全国实验员验工程师混凝土配合比设计讲义

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1、n混凝土配合比设计是混凝土质量保证的根本，普通普通混凝土配合比设计原则是混凝土配合比设计原则是: :n满足结构设计和施工进度要求的混凝土强度等级；满足结构设计和施工进度要求的混凝土强度等级；n保证混凝土拌合物具有良好的工作性，以满足施工保证混凝土拌合物具有良好的工作性，以满足施工条件的要求；条件的要求；n保证混凝土具有良好的耐久性，满足抗冻、抗渗、保证混凝土具有良好的耐久性，满足抗冻、抗渗、抗腐蚀等要求，从而使混凝土达到经久耐用的使用目抗腐蚀等要求，从而使混凝土达到经久耐用的使用目的；的；n在保证上述质量和施工方便的前提下，尽量节约水在保证上述质量和施工方便的前提下，尽量节约水泥，合理使用原材

2、料，从而降低工程成本，取得良好泥，合理使用原材料，从而降低工程成本，取得良好的经济效益。的经济效益。n混凝土配合比设计原理主要基于“水灰比定则”，即鲍罗米公式。n混凝土配合比是指混凝土中各组成材料相互比例关系。混凝土配合比设计和选择，主要要依据原材料性能、结构要求、施工要求以及结构使用环境条件要求，通过计算、试配和调整，确定各种材料的使用数量。 由这三个参数可以确定混凝土的配合比，而配合比设计最终也是决定这三个主要参数。n水灰比是指单位体积混凝土拌合物中，水与水泥的重量比。它对塑性混凝土的强度起着决定性的作用。n水灰比与强度的关系可见下式（保罗米公式 ）：)/(bcaWCRRabn保罗米公式的

3、前提是混凝土的流动性一致。即只有在混凝土流动性保持一致的情况下，用相同的密实方法可以达到相同的密实结果，则混凝土强度与灰水比有线性关系。aan保罗米公式的各项参数均有现实的物理意义，公式可以表达如下的概念：cbaRbcRab水灰比强度关系30.035.040.045.050.055.060.065.070.075.00.300.350.400.450.500.550.60水灰比强度(MPa)n另外，在骨料总量一定的前提下，砂率过小，石子包裹不好，可能使得混凝土拌合物的流动性差，易离析、泌水；在水泥浆一定的前提下，砂率过大，可能造成包裹砂子的水泥浆过少，砂粒之间的摩擦阻力加大，混凝土拌合物的流动

4、性变差。砂率不足，往往会造成混凝土离析，水泥浆流失。因此，砂率的确定，必须进行试验调整，从而选择较恰当的砂率，保证尽可能少的单位用水量、尽可能少的水泥用量，同时保证混凝土具有最大的流动性，不离析、不泌水。砂率的确定，关键在于试验、调整。见下表常数坍落度单位用水量式中，KmmTmkgWKTW);();/(:)1.0(3103K值与石子最大粒径的关系石子最大粒径石子最大粒径9.5mm19.5mm37.5mm75.0mmK值值碎石碎石57.553.548.544.0卵石卵石54.550.045.541.0混凝土的配制强度水灰比（W/C）用水量（ mw）水泥用量（mc）合理砂率（mc）砂用量（ms）和

5、石子用量（mg）水灰比（W/C）、粗骨料种类、最大粒径重量法或体积法和易性指标（坍落度等）和粗骨料种类、最大粒径耐久性要求n上式有着非常明确的数理统计意义，即按公式的要求配制的混凝土，有95%的保证率保证施工后的混凝土强度会大于规定的强度标准值（强度标准值可以近似理解为设计的混凝土强度）。);();();(:645.1,MPaMPafMPafffkcuccukcuccu混凝土强度标准差度标准值混凝土立方强度抗压强混凝土配制强度式中).25(:);(:);(:1,122,nnMPanMPaifnnffcuicuNifcuicu混凝土试件组数统计周期内相同强度的压强度平均值组混凝土试件立方体抗压强

6、度值组混凝土试件立方体抗第式中混凝土强度标准差可根据近期同类混凝土资料求得,试件组数不应少于25组,按下列公式计算: 混凝土强度等级混凝土强度等级 标准差（标准差（MPaMPa）生产单位生产单位C20C20C20C20C40C40C40C40预制混凝土构件厂预制混凝土构件厂3.03.04.04.05.05.0现场集中搅拌混凝土施工单位现场集中搅拌混凝土施工单位3.53.54.54.55.55.5n该公式保罗米公式的另一种表达形式，其常数 和 的意义也是一致的，按下表选择。n保罗米公式回归常数cebaccuceafffCW,/ab系数系数粗骨料种类粗骨料种类碎石碎石卵石卵石0.460.480.0

