桥涵用水泥混凝土配合比的设计优化

【任务描述】

本任务是在学习桥涵用普通水泥混凝土配合比设计方法和步骤的基础上，以28 d立方体抗压强度作为设计指标，进行普通水泥混凝土的配合比设计。

【学习目标】

①熟悉桥涵用水泥混凝土的配合比的设计指标。

②熟悉水泥混凝土配合比设计的基本要求及依据。

③熟悉水泥混凝土配合比设计的方法步骤。

④能根据教师给定数据计算普通混凝土的初步配合比；根据教师给定方案得出基准配合比及实验室配比，并能规范、完整地填写试验检测记录表。

1.相关知识

桥涵用水泥混凝土的配合比是以28 d立方体抗压强度作为设计指标。

1）水泥混凝土配合比设计的基本要求

道路与桥梁工程用水泥混凝土的配合比设计应满足下列4项基本要求：

①施工工作性的要求。按照结构物断面尺寸和形状、钢筋的配置情况、施工方法及设备等，合理确定混凝土拌和稠度(坍落度或维勃稠度)，满足混凝土的工作性要求。

②结构物强度要求。满足结构设计或施工要求的强度。

③环境耐久性要求。根据结构物所处的环境条件，确定技术要求、选定水泥品种、最大水胶比和最小水泥用量，满足耐久性要求。

④经济性要求。在满足混凝土设计强度、工作性和耐久性的前提下，尽量节约水泥，合理利用地方材料和工业废料，降低造价。

2）水泥混凝土配合比设计的基本依据

基本依据包括：混凝土设计强度等级；工程特征(工程所处环境、结构断面、钢筋最小净距等)；耐久性要求(如抗冻性、抗渗性、抗侵蚀、耐磨、碱集料等)；水泥品种和强度等级；砂、石的种类，石子最大粒径、密度等；施工方法等。

3）水泥混凝土配合比的表示方法

混凝土配合比表示方法有下列两种：

①单位用量表示法。以每1 m3混凝土中各种材料的用量表示(如水泥∶水∶细集料∶粗集料＝330 kg∶150 kg∶726 kg∶1 364 kg)。

②相对用量表示法。以水泥的质量为1，并按“水泥∶细集料∶粗集料；水胶比”的顺序排列表示，如1∶2.14∶3.81；W/B＝0.45。

4）水泥混凝土配合比设计的3个参数

水泥混凝土配合比设计的3个重要参数是水胶比、砂率和单位用水量。

①水胶比。混凝土中用水量和胶凝材料用量的质量比，称为水胶比。水胶比影响混凝土强度、工作性与耐久性。

②砂率。砂率为砂的用量占砂、石总质量的百分率值，它影响混凝土的黏聚性和保水性。

③单位用水量。单位用水量是指1 m3混凝土拌合物中水的用量(kg/m3)。水胶比固定的条件下，单位用水量反映了水泥浆与集料之间的比例关系。

5）水泥混凝土配合比设计的基本原理

①假定表观密度法(质量法)。如果原材料比较稳定，可先假设混凝土的表观密度为一定值，混凝土拌合物各组成材料的单位用量之和即为其表观密度。通常普通混凝土的表观密度为2 350～2 450 kg/m3。

②绝对体积法。该法是假定混凝土拌合物的体积等于各组成材料绝对体积与混凝土拌合物所含空气体积之和。

在实际工程中，混凝土配合比设计通常采用质量法。与质量法比较，体积法需测定水泥和矿物掺合料的密度以及骨料的表观密度等，对技术要求略高。

2.桥涵用水泥混凝土配合比设计步骤

1）初步配合比的计算

（1）确定混凝土配制强度fcu，0

①当混凝土的设计强度等级小于C60时，混凝土配制强度fcu，0，首先应根据设计要求的混凝土强度等级和施工单位质量管理水平(强度标准差的历史平均水平)，再按《普通水泥混凝土配合比设计规程》(JGJ 55—2011)的规定，按式(11.1)确定。

