混凝土配合比設(shè)計(jì)步驟分析

1、普通混凝土的配合比設(shè)計(jì)普通混凝土的配合比是指混凝土的各組成材料數(shù)量之間的質(zhì)量比例關(guān)系。確定比例關(guān)系的過程叫配合比設(shè)計(jì)。普通混凝土配合比，應(yīng)根據(jù)原材料性能及對混凝土的技術(shù)要求進(jìn)行計(jì)算，并經(jīng)試驗(yàn)室試配、調(diào)整后確定。普通混凝土的組成材料主要包括水泥、粗集料、細(xì)集料和水，隨著混凝土技術(shù)的發(fā)展，外加劑和摻和料的應(yīng)用日益普遍，因此，其摻量也是配合比設(shè)計(jì)時需選定的。混凝土配合比常用的表示方法有兩種；一種以3混凝土中各項(xiàng)材料的質(zhì)量表示，混凝土1m中的水泥、水、粗集料、細(xì)集料的實(shí)際用量按順序表達(dá)，如水泥300Kg、水 182 Kg、砂 680 Kg、石子1310 Kg ；另一種表示方法是以水泥、水、砂、石之間的

2、相對質(zhì)量比及水灰比表達(dá)，如前例可表示為1：， W/C=，我國目前采用的量質(zhì)量比。一、混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本要求配合比設(shè)計(jì)的任務(wù)，就是根據(jù)原材料的技術(shù)性能及施工條件，確定出能滿足工程所要求的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的各項(xiàng)組成材料的用量。其基本要求是；(1) 達(dá)到混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度等級。(2) 滿足混凝土施工所要求的和易性要求。(3) 滿足工程所處環(huán)境和使用條件對混凝土耐久性的要求。(4) 符合經(jīng)濟(jì)原則，節(jié)約水泥，降低成本。二、混凝土配合比設(shè)計(jì)的步驟混凝土的配合比設(shè)計(jì)是一個計(jì)算、試配、調(diào)整的復(fù)雜過程，大致可分為初步計(jì)算配合比、基準(zhǔn)配合比、實(shí)驗(yàn)室配合比、施工配合比設(shè)計(jì)4 個設(shè)計(jì)階段。首先按照已選擇的原材料

3、性能及對混凝土的技術(shù)要求進(jìn)行初步計(jì)算，得出“初步計(jì)算配合比” ?；鶞?zhǔn)配合比是在初步計(jì)算配合比的基礎(chǔ)上，通過試配、檢測、進(jìn)行工作性的調(diào)整、修正得到；實(shí)驗(yàn)室配合比是通過對水灰比的微量調(diào)整，在滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的前提下，進(jìn)一步調(diào)整配合比以確定水泥用量最小的方案；而施工配合紼考慮砂、石的實(shí)際含水率對配合比的影響，對配合比做最后的修正，是實(shí)際應(yīng)用的配合比，配合比設(shè)計(jì)的過程是逐一滿足混凝土的強(qiáng)度、工作性、耐久性、節(jié)約水泥等要求的過程。三、混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本資料在進(jìn)行混凝土的配合比設(shè)計(jì)前，需確定和了解的基本資料。即設(shè)計(jì)的前提條件，主要有以下幾個方面；(1) 混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級和強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差。(2) 材料的基本

4、情況；包括水泥品種、強(qiáng)度等級、實(shí)際強(qiáng)度、密度；砂的種類、表觀密度、細(xì)度模數(shù)、含水率；石子種類、表觀密度、含水率；是否摻外加劑，外加劑種類。(3) 混凝土的工作性要求，如坍落度指標(biāo)。(4) 與耐久性有關(guān)的環(huán)境條件；如凍融狀況、地下水情況等。(5) 工程特點(diǎn)及施工工藝；如構(gòu)件幾何尺寸、鋼筋的疏密、澆筑振搗的方法等。四、混凝土配合比設(shè)計(jì)中的三個基本參數(shù)的確定混凝土的配合比設(shè)計(jì)，實(shí)質(zhì)上就是確定單位體積混凝土拌和物中水、水泥。粗集料（石子）、細(xì)集料（砂）這4 項(xiàng)組成材料之間的三個參數(shù)。即水和水泥之間的比例水灰比；砂和石子間的比例砂率；骨料與水泥漿之間的比例單位用水量。在配合比設(shè)計(jì)中能正確確定這三個基本參