7、70.33ab当无水泥28天抗压强度实测值时，可按以下公式确定。)(;:,MPafffgcecgcecce水泥强度等级值数水泥强度等级值富余系式中 可以到水泥厂查询。也可根据水泥厂最近三个月的生产情况进行统计得到。 也可由水泥3天抗压强度值按快速测定水泥强度的方法推算得了。ccef按耐久性要求复核水灰比n在进行混凝土配合比设计时，混凝土的最大水灰比和最小水泥用量，应符合书上表“混凝土的最大水灰比和最小水泥用量规定值” 的要求。如计算所得的水灰比值大于规定值时，应按规定值选取。即在计算的水灰比和规定的水灰比之间，选择较小的水灰比；如计算的水泥用量小于规定的水泥用量，则选择规定的水泥用量，即在计算

8、的水泥用量和规定的水泥用量之间选择较大的水泥用量。n单位用水量是混凝土配合比设计中一个非单位用水量是混凝土配合比设计中一个非常重要的指标，它的选择是决定混凝土配常重要的指标，它的选择是决定混凝土配合比设计的一个关键。合比设计的一个关键。n塑性混凝土单位用水量的确定：n塑性混凝土单位用水量应力求采用最小值塑性混凝土单位用水量应力求采用最小值. . 1）通常水灰比在0.40.8范围，查表； 2）水灰比小于0.4及采用特殊成型工艺的混凝土应通过试验确定。塑性混凝土用水量参考值(kg/m3拌合物流动拌合物流动度度卵石最大粒径卵石最大粒径(mm)碎石最大粒径碎石最大粒径(mm)项目项目指标指标10203

9、1.540102031.540坍坍落落度度/mm1030190170160150200185175165355020018017016021019518517555702101901801702202051951857590215195185175230215205195计算出未掺减水剂时混凝土的单位用水量。n以上三点分别叙述了三种流动度范围内混以上三点分别叙述了三种流动度范围内混凝土单位用水量的选择方法，无论是所引凝土单位用水量的选择方法，无论是所引用的表格，还是一些计算公式、原则，只用的表格，还是一些计算公式、原则，只是一种参考而非规定，而最终决定单位用是一种参考而非规定，而最终决定单位用

10、水量还是要经过试验试配的过程，由试验水量还是要经过试验试配的过程，由试验结果决定。结果决定。 “混凝土的最大水灰比和最小水泥用量规定值”CWWC/GSSSWGSCpwgsc101. 0GSSSMWGSCpcpn当混凝土配合比计算完成后应进行试配，当混凝土配合比计算完成后应进行试配，其目的是检验计算的混凝土配合比是否达其目的是检验计算的混凝土配合比是否达到强度等级和施工条件的要求，如有不符到强度等级和施工条件的要求，如有不符合，应进行调整。试配是一个关键环节。合，应进行调整。试配是一个关键环节。仅用级配、粒径等还不能完全反映砂子、仅用级配、粒径等还不能完全反映砂子、石子的颗粒及填充情况，同时砂率

11、、用水石子的颗粒及填充情况，同时砂率、用水量也是经选择确定的，是否恰当，这些因量也是经选择确定的，是否恰当，这些因素决定了配合比计算中还存在相当的不确素决定了配合比计算中还存在相当的不确定性，因此必须进行试配才能够确认计算定性，因此必须进行试配才能够确认计算的配合比是否恰当，是否达到设计的要求。的配合比是否恰当，是否达到设计的要求。 由于保罗米公式是一个经验回归公式，同时如果水泥的28天实测强度是经统计得到的，或是经过快速试验推测的，则不可避免地强度值未必会满足配制强度的要求，可能比配制强度小，也可能比配制强度大。因此，首先应进行强度测定，根据测定结果还应进行相应调整。n按上述试配调整时三个不

12、同水灰比的配合比绘出的强度与灰水比关系曲线图,查找出相应于试配强度的灰水比,依此计算出单方混凝土中各种材料用量，然后按实测的混凝土拌合物的表观密度计算混凝土配合比校正系数:);/();/(;:3,3,mkgmkgcctccctc混凝土表观密度计算值混凝土表观密度实测值混凝土配合比校正系数式中当混凝土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，按本方法确定的配合比就是可以用于施工的配合比（称为理论配合比）；当二者之差的绝对值超过计算值的2%时，应将配合比中每项材料用量均乘以校正系数，即可用于施工的理论配合比按下式确定。);/();/();/();/(:3333mkgWmkgGmkgS

13、mkgCWWGGSSCCssssssss最终的单位用水量最终的石子用量最终的砂子用量最终的水泥用量式中CWCGCSWGSC:1:量为施工中各种材料的用和、式中:);1 ();1 (WGSCGbSaWWbGGaSSCCn配合比设计主要是要求确定混凝土的材料用量，一般地以单方混凝土的材料用量来表达。目前普通混凝土配合比设计还是以强度为设计准则，要求混凝土达到一定的强度要求，同时复核耐久性要求。n配制强度与强度标准值之间相差 ，其数学意义非常清楚，即按配制强度施工，混凝土的强度有95%的可能性会大于强度标准值，也就是设计的强度值。这一点应在我们的心中扎根。用这个条件确定配制强度，则可以消除一些我们目

