普通混凝土配合比设计基础
第一部分 基本知识
一 基本参数
1．水灰比
2．单位用水量
3．砂率
二 基本信息
1．混凝土强度等级
2．稠度要求
3．水泥品种、标号、强度富余系数
4．粗集料品种、最大粒径、级配情况
5．细集料品种、级配情况、细度模数
6．外加剂、掺合料基本情况
7．除强度和稠度外的其他性能要求（如耐久性要求等）
三 基本原则
1．满足工作性、强度及耐久性等技术要求。混凝土应适于浇筑，具有良好的可施工性，同时离析和泌水应降至最小。强度和耐久性等应满足要求。
2．经济合理。措施有四：尽可能降低水泥用量；采用满足要求的最小坍落度；采用切实可行的集料最大粒径；采用最佳砂率。
四 基本原理
混凝土配合比设计的基本原理是建立在混凝土和混凝土混合料的性能变化规律的基础上的。普通混凝土配合比有四个基本变量：水泥、水、细集料、粗集料。配合比设计的计算基础就是体现这四个基本变量之间相互关系的方程式。
1．确定用水量的方程----需水性定则(恒定用水量法则)。这个定则表示混凝土混合料的流动性与用水量之间的依赖关系。研究表明，对应于一定的砂石集料，拌制一定要求坍落度的混凝土其用水量不变。这个用水量多少与砂石集料有关。具体设计时可根据规范选用或根据经验确定。
mwo=10/3 *(T+k)
T：坍落度（cm），k：集料常数 2．确定水灰比和水泥用量的方程——水灰比定则。水灰比定则表明水灰比与混凝土抗压强度之间的依赖关系。混凝土强度与水灰比在0.40至0.84之间近似成线性关系。
W/C =A*fce/(fcu,o+A*B* fce) mco= mwo/（W/C）
fcu,o：混凝土配制强度，fce：水泥实测强度
A，B：碎石取0.46和0.07，卵石取0.48和0.33
3．确定集料总用量的方程——绝对体积法和假定质量法
普通混凝土的配合比设计
一、混凝土配合比设计基本要求
混凝土配合比是指1m3混凝土中各组成材料的用量，或各组成材料之重量比。配合比设计的目的是为满足以下四项基本要求：
1．满足施工要求的和易性。
2．满足设计的强度等级，并具有95%的保证率。
3．满足工程所处环境对混凝土的耐久性要求。
4．经济合理，最大限度节约水泥，降低混凝土成本。
二、混凝土配合比设计中的三个基本参数
为了达到混凝土配合设计的四项基本要求，关键是要控制好水灰比（W/C）、单位用量（W0）和砂率（Sp）三个基本参数。这三个基本参数的确定原则如下：
1．水灰比。
水灰比根据设计要求的混凝土强度和耐久性确定。确定原则为：在满足混凝土设计强度和耐久性的基础上，选用较大水灰比，以节约水泥，降低混凝土成本。
2．单位用水量。
单位用水量主要根据坍落度要求和粗骨料品种、最大粒径确定。确定原则为：在满足施工和易性的基础上，尽量选用较小的单位用水量，以节约水泥。因为当W/C一定时，用水量越大，所需水泥用量也越大。
3．砂率。
合理砂率的确定原则为：砂子的用量填满石子的空隙略有富余。砂率对混凝土和易性、强度和耐久性影响很大，也直接影响水泥用量，故应尽可能选用最优砂率，并根据砂子细度模数、坍落度要求等加以调整，有条件时宜通过试验确定。 三、混凝土配合比设计方法和原理
混凝土配合比设计的基本方法有两种：一是体积法（又称绝对体积法）；二是重量法（又称假定表观密度法），基本原理如下：
1. 体积法基本原理。体积法的基本原理为混凝土的总体积等于砂子、石子、水、水泥体积及混凝土中所含的少量空气体积之总和。若以Vh、Vc、Vw、Vs、Vg、Vk分别表示混凝土、水泥、水、砂、石子、空气的体积，则有：
（4-32）
若以C0、W0、S0、G0分别表示1m3混凝土中水泥、水、砂、石子的用量（kg），以分别表示水、水泥的密度和砂、石子的表观密度（g/cm3），10 表示混凝土中空气体积，则上式可改为：
长江大学城建学院《土木工程材料》实验报告
1 实验4 普通混凝土配合比设计试验
(1) 试验目的与要求
(2) 工程和原材料条件
预制钢筋混凝土梁（不受风雪影响）。
