现代混凝土配合比设计方法与规-...

1、现代混凝土配合比设计规范与方法现代混凝土配合比设计规范与方法传统混凝土配合比设计方法的问题传统混凝土配合比设计方法的问题 我国自1970年代引进高效减水剂，直到 1980年代末至今得以大量使用后，混凝土强混凝土强度不再依赖于水泥强度，度不再依赖于水泥强度，用32.5MPa水泥已能配制出C60 的泵送混凝土， 在本质上，混凝土主要还是由水泥, 骨料和水组成的硬化，但是其内涵已发生很大变化。传统混凝土配合比设计方法的问题传统混凝土配合比设计方法的问题 整体体强度水平高了，拌合物从低塑性发展到当前的泵送，流动性大大提高；原材料也有很大变化：水泥强度等级高、 细度细，骨料粒形和级配差了，且品种多样化，

2、品质相差很大；外加剂和矿物掺合料普遍使用，水胶比普遍降低，关键是混凝土耐久性逐渐成关键是混凝土耐久性逐渐成为混凝土的重要性能为混凝土的重要性能。传统混凝土配合比设计方法以保罗米公式为重要基础已经不适合现代混凝土。超量替代法存在的问题超量替代法存在的问题 超量取代法：关于配合比的规范中提出粉煤灰的超量取代法 ，即在能被接受的掺量范围取代水泥，另多掺一部分取代砂子 这只是一种计算而已,在数量上代砂 ，实际上因为细度量级的差别在功能上粉煤灰并不是砂，不可能代砂 ，仍然是胶凝材料，却因为超量而变相增加浆体含量。有人认为掺粉煤灰后的混凝土抗裂性改善不明显，浆骨比增大是其原因之一 建议今后不再采用这种实际

3、上增加浆骨比的计算方法。 2.12.1胶凝材料用量：混凝土中水泥用量和矿物掺合料用量之和。2.22.2水胶比：混凝土中用水量与胶凝材料用量的质量比。（代替水灰比） 2.32.3矿物掺合料掺量：矿物掺合料用量占胶凝材料用量的质量百分比2.42.4外加剂掺量：外加剂用量相对于胶凝材料用量的质量百分比。普通配合比设计新规范的要点需要求出的几个需要求出的几个量量普通配合比设计新规范的要点u3.0.4 混凝土的最小胶凝材料用量应符合表3.0.4的规定，配制C15及其以下强度等级的混凝土，可不受表3.0.4的限制。 表表3.0.4 混凝土的最小胶凝材料用量混凝土的最小胶凝材料用量最大水胶比最大水胶比最小胶

4、凝材料用量最小胶凝材料用量(kg/m(kg/m3 3) )素混凝土素混凝土钢筋混凝土钢筋混凝土预应力混凝土预应力混凝土0.600.602502502802803003000.550.552802803003003003000.500.503203200.450.45330330标准名称结构类别最大水灰比最小水泥用量最小胶凝材料用量建标JGJ55普通混凝土配合比设计规程有冻害环境普通混凝土0.5-300国标GB/T 50476混凝土结构耐久性设计规范有冻害环境普通混凝土0.55-280京标DBJT01-64-07混凝土矿物掺和料应用技术规程有冻害环境普通混凝土0.5200300国标GB50208

5、地下防水工程质量验收规范地下结构防水混凝土0.55280-国标GB50010混凝土结构设计规范寒冷环境普通混凝土0.55275国标GB50119混凝土外加剂应用技术规范加防冻剂的普通混凝土0.6300-相关规范标准对水泥或胶凝材料最小用量的规定相关规范标准对水泥或胶凝材料最小用量的规定标准名称结构类别最大水灰比最小水泥用量最小胶凝材料用量国标GB50119混凝土外加剂应用技术规范加膨胀剂的抗渗混凝土0.5280建标JGJ104建筑工程冬季施工规程冬季施工0.6300建标JGJ/T10-95混凝土泵送施工技术规程泵送300地下防水技术规程260 320GB50204-92施工验收规范GB5020

6、4-2002无规定无规定无规定无规定GBJ146-90粉煤灰混凝土应用技术规程注：结构用混凝土必须C25以上 所有水泥用量均未说明水泥品种和强度相关规范标准对水泥或胶凝材料最小用量的规定相关规范标准对水泥或胶凝材料最小用量的规定普通配合比设计新规范的要点u3.0.5 3.0.5 矿物掺合料在混凝土中的掺量应通过试验确定。钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量宜符合表3.0.5-1的规定；预应力钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量宜符合表3.0.5-2的规定。 表表3.0.5-1 钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量矿物掺合料种类矿物掺合料种类水胶比水胶比最大掺量（最大掺量（% %）硅

7、酸盐水泥硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥粉煤灰粉煤灰0.400.40454535350.400.4040403030粒化高炉矿渣粉粒化高炉矿渣粉0.400.40656555550.400.4055554545钢渣粉钢渣粉30302020磷渣粉磷渣粉30302020硅灰硅灰10101010复合掺合料复合掺合料0.400.40656555550.400.4055554545普通配合比设计新规范的要点表表3.0.5-2 预应力钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量预应力钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量矿物掺合料种类矿物掺合料种类水胶比水胶比最大掺量（最大掺量（%）硅酸盐水泥硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥普通硅