5、數(shù)，就能使混凝土滿足配合比設(shè)計(jì)的4 項(xiàng)基本要求。確定這三個參數(shù)的基本原則是；在混凝土的強(qiáng)度和耐久性的基礎(chǔ)上，確定水灰比。在滿足混凝土施工要求和易性要求的基礎(chǔ)上確定混凝土的單位用水量；砂的數(shù)量應(yīng)以填充石子空隙后略有富余為原則。具體確定水灰比時，從強(qiáng)度角度看，水灰比應(yīng)小些；從耐久性角度看，水灰比小些，水泥用量多些，混凝土的密度就高，耐久性則優(yōu)良，這可通過控制最大水灰比和最小水泥用量的來滿足（表三）。由強(qiáng)度和耐久性分別決定的水灰比往往是不同的，此時應(yīng)取較小值。但當(dāng)強(qiáng)度和耐久性都已的前提下，水灰比應(yīng)取較大值，以獲得較高的流動性。確定砂率主要應(yīng)從滿足工作性和節(jié)約水泥兩個方面考慮。在水灰比和水泥用量（即水

6、泥漿用量）不變的前提下， 砂率應(yīng)取坍落度最大，而黏聚性和保水性又好的砂率即合理砂率可由（表五）初步?jīng)Q定，經(jīng)試拌調(diào)整而定。在工作性滿足的情況下，砂率盡可能取小值以達(dá)到節(jié)約水泥的目的。單位用水量是在水灰比和水泥用量不變的情況下，實(shí)際反映水泥漿量與骨料間的比例關(guān)系。水泥漿量要滿足包裹粗、細(xì)集料表面并保持足夠流動性的要求，但用水量過大，會降低混凝土的耐久性。水灰比在范圍內(nèi)時，根據(jù)粗集料的品種、粒徑、單位用水量可通過（表四）確定。混凝土配合比設(shè)計(jì)的步驟一、初步計(jì)算配合比1、確定混凝土配制強(qiáng)度混凝土的配制強(qiáng)度按下式計(jì)算；式中；混凝土配制強(qiáng)度（MPa），混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa），設(shè)計(jì)強(qiáng)度混凝土強(qiáng)

7、度標(biāo)準(zhǔn)差（MPa），其確定方法如下；1.可根據(jù)同類混凝土的強(qiáng)度資料確定。對 C20和 C25 級的混凝土， 其強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差下限值取。對大于或等于 C30 級的混凝土，其強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差的下限值取。2.當(dāng)施工單位無歷史統(tǒng)計(jì)資料時，可按表一取值。3. 遇有下列情況時應(yīng)適當(dāng)提高混凝土配制強(qiáng)度；1) 現(xiàn)場條件與試試驗(yàn)室條件有顯著差異時，2) C30 及其以上強(qiáng)度等級的混凝土，采用非統(tǒng)計(jì)方法評定時。混凝土的取值（混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差）表 一混凝土的強(qiáng)度等級小于 C20C20C35大于 C352、確定水灰比W/C當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級小于C60級時，混凝土水灰比按下式；式中；回歸系數(shù)，取值見表二；水泥28d 抗壓強(qiáng)度實(shí)測值