式中　fcu，0——混凝土配制强度，MPa；

fcu，k——混凝土立方体抗压强度标准值，MPa；

σ——混凝土强度标准差，MPa。

混凝土强度标准差可根据近1～3个月的同一品种、同一强度等级混凝土的强度统计资料计算求得，其试件组数不应少于30组。对于强度等级不大于C30的混凝土，若强度标准差计算值不小于3.0 MPa，按计算结果取值；若计算值小于3.0 MPa，则计算配制强度时的标准差取3.0 MPa。对强度等级大于C30且小于C60的混凝土，若强度标准差计算值不小于4.0 MPa时，按计算结果取值；若计算值小于4.0 MPa，则计算配制强度时的标准差取4.0 MPa。当无近期统计资料计算混凝土强度标准差时，强度标准差值可根据强度等级按表11.1规定取用。

表11.1　强度标准差σ值表

②当设计强度等级不小于C60时，配制强度应按式(11.2)确定。

（2）确定水胶比

①初步确定水胶比。当混凝土强度等级小于C60时，混凝土水胶比按式(11.3)计算。

式中　αa，αb——回归系数，取值见表7.1；

fb——胶凝材料28 d胶砂抗压强度，MPa，可实测，也可按式fb＝γfγs fce确定。γf为粉煤灰影响系数，γs为粒化高炉矿渣粉影响系数，可按表7.2选用；fce为水泥28 d胶砂抗压强度，可实测，也可按式fce＝γc fce，g计算，γc为水泥强度等级富余系数，可按实际统计资料确定，当缺乏实际统计资料时，可按表7.3选用，fce，g为水泥强度等级值(MPa)。

②按耐久性校核水胶比。按式(11.3)计算所得的水胶比，是按强度要求计算得到的结果。在确定采用的水胶比时，还应根据《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50—2011)规定的混凝土所处环境条件、耐久性要求的允许最大水胶比(表11.2)进行校核，从中选择小者。

表11.2　普通混凝土的最大水胶比、最小水泥用量及最大氯离子含量

续表

注：①水胶比、氯离子含量是指其与胶凝材料用量的百分比。
②最小水泥用量包括掺合料。当掺用外加剂且能有效地改善混凝土的和易性时，水泥用量可减少最小水泥量。
③严寒地区是指最冷月份平均气温低于-10℃，且日平均温度低于5℃的天数在14 d以上的地区。
④预应力混凝土结构中的最大氯离子含量为0.06%，最小水泥用量为350 kg/m3。
⑤封底、垫层及其他临时工程的混凝土，可不受本表限制。

（3）确定用水量

①每立方米干硬性或塑性混凝土用水量的确定。当水胶比为0.40～0.80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11.3、表11.4选取。水胶比小于0.40的混凝土用水量通过试验确定。

表11.3　干硬性混凝土的用水量单位：kg/m3

表11.4　塑性混凝土的用水量单位：kg/m3

注：①用水量是采用中砂时的平均值。采用细砂时，每立方米混凝土用水量可增加5～10 kg；采用粗砂时，则可减少5～10 kg。
②掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。

②掺外加剂时，每立方米流动性或大流动性混凝土的用水量按式(11.4)计算。这里的外加剂，特指具有减水功能的外加剂。

式中　mw0——计算配合比每立方米的混凝土用水量，kg/m3。

m′w0——未掺外加剂时推定的满足实际坍落度要求的每立方米混凝土用水量，kg/m3；以表11.4中90 mm坍落度的用水量为基础，按坍落度每增大20 mm相应增加5 kg/m3用水量来计算，当坍落度增大到180 mm以上时，随坍落度相应增加的用水量可减少。

