混凝土配合比设计例题混凝土配合比设计例题1 【例题 1】某工程制作室内用的钢筋混凝土大梁，混凝土设计强度等级为C20，施工要求坍落度为35~50mm，采用机械振捣该施工单位无历史统计资料 采用材料：普通水泥，32.5级，实测强度为34.8 MPa，密度为3100kg/m3；中砂，表观密度为2650kg/m3，堆积密度为1450kg/m3；卵石，最大粒径20mm，表观密度为2.73g/cm3，堆积密度为1500kg/m3；自来水试设计混凝土的配合比(按干燥材料计算)若施工现场中砂含水率为3%，卵石含水率为1%，求施工配合比 2 【解】 (1) 确定配制强度 (2) 确定水灰比(W/C) (3) 确定用水量(mW0) (4) 计算水泥用量(mC0） (5) 确定砂率 (6) 计算砂、石用量mS0、mG0 (7) 计算初步配合比 (8) 配合比调整 (9) 试验室配合比 (10) 施工配合比3 (1)确定配制强度。
该施工单位无历史统计资料，查表5.21取σ=5.0MPa fcu,o=fcu,k+1.645σ =20+8.2 =28.2(MPa) (2)确定水灰比(W/C) ①利用强度经验公式计算水灰比： ②复核耐久性 查表规定最大水灰比为0.65，因此W/C=0.49满足耐久性要求 4 (3)确定用水量(mW0) 此题要求施工坍落度为35~50mm，卵石最大粒径为20mm，查表得每立方米混凝土用水量： mW0=180kg(4)计算水泥用量(mC0） mC0=mW0×C/W=180×2.02≈364(kg) 查表规定最小水泥用量为260kg，故满足耐久性要求(5)确定砂率 根据上面求得的W/C=0.49，卵石最大粒径20mm，查表，选砂率βS=32% 5 (6)计算砂、石用量mS0、mG0 ①按体积法列方程组 解得 mSO=599kg mGO=1273kg6 ②按质量法：强度等级C20的混凝土，取混凝土拌合物计算表观密度m′CP=2400kg/m3，列方程组 解得 mSO=594k mGO=1262kg7 (7)计算初步配合比 ①体积法 mC0∶mS0∶mG0=364∶599∶1273=1∶1.65∶3.50 W/C=0.49 ②质量法 mC0∶mS0∶mG0=364∶594∶1262=1∶1.63∶3.47 W/C=0.49 两种方法计算结果相近。
8 (8)配合比调整 按初步配合比称取15L混凝土拌合物的材料： 水泥 364×15/1000=5.46kg 砂子 599×15/1000=8.99kg 石子 1273×15/1000=19.10kg 水 180×15/1000=2.70kg ①和易性调整 将称好的材料均匀拌和后，进行坍落度试验假设测得坍落度为25mm，小于施工要求的35~50mm，应保持原水灰比不变，增加5%水泥浆再经拌和后，坍落度为45mm，粘聚性、保水性均良好，已满足施工要求 9 此时各材料实际用量为： 水泥 5.46+5.46×5%=5.73kg 砂 8.99kg 石 19.10kg 水 2.70+2.70×5%=2.84kg 并测得每立方米拌合物质量为 mCP=2380kg/m3 ②强度调整 方法如前所述，此题假定W/C=0.49时，强度符合设计要求，故不需调整 10 (9)试验室配合比 上述基准配合比为： 水泥∶砂∶石=5.73∶8.99∶19.10=1∶1.57∶3.33 W/C=0.49 则调整后1m3混凝土拌合物的各种材料用量为： mC=5.73/(5.73+8.99+19.10+2.84)×2380=372kg mS=1.57×372=584kg mG=3.33×372=1239kg mW=0.49×372=182kg11 试验室配合比见下表： 材料名称水泥砂卵石水1m3混凝土拌合物各材料用量(kg) 3725841239182质量配合比 11.573.330.4912 (10)施工配合比 1m3拌合物的实际材料用量(kg)： mC′=mC=375kg mS′=mS(1+a%)=584×(1+3%)=602kg mG′=mG(1+b%)=1239×(1+1%)=1251kg mW′=mW-mS·a%-mG·b%=182-17.5-12.4=152kg 13 n【例题 2】混凝土配舍比设计实剜 n某工程的钢筋混凝土梁(干燥环境)，混凝土设计强度等级为C30，施工要求坍落度为30～50 mm(混凝土由机械搅拌，机械振捣)，施工单位无混凝土强度历史统计资料。
