%，（采用插入法选定）现取βs=30％。（６）计算砂、石用量（ｍs0、ｍg0）假定表观密度法计算，将mc0=362㎏；mw0=170㎏代入方程组

计算配比：C:362kg,W:170kg,S:561kg,G:1307Kg,W/C=0.4715升用量：C:4.34kg,W:2.04kg,S:6.73kg,G:15.68kg第二组：W/C=0.47+0.05=0.52:W:170kgmc0=170/0.52=327kg砂率：31%，mg0=2.23ms0解得：S=589kg,G=1314kg,W=170kg,C=327kg第三组：W/C=0.47－0.05=0.42:W:170kgmc0=170/0.42=405kg砂率：28%，mg0=2.57ms0解得：S=511kg,G=1314kg,W=170kg,C=405kg每种配比制作两组强度试块，标准养护28d进行强度测定。

二、掺减水剂混凝土配合比设计1.首先按混凝土配合比设计规程计算出空白混凝土的配合比。2.在空白混凝土的配合比用水量和水泥用量的基础上，进行减水和减水泥，算出减水和减水泥后的每立方米混凝土的实际用水量和水泥用量。3.重新计算砂、石用量。计算每立方米混凝土中的减水剂用量。4.试配和调整。