混凝土配合比计算

        混凝土配合比的计算，是按国家现行的行业标准《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55—2000)进行的。现分别介绍如下。
        细节一    确定混凝土的配制强度
        为了使所配制的混凝土在工程使用时其强度标准值具有不小于95％的强度保证率，配合比设计时的混凝土配制强度应高于设计要求的强度标准值。混凝土配制强度按下式计算：
       
        (1)遇到下列情况时应提高混凝土配制强度中的“大于”条件：
        ①现场条件与试验室条件有显著差异时；
        ②C30级及其以上强度等级的混凝土采用非统计方法评定时。
        (2)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：
        ①计算时，强度试件组数不应小于25 组；
        ②当混凝土强度等级为C20级和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；
        ③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GB 50204的规定取用，见表4— 2。
       
        (3)对预拌混凝土厂和预制混凝土构件厂，其统计周期可取为1个月；对现场拌制混凝土的施工单位，其统计周期可根据实际情况确定，但不宜超过3个月。
        细节二    确定水灰比

        细节三    用水量的确定
        每立方米混凝土用水量的确定与成型工艺有关。常规成型工艺的干硬性混凝土或塑性混凝土用水量与粗骨料的品种、粒径及施工要求的混凝土拌和物稠度有关。水灰比在0.4～0.8范围时，见表4—4和表4— 5。
        表4—4、表4—5中用水量系采用中砂时的平均取值。采用细砂时，每立方米混凝土用水量可增加5～10kg；采用粗砂时可减少5～10kg。掺用各种外加剂或掺和料时，用水量应相应调整。
        表4-4干硬性混凝土的用水量  单位：kg／m³

拌和物稠度		卵石最大粒径／mm			碎石最大粒径／mm
项目	指标	10	20	40	16	20	40
	16~20	175	160	145	180	170	155
维勃稠度／s	11～15		165	150	185	175	160
	5～10	185	170	155	190	180	1 65

        表4-5塑性混凝土的用水量  单位：kg／m³

拌和物稠度		卵石最大粒径／mm				碎石最大粒径／mm
项目	指标	10	20	31.5	40	16	20	31.5	40
	10~30	190	170	160	150	200	185	175	1 65
坍落度／mm	35~50	200	180	170	160	210	195	185	175
	55~70	210	190	180	170	220	205	195	185
	75~90	215	195	185	175	230	215	205	195

        (1)水灰比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工艺(如碾压混凝土等)的混凝土用水量应通过试验确定。
        (2)不掺外加剂的流动性和大流动性混凝土的用水量以表4—5中坍落度90mm的用水量为基础，按坍落度每增大20mm时用水量增加5kg计算。掺外加剂的混凝土用水量可按下式计算：
       
        细节四    确定水泥用量
        根据用水量和灰水比，便可计算1m3混凝土水泥用量mc为
        为保证混凝土的耐久性和一定的密实度，采用的水灰比和水泥用量应根据设计要求或满足表4—6中最大水灰比和最小水泥用量的要求。如不能满足时，则应采用表 4—6中规定的数值，此时，在不影响操作的情况下，用水量可不减，增加水泥用量，但配制普通混凝土的水泥用量不应大于 550kg／m³。
        表4—6混凝土的最大水灰比和最小水泥用量

			最大水灰比			最小水泥用量／kg
环境条件		结构物类别	素混 凝土	钢筋 混凝土	预应力 混凝土	素混 凝土	钢筋 混凝土	预应力 混凝土
干燥环境		正常的居住 或办公用房屋     内部件	不作   规定	O．65	O．60	200	260	300
	无 冻     害	高湿度的室 内部件   室外部件     在非侵蚀性 土和(或)水中 的部件	O．70	O．60	O．60	225	280	300
潮湿环境	有 冻 害	经受冻害的 室外部件   在非侵蚀性 土和(或)水中 且经受冻害的 部件   高湿度且经 受冻害的室内 部件	O．55	O．55	O．55	250	280	300

        细节五    确定砂率
        砂率是指砂的重量占砂、石总重量的百分率。砂率可根据本单位对所用材料的使用经验确定，如无使用经验，可按骨料品种、规格及混凝土的水灰比参照表4—7选用。
        表4-7混凝土砂率    单位：％