n材料：普通硅酸盐水泥，强度等级52．5号(实测28 d强度58．0 MPa)，密度ρc=3 100 kg／m3；n中砂，表观密度ρs=2 650 kg／m3；n碎石，表观密度ρg=2 700kg／m3，最大粒径20 mm；n自来水 n施工现场砂的含水率为2％，碎石含水率1％ n设计该混凝土的配合比，并换算为施工配合比14 (一一)初步配合比计算初步配合比计算 1．确定配制强度．确定配制强度 fcu.0=fcu.k+1．．645σ 查表，当混凝土强度等级为查表，当混凝土强度等级为C30时，取时，取σ=5．．0 fcu.0=30+1．．645×5．．0=38．．2 MPa 2．确定水灰比．确定水灰比15 n查表，干燥环境最大允许水灰比为0．65n所以取优mw／mc=0．53n3．确定单位用水量n查表，取mwo=195 kgn4．计算水泥用量16 n查表4—7(P52)，最小水泥用量为260 kg，所以应取mc0=368kgn5．确定砂率n查表，βs=33％n6．计算砂石用量n(1)质量法n假定混凝土表观密度mcp=2 400 kg／m3， mc0+ms0+mg0+mw0=mcp17 混凝土计算配合比为： mc0:mw0:ms0:mgo=368：195：606：1 217 =1：O．53：1．65：3．31(2)体积法18 n解以上联立方程，得： ms0=599 kg，mg0=1 223 kg 混凝土计算配合比为： mc0:mw0:ms0:mg0=368：195：599：1 223 =1：0．53：1．62：3．32 n两种方法计算结果比较接近。
n．19 n(二)试配调整 n1．和易性调整 n以体积法计算所得配合比为例试拌15 L混凝土，其材料用量为： n水泥：0．015×368=5．52 kg n水：0.015×195=2．93 kg n砂：0.015×599=8．99 kg20 n石子：0．015×1 223=18．35 kg ’ n按上述用量称量并搅拌均匀，做坍落度试验，测得坍落度为20 mmn保持水灰比不变，增加用水量及水泥用量各4％，即用水量增加到3．08 kg，水泥用量增加到5·81 kg，测得坍落度为30 mm，粘聚性、保水性均良好n经调整后各种材料用量为：水泥5·81 kg，水3．08 kg，砂8．99 kg，石子18．35 kg，总用量为36．23 kg，实测混凝土拌和物的表观密度为2 415 kg／ms混凝土的“基准配合比”各种材料用量为：21 n水泥用量：n用水量：n砂用量：n石子用量：22 n2．强度复核 采用0．48、0．53、0．58三个不同的水灰比计算配合比，试拌测定坍落度均符合要求，标准养护28 d后，测得的抗压强度见表4—22 表4—22不同水灰比的混凝土立方体抗压强度 水灰比mw／mc 灰水比mc／mw 混凝土立方体抗压强度fcu(MPa) 0.48 0.53 0．58 2.08 1.89 1.72 39.3 38.4 37.723 n 用图解法得，当立方体抗压强度为38．2 MPa时，相应的灰水比mc／mw=1·86，即水灰比mw／mc=0．54。
n3．实验室配合比的计算 n(1)按强度检验结果修正配合比 n①用水量mw n取基准配合比中的用水量，即：mw=197 kg n②水泥用量mcnmc=mw/(mw/mc)=197/0.54=365kg24 n ③砂、石子用量ms，mgn按基准配合比中的砂用量，即：nms=607 kg； mg=1 238 kg n(2)按实测表观密度修正配合比 n根据符合强度要求的配合比试拌混凝土，测得混凝土拌和物的实测表观密度为： n ρc,t=2 405 kg／m3n 混凝土拌和物表观密度的计算值为： nPc,c=mw+mc+ms+mg=197+365+607+1 238n=2 407 kg／m3 n由于混凝土拌和物表观密度的计算值与实测值之差的绝对值不超过计算值的2％，故不必进行修正 n 混凝土试验室配合比见表4—2325 材料名称 水 泥 水 砂 石 子 每立方米混凝土的用量 365 197 607 1 238•表4—23混凝土的实验室配合比 单位：kg26 n(三)施工配合比 n 水泥：m’c=365 kg n 砂：m’s=607+607×0．02=619 kg 石子：m’g=1 238+1 238×0．01=1 250 kg n水：m’w=197-607×O．02—1238×0．01=172 kg n混凝土施工配合比见表4—24。