14、前还不能控制的一些影响因素对混凝土强度的影响。n由于对混凝土强度影响最大的是水灰比，也就是保罗米公式。保罗米公式的前提条件是混凝土的流动性一致。混凝土的坍落度或维勃稠度在表中所提示的同一范围内时，可以认为混凝土的流动性是一致的。因此，由混凝土的强度和耐久性要求，可以确定混凝土的水灰比。645. 1n在混凝土不离析、不泌水的前提下，混凝土的单位用水量决定混凝土的流动性。因此，在选择混凝土单位用水量时，还要结合考虑混凝土的砂率及其它细粉料的用量。在一定条件下，可以认为混凝土的容重是一个相对不变的值，因此，当混凝土的细粉料（如砂子、水泥或掺合料）越多，则混凝土的比表面积越大，需要用水来润湿的表面就越

15、多，所以达到相同流动性所要求的单位用水量也就越大。因此，在选择单位用水量时，还要结合砂率考虑。原则是即要达到一定的流动性，还要保证混凝土不离析、不泌水。前面介绍的一些建议的表格或数据，只供参考，真正合适的单位用水量和砂率，还要根据实际原材料的情况来确定。那些建议数据不应成为限制。n在选定了单位用水量后，就可以由单位用水量与水灰比计算水泥用量。这样水泥与水的用量就确定下来了。还有两个未知量，即砂、石材料用量，可以由体积法建立一个方程，或重量法建立方程，然后结合砂率，就可以由两个方程确定两个未知量，从而最终确定各种材料的用量。n混凝土配合比只经过计算还不能确保能用于施工，因为混凝土科学是一门试验科

16、学，因此配合比设计还应有试拌调整的过程。试拌调整就是要确认、调整混凝土配合比，使得即满足强度、耐久性的要求，还要满足施工条件的要求。这是必不可少的环节。在调整过程中，要求我们必须作到细心、耐心，同时心中一定要有一个明确的调整目标。要清楚调整措施会达到什么样的效果。同时，心中更应该明确定混凝土中的三个重要参数各自的重要性，通过相当的经验积累，就可以设计出合理的配合比。)(2 .435645. 135645. 1,MPaffkcuccu45.00.4407.046.02.430.4446.0/,cebaccuceafffCW%332400185411GSSSGSp坍落度测定和调整按上述材料称量搅拌

17、后经工作性测定和坍落度测定，认为黏聚性和保水性良好，坍落度测定值为60mm，大于要求的坍落度过10mm以上，为此可按在保持水灰比不变，减少水泥浆量5%的办法进行调整，即同时减少单位用水量和水泥用量各5%。此时15升混凝土各种材料用量应为2.37,50.0/3.42,45.0/;0.50,40.0/282828fCWfCWfCW时时时灰水比强度关系曲线30354045505522.12.22.32.42.52.6灰水比强度(MPa)由图已确定混凝土水灰比为0.44，因此，重新计算各种材料用量如下：n W=1850.95=176kg/m3；n C=1760.44=400 kg/m3；n S=602

18、 kg/m3；n G=1222 kg/m3 仍然按15升称量各种材料进行试拌，测得拌合物的容重为2420 kg/m3，计算校正系数。因实测拌合物的表观密度与计算的表观密度之差的绝对值不超过计算静观密度的2%，故混凝土设计配合比的材料用量不再调整。最终可用于施工的理论配合比为：n对混凝土性能指标有特殊要求时；n水泥外加剂或矿物掺合料品种质量有显著变化时；n该配合比的混凝土生产间断半年以上时。抗渗等级抗渗等级最大水灰比最大水灰比C20C30混凝土混凝土C30以上混凝土以上混凝土P60.600.55P8P120.550.50P13以上以上0.50.45n最大水灰比尚应符合下表要求：抗冻等级抗冻等级无

19、引气剂时无引气剂时掺引气剂时掺引气剂时F500.550.60F1000.55F150及以上及以上0.50n泵送混凝土宜采用中砂，其通过0.315mm筛孔的颗粒含量不应少于15%；石子种类石子种类泵送高度泵送高度（m）粗骨料最大粒径与输送管径比粗骨料最大粒径与输送管径比碎石碎石1001：5.0卵石卵石1001：4.0的坍落度经进损失值试验测得在预计时间内落度值混凝土入泵时要求的坍落度值混凝土配制时要求的坍式中:;:;:TTTTTTptpt粉煤灰超量系数53. 09 .4507. 046. 02 .389 .4546. 0/0cebacuceafffCW， 由于框架结构混凝土梁处于干燥环境，查表, 干燥环境容许最大水灰比为0.65，故可确定水灰比为0.53。|（3）确定用水量（mw0）|查表，对于最大粒径为30的碎石混凝土，当所需坍落度为时,1m3混凝土的用水量可选用185kg。|HSP 减水率为20%|用水量 ： W=185(1-20%)=148kgn(4) 计算水泥用量（mc0）kgCWmmwco27953. 0148/0 100011016 . 265. 21 . 3000wsogcmmmm %35%10000sgsommm