水灰比	碎石最大粒径／mm			卵石最大粒径／mm
／(m。／m。)	15	20	40	10	20	40
0.40     O．50     O．60     O．70	30~35   33~38   36~41   39~44	29~34   32~37   35~40   38~43	27～32   30~35   33~38   36~41	26~32   30~35   33~38   36~41	25~31   29~34   32~37   35~40	24~30   28~33   3l～36   34~39

        注：1．表中数值系中砂的选用砂率，对粗砂或细砂，可相应地增加或减少砂率。
        2．本表适用于坍落度为16～60mm的混凝土，坍落度如大于60mm或小于10mm时。应相应地增加或减小砂率。
        3．只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时，砂率值应适当增大。
         细节六    确定粗、细骨料用量
         (1)重量法  重量法是假定混凝土拌和物的表观密度等于各组成材料的重量(质量)和。按以下两式计算
       
        联立求解即可解得混凝土各组成材料的用量。
        (2)体积法体积法是假定1m³混凝土的体积应等于各组成材料的绝对体积之和。按以下两式计算


        联立求解式可解得混凝土各组成材料的用量及混凝土的配合比。
        细节七    提供试配的配合比
        只要把水泥用量除各种材料的量，就得出水泥为1的比值，即计算的理论配合比。
        (1)试配混凝土试配时应采用工程中实际使用的原材料。混凝土的搅拌方法，宜与生产时使用的方法相同。
        按工程提供的原材料，初步计算配合比，称取材料进行试拌。试拌时，每盘混凝土的最小搅拌量应符合表4—8的规定。若采用机械搅拌时，搅拌量不应小于搅拌机额定搅拌量的1／4。将混凝土拌和物搅拌均匀后测定坍落度，并检查其黏聚性和保水性能的好坏。如果坍落度不能满足要求，或黏聚性和保水性不良时，应在保持水灰比不变的条件下相应调整用水量或砂率。当坍落度低于设计要求，可保持水灰比不变，增加适量水泥浆。如坍落度过大，可在保持砂率不变条件下增加骨料，如出现含砂不足，黏聚性和保水性不良时，可适当增大砂率，反之应减少砂率。每次调整后再试拌，直到符合要求为止。然后应提出供混凝土强度试验用的基准配合比。
        表4-8  混凝土试配用最小搅拌量

骨料最大粒径／mm	拌和物数量／L
431.5	15
40	25

        (2)调整与确定  经过和易性调整后得到的基准配合比，其水灰比不一定选得恰当，即混凝土的强度不一定符合要求，所以还应检验混凝土的强度。一般应采用三个不同的配合比，其中一个为基准配合比，另外两个配合比的水灰比值，应对基准配合比分别增加及减少0.05，这两个配合比的用水量与基准配合比相同，但砂率可分别增加或减小 1％。当不同水灰比的混凝土拌和物坍落度与要求值相差超过允许偏差时，可以增、减用水量进行调整。每个配合比应至少制作一组(三块)试件，标准养护28d 试压。在制作混凝土强度试块时，尚需检验混凝土拌和物的和易性及表观密度，并以此结果作为代表这一配合比的混凝土拌和物的性能。
        通过试验，在三个配合比中选出既满足强度要求、和易性要求，并且水泥用量最少的配合比作为试验室配合比；也可以绘制出三个配合比的水灰比与强度曲线，求出试配强度(f_cu,0)所对应的灰水比，再计算出试验室配合比。
        这样，初步定出混凝土所需的配合比，其值为：
        用水量(m_w)——取基准配合比中的用水量值，并根据制作强度试件时测得的坍落度值或维勃稠度加以适当调整；
        水泥用量(m_c)——以用水量乘以经试验选定出来的灰水比计算确定；
        粗骨料用量(m_g)和细骨料用量(m_s)——取基准配合比中的粗骨料和细骨料用量，按选定灰水比进行适当调整后确定。

        当混凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2％时，则该配合比应确定为设计配合比；当二者之差超过2％时，将配合比中每项材料用量均乘以校正系数值d，即为确定的混凝土设计配合比。
        (3)施工配合比的确定试验室配合比是以干燥材料为基准的，而实际工程中使用的材料如砂、石都含有一定水分，并且经常变化，所以应该按现场材料的实际含水情况对配合比进行修正。修正后的配合比才可供工程使用。现假定工地存放砂的含水率为。％，石子的含水率为6％，将试验室配合比换算成为施工配合比，其材料称量为：