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1、6.1.5 普通混凝土配合比设计 混凝土配合比设计就是根据工程要求、结构形式 和施工条件来确定各组成材料数量之间的比例关系。 常用的表示方法有两种： 一种是以 1m3混凝土中各项材料的质量表示，如 某配合比：水泥 240kg，水 180kg，砂 630kg，石子 1280kg，矿物掺合料 160kg，该混凝土 1m3总质量为 2490kg； 另一种是以各项材料相互间的质量比来表示（以 水泥质量为 1） ，将上例换算成质量比为：水泥砂 石掺合料12.635.330.67，水胶比0.45。 1.混凝土配合比的设计基本要求 市政工程中所使用的混凝土须满足以下五项基本 要求： （1）满足施工规定所需的
2、和易性要求； （2）满足设计的强度要求； （3）满足与使用环境相适应的耐久性要求； （4）满足业主或施工单位渴望的经济性要求； （5）满足可持续发展所必需的生态性要求。 2.混凝土配合比设计的三个参数 混凝土配合比设计，实质上就是确定胶凝材料、 水、砂和石子这四种组成材料用量之间的三个比例关 系： （1） 水与胶凝材料之间的比例关系， 常用水胶比 表示； （2）砂与石子之间的比例关系，常用砂率表示； （3） 胶凝材料与集料之间的比例关系， 常用单位 用水量（1m3混凝土的用水量）来表示。 3.混凝土配合比设计步骤 混凝土配合比设计步骤包括配合比计算、试配和 调整、施工配合比的确定等。 （1）初
3、步配合比计算 1）计算配制强度（fcu，o） 。根据普通混凝 土配合比设计规程 （JGJ 552011）规定，混凝土配 制强度应按下列规定确定： 当混凝土的设计强度小于 C60 时，配制强度应 按下式确定： fcu，ofcu，k1.645 式中 fcu，o混凝土配制强度，MPa； fcu，k混凝土立方体抗压强度标准值，这里 取混凝土的设计强度等级值，MPa； 混凝土强度标准差，MPa。 当混凝土的设计强度不小于 C60 时，配制强度 应按下式确定： fcu，o1.15fcu，k 混凝土强度标准差 应根据同类混凝土统计资料 计算确定，其计算公式如下： n 22 cuicu i 1 n n1 fm
4、f ， 式中 fcu，i统计周期内同一品种混凝土第 i 组试 件的强度值，MPa； mfcu统计周期内同一品种混凝土 n 组试件 的强度平均值，MPa； n 统计周期内同品种混凝土试件的总组 数。 当具有近 1 个月3 个月的同一品种、同一强度 等级混凝土的强度资料， 且试件组数不小于 30 时， 其 混凝土强度标准差 应按上式进行计算。 对于强度等级不大于 C30 的混凝土，当混凝土强 度标准差计算值不小于 3.0MPa 时，应按混凝土强度 标准差计算公式计算结果取值；当混凝土强度标准差 计算值小于 3.0MPa 时，应取 3.0MPa。 对于强度等级大于 C30 且小于 C60 的混凝土，
5、 当 混凝土强度标准差计算值不小于 4.0MPa 时，应按混 凝土强度标准差计算公式计算结果取值；当混凝土强 度标准差计算值小于 4.0MPa 时，应取 4.0MPa。 当没有近期的同一品种、同一强度等级混凝土强 度资料时，其强度标准差 可按表 6-3 取值。 混凝土强 度标准差值 表 6-3 混凝土强 度标准差值 表 6-3 混凝土强度 等级 C20C25C45C50C55 （MPa）4.05.06.0 2） 计算水胶比 （W/B） 。 混凝土强度等级小于 C60 时，混凝土水胶比应按下式计算： ab cuoabb + Wf Bff ， 式中 a、 b 回归系数， 回归系数可由表 6-4 采