β——外加剂的减水率，%，应经混凝土试验确定。

（4）确定胶凝材料、外加剂、矿物掺合料、水泥用量

①计算每立方米混凝土胶凝材料、水泥、外加剂、矿物掺合料用量。

a.每立方米混凝土的胶凝材料用量按式(11.5)计算。

式中　mb0——计算配合比每立方米混凝土中胶凝材料用量，kg/m3；

mw0——计算配合比每立方米混凝土的用水量，kg/m3；

W/B——混凝土水胶比。

b.每立方米混凝土的外加剂用量按式(11.6)计算。

式中　ma0——计算配合比每立方米混凝土中外加剂用量，kg/m3；

βa——外加剂掺量，%，应经混凝土试验确定。

c.每立方混凝土中矿物掺合料用量。

为了保证混凝土的耐久性能，《普通水泥混凝土配合比设计规程》(JGJ 55—2011)规定矿物掺合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，钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量宜符合表11.5的规定，预应力混凝土中矿物掺合料最大掺量宜符合表11.6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。当采用超出表11.5、表11.6给出的矿物掺合料最大掺量时，应对混凝土性能进行全面试验论证，证明结构混凝土安全性和耐久性满足设计要求后才能使用。

表11.5　钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量

续表

注：①采用其他通用硅酸盐水泥时，宜将水泥混合料掺量20%以上的混合料量计入矿物掺合料。
②复合掺合料各组分的掺量不宜超过单掺时的最大掺量。
③在混合使用两种或两种以上矿物掺合料时，矿物掺合料总掺量应复合表中复合掺合料的规定。

表11.6　预应力混凝土中矿物掺合料最大掺量

注：①采用其他通用硅酸盐水泥时，宜将水泥混合料掺量20%以上的混合料量计入矿物掺合料。
②复合掺合料各组分的掺量不宜超过单掺时的最大掺量。
③在混合使用两种或两种以上矿物掺合料时，矿物掺合料总掺量应符合表中复合掺合料的规定。

每立方米混凝土中矿物掺合料用量按式(11.7)计算。

式中　mf0——计算配合比每立方米混凝土中矿物掺合料用量，kg/m3；

βf——矿物掺合料掺量，%。

d.每立方混凝土水泥用量按式(11.8)计算。

式中　mc0——计算配合比每立方米混凝土中水泥用量，kg/m3。

②按耐久性要求校核水泥用量。根据混凝土耐久性要求，每立方米普通水泥混凝土的最小水泥用量，根据结构的所处环境条件应不得小于表11.2中的规定。

（5）砂率的选定

砂率对混凝土拌合物性能影响较大，可调范围略宽，也关系到材料成本。在实际工作中，砂率应根据骨料的技术指标、混凝土拌合物性能和施工要求，参考经验和既有历史资料确定。当无历史资料可参考时，坍落度为10～60 mm的混凝土砂率，可根据粗集料品种、粒径及水灰比按表11.7选取；坍落度大于60 mm的混凝土砂率，可经试验确定，也可在表11.7的基础上按坍落度每增大20 mm，砂率增大1%的幅度予以调整；坍落度小于10 mm的混凝土，其砂率应经试验确定。

表11.7　混凝土的砂率　单位：%

注：①本表数值是中砂的选用砂率，对细砂或粗砂，可相应地减少或增大砂率。
②采用人工砂配制混凝土时，砂率可适当增大。
③只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时，砂率应适当增大。

（6）计算粗、细集料用量

①质量法，又称假定密度法。此法是假定混凝土拌合物的表观密度为一固定值，混凝土拌合物各组成材料的单位用量之和即为其表观密度。在砂率为已知的条件下，粗、细集料的单位用量可用式(11.9)和式(11.10)计算。

式中　mg0——计算每立方米混凝土的粗集料用量，kg/m3；

ms0——计算每立方米混凝土的细集料用量，kg/m3；

βs——砂率，%；

mcp——每立方米混凝土拌合物的假定质量，kg，可取2 350～2 450 kg/m3。

②体积法，又称绝对体积法。该法是假定混凝土拌合物的体积等于各组成材料绝对体积和混凝土拌合物中所含空气之和。在砂率为已知的条件下，粗、细集料的单位用量可由式(11.11)和式(11.12)求得。

