普通混凝土配合比设计示例

已知混凝土设计强度等级为C30，无强度历史统计资料，要求混凝土拌合物坍落度为30～50 mm，混凝土所处环境属寒冷地区。

材料组成：硅酸盐水泥，强度等级为42.5级，密度ρc＝3 100 kg/m3，砂为中砂，表观密度ρs＝2 650 kg/m3，含水率ws＝3%，碎石最大粒径dmax＝31.5 mm，表观密度ρg＝2 700 kg/m3，含水率wg＝1%。

【设计内容】

（1）按原始资料计算初步配合比。

（2）按初步配合比在试验室进行材料调整得出试验室配合比。

（3）根据工地砂石材料含水率，进行施工配合比换算。

【设计步骤】

1.计算初步配合比

（1）确定混凝土配制强度（fcu，0）。由题意可知：设计要求混凝土强度fcu，k＝30 MPa，无历史强度统计资料，查表5-21得标准差σ数值为5.0 MPa。则配制强度为

（2）计算水胶比（W/B）。

①计算水泥实际强度。由题意可知：采用强度等级为42.5 级硅酸盐水泥fce，k＝42.5 MPa，查表5-15知水泥强度富余系数γc＝1.16，则水泥实际强度为

②计算水胶比。

③按耐久性复核水胶比。由题意可知：混凝土所处环境属寒冷地区，查表5-17属于二a类等环境，表5-24允许最大水胶比0.55，0.60＞0.55，故取W/B＝0.55。

（3）确定单位用水量（mw0）。由题意可知：要求混凝土拌合物坍落度为30～50 mm，碎石最大粒径为dmax＝31.5 mm，则查表5-25可得mw0＝185 kg/m3。

（4）计算单位水泥用量（mc0）。

①按强度计算单位水泥用量。由上已知混凝土单位用水量mw0＝185 kg/m3，水胶比W/B＝0.55，则单位水泥用量为

②按耐久性校核单位水泥用量。由题意可知：混凝土所处环境属寒冷地区配筋混凝土，查表5-25得最小水泥用量为300 kg/m3，则mc0＝336 kg/m3。

（5）选定砂率（βs）。由题意可知：混凝土采用碎石，最大粒径为dmax＝31.5 mm，水胶比W/B＝0.55。查表5-28，选定混凝土砂率为βs＝33%。

（6）计算砂石用量。

①采用质量法。

已知：单位水泥用量为mc0＝336 kg/m3，单位用水量mw0＝185 kg/m3，混凝土砂率为βs＝33%。混凝土拌合物假定表观密度mcp＝2 400 kg/m3，则由式（5-31）可得：

解得：砂用量ms0＝620 kg/m3，碎石用量mg0＝1 259 kg/m3。

按质量法计算的初步配合比为：mc0∶mw0∶ms0∶mg0＝336∶185∶620∶1 259

即：1∶1.85∶3.75，W/B＝0.55。

②采用体积法。

已知：水泥密度ρc＝3 100 kg/m3，砂表观密度ρs＝2 650 kg/m3，碎石表观密度ρg＝2 700 kg/m3，非引气混凝土，α＝1，则由式（5-32）可得：

解得：砂用量ms0＝617 kg/m3，碎石用量mg0＝1 252 kg/m3。

按体积法计算的初步配合比为：mc0∶mw0∶ms0∶mg0＝336∶185∶617∶1 252

即：1∶1.84∶3.73，W/B＝0.55。

2.调整和易性，提出基准配合比

（1）计算试拌材料用量。按初步配合比（以质量法计算结果为例），计算试拌20 L 混凝土混合料各材料用量。

水泥：336×0.020＝6.72（kg）；

水：185×0.020＝3.70（kg）；(www.xing528.com)

砂：620×0.020＝12.40（kg）；

碎石：1 259×0.020＝25.18（kg）。

（2）调整和易性。将上述各材料拌和后，测定其坍落度为15 mm，不满足施工和易性要求。因此，保持水胶比不变，增加5%水泥浆用量。重新搅拌后再检验其坍落度为45 mm，黏聚性及保水性均良好，满足施工和易性要求，此时混凝土拌合物各组成材料实际用量为

水泥：6.72×（1＋5%）＝7.06（kg）；

水：3.7×（1＋5%）＝3.88（kg）；

砂：12.4 kg；

碎石：25.18 kg。

（3）提出基准配合比。

3.检验强度，测定试验室配合比

（1）检验强度。拌制三组混凝土拌合物，砂、碎石用量不变，用水量也保持不变，三组试件水胶比及水泥用量分别为

A：0.50　水泥用量：3.88/0.50＝7.76（kg）；

B：0.55　水泥用量：3.88/0.55＝7.05（kg）；

C：0.60　水泥用量：3.88/0.60＝6.47（kg）。

分别测定三组拌合物的坍落度并观察其黏聚性和保水性，经检测均合格。分别振捣成型，在标准条件下养护28 d后，按规定方法测定其立方体抗压强度值，见表5-29。

表5-30　不同水胶比的混凝土强度值

胶水比B/W 为1.82，即水胶比为0.55，对应于混凝土配制强度fcu，0＝38.3 MPa，符合要求。

（2）确定试验室配合比。

①按强度检验结果修正配合比，各材料用量为

用水量mwb＝185×（1＋5%）＝194（kg）；

水泥用量mcb＝336×（1＋5%）＝353（kg）；

砂用量msb＝620 kg/m3；

碎石用量mgb＝1 259 kg/m3。

修正后配合比为：mcb∶mwb∶msb∶mgb＝353∶194∶620∶1 259

即：1∶1.76∶3.57，W/B＝0.55。

②计算湿表观密度：

实测湿表观密度ρc，t＝2 450 kg/m3

修正系数

因为混凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值未超过计算值的2%，则不需校正各种材料用量。

4.换算施工配合比

根据工地实测砂石含水率分别为3%和1%。则各种材料用量为

水泥用量：mc＝353 kg/m3；

砂用量：ms＝620×（1＋3%）＝639（kg/m3）；

石子用量：mg＝1 259×（1＋1%）＝1 272（kg/m3）；

水用量：mw＝194－620×3%－1 259×1%＝163（kg/m3）；

施工配合比为：mc∶mw∶ms∶mg＝353∶163∶639∶1 272

即：1∶1.81∶3.60，W/B＝0.46。