8、（MPa）回歸系數(shù)選用表二石子品種碎石卵石系數(shù)當(dāng)無水泥28d 抗壓強(qiáng)度實(shí)測值時，按下式確定；式中；水泥強(qiáng)度等級值（MPa）水泥強(qiáng)度等級值富余系數(shù)，按實(shí)際統(tǒng)計(jì)資料確定。富余系數(shù)可取=由上式計(jì)算出的水灰比應(yīng)小于表三中規(guī)定的最大水灰比。若計(jì)算而得的水灰比大于最大水灰比，以保證混凝土的耐久性。混凝土的最大水灰比和最小水泥用量最大水灰比鋼筋預(yù)應(yīng)表 三最小水泥用量（kg）鋼筋預(yù) 應(yīng)環(huán)境條件結(jié)構(gòu)物類別素混素混混凝力混混 凝力 混凝土凝土土凝土土凝土正常的居住或辦公用房屋內(nèi)部不作干燥環(huán)境200260300件規(guī)定潮高濕度的室內(nèi)部件濕環(huán)室外部件境無凍害225280300在非侵蝕性土和（或）水中的部件經(jīng)受凍害的室外

9、部件在非侵蝕性土和（或）水中且有凍害250280300經(jīng)受凍害的部件高濕度且經(jīng)受凍害的室內(nèi)部件有凍害和除冰經(jīng)受凍害和除冰劑作用的室內(nèi)300300300劑的潮濕環(huán)境和室外部件注； 1、當(dāng)用活性摻合料取代部分水泥時，表中的最大水灰比及最小水泥用量即為替代前的水灰比和水泥用量。2 、配制 C15級其以下等級的混凝土，可不受本表限制。3、確定用水量根據(jù)施工要求的混凝土拌和物的坍落度、所用骨料的種類及最大粒徑查表四得。水灰比小于的混凝土及采用特殊成型工藝的混凝土的用水量應(yīng)通過試驗(yàn)確定。流動性和大流動性混凝土的用水量可以查表中坍落度為90mm的用水量為基礎(chǔ)，按坍落度每增大20mm，用水量增加5Kg,計(jì)算出

10、用水量。塑性混凝土用水量（kg/m3）表四拌和物稠度卵石最大粒徑（ mm）碎石最大粒徑（mm）項(xiàng)目指標(biāo)1020401620401030190170160150200185175165坍落度3550200180170160210195185175（mm）55702101901801702202051951857590215195185175230215205195注； 1、本表用水量第采用中砂時的平均取值。采用細(xì)砂時，每立方米混凝土用水量增加510Kg，采用粗砂時，則可減少510kg。2 、采用各種外加劑或摻和料時，用水量應(yīng)相應(yīng)調(diào)整。摻外加劑時的用水量可按下式計(jì)算；式中；摻外加劑時每立方米混凝土

11、的用水量（kg）未摻外加劑時的每立方米混凝土的用水量（kg）外加劑的減水率（%），經(jīng)試驗(yàn)確定。4、確定水泥用量由已求得的水灰比W/C和用水量可計(jì)算出水泥用量。由上工計(jì)算出的水泥用量應(yīng)大于表三中、規(guī)定的最小水泥用量，若計(jì)算而得的水泥用量小于最小水泥用量時，應(yīng)選取最小水泥用量，以保證混凝土的耐久性。5、確定砂率砂率可由試驗(yàn)或歷史經(jīng)驗(yàn)資料選取。如無歷史資料，坍落度為1060mm的混凝土的砂率可根據(jù)粗集料品種，最大粒徑及水灰比按表五選取。坍落度大于60mm有混凝土的砂率，可經(jīng)試驗(yàn)確定，也可在表五的基礎(chǔ)上，按坍落度每增大20mm，砂率增大1%的幅度予以調(diào)整。坍落度小于10mm的混凝土，基砂率應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定

12、。混凝土的砂率（%）表 五水灰比卵石最大粒徑（ mm）碎石最大粒徑（ mm）（ W/C）102040162040263225312430303529343732303529342833333832373035333832373136364135403338364135403439394438433641注； 1、本表數(shù)值系中砂的選用砂率，對細(xì)砂或粗砂，可相應(yīng)地減小或增大砂率。2、只用一個單粒級粗集料配制混凝土?xí)r，砂率應(yīng)適當(dāng)增大。3、對薄壁構(gòu)件，砂率取偏大值。6、計(jì)算砂、石用量、1. 體積法該方法假定混凝土拌和物的體積等于各組成材料的體積與拌和物中所含空氣的體積之和。3如取混凝土拌和物的體積為1