式中　ρc——水泥密度，kg/m3，可按《水泥密度测定方法》(GB/T 208—2014)测定，也可取2 900～3 100 kg/m3；

ρf——矿物掺合料密度，kg/m3，可按《水泥密度测定方法》(GB/T 208—2014)测定；

ρg，ρs——粗、细集料的表观密度，kg/m3；

ρw——水的密度，kg/m3，可取1 000 kg/m3；

α——混凝土的含气量百分数，在不使用引气剂或引气型外加剂时，取值为1。

通过以上6个步骤计算，可将水泥、水、粗集料、细集料的用量全部求出，得到初步配合比，而以上各项计算多数利用经验公式或经验资料获得，因此配合比所制得的混凝土不一定符合实际要求，所以应对配合比进行试配、调整和确定。

2）试拌调整，提出基准配合比

（1）试配要求

①材料的要求。试配混凝土所用各种原材料，要与实际工程使用的材料相同，配合比设计所采用的细集料含水率应小于0.5%，粗集料含水率应小于0.2%。

②搅拌方法和拌合物数量。混凝土试配应采用强制式搅拌机进行搅拌，搅拌方法(搅拌方式、投料方式、搅拌时间)宜与施工采用的方法相同。试拌时，每盘混凝土的最小搅拌数量应符合表11.8中的规定，并不应小于搅拌机公称容量的1/4且不大于搅拌机公称容量。如果搅拌量太小，由于混凝土拌合物浆体粘锅因素影响和体量不足等，拌合物的代表性不足。

表11.8　混凝土试配的最小搅拌量

（2）检验工作性，调整配合比

①按初步配合比计算出试配所需的材料用量，配制混凝土拌合物。

②通过试验测定混凝土的坍落度，同时观察拌合物的黏聚性和保水性。

③当不符合要求时，应进行调整。调整的基本原则如下：若黏聚性和保水性较好，坍落度不符合要求，可在保持水胶比不变、砂率不变的条件下，适当增减水和胶凝材料用量；若坍落度符合要求，黏聚性和保水性不良时，实质上是混凝土拌合物中砂浆不足或砂浆过多，此时可保持原有水和胶凝材料用量，适当增大或降低砂率；若坍落度不符合要求，且保水性、黏聚性也不好时，则应在水胶比和材料总量不变的条件下，改变用水量和砂率，直至调整和易性满足要求。此时的配合比，即为可供混凝土强度试验用的基准配合比。当试拌调整工作完成后，应测出混凝土拌合物的实际表观密度。

3）检验强度，确定实验室配合比

（1）制作试件，检验强度

经过和易性调整试验得出的混凝土基准配合比，其水胶比不一定选用恰当，混凝土的强度不一定符合要求，所以应对混凝土强度进行复核。混凝土强度试验时至少采用3个不同的配合比，其中一个是基准配合比，另两个的水胶比则分别增加及减少0.05。用水量应与基准配合比相同，砂率可分别增加和减少1%。外加剂掺量也可作减少和增加的微调。

每种配合比应至少制作一组(3块)试件。制作混凝土强度试件时，应检验混凝土拌合物的坍落度(或维勃稠度)、黏聚性、保水性及拌合物的表观密度，并以此结果作为代表相应配合比的混凝土拌合物的性能。按标准条件养护28 d(或设计规定的龄期)试压。

混凝土强度试验的目的是通过3个不同水胶比配合比的比较，取得能够满足配制强度要求的、胶凝材料用量经济合理的配合比。所以，应根据试验得出的混凝土强度结果，绘制强度和胶水比的线性关系图，根据关系图或用插值法确定略大于配制强度对应的胶水比。

