混凝土施工配合比的确定

混凝土的试验室配合比是以材料处于干燥状态为基准的，但施工现场存放的砂、石材料都会含有一定的水分，所以施工现场各材料的实际称量，应按施工现场砂、石的含水情况进行修正，并调整相应的用水量，修正后的混凝土配合比即施工配合比。施工配合比修正的原则是：胶凝材料不变，补充砂石，扣除水量。

假设施工现场测出砂的含水率为a%、石子的含水率为b%，则各材料用量分别为

式中　——施工配合比中 1 m3 混凝土水泥、砂、石子和水和矿物掺和料的用量（kg）；

mc，ms，mg，mw，mf——试验室配合比中1 m3混凝土水泥、砂、石子和水和矿物掺和料的用量（kg）。

最终得到混凝土的施工现场配合比：水泥：掺和料：水：砂：石。

【例4.2】　某办公楼现浇钢筋混凝土柱，混凝土设计强度等级为 C30，无强度历史统计资料。原材料情况：水泥为32.5普通硅酸盐水泥，密度为3.10 g/cm3，水泥强度等级富余系数为1.16；Ⅱ级粉煤灰，密度为2.00 g/cm3，建议掺入量为 20%，粉煤灰影响系数f0.85 γ=；砂为中砂，表观密度为 2 650 kg/m3；粗集料采用碎石，最大粒径为 31.5 mm，表观密度为2 700 kg/m3；水为自来水；聚羧酸减水剂，掺入量 1.0%，减水率 24%。混凝土施工采用机械搅拌，机械振捣，坍落度要求120～160 mm，施工现场砂含水率为5%，石子含水率为1%，试设计该混凝土配合比。

解　（1）计算初步配合比。

① 确定配制强度fcu,0。由题意可知，设计要求混凝土强度等级为C30，且施工单位没有历史统计资料，查表4.16可得σ=5.0 MPa。

② 计算水胶比W/B。由于混凝土强度低于C60，且采用碎石，所以

由表 4.20 可知，干燥环境中钢筋混凝土最大水胶比为0.60，水胶比满足要求。

③ 确定单位用水量mw0。查表4.28可知，集料采用碎石，最大粒径为31.5 mm，混凝土拌和物坍落度为75～90 mm时，1 m3混凝土的用水量为205 kg。

根据题意，坍落度为120～160 mm时未掺减水剂时的用水量：

掺入减水剂后的用水量：

④ 计算胶凝材料用量。

胶凝材料总用量：

粉煤灰用量：mf0=mb×20%=319×20%=64(kg)

水泥用量：mc0=mb0−mf0=319−64=255(kg)

由表 4.20 可知，干燥环境中钢筋混凝土最小胶凝材料用量为 280 kg/m3，所以混凝土中胶凝材料用量满足耐久性要求。

⑤计算外加剂用量。

ma=mb0×1.0%=319×0.01=3.19(kg)

⑥ 确定砂率βs。查表4.21可知，对于坍落度60 mm，最大粒径为31.5 mm碎石配制的混凝土，水胶比为0.52时，约取βs=33%，则坍落度为120～160 mm时砂率：

⑦ 计算砂用量ms0和石子用量mg0。

a.质量法。由于该混凝土强度等级为 C30，假设 1 m3 混凝土拌和物的假定质量为2 400 kg/m3，则由下列公式

求得

b.体积法。由下式

代入数据得

求得：ms0=708 kg ，mg0=1 205 kg

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（2）确定试验室配合比。

以质量法计算出的各材料用量为基础，调整混凝土和易性与强度。

① 和易性调整。因为集料最大粒径为31.5 mm，在试验室试拌取样20 L，则试拌时各组成材料用量分别为

水泥 0.02×255＝5.10（kg）

粉煤灰 0.02×64＝1.28（kg）

砂 0.02×709＝14.18（kg）

碎石 0.02×1206＝24.12（kg）

水 0.02×166＝3.32（kg）

外加剂 0.02×3.19＝0.063 8（kg）

按规定方法拌和，测得坍落度为125 mm，低规定坍落度120～160 mm的要求，黏聚性、保水性均好，砂率也适宜，满足坍落度要求。并测得混凝土拌和物的实测表观密度ρc,t=2 380 kg/m3。故不需要对各材料进行调整。

混凝土基准配合比为水泥∶粉煤灰∶砂∶石子∶外加剂＝255∶64∶709∶1 206∶166∶3.19＝1∶0.25∶2.78∶4.73∶0.65∶0.0125。

② 强度检验。以基准水胶比为基准（0.52），另增加两个水胶比分别为 0.47 和 0.57 的配合比进行强度检验。用水量不变（均为 165 kg），砂率相应增加或减少1%，并假设三组拌和物的实测表观密度也相同（均为 2 380 kg/m3），由此相应调整水泥和砂石用量。

用上述三组配合比各制作一组试件，标准养护，测得28 d抗压强度为

第一组：W/B=0.47，B/W=2.13，测得fcu=43.5（MPa）

第二组：W/B=0.52，B/W=1.92，测得fcu=38.7（MPa）

第三组：W/B=0.57，B/W=1.75，测得fcu=34.9（MPa）

用作图法求出与混凝土配制强度fcu,o=38.2 MPa 相对应的水胶比值为 0.53，则 1 m3混凝土中各组成材料的用量为（砂率βs取37%）

胶凝材料总用量：

粉煤灰用量：mf=mb×20%=311×20%=63(kg)

水泥用量：mc=mb−mf=313−63=250(kg)

砂用量：ms=250×2.78=695(kg)

石用量：ms=250×4.73=1182(kg)

用水量：mw=166(kg)

外加剂用量：ms=250×0.012 5=3.125(kg)

混凝土拌和物实测表观密度为ρc,t=2 360 kg/m3。计算表观密度：

故不需要调整。

混凝土的试验室配合比为：

（3）确定施工配合比。

因测得施工现场的砂含水率为5%，石子含水率为1%，则1 m3混凝土的施工配合比为

水泥 =250(kg)

粉煤灰 =63(kg)

砂 =695×(1+5%)=730(kg)

石子 =1 182×(1+1%)=1 194(kg)

水 =165−695×5%−1 182×1%=120(kg)

外加剂 ma′=3.125(kg)