如何设计混凝土的配合比

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 如何设计混凝土的配合比

混凝土配合比设计是指混凝土各组成材料数量之间的比例关系。常用的表示方法有两种：一种是以1m3混凝土中各组成材料的质量表示，如水泥336kg，砂654kg，石子1215kg，水195kg；另一种方法是以各项材料相互间的质量比（常以水泥质量为 1 ）来表示，将上述配合比换算成水泥:砂:石:水=1:1:95:3.62:0.58。

      一、混凝土配合比设计的基本要求

      配合比设计的基本要求即使所配制的混凝土在比较经济的原则下具有所期望的性能：拌合物的和易性、混凝土的强度和耐久性。经济性的表现有两个方面：一方面节约水泥用量，降低混凝土的成本（包括材料、劳动力、能源的节约）；另一方面长远的经济效益和整体的经济效益好（如耐久性好，维护费用少，导热性小，使用中能耗低等）。

      对特殊工程中使用的混凝土配合比，除有以上要求外，还应满足特殊要求（如耐火性、防辐射等。）

      二、混凝土配合比设计的任务

      混凝土配合比设计，实质上就是确定水泥、水、砂子和石子这四项基本组成材料用量之间的三个比例关系。即：水与水泥之间的比例关系，常用水灰比表示；砂与石子之间的比例关系，常用砂率表示；水泥浆与骨料之间的比例关系，常用单位用水量来反映。水灰比、砂率、单位用水量是混凝土配合比的三个重要参数，因为这三个参数与混凝土的各项性能之间有着密切的关系，在配合比设计中正确地确定这三个参数，就能使混凝土满足上述设计要求。

      三、混凝土配合比设计的步骤

      进行配合比设计时首先要正确选定原材料品种、检验原材料质量，然后按照混凝土技术要求进行初步计算，得出“试配配合比”。经试验室试拌调整，得出“基准配合比”。经强度复核（如有其他性能要求，则须作相应的检验项目）定出“试验室配合比”，最后以现场原材料实际情况（如砂、石含水等）修正“试验室配合比”从而得出“施工配合比”。

      1 ．试配配合比的计算

      （1）计算配制强度

      为使混凝土的强度保证率能满足规定的要求，在设计混凝土配合比时，必须使混凝土的配制强度（f_cu,o）高于设计强度等级（f_cu,k）。当混凝土强度保证率要求达到95％时，f_cu,o 可采用下式计算：

      f_cu,o= f_cu,k +1.645σ                                                                       
      式中σ―混凝土强度标准差（N／mm²）。σ采用至少 25 组试件的无偏估计值。

      如具有 25 组以上混凝土试配强度的统计资料时，σ可按下式求得：

式中 n ― 同一品种混凝土试件的组数，n≥25 ；

      f_i ― 第 i 组试件的强度值( N／mm²)；

       f(              -)_n ―n组试件强度的平均值（N／mm²）。

      根据JGJ/T55-96，当混凝土强度等级为 CZO 、 C25 级，其强度标准差计算值低于2.5MPa时，计算配制强度用的标准差应取用 25MPa；当强度等级等于或大于 C30 级，其强度标准差计算值低于3.0MPa时，计算配制强度用的标准差应取用 30MPa 。

      如施工单位不具有近期的同一品种混凝土强度资料时，其混凝土强度标准差σ可按表7-22取用。

      表 7 – 22                           σ取值表

混凝土强度等级

低于 C20

C20～C 35

高于 C35

σ

4.0

5.0

6.0

      注：1 摘自《 混凝土结构工程施工及验收规范 》GB50204-92 ;

      2 在采用本表时，施工单位可根据实际情况，对σ值作适当调整。

      ( 2 ）初步确定水灰比（ W/C )

      根据配制强度f_cu，o ，按下式计算所要求的水灰比值（其中 A ，B 取值为不具备试验统计资料时的取值）：

      采用碎石时： f_cu，o = 0.48f_ce ( c／w-0.52 )                              
      采用卵石时： f_cu，o = 0.50f_ce ( c／w-0.61 )                             

      为了保证混凝土必要的耐久性，水灰比还不得大于表 7-23 中规定的最大水灰比值，若计算所得的水灰比大于规定的最大水灰比值时，应取规定的最大水灰比值。

      表 7-23   混凝土最大水灰比和最小水泥用量

环境条件

结构物类别

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