（2）确定实验室配合比

①根据强度检验结果修正配合比。

a.用水量。应在基准配合比用水量的基础上，根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度值加以适当调整。

b.胶凝材料用量。取用水量乘以由“强度与胶水比”关系定出的胶水比计算得出。

c.外加剂用量。应根据确定的胶凝材料用量作调整。

d.粗集料和细集料用量。应在基准配合比的粗集料和细集料用量的基础上，按选定的水胶比，用假定表观密度法或体积法进行调整后确定。

②根据实测拌合物湿表观密度修正配合比。由强度复核之后的配合比，还应根据实测的混凝土拌合物的表观密度作校正，以确定1 m3混凝土中各种材料的用量。其步骤如下：

a.按强度检验结果修正的配合比试拌，测定其表观密度。

b.计算出混凝土拌合物的计算表观密度，可按式(11.13)计算。

c.计算出混凝土密度校正系数，可按式(11.14)计算。

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式中　δ——校正系数；

ρc，c——混凝土表观密度计算值，kg/m3；

ρc，t——混凝土表观密度实测值，kg/m3。

当混凝土拌合物表观密度计算值与实测值之差的绝对值不超过计算值的2%时，按以上原则确定的配合比即为设计配合比；当两者之差超过2%时，应将配合比中每项材料用量乘以校正系数δ，即为确定的设计配合比。

（3）检验水溶性氯离子含量

配合比调整后，应测定拌合物水溶性氯离子含量，试验结果应符合表11.2的规定。

（4）对耐久性有设计要求的混凝土应进行相关耐久性试验

4）施工配合比

实验室最后确定的配合比是按干燥状态集料计算的，而施工现场的砂、石材料为露天堆放，都含有一定的水分。因此，施工现场应根据现场砂、石实际含水率变化，将试验定的配合比换算为施工配合比。

设施工现场实测砂、石含水率分别为a%，b%，施工配合比1 m3混凝土各种材料用量为：

【案例11.1】试设计某桥梁工程承台、盖梁等部位所用混凝土配合比。

【设计资料】①某桥梁工程承台、盖梁等部位所用混凝土，已知设计文件要求混凝土设计强度等级为C30，施工单位无强度历史统计资料，实际施工需将混凝土坍落度控制在80～120mm，桥梁所在地属寒冷地区。

②所用材料：P·O 42.5水泥（密度为3 100 kg/m3，富余系数为1.02）、天然砂、16～31.5mm碎石和5～16 mm碎石掺配组成5～31.5 mm碎石使用。

【设计要求】①计算出初步配合比。

②按初步配合比在实验室进行试拌调整得出实验室配合比。

③按施工时工地砂石材料实测含水率，换算施工配合比。

【设计步骤】

1.原材料的检验

1）原材料指标检验结果

①P·O 42.5水泥检验结果见表11.9。

表11.9　水泥检验结果

②天然砂检验结果见表11.10。

表11.10　天然砂检验结果

续表

③碎石。

a.16～31.5 mm碎石检验结果见表11.11。

表11.11　16～31.5 mm碎石检验结果

b.5～16 mm碎石检验结果见表11.12。

表11.12　5～16 mm碎石检验结果

c.两种碎石级配检验结果见表11.13。

表11.13　碎石的筛分试验结果

2）计算所用16～31.5 mm碎石和5～16 mm碎石的配合比组成

用图解法计算组成材料配合比，合成级配计算见表11.14，合成级配图如图11.1所示。确定16～31.5 mm碎石和5～16 mm碎石的配合比为16～31.5 mm碎石∶5～16 mm碎石＝75%∶25%。

表11.14　合成级配计算表

图11.1　碎石合成级配图

3）掺配碎石的指标检验结果（表11.15）

表11.15　掺配碎石检验结果

2.配合比设计

1）计算初步配合比

（1）确定混凝土配制强度fcu，0

按题意已知：设计要求混凝土强度为30 MPa，无强度历史资料，查表12.1得标准差为5.0 MPa。

混凝土配制强度为：fcu，0＝fcu，k＋1.645σ＝30 MPa＋1.645×5 MPa＝38.2 MPa。

（2）计算水胶比W/B

①按强度要求计算水胶比。

a.计算水泥实际强度。由题意已知采用42.5级普通硅酸盐水泥，富余系数为1.02，则水泥实际强度：

fce＝γc fce，g＝1.02×42.5 MPa＝43.3 MPa

b.计算胶凝材料28 d胶砂抗压强度。由给定资料已知所用胶凝材料为P·O 42.5水泥，没有其他矿物掺合料，查表7.2得γf，γs均为1.00，则胶凝材料强度为：

fb＝γfγs fce＝1.00×1.00×43.3 MPa＝43.3 MPa

c.计算水胶比。已知混凝土配制强度为38.2 MPa，胶凝材料28 d胶砂抗压强度为43.3 MPa，本单位无强度回归系数试验统计资料，查表得αa＝0.53，αb＝0.20。则计算水胶比为：

