一个完整的混凝土配合比设计应包括：初步配合比计算、试配和调整等步骤。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高于设计强度等级。为了保证混凝土满足所要求的耐久性，水灰比不得大于表4.19所规定的最大水灰比值。水灰比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土用水量，应通过试验确定。......
2023-09-01
混凝土配合比设计实例-土木工程材料
【摘要】：设计要求：确定混凝土的实验室配合比；施工现场砂含水率4%，碎石含水率1%，求施工配合比。根据题意可知fcu，k＝25 MPa，查表4.22，取σ ＝5.0 MPa，则：fcu,0＝fcu,k+1.645σ ＝25+1.645×5.0＝33.2 MPa②确定混凝土水灰比W/C。采用水灰比为0.45、0.5、0.55三个不同配合比，并测定表观密度及28d 抗压强度列于表4.23中。表4.23试配混凝土性能参数由实测强度和坍落度分析，水灰比为0.5时混凝土符合要求。
【例4.2】某工程的预制钢筋混凝土梁（不受风雪影响）。混凝土设计强度等级为C25，施工要求坍落度为35～50 mm（混凝土由机械搅拌、机械振捣）。该施工单位无历史统计资料。所用材料如下：
水泥：普通水泥，强度等级32.5，实测28d抗压强度为35 MPa，表观密度ρc＝3.1 g/cm3；
中砂：表观密度ρs＝2.65 g/cm3，堆积密度
＝1 500 kg/m3；
碎石：表观密度ρg＝2.7 g/cm3，堆积密度
＝1 550 kg/m3，最大粒径为20 mm；
水：自来水。
设计要求：
（1）确定混凝土的实验室配合比；
（2）施工现场砂含水率4%，碎石含水率1%，求施工配合比。
【解】（1）计算初步配合比
①计算配制强度。
根据题意可知fcu，k＝25 MPa，查表4.22，取σ ＝5.0 MPa，则：
fcu,0＝fcu,k+1.645σ ＝25+1.645×5.0＝33.2 MPa
②确定混凝土水灰比W/C。
已知水泥实测强度fb＝fce＝35 MPa，粗集料为碎石，回归系数αa＝0.53，αb＝0.20，则：
查表4.19，该环境中混凝土最大水灰比规定为0.65，所以取水灰比W/C＝0.5。
③确定用水量mw0。
该混凝土所用碎石最大粒径为20 mm，坍落度要求为30～50 mm，查表4.16取mw0＝195 kg。
④计算水泥用量mc0。
查表4.19该环境中混凝土最小水泥用量规定为260 kg 所以取mc0＝390 kg
⑤确定砂率βs。
该混凝土所用碎石最大粒径为20 mm，水灰比为0.5，查表4.17取βs＝35%。
⑥计算砂、石子用量ms0、mg0。
采用体积法，代入砂、石、水泥、水的表观密度，取α＝1，则有
解方程组，可得ms0＝628.1 kg，mg0＝1 166.4 kg。按体积法求得的配合比为
采用质量法，假定混凝土拌合物的质量为mcp＝2 400 kg，将数据代入计算公式，得
解方程组，可得ms0＝635.3 kg，mg0＝1 179.7 kg 按质量法求得的配合比为
（2）配合比的试配、调整与确定
以质量法计算结果进行试配。
①配合比的试配、调整。
按初步配合比试拌15 L，其材料用量：
水泥：0.015×390＝5.85（kg）
水：0.015×195＝2.93（kg）
砂：0.015×635.3＝9.53（kg）
石：0.015×1 179.7＝17.7（kg）
搅拌均匀后，做坍落度试验，测得坍落度为20 mm。增加水泥浆用量5%，即水泥用量增加到6.14 kg，水用量增加到3.08 kg，重新测定坍落度为40 mm，黏聚性和保水性良好。经调整后各项材料用量为：水泥6.14 kg、水3.08 kg、砂9.53 kg、石17.7 kg，因此总量为36.45 kg。实测混凝土的表观密度为ρc，t＝2 440 kg/m3。
②实验室配合比的确定。
采用水灰比为0.45、0.5、0.55三个不同配合比，并测定表观密度及28d 抗压强度列于表4.23中。
表4.23 试配混凝土性能参数
由实测强度和坍落度分析，水灰比为0.5时混凝土符合要求。则计算表观密度为：
混凝土表观密度的实测值与计算值之差ξ 为
由于混凝土表观密度的实测值与计算值之差不超过计算值的2%，所以前面的计算配合比即为确定的实验室配合比，即
（3）施工配合比
将实验室配合比换算为施工配合比，用水量应扣除砂、石所含水量，而砂、石则应加入含水量。施工配合比计算如下：
水泥：mc施＝mc0＝409.3 kg
砂子：ms施＝ms0×（1+4%）＝635.3×（1+4%）＝660.7（kg）
石子：mg施＝mg0×（1+1%）＝1179.7×（1+1%）＝1191.5（kg）
水：mw施＝mw0－ms0×4%－mg0×1%＝205.3－635.3×4%-1179.1×1%＝168.1（kg）
则施工配合比为：水泥409.3 kg，砂子660.7 kg，石子1 191.5 kg，水167.5（kg）
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