谈混凝土配合比设计

侯文康

(山西建筑工程(集团)总公司建筑工程研究所，山西 太原 030006)

0 引言

混凝土是由水泥、砂子、石子和水按一定的比例拌和而成。凝固后坚硬如石，受压能力很好。虽然其受拉能力差，容易因受拉而断裂，但在其受拉区域内或相应部位加入一定数量的钢筋，使两种材料粘结成一个整体，共同承受外力，从而得到了良好的应用。而混凝土配合比的设计直接决定了混凝土结构质量的好坏，是混凝土施工前最重要的一个环节。

以下我就将混凝土配合比设计的步骤及其注意事项做一简要介绍。

1 配合比设计的定义

1)确定混凝土各组成材料之间的数量比例关系的过程叫配合比设计。

2)表示方法:

a.单位体积混凝土内各项材料的质量用量，如:mb=270.0 kg;ms=706 kg;mg=1 255 kg;mw=180 kg。

b.单位体积内各项材料用量的比值。如:W/B=0.63(水胶比)。胶凝材料∶水∶砂子∶石子 =1∶0.63∶2.3∶4.0。

2 普通混凝土配合比设计的基本要求

1)混凝土应满足便于搅拌、运输和浇捣密实的施工和易性。

2)混凝土应满足设计要求的强度等级。

3)混凝土应满足工程所处环境条件所必需的耐久性。

4)混凝土在满足上述三项要求的前提下，最大限度地降低水泥用量，节约成本，即经济合理性。

为了满足上述四项基本要求，就必须研究原材料性能，研究影响混凝土和易性、强度、耐久性、变形性能的主要因素，从而确定合理的配合比以满足质量要求。

3 确定试配强度

1)当混凝土设计强度等级小于C60时，配制强度应按下式计算:fcu，0=fcu，k+1.645σ。

2)当混凝土设计强度等级不小于C60时，配制强度应按下式计算:fcu，0≥1.15fcu，k。

其中，fcu，0为混凝土配制强度，MPa;fcu，k为混凝土立方体抗压强度标准值，这里取混凝土的设计强度等级值，MPa;σ为混凝土强度标准差，MPa。

注意:混凝土强度标准差的选择应符合JGJ 55-2011普通混凝土配合比设计规程的要求。

4 确定初步的配合比

4.1 计算水胶比

水与胶凝材料的比例称为水胶比。水胶比是影响混凝土和易性、强度和耐久性的主要因素，水胶比的大小是根据强度和耐久性确定，在满足强度和耐久性要求的前提下，选用较大水胶比，这有利于节约水泥。

水胶比宜按下式计算(混凝土设计强度等级小于C60时):

其中，W/B为混凝土水胶比;aa，ab均为回归系数，按《普通混凝土配合比设计规程》规定取值;fb为胶凝材料28 d胶砂抗压的强度。

4.2 确定用水量

用水量是指1 m3混凝土拌合物中水的用量，单位为kg/m3。在水灰比确定后，混凝土中单位用水量也表示水泥浆与集料之间的比例关系。为节约水泥，单位用水量在满足流动性条件下，取较小值。

注意:掺外加剂时，应考虑外加剂的减水率。

4.3 计算矿物掺合料、水泥等胶凝材料的用量

胶凝材料应按其28 d胶砂抗压强度实测值来考虑，当无实测值时，可按下式计算:

其中，γf，γs分别为粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数;fce为水泥28 d胶砂抗压强度的实测值(如无实测值时可参照普通混凝土配合比设计规程进行取值)。

4.4 确定砂率

砂子在砂、石总量中所占的百分率称为砂率。合理砂率的选择尤为重要，对混凝土的和易性好坏起着决定性的作用，从长远看关系到混凝土的耐久性、坚固性。注意:用水量、砂率的选择均应符合JGJ 55-2011普通混凝土配合比设计规程的要求。

4.5 计算粗细骨料的用量

可采用体积法或质量法进行计算。采用体积法计算时应以每立方米混凝土为单位;当采用质量法计算时应取每立方米混凝土的假定质量为2 350 kg/m3～2 450 kg/m3。

5 计算出实验室配合比

实验室配合比即单位体积内各项材料用量的比值。

如:W/B=0.63。

胶凝材料∶砂子∶石子∶水 =1∶2.3∶4.0∶0.63。

6 混凝土施工配合比计算

根据施工现场砂、石实际含水率，调整配合比。

假定实验室配合比为:胶凝材料∶砂∶石 =mb∶ms∶mg。

现场测得砂、石含水率分别为Ws，Wg。

实际用水量mw=mw0(原用水量)－Wsms－Wgmg。

水胶比保持不变，则必须扣除砂、石中的含水量，则施工配合比为:

胶凝材料∶砂∶石子 =mb∶ms(1+Ws)∶mg(1+Wg)。

实际用水量mw=mw0－Wsms－Wgmg。

7 实例

某建筑工程混凝土施工实验室配合比为1∶1.75∶3.12，水胶比0.5，每立方米混凝土的胶凝材料为380 kg，测得砂、石的含水率分别为4%，2%。求:混凝土施工配合比。

解:计算出砂、石及水的用量分别为:

由胶凝材料∶砂∶石子 =mb∶ms(1+Ws)∶mg(1+Wg)。

得到胶凝材料∶砂∶石子=380∶665×(1+4%)∶1 186× (1+2%)=380∶693∶1 210=1∶1.82∶3.18。

实际用水量 mw=mw0－Wsms－Wgmg=190－692×4% －1 210×2%=138。

每立方米混凝土中各种材料的用量:

胶凝材料:380 kg，砂:692 kg，石子:1 210 kg，水:138 kg。

则混凝土施工配合比为:1∶1.82∶3.18∶0.36。

这样得出的配合比就可以直接使用到混凝土现场搅拌中了。

8 注意事项

1)施工中应严格控制混凝土拌合料的用水量。在实际施工中，操作者为图施工方便，任意增加用水量，导致混凝土强度偏低的质量事故。因此，现场应配备专业人员监督计量，做到信息化施工，确保混凝土施工质量。

2)及时调整生产配合比。砂、石、骨料在混凝土中也起着重要的作用，施工中除了考虑其含泥量是否超标以外，实际含水量的准确测量也不容忽视，因此，在现场混凝土的配置中应考虑这部分用水量。

3)应准确计量砂、石材料。施工单位在实际的生产中，要做到每车砂、石过称，把材料计量控制在规范允许偏差范围之内。因为砂、石过多或过少都会影响到混凝土的和易性，对施工造成不利因素。

可见，混凝土配合比设计的合理与否至关重要，关系到混凝土结构的安全可靠，是关乎国计民生的大事，应引起我们施工人员的足够重视。