27 表表4—24混凝土的施工配合比混凝土的施工配合比 单位．单位．kg 材料名称 水 泥 水 砂 石 子 每立方米混凝土的用量 365 172 619 1 25028 普通混凝土配合比设计实例普通混凝土配合比设计实例【例题3】某办公楼工程，现浇钢筋混凝土梁，混凝土的设计强度等级为C20，施工要求坍落度为35～50mm（混凝土由机械搅拌，机械振捣），施工单位有历史统计资料，混凝土强度标准差为4.5MPa. 采 用 的 原 材 料 ： 32.5复 合 水 泥 （ 实 测 28天 强 度35.6Mpa）， 密度ρc＝3000kg/m3；中砂，表观密度ρs=2660 kg/m3；碎石， 表观密度ρg＝2700 kg/m3，最大粒径Dmax=19mm；自来水要求： 1、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4％，碎石含水率1％，求施工配合比29 【【解解】】：：初步计算配合比的计算初步计算配合比的计算 ⑴ 确定配制强度（fcu,o） fcu,o ＝ fcu,k+1.645σ＝20＋1.645×4.5=27.4 Mpa⑵确定水灰比（W/C） 采用碎石： αa,αb—回归系数分别取0.46和0.07 W/C=0.46×35.6/(27.4+0.46×0.07×35.6)=0.57 由于现浇钢筋混凝土梁处于干燥环境，查表，（W/C）max<0.65，故可取w/c=0.57。
30 ⑶ 确定单位用水量（mwo） 查表，取mwo＝195 kg⑷ 计算水泥用量（mco） mco＝mwo/(W/C)=195/0.57=342(kg) 查表，最小水泥用量为260 kg 故可取mco＝342 kg⑸ 确定合理砂率值（βs）根据骨料及水灰比情况，查表，取βs＝34％31 ⑹⑹计算粗、细骨料用量（计算粗、细骨料用量（mgo）及（）及（mso））用体积法计算用体积法计算: 解得：解得：mgo＝＝1207 kg mso=622 kg32 采用质量法计算： 解得：解得：mgo＝＝1230 kg mso=633 kg 33 配合比的试配、调整配合比的试配、调整n1、按初步计算配合比试拌15 L，其材料用量为 水泥 0.015×342=5.13 kg 水 0.015×195=2.93 kg 砂 0.015×633=9.50 kg 石子 0.015×1230=18.45 kg n搅拌均匀后做和易性试验，测得的坍落度为20mm，不符合要求。
增加5％的水泥浆，即水泥用量增加到5.39 kg，水用量增加到3.08 kg，测得坍落度为38mm，粘聚性、保水性均良好n试拌调整后的材料用量为：水泥5.38 kg，水3.08 kg，砂9.50 kg，石子18.45 kg，总重量36.41 kg混凝土拌和物的实测表观密度为2465 kg/m3，则拌制1 混凝土的材料用量－34 拌制拌制1M3 混凝土的材料用量：混凝土的材料用量：n水泥： 水： 砂： 石子：35 检验强度检验强度n 在基准配合比的基础上，拌制三种不同水灰比的混凝土，并制作三组强度试件其一是水灰比为0.57的基准配合比，另两种水灰比分别为0.52及0.62，经试拌检查和易性均满足要求n经标准养护28天后，进行强度试验，得出的强度值分别为： 水 灰 比 0.52（ 灰 水 比 1.92） ………31.5 MPa 水灰比0.57（灰水比1.75）………27.9MPa 水灰比0.62（灰水比1.61）…… 24.8MPa36 确定设计配合比确定设计配合比n 根据上述三组灰水比与其相对应的强度关系，计算（或作图）出与混凝土配制强度（27.4 MPa）对应的灰水比值。