②按耐久性校核水胶比。根据混凝土所处环境属于寒冷地区，查表11.2，允许最大水胶比为0.55，按强度计算的水胶比满足耐久性要求，采用0.53。

（3）选用单位用水量mw0

由题意已知，要求混凝土拌合物坍落度为80～120 mm，碎石最大粒径为31.5 mm，查表11.4选用混凝土用水量为196 kg/m3。

（4）计算单位水泥用量mc0

①按强度计算单位水泥用量。已知混凝土单位用水量为196 kg/m3，水胶比为0.53，混凝土单位水泥用量为：

②按耐久性校核单位水泥用量。混凝土所处环境属于寒冷地区，查表11.2，最小水泥用量不得小于275 kg/m3。按强度计算单位水泥用量符合耐久性要求，单位水泥用量为370 kg/m3。

（5）选定砂率βs

按已知集料采用碎石，最大粒径31.5 mm，水胶比为0.53，查表11.7，选取砂率为36%。

（6）计算砂石用量

①采用质量法。已知：单位水泥用量mc0＝370 kg/m3，单位用水量mw0＝196 kg/m3，假定混凝土拌合物湿表观密度为2 400 kg/m3，砂率为36%，得：

解得：ms0＝660 kg/m3，mg0＝1 174 kg/m3。

按质量法计算得初步配合比：mc0∶mw0∶ms0∶mg0＝370∶196∶660∶1 174。

②采用体积法。已知水泥密度为3 100 kg/m3，砂的表观密度为2 660 kg/m3，碎石表观密度为2 694 kg/m3，水的密度为1 000 kg/m3，非引气混凝土α＝1，得：

解得：ms0＝653 kg/m3；mg0＝1 160 kg/m3。

按体积法计算得初步配合比：mc0∶mw0∶ms0∶mg0＝372∶196∶649∶1 156。

2）检验调整工作性，提出基准配合比

（1）计算试拌材料用量

按计算初步配合比取样20 L，则各种材料的用量为：

水泥：370 kg×0.02＝7.4 kg；砂：660 kg×0.02＝13.2 kg；碎石：1 174 kg×0.02＝23.48 kg；水：196 kg×0.02＝3.92 kg。

（2）检验、调整工作性

按计算材料用量拌制混凝土拌合物，测定其坍落度为78 mm，黏聚性、保水性良好，为满足施工坍落度要求，保持水胶比不变，增加2%水泥浆，调整后各材料拌和用量为：

水泥：7.4 kg×（1＋2%）＝7.55 kg；砂：13.2 kg；碎石：23.48 kg；水：3.92 kg×（1＋2%）＝4.0 kg。

再经拌和坍落度为95 mm，黏聚性和保水性亦良好，满足施工和易性要求。

（3）提出基准配合比

可得出基准配合比为：mc∶mw∶ms∶mg＝7.55 kg∶4.0 kg∶13.2 kg∶23.46 kg，即1∶1.75∶3.11；W/B＝0.53。基准配合比单位用量表示法为mc0∶mw0∶ms0∶mg0＝377∶200∶660∶1 172。

