混凝土配合比设计的两个方法（混凝土配合比的设计与优化选择）

咨询热线：18642026559 微信同号

1引言

混凝土作为重要的建筑施工材料，多用于建设工程的重要部位，优化设计混凝土配合比，不仅对于保证工程质量和便于工程施工具有重大意义，而且从节约材料方面具有很大的经济意义。

2混凝土配合比设计概述及原材料选择

混凝土是由水泥、砂子、石子及水等构成，混凝土中各组成材料之间的比例关系称为混凝土配合比，确定这种数量比例关系的工作，称为混凝土配合比设计。混凝土配合比设计是实现预拌混凝土性能的一个重要过程，也是保证预拌混凝土质量的重要环节。混凝土施工配合比是以试验配合比为基础确定的，而试验配合比是在确定了混凝土试配强度后，按照规范进行设计确定。

2.1混凝土配合比设计依据

混凝土配合比，参照现行《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011），并应通过设计和试配确定。试配时应使用施工中实际采用的原材料，配制的混凝土拌合物的和易性、凝结时间等应满足《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》（GB/T50080-2016）中相应条款的要求，制成的混凝土试件应符合强度、耐久性等质量要求。

2.2混凝土配合比设计要求

混凝土配合比设计应满足以下四项基本要求，即：①满足结构设计的强度等级要求和混凝土试配强度；②满足混凝土施工所要求的坍落度、和易性；③满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求；④符合经济性原则，即节约水泥以降低混凝土成本。

2.3原材料的选择

2.3.1水泥

水泥是决定混凝土强度等级的主要胶凝材料，具有粘结和填充粗骨料空隙的作用，同时为了降低成本，应在强度满足施工要求的条件下，尽量减少水泥用量。本次设计选用河北燕新P.O42.5水泥，所检指标符合相关规范中的技术要求。

2.3.2骨料

骨科必须坚硬、致密、耐久、无裂隙。混凝土的细骨料：粒径在0.16～5mm之间的骨料。按形成条件分为天然砂、人工砂；按细度模数分为粗砂、中砂、细砂和特细砂。本次设计选用的是涞水天然砂，中砂，含泥量≤3%。混凝土的粗骨料：粒径大于5mm的骨料。普通混凝土常用卵石和碎石作粗骨料。本次设计选用的是涞水5～25mm连续级配的碎石，含泥量≤1%。

2.3.3掺合料

掺合料包括粉煤灰和矿粉，混凝土中加入掺合料能降低混凝土的水化热，防止出现裂缝，同时还能减少胶凝材料中水泥用量，节约成本。本次设计选用的是Ⅱ级F类粉煤灰和S95级高炉矿渣粉。

2.3.4外加剂

为了提高混凝土的施工性能、加快施工进度，改善混凝土拌合物的和易性，可在混凝土中加入少量的外加剂。本次设计选用的是聚羧酸高性能减水剂。

2.4混凝土配合比设计原则

混凝土配合比设计就是确定水泥、水、砂与石用量之间的比例关系。水胶比、单位用水量和砂率是混凝土配合比设计的三个基本参数。基本参数确定的原则：在满足混凝土强度和耐久性的基础上，确定混凝土的水胶比，在满足混凝土施工要求的和易性基础上，根据粗骨料的种类和规格确定单位用水量；砂率应以砂在骨料中的数量填充石子空隙后略有富余的原则来确定。

3混凝土配合比计算

混凝土配合比设计，以计算1m³混凝土中各组成材料用量为基准，计算时骨料应以干燥状态为准。本文以C25混凝土配合比为例进行设计、计算。

3.1确定试配强度

当混凝土的设计强度等级小于C60时，试配强度应按下式确定：fcu,0≥fcu,k 1.645σ（1）

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，取混凝土的设计强度等级值（MPa）；

Σ——混凝土强度标准差（MPa）。

当设计强度等级为C25时，σ取5.0，经计算得，试配强度为33.2MPa。

3.2计算水胶比

当混凝土的设计强度等级小于C60时，混凝土水胶比宜按下式计算：

式中：W/B——混凝土水胶比；

α_a，α_b——回归系数，按规范分别取0.53、0.20；

f_b——胶凝材料28d胶砂抗压强度（MPa）。

fb=γ_fγ_sf_ce（3）

式中：γ_f，γ_s——粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数，查表分别取0.85、1.00；

f_ce——水泥28d胶砂抗压强度（MPa）。

当水泥28d胶砂抗压强度（fce）无实测值时，可按下式计算：

f_ce=γ_cf_ce,g （4）

式中：γ_c——水泥强度等级的富余系数，查表取1.16；

f_ce,g——水泥强度等级值（MPa）。

经计算，水胶比为0.59。

3.3选取用水量（m_w0）

根据碎石最大粒径25mm和坍落度180±20mm的要求，查表选取用水量：m_w0′=230kg/m³

外加剂减水率：β=25%，则m_w0=m_w0′（1-β） （5）

经计算得，m_w0′=172kg/m³

3.4胶凝材料用量（m_b0）

m_b0=m_w0W/B （6）

经计算得，m_b0=292kg/m³

3.5水泥及掺合料用量

粉煤灰掺量为20.0%，则粉煤灰用量=292×20.0%=58kg/m³矿粉掺量为20.0%，则矿粉用量=292×20.0%=58kg/m³则水泥用量为176kg/m³

3.6外加剂用量

外加剂掺量：β_a=2.0%，则

m_a0=m_b0β_a （7）

经计算得，m_a0=5.84kg/m³

3.7选取砂率（βs）

根据碎石最大粒径25mm，水胶比0.59，及以往试配经验，选取砂率βs=44%。

3.8确定砂石重量（质量法）

m_f0 m_c0 m_g0 m_s0 m_w0=m_cp （8）

式中：m_f0——每立方米混凝土的掺合料用量；

m_c0——每立方米混凝土的水泥用量；

m_g0——每立方米混凝土的粗骨料用量；

m_s0——每立方米混凝土的细骨料用量；

m_w0——每立方米混凝土的用水量；

m_cp——每立方米混凝土拌合物的假定重量，其值可取2350～2450kg/m³。

取m_cp=2400kg/m³，经计算得，砂、石重量分别为852kg/m³、1084kg/m³。

3.9设计理论配合比确定

经试配，混凝土拌合物和易性良好，无泌水、离析现象，坍落度满足设计要求。因此，确定设计的理论配合比为基准配合比。

4试配调整与配合比确定

4.1配合比试拌

混凝土配合比优化设计应采用三个不同水胶比的配合比，另外两个宜较基准配合比的水胶比分别增加和减少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%，得到不同水胶比的配合比如表2所示。

4.2试配结果

经试配，三个水胶比的配合比，拌合物的和易性良好，试配结果如表3所示，不同水胶比的28d抗压强度如图1所示。根据试配结果，三组试配配合比抗压强度与水胶比有很好的相关性，试配编号为01的配合比，28d龄期抗压强度达不到配制强度要求；试配编号为02的配合比略大于配制强度；试配编号为03的配合比，水泥用量较大，不利于节约工程成本。因此，选用试配编号为02的配合比作为工程实际施工配合比。

混凝土配合比是决定混凝土强度的一项重要技术指标，合理的配合比设计应在符合相关规范中对强度、耐久性、和易性和经济性等要求的前提下，确定各种材料的用量，获得最为经济、适用的混凝土配合比。混凝土配合比优化设计是在理论、经验双重指导下的实践性过程，为了满足不同工程所需混凝土的要求，还应对混凝土配合比设计进行深入系统的研究，才能使其设计更加科学合理。

咨询热线：15640426597 微信同号

,