37 n绘制强度与水灰比关系曲线，由图，可查出与配制强度fcu,o=27.4MPa相对应的灰 水比为1.72(水灰比为0.58)，即可得出符合强度要求的配合比如下： n用水量取基准配合比用水量值，即：208kg；n水泥用量208×1.72＝358kg；n粗细骨料用量因水灰比值与基准配合比水灰比值相差不大，故可取基准配合比中的骨料用量，即砂643kg，石子1249kg38 n最后，按此配合比拌制混凝土拌合物，做和易性试验，测得坍落度为38 mm，观察粘聚性，保水性均良好，满足要求测出拌合物的表观密度为2 460kg/m3并根据实测表观密度校正各材料用量n校正系数δ等于混凝土表观密度实测值ρc,t与计算值ρc,c的比值 . δ小于1.02 δ小于1.02，混凝土各材料用量不需修正.n即可确定混凝土设计配合比为: 水泥: 砂: 石=358:643:1249=1:1.72:3.49 w/c=0.58 39 现场施工配合比现场施工配合比n将设计配合比换算成现场施工配合比，用水量应扣除砂、石所含水量，而砂、石则应增加砂、石的含水量n所以施工配合比： m/c＝358 kg m/s=643×（1+4%）=669kg m/g=1249×（1+1%）=1261kg m/w=208- 643 ×4% - 1249×1%=170kg w/c=0.58•掺减水剂时， 用水量 = m/w （1-β） β为外加剂减水率40 【例题 4】某框架结构现浇梁,砼C30,截面300X450mm(钢筋最小净间距50mm), 试进行配合比设计.41 解:1.确定原材料水泥:P.S42.5#,砂:中砂,级配合格,石:(5--31.5)5--30mm碎石,级配合格, ( 最小尺寸(截面) 75mm 钢筋最小净间距 37.5mm)42 2.求砼初步配合比(计算配合比)(1)确定砼配制强度fcu,ofcu,o=fcu,k+1.645σ=30+1.645x5=38.23MPa(2)求水灰比W/C选W/C=0.53(3)确定用水量(WO)坍落度30--50mm WO=185Kg(4)计算水泥用量(CO)43 (5)确定砂率(SP) SP=35%(6)计算砂石用量体积法：得：重量法：（取新拌砼表观密度 ）得： =185+356+644+1196=2381Kg 44 （7）配合比砼表观密度校正 差值 不校核若该例初步配合比： 砼：C349kg，W185kg，S644kg，G1196kg 以重量比表示： 45 3.掺FDN（萘系减水剂）减水剂(0.8%) 减水15%,减水泥5%(即和易性有所改善,又节约水泥)(1)C=349X(1-15%)=332kg (2)W=185X(1-15%)=157 kg ,w/c=0.4746 (w/c由0.53 0.47,SP若不变,粘聚性较大,故SP降低)S=645 kg G=1252kg(3)求S和G(4)减水剂FDN:J=332X0.8%=2.66kg47 4.试验室配合比(1)基准配合比-----检验和易性1>试拌试祥15L(或12L)砼拌合物,各材料用量C=349X0.015=5.24kgW=185X0.015=2.78kgS=644X0.015=9.66kgG=1196X0.015=17.94kg2>调整和易性要求坍落30--50mm,实测20mm.增加W/C=0.52的水泥浆0.41kg,再搅拌后测坍落度为30mm,满足要求.目测粘聚性和保水性合格.[W/（W+C）=0.53/(0.53+1)=0.35]48 各材料 实际用量:水泥5.24+0.41X65%=5.51kg水 2.78+0.41X35%=2.92kg砂 9.66kg石 17.94kg 3>各材料体积水泥水砂石拌和物总体积=1.87+2.92+3.65+6.64=15.08L49 4>基准配合比 材料用量:水泥水砂石50 (2)试验室配合比-------检验强度51 52 53 fcuC/w1/0.52 1/0.47 1/0.4238.23MPa实验室称量实验室称量15L表中数据表中数据X0.01554 4.施工配合比(砂石以自然干燥状态,若含水率S<0.5%,G<0.2%;若超过,要计算石子中的水,例如砂3%,石1%)55 作业:1.某砼W/C=0.5,W=180kg,砂率SP=33%,拌合物成型后实测表观密度为2400 ,试计算配合比.2.为确定砼的实验室配合比,采用W/C分别为0.7,0.60,0.65配制砼实测28天抗压强度分别为19.1, 24.4, 23.1MPa(1)试确定配制C15砼所采用的W/C.(假定(2)若基准砼配合比为C277kg,W180kg,S700kg,G1200kg,试计算实验室配合比.测定拌合物实测湿表观密度为237056 。