6、用 ； fb 胶凝材料 28d 胶砂抗压强度，可实 测，MPa。 回归系数回归系数a a 和和b b选用表 表 6-4选用表 表 6-4 系 数碎 石卵 石 a0.530.49 b0.200.13 当胶凝材料 28d 抗压强度（fb）无实测值时，其 值可按下式确定： fbfsfce 式中 f、s粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉 影响系数，按表 6-5 选用； fce 水泥 28d 胶砂抗压强度，可实测， MPa。 粉煤灰影响系数粉煤灰影响系数f f和 粒化高炉矿渣粉影响系数 和 粒化高炉矿渣粉影响系数s s 表 6-5 表 6-5 掺 量 （） 粉煤灰影响系数 （f） 粒化高炉矿渣粉影响 系数（
7、s） 01.001.00 100.850.951.00 200.750.850.951.00 300.650.750.901.00 400.550.650.800.90 500.700.85 注： 1.采用级、级粉煤灰宜取上限值； 2.采用 S75 级粒化高炉矿渣粉宜取下限值，采用 S95 级粒化高炉矿渣粉宜取上限值，采用 S105 级粒化高炉矿渣粉宜取上限值加 0.05； 3.当超出表中的掺量时， 粉煤灰和粒化高炉矿 渣粉影响系数应经试验测定。 在确定 fce值时，fce值可根据 3d 强度或快测强度 推定 28d 强度关系式得出。当无水泥 28d 抗压强度实 测值时，其值可按下式确定： f
8、cecfce，g 式中 c水泥强度等级值的富余系数（可按实际 统计资料确定） ；当缺乏实际统计资料时，可按表 6-6 选用； fce，g水泥强度等级值，MPa。 水泥强度等 级值的富余系数（ 水泥强度等 级值的富余系数（c c） 表 6-6） 表 6-6 水泥强度等 级值 32.542.552.5 富余系数1.121.161.10 3）每立方米混凝土用水量的确定。 干硬性和塑性混凝土用水量的确定。 水胶比在 0.400.80 范围内时， 根据粗集料的品 种、粒径及施工要求的混凝土拌合物稠度，其用水量 可按表 6-7、表 6-8 选取。 干硬性混凝土的 用水量（单位：kg/m 干硬性混凝土的 用
9、水量（单位：kg/m3 3） 表 6-7） 表 6-7 拌合物稠度卵石最大粒径碎石最大粒径 （mm）（mm） 项 目 指 标 10.020.040.016.020.040.0 维勃 稠度 （s） 16 20 11 15 5 10 175 180 185 160 165 170 145 150 155 180 185 190 170 175 180 155 160 165 塑性魂混凝土的 用水量（单位：kg/m 塑性魂混凝土的 用水量（单位：kg/m3 3） 表 6-8） 表 6-8 拌合物稠度 卵石最大粒径 （mm） 碎石最大粒径 （mm） 项 目 指 标 10 .0 20 .0 31 .5
10、40 .0 16 .0 20 .0 31 .5 40 .0 坍落度（mm） 10 30 35 19 0 20 0 17 0 18 0 16 0 17 0 15 0 16 0 20 0 21 0 18 5 19 5 17 5 18 5 16 5 17 5 50 55 70 75 90 21 0 21 5 19 0 19 5 18 0 18 5 17 2 17 5 22 0 23 0 20 5 21 5 19 5 20 5 18 5 19 5 流动性和大流动性混凝土的用水量宜按下列步 骤计算： A.以表 6-8 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，
11、计算出未掺外 加剂时的混凝土用水量。 当坍落度增大到 180mm 以上 时，随坍落度的相应增加的用水量可减少。 B.掺外加剂时的混凝土用水量可按下式计算： mwamwo（1） 式中 mwa 掺外加剂混凝土每立方米混凝土的用 水量，kg； mwo未掺外加剂混凝土每立方米混凝土的 用水量，kg； 外加剂的减水率， 应经混凝土的试验确 定，。 4）每立方米混凝土胶凝材料用量（mbo）的确定。 根据已选定的混凝土用水量 mwo和水胶比（W/B）可 求出胶凝材料用量： wo bo= m m W B 每立方米混凝土矿物掺合料用量（mfo）的确定： mfo=mbof 式中 f 矿物掺合料掺量（） ，矿物掺合