13、m，則可得以下關(guān)于、的二元方程組。式中；、每立方米混凝土中的水泥、細(xì)集料（砂）、粗集料（石子） 、水的質(zhì)量（ kg）、粗集料、細(xì)集料的表觀密度（kg/m3）、水泥、水的密度（kg/m3 ）混凝土中的含氣量百分?jǐn)?shù)，在不使用引氣型外加劑時，可取 1。2. 質(zhì)量法3該方法假定1m 混凝土拌和物質(zhì)量，等于其各種組成材料質(zhì)量之和，據(jù)此可得以下方程組。式中；、每立方米混凝土中的水泥、細(xì)集料（砂）、粗集料（石子）、水的質(zhì)量（ kg），每立方米混凝土拌和物的假定質(zhì)量，可根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)在23502450kg 之間選取。同以上關(guān)于和的二元方程組，可解出和。則混凝土的初步計(jì)算配合比（初步滿足強(qiáng)度和耐久性要求）為：二、

14、基準(zhǔn)配合比按初步計(jì)算配合比進(jìn)行混凝土配合比的試配和調(diào)整。試配時，混凝土的攪拌量可按表六選取。當(dāng)采用機(jī)械攪拌時，其攪拌不應(yīng)小于攪拌機(jī)額定攪拌量的1/4 。混凝土試拌的最小攪拌量表 六骨料最大粒徑（mm）拌和物數(shù)量（L）骨料最大粒徑（mm）拌和物數(shù)量（L）及以下154025試拌后立即測定混凝土的工作。當(dāng)試拌得出的接種物坍落度比要求值小時，應(yīng)在水灰比不變前提下，增加水泥漿用量；當(dāng)比要求值大時，應(yīng)在砂率不變的前提下，增加砂、石用量；當(dāng)黏聚性、保水性差時，可適當(dāng)加大砂率。調(diào)整時，應(yīng)即時記錄調(diào)整后的各材料用量（mcb， mwb，msb， mgb），并實(shí)測挏后混凝土拌和物的體積密度為（ kg/m 3）。令工

15、作性調(diào)整后的混凝土試樣總質(zhì)量為 ;3由此得出基準(zhǔn)配合比（調(diào)整后的1m 混凝土中各材料用量）式中；實(shí)測試拌混凝土的體積密度。三、實(shí)驗(yàn)室配合比經(jīng)調(diào)整后的基準(zhǔn)配合比雖工作性已滿足要求，但經(jīng)計(jì)算而得出的水灰比是否真正滿足強(qiáng)度的要求需要通過強(qiáng)度試驗(yàn)檢驗(yàn)。在基準(zhǔn)配合比的基礎(chǔ)上做強(qiáng)度試驗(yàn)時，就采用三個不的配合比，其中一個為基準(zhǔn)配合比的水灰比，另外兩個較基準(zhǔn)配合比的水灰比分別增加和減少。其用水量應(yīng)與基準(zhǔn)配合比的用水量相同，砂率可分別增加和減少1%。制作混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)試件時，應(yīng)檢驗(yàn)混凝土拌和物的坍落度和維勃稠度、黏聚性、 保水性及拌和物的體積密度，并以此結(jié)果作為代表相應(yīng)配合比的混凝土拌和物的性能。進(jìn)行混凝土強(qiáng)度

16、試驗(yàn)時，每種配合比至少應(yīng)制作一組（三塊）試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d 時試壓。需要時可同時制作幾組試件，供快速檢驗(yàn)或早齡試壓，以便提前定出混凝土配合比供施工使用，但應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù) 28d 的強(qiáng)度的檢驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)調(diào)整配合比。根據(jù)試驗(yàn)得出的混凝土強(qiáng)度與其相對應(yīng)的灰水比（ C/W）關(guān)系，用作圖法或計(jì)算法求出與混凝土配制強(qiáng)度（）相對應(yīng)的灰水比，并應(yīng)按下列原則確定每立方米混凝土的材料用量；1. 用水量（ ）應(yīng)在基準(zhǔn)配合比用水量的基礎(chǔ)上，根據(jù)制作強(qiáng)度試件時測得的坍落度或維勃稠度進(jìn)行調(diào)整確定。2. 水泥用量（ ）應(yīng)以用水量乘以選定出來的灰水比計(jì)算確定。3. 粗集料和細(xì)集料用量（和 ）應(yīng)在基準(zhǔn)配合比的粗集料和細(xì)集料用量