混凝土设计强度等级为：各大组中1小组为C20，2小组为C25，3小组为C30，4小组为C35。要求强度保证率95％。无历史统计资料。
施工要求坍落度为30～50mm（搅拌和振捣方式：人工搅拌和人工捣实）。
采用的材料：
普通水泥：________（实测28天强度_________MPa），表观密度ρC=3.1g/m3；
中砂：表观密度ρs=2.65g/cm3，堆积密度ρs＇=1500kg/m3；
卵石：表观密度ρg=2.70g/cm3,堆积密度ρg＇=1550kg/m3，最大粒径为20mm；
自来水。
普通混凝土配合比设计实验步骤提示
(1) 原材料性能试验
①水泥性能试验
②砂性能试验
③石性能试验
(2) 计算初步配合比
①计算配制强度（fcu,o）
645.1,0,kcucuff
②计算水灰比（W/C）
已知水泥实际强度fce=35.0MPa；
所用粗骨料为卵石，查表，回归系数为___________________________
计算水灰比W/C：
长江大学城建学院《土木工程材料》实验报告
2 查表,最大水灰比规定为__________
取W/C为____________________
③确定单位用水量（W0）
该混凝土所用卵石最大粒径为20mm，查表
④计算水泥用量（mc）
⑤确定砂率
⑥计算粗,细骨料用量（mg）及（ms）
按重量法计算：
假定每立方米混凝土重量mcp=2400kg；则：
砂、石用量分别为
按重量法算得该混凝土基准配合比：
(3) 配合比的试配
实验步骤：
长江大学城建学院《土木工程材料》实验报告
3
实验记录表
编号 水泥：砂：石：水(kg/m3) 水泥用量（kg/m3） 坍落度（mm） 质量密度（kg/m3） 粘聚性 保水性 备注
普通混凝土配合比设计总结
普通混凝土是一种常见的建筑材料，其性能和质量的好坏直接影响到工程的施工进度和结构的使用寿命。配合比设计是确定混凝土中水泥、砂、石、水等各种成分比例的过程，合理的配合比能够有效提高混凝土的强度、耐久性和施工性能。
一、硬度和混凝土强度：
混凝土的强度是其最重要的性能之一，配合比的设计要考虑混凝土的硬度和强度。硬度越大，强度越高，抗压性能越强。硬度主要取决于水泥的种类和沙砂的粒度，水灰比也会对混凝土的硬度有一定的影响。一般来说，采用高硬度的水泥和粒度合理的石料，可以提高混凝土的硬度和强度。
二、耐久性和混凝土配合比设计：
耐久性是指混凝土在特定环境下长期使用的性能。混凝土在氯离子、硫酸盐、碱性等侵蚀介质的作用下，容易出现腐蚀、开裂等问题，降低了混凝土的耐久性。在混凝土配合比设计时，应考虑采用合适的水胶比、矿物掺合料、抗渗剂等措施，以提高混凝土的抗渗、抗冻和抗腐蚀性能，延长使用寿命。
三、工程性能和混凝土配合比设计：
混凝土的工程性能包括流动性、塑性、坍落度等。在施工中，混凝土的流动性和坍落度直接影响到浇筑和振捣的效果。流动性好的混凝土可以使得稠密砂浆中的空隙和孔隙得到有效充填，提高混凝土的致密性和强度。因此，在配合比设计中，应考虑使用适量的减水剂，调整水胶比和砂石比例，以使得混凝土的工程性能更加合理。 四、配合比设计原则：
1.强度和耐久性优先原则：根据混凝土所在的具体使用环境和强度要求，选择适当的水胶比、粉煤灰掺量、掺合料类型和掺合料掺量，以提高混凝土的强度和耐久性。
2.经济合理原则：在满足强度和耐久性要求的前提下，选择成本更低、易获取的原材料和掺合料，尽量减少材料浪费。
3.施工性能原则：考虑到施工的需要，选择流动性和坍落度适中的混凝土，以确保施工的顺利进行。
4.实验验证原则：对于新配合比的设计，应进行相应的实验室试验和现场试验，检验其性能和质量。
综上所述，混凝土配合比设计是一个根据工程要求和实际情况，合理选择水泥、砂、石、水等材料比例的过程。通过考虑强度、耐久性和工程性能等因素，可以设计出符合工程需要的优质混凝土配合比。配合比设计的目标是确保混凝土的硬度、耐久性和施工性能达到最佳状态，从而提高工程质量和使用寿命。