12、料在 混凝土中的掺量应通过试验确定。采用 硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥时，钢筋 混凝土和预应力混凝土中矿物掺合料最 大掺量宜分别符合表6-9和表6-10的规 定。对基础大体积混凝土，粉煤灰、粒 化高炉矿渣粉和复合掺合料的最大掺量 可增加 5。采用掺量大于 30的 C 类 粉煤灰的混凝土应以实际使用的水泥和 粉煤灰掺量进行安定性检验。 钢筋混凝土中矿 物掺合料最大掺量 表 6-9 钢筋混凝土中矿 物掺合料最大掺量 表 6-9 最大掺量（） 矿物掺合料 种类 水胶比采用硅酸盐水 泥时 采用普通硅酸 盐水泥时 0.44535 粉煤灰 0.44030 0.46555粒化高炉矿 渣粉0.45545 钢渣粉
13、3020 磷渣粉3020 硅灰1010 0.46555 复合掺合料 0.45545 预应力混凝土中 矿物掺合料最大掺量 表 6-10 预应力混凝土中 矿物掺合料最大掺量 表 6-10 最大掺量（） 矿物掺合料 种类 水胶比采用硅酸盐水 泥时 采用普通硅酸 盐水泥时 0.43530 粉煤灰 0.42520 0.45545粒化高炉矿 渣粉0.44535 钢渣粉2010 磷渣粉2010 硅灰1010 0.45545 复合掺合料 0.44535 每立方米混凝土水泥用量（mco）的确定： mco=mbomfo 为保证混凝土的耐久性，由以上计算得出的胶凝 材料用量还要满足有关规定的最小胶凝材料用量的要 求
14、，如算得的胶凝材料用量少于规定的最小胶凝材料 用量，则应取规定的最小胶凝材料用量值。 5） 砂率的确定。 砂率可以根据以砂填充石子空隙， 并稍有富余，以拨开石子的原则来确定。根据此原则 可列出砂率计算公式如下： sogo VV P sososo gososogogo sogo so sogogogosogo s so mV mmVV V P P V PVP 式中 s 砂率，； mso，mgo 每立方米混凝土中砂及石子用量，kg； Vso，Vgo 每立方米混凝土中砂及石子松散体积， 其中 VsoVgoP，m3； so，go 砂和石子堆积密度，kg/m3； P 石子空隙率，； 砂浆剩余系数（一般取
15、 1.11.4） 。 6）粗集料和细集料用量的确定。 当采用质量法时，应按下列公式计算： mcomfomgomsomwomcp so s sogo 100% m mm 式中 mco每立方米混凝土的水泥用量，kg； mfo每立方米混凝土的矿物掺合料用量， kg ； mgo每立方米混凝土的粗集料用量，kg； mso每立方米混凝土的细集料用量，kg； mwo每立方米混凝土的用水量，kg； mcp每立方米混凝土拌合物的假定质量 （其 值可取 23502450kg） ，kg； s 砂率，。 当采用体积法时，应按下列公式计算： go cofosowo cfgsw +0.01=1 m mmmm so s s
16、ogo 100% m mm 式中 c 水泥密度（可取 29003100kg/m3） ， kg/m3； f矿物掺合料密度，kg/m3； g粗集料的表观密度，kg/m3； s细集料的表观密度，kg/m3； w水的密度（可取 1000kg/m3） ，kg/m3； 混凝土的含气量百分数（在不使用引气 型外加剂时， 可取 1） 。 粗集料和细集料的表观密度g与s应按现行行业 标准 普通混凝土用砂、 石质量及检验方法标准（JGJ 522006）规定的方法测定。 7）每立方米混凝土外加剂用量（mao）的确定。 每立方米混凝土外加剂用量（mao）应按下列计算： mao=mboa 式中 mao计算配合比每立方米混凝土中外加剂 用量，kg/m3；
