水泥混凝土配合比设计

一、配合比设计指标

混凝土配合比设计指标主要包括感触化后的结构强度、拌和物的工作性及使用时的耐久性等。 1、混凝土的配制强度：混凝土设计强度等级应根据实际工程构造物的结构特点、功能要求、所处环境等因素综合考虑决定。

根据设计要求的强度等级，普通混凝土配制强度和设计强度应满足下式：

fcu，o≥fcu，k＋1.5σ （7-8）

式中：fcu，o——混凝土配制强度，MPa； fcu，k——混凝土立方体抗压强度标准值，MPa；

σ——混凝土强度标准差，MPa。

混凝土强度标准差宜根据同类混凝土统计资料计算确定，并应符合下列规定：计算时强度试件组数不应少于25组；当混凝土强度等级为C20和C25级，其强度标准差计算值小于2.5MPa时，计算配制强度用的标准差应取不小于2.5MPa；当混凝土强度等级等于或大于C30级，其强度标准差计算值小于3.0MPa时，计算配制强度用的标准差应取不小于3.0MPa；当无统计资料计算混凝土强度标准差时，其值应按现行国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-2002）的规定取用。

遇有下列情况时应提高混凝土配制强度：（1）现场条件与试验室条件有显著差异时；（2）C30级及以上强度等级的混凝土采用非统计方法评定时。

2、混凝土拌和物的工作性

混凝土的工作性选择取决于混凝土构件自身的特点，包括构件截面尺寸大小、钢筋疏密程度及施工方式等。通常，当构件截面尺寸较小，或钢筋较密，或采用人工插捣时，坍落度可选择的大一些；反之，则坍落度可选择小一些，见表7-9。

混凝土浇筑时坍落度要求 表7-9

构件种类 坍落度（mm）

基础或地面的垫层，无配筋的大体积结构或配筋稀的结构 10～30

板、梁和大型及中型截面的柱子 30～50

配筋密的结构 50～70

配筋特密的结构 70～90

3、混凝土的耐久性

混凝土的耐久性主要取决于混凝土的密实程度，而密实度的大小又在于混凝土的水灰比和水泥用量。当水灰比偏大或水泥用量偏小时，都有可能在硬化后的混凝土构件内部留下过多的孔隙，为日后引起混凝土耐久性不良现象留下隐患。当进行混凝土配合比设计时，为保证混凝土的耐久性，混凝土的最大水灰比和最小水泥用量，应符合表7-10的规定。

混凝土的最大水灰比和最小水泥用量 表7-10 最大水灰比 最小水泥用量（kg） 环境条件 结构物类型 素混 钢筋 预应力 素混 钢筋 预应力 凝土 混凝土 混凝土 凝土 混凝土 混凝土 0.65 0.60 200 260 300 干燥环境 正常的居住和办公用房屋内部件 不作规定 无冻高湿度的室内部件、室外部件；0.70 0.60 0.60 225 280 300 害 在非侵蚀土和水中的部件 潮湿环经受冻害的室外部件；在非侵蚀有冻境 性土和水中且经受冻害的部件；0.55 0.55 0.55 250 280 300 害 高湿度且经受冻害的室内部件 有冻害和除冰经受冻害和除冰剂作用的室内和0.50 0.50 0.50 300 300 300 剂的潮湿环境 室外部件 注：当用活性掺和料取代部分水泥时，表中的最大水灰比和最小水泥用量即为替代前的水灰比和水泥用量，配置C15级及以下等级的混凝土，可不受本表。

二、配合比设计阶段 1、初步配合比设计阶段 1）计算混凝土配制强度

根据设计要求的强度等级，普通混凝土配制强度按式7-9计算。 2）计算水灰比W／C

普通混凝土强度等级小于C60等级时，水灰比按下式计算：

Waa fceC = fcu，o＋aa ab fce （7-9）

式中：aa 、ab——回归系数； fce——水泥28d抗压强度实测值，MPa；

当无水泥28d抗压强度实测值时，公式中的fce值可按下式确定：

fce =rc×fce，g 7-10

式中：rc——水泥强度等级值的富余系数可按实际统计资料确定，如无统计资料则可取1.13；

fce，g——水泥强度等级值，MPa。

当计算求出W／C后，还应根据混凝土所处环境和耐久性要求的允许水灰比（表7-10）进行校核，要满足标准所规定的最大水灰比限定。

3）单位用水量（Mwo）的确定

每立方米混凝土用水量的确定，采用查表的方式进行，应符合下列规定。 （1）干硬性和塑性混凝土用水量的确定。

水灰比在0.40～0.80范围时，根据粗集料的品种、粒径及施工要求的混凝土拌和物稠度，其用水量可按表7-11和表7-12选取。

干硬性混凝土的用水量 表7-11 拌和物稠度 项目 维勃稠度（s） 指标 16～20 11～15 5～10 卵石最大粒径（mm） 10 175 180 185 20 160 165 170 40 145 150 155 碎石最大粒径（mm） 16 180 185 190 20 170 175 180 40 155 160 165 塑性混凝土的用水量 （kg／m3） 表7-12

拌和物稠度 项目 坍落度（mm） 指标 10～30 35～50 55～70 75～90 10 190 200 210 215 卵石最大粒径（mm） 20 170 180 190 195 31.5 160 170 180 185 40 150 160 170 175 16 200 210 220 230 碎石最大粒径（mm） 20 185 195 205 215 31.5 175 185 195 205 40 165 175 185 195 注：本表用水量系采用中砂时平均取值，采用细砂时，每立方米混凝土用水量可增加5～10kg；采用粗砂时，则可减少5～10kg。掺用各种外加剂或掺和料时，用水量应相当调整。

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。 （2）流动性和大流动性混凝土的用水量宜按下列步骤计算。 以表7-20中坍落度90mm的用水量为基础，按坍塌落度每增大20mm用水量增加5kg／m3，计算出末掺外加剂时的混凝土的用水量。

掺外加剂时的混凝土的用水量可按下式计算： Mwa = Mwo（1－β） 7-11

式中：Mwa——掺外加剂混凝土每立方米混凝土的用水量，kg；

Mwo——未掺外加剂混凝土每立方米混凝土的用水量，kg； β——外加剂的减水率，应经试验确定。

4）计算单位水泥用量（Mco）

每立方米混凝土的水泥用量（Mco）可按下式计算：