3）检验确定，测定实验室配合比

（1）制作试件，检验强度

①以0.53为基准，选用0.58，0.53和0.48三个水胶比，分别拌制3个试样成型试件，调整水胶比0.48的砂率为35%，水胶比0.58的砂率不变。

a.计算水胶比0.58，0.48的基准配合比

·水胶比为0.58的配合比：

单位水泥用量mc0＝375 kg/m3，单位用水量mw0＝200 kg/m3，假定混凝土拌合物湿表观密度为2 400 kg/m3，砂率为36%，得：

解得：ms0＝668 kg/m3，mg0＝1 187 kg/m3。

水胶比为0.58的配合比为mc0∶mw0∶ms0∶mg0＝345∶200∶668∶1 187。

·水胶比为0.48的配合比：

单位水泥用量mc0＝417 kg/m3，单位用水量mw0＝200 kg/m3，假定混凝土拌合物湿表观密度为2 400 kg/m3，砂率为35%，得：

解得：ms0＝624 kg/m3，mg0＝1 159 kg/m3。

水胶比为0.48的基准配合比为mc0∶mw0∶ms0∶mg0＝417∶200∶624∶1 159。

b.按得出的3个配合比各试拌20 L，成型试件。其中对水胶比0.48和0.58的和易性进行检验，和易性满足要求。分别测得水胶比0.48，0.53，0.58对应表观密度为2 440 kg/m3，2 435 kg/m3和2 430 kg/m3。成型立方体抗压强度试件。

c.测定28 d抗压强度。实测28 d抗压强度结果见表11.16。

表11.16　抗压强度结果汇总

②绘制胶水比与抗压强度关系曲线图，如图11.2所示。

图11.2　胶水比与抗压强度关系图

③图上查得相应混凝土配制强度38.2 MPa的胶水比为2.03，即水胶比为0.49。

（2）确定混凝土实验室配合比

根据强度检验结果修正配合比。按强度试验结果，选定水胶比为0.49修正配合比。

单位用水量mw0＝200 kg/m3；单位水泥用量mc0＝200/0.49＝408 kg/m3；选定砂率为35%。

砂、石用量按质量法计算：

解得：ms0＝627 kg/m3，mg0＝1 165 kg/m3。

修正配合比：mc0∶mw0∶ms0∶mg0＝408∶200∶627∶1 165。

计算湿表观密度为2 400 kg/m3，实测湿表观密度为2 435 kg/m3。

由于2 435-2 400＜2 400×2%，所以无须校正。

因此，实验室配合比为：mc0∶mw0∶ms0∶mg0＝408∶200∶627∶1 165或1∶1.54∶2.86；W/B＝0.49。

4）换算施工配合比

施工时根据工地实测，砂的含水率为5%，碎石的含水量为1%，各种材料的用量为：

水泥用量：408 kg/m3；

砂用量：627 kg/m3×（1＋5%）＝658 kg/m3；

碎石用量：1 165 kg/m3×（1＋1%）＝1 177 kg/m3；

水用量：200 kg/m3-（627×5%＋1 165×1%）kg/m3＝157 kg/m3；

施工配合比为：mc∶mw∶ms∶mg＝408 kg∶157 kg∶658 kg∶1 177 kg＝1∶0.38∶1.61∶2.88。

【案例11.2】按案例11.1水泥混凝土设计例题资料，掺加普通减水剂，掺加量0.8%，减水率β＝13%，试求该混凝土初步配合比。

【解】①确定试配强度和水胶比。由前述计算得：试配强度fcu，0＝38.2 MPa；W/B＝0.53。

②计算掺外加剂混凝土的单位用水量mw0。选定单位用水量196 kg/m3。

mw0＝m′w0（1-β）＝196 kg/m3×（1-13%）＝170 kg/m3

③计算掺外加剂混凝土的单位胶凝材料用量。

④计算外加剂用量ma0。

ma0＝mb0βa＝mc0βa＝321 kg/m3×0.8%＝2.56 kg/m3

⑤计算单位粗、细集料用量。单位水泥用量mc0＝321 kg/m3，单位用水量mw0＝170 kg/m3，外加剂用量ma0＝2.56 kg/m3，假定混凝土拌合物湿表观密度为2 400 kg/m3，砂率为35%，得：

解得：ms0＝667 kg/m3，mg0＝1 239 kg/m3。

⑥掺外加剂混凝土初步配合比。

mc0∶mw0∶ms0∶mg0＝321∶170∶667∶1 239；减水剂为2.56 kg。