17、的基礎(chǔ)上，按選定的灰水比進(jìn)行調(diào)整后確定。經(jīng)試配確定配合比后，尚應(yīng)按下列步驟進(jìn)行校正；據(jù)前述已確定的材料用量按下式計(jì)算混凝土的表觀密度計(jì)算值；再按下式計(jì)算混凝土配合比校正系數(shù)；式中；混凝土表觀密度實(shí)測值（kg/m3）混凝土表觀密度計(jì)算值（kg/m3）當(dāng)混凝土表觀密度實(shí)測值與計(jì)算值之差的絕對值不超過計(jì)算值的2%時，按以前的配合比即為確定的實(shí)驗(yàn)室配合比；當(dāng)二者之差超過2%時，應(yīng)將配合比中每項(xiàng)材料用量均乘以校正系數(shù)，即為最終確定的實(shí)驗(yàn)室配合比。實(shí)驗(yàn)室配合比在使用過程中應(yīng)根據(jù)原材料情況及混凝土質(zhì)量檢驗(yàn)的結(jié)果予以調(diào)整。但遇有下列情況之一時，應(yīng)重新進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)；1. 對混凝土性能指標(biāo)有特殊要求時，2. 水

18、泥、外加劑或礦物摻和料品種，質(zhì)量有顯著變化時，3. 該配合比的混凝土生產(chǎn)間斷半年以上時。四、施工配合比設(shè)計(jì)配合比是以干燥材料為基準(zhǔn)的，而工地存放的砂石都含有一定的水分，且隨著氣候的變化而經(jīng)常變化。所以，現(xiàn)場材料的實(shí)際稱量應(yīng)按施工現(xiàn)場砂石、的含水情況進(jìn)行修正，修正后的配合比稱為施工配合比。假定工地存放的砂的含水率a%，石子的含水率b%，則將上述自由詩配合比換算為施工配合比，其材料稱量為；水泥用量；砂用量；石子用量；用水量；、為調(diào)整后的試驗(yàn)室配合比中每立方米混凝土中的水泥、水、砂和石子的用量（kg）。應(yīng)注意，進(jìn)行混凝土配合計(jì)算時，其計(jì)算公式中有關(guān)參數(shù)和表格中的數(shù)值均系以干燥狀態(tài)骨料（含水率小于%的

19、粗集料或含水率小于%的粗骨料）為基準(zhǔn)。當(dāng)以飽和面干骨料為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算時， 則應(yīng)做相應(yīng)的調(diào)整，即施工配合比公式中的a、b 分別表示現(xiàn)場砂石含水率與其飽和面干含水率之差。數(shù)學(xué)內(nèi)插法即“直線插入法”。其原理是，若A(i1,b1),B(i2,b2)為兩點(diǎn)，則點(diǎn)P（ i,b)在上述兩點(diǎn)確定的直線上。而工程上常用的為i 在 i1,i2之間，從而 P 在點(diǎn) A、B 之間，故稱 “直線內(nèi)插法” 。數(shù)學(xué)內(nèi)插法說明點(diǎn)P 反映的變量遵循直線AB反映的線性關(guān)系。上述公式易得。A、 B、 P 三點(diǎn)共線，則(b-b1)/(i-i1) （ b2-b1)/(i2-i1)= 一、應(yīng)用內(nèi)插法求值的條件：直線斜率，變換即得所求1、必須確知與所求變量值（用微機(jī)自動計(jì)算：X）左右緊密相鄰變的兩組變量的數(shù)值。（即必須為已知數(shù)）2、與所求變量值（X）相對應(yīng)的自變量也必須是已知的。3、基礎(chǔ)變量必須是決定設(shè)備價格的主要規(guī)格