8、酸盐水泥粉煤灰粉煤灰0.4035300.402520粒化高炉矿渣粉粒化高炉矿渣粉0.4055450.404535钢渣粉钢渣粉2010磷渣粉磷渣粉2010硅灰硅灰1010复合掺合料复合掺合料0.4055450.404535普通配合比设计新规范的要点u3.0.8 3.0.8 对于有预防混凝土碱骨料反应设计要求的工程，混凝土中最大碱含量不应大于3.0kg/m3，并宜掺用适量粉煤灰等矿物掺合料；对于矿物掺合料碱含量，粉煤灰碱含量可取实测值的1/6，粒化高炉矿渣粉碱含量可取实测值的1/2。 混凝土强度标准差应按照下列规定确定：1 1）当具有近1个月3个月的同一品种、同一强度等级混凝土的强度资料时，其混凝

9、土强度标准差应按下式计算： n试件组数，n n值应大于或者等于值应大于或者等于3030。22cu ,fcu11niifnmn普通配合比设计新规范的要点u对于强度等级不大于C30的混凝土：当计算值不小于3.0MPa时，应按照计算结果取值；当计算值小于3.0MPa时，应取3.0MPa。u对于强度等级大于C30且不大于C60的混凝土：当计算值不小于4.0MPa时，应按照计算结果取值；当计算值小于4.0MPa时，应取4.0MPa。普通配合比设计新规范的要点普通配合比设计新规范的要点u当没有近期的同一品种、同一强度等级混凝土强度资料时，其强度标准差可按表4.0.2取值。u 4.0.3 4.0.3 遇有下

10、列情况时应提高混凝土配制强度： 1 1现场条件与试验室条件有显著差异时； 2 2C30等级及其以上强度等级的混凝土，采用非统计方法评定时。 混凝土强度标准值混凝土强度标准值C20C20C25C45C25C45C50 C55C50 C554.04.05.05.06.06.0普通配合比设计新规范的要点u5.1.1 5.1.1 混凝土强度等级不大于C60等级时，混凝土水胶比宜按下式计算：u当胶凝材料28d胶砂抗压强度无实测值时，公式（5.1.1-1）中的fb值可按下式计算： abcu,0abb/fWBffbfsceff当设计强度等级不小于C60时，配制强度应按下式计算：cu,0cu,k1.15ff普

11、通配合比设计新规范的要点普通配合比设计新规范的要点表表5.1.1-1 5.1.1-1 粉煤灰影响系数粉煤灰影响系数 f f和粒化高炉矿渣粉影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数 s s 掺量（掺量（%） 种类种类粉煤灰影响系数粉煤灰影响系数 f粒化高炉矿渣粉影粒化高炉矿渣粉影响系数响系数 s01.001.00100.850.951.00200.750.850.951.00300.650.750.901.00400.550.650.800.9050-0.700.85普通配合比设计新规范的要点u当水泥28d胶砂抗压强度无实测值时，公式5.1.1-2）中的fce值可按下式计算：表表5.1.1-2 水泥强度

12、等级值的富余系数水泥强度等级值的富余系数 c cecce,gff水泥强度等级水泥强度等级值值32.542.552.5富余系数富余系数1.121.161.10普通配合比设计新规范的要点u5.1.25.1.2 回归系数a和b宜按下列规定确定：1根据工程所使用的原材料，通过试验建立的水胶比与混凝土强度关系式来确定；2当不具备上述试验统计资料时，可按表5.1.2选用。表表5.1.2 回归系数回归系数 a、 b选用表选用表 粗骨料品种粗骨料品种系数系数碎石碎石卵石卵石 a0.53 0.49 b0.200.13砂率砂率1 1 砂率应根据骨料的技术指标、混凝土拌合物性能和施工要求，参考既有历史资料确定。2

13、2 当缺乏砂率的历史资料可参考时，混凝土砂率的确定应符合下列规定：1）坍落度小于10mm的混凝土，其砂率应经试验确定。（干硬性混凝土）2）坍落度为10mm60mm的混凝土，其砂率可根据粗骨料品种、最大公称粒径及水胶比按表5.4.1选取。3）坍落度大于60mm的混凝土，其砂率可经试验确定，也可在表5.4.2的基础上，按坍落度每增大20mm、砂率增大1的幅度予以调整。表5.4.1普通配合比设计新规范的要点u应至少采用三个不同的配合比。当采用三个不同的配合比时，其中一个应为本规程第6.1.4条确定的试拌配合比，另外两个配合比的水胶比宜较试拌配合比分别增加和减少0.05，用水量应与试拌配合比相同，砂率

14、可分别增加和减少1。u6.2.4 6.2.4 配合比调整后，应对设计要求的混凝土耐配合比调整后，应对设计要求的混凝土耐久性能进行试验，符合设计规定的耐久性能要求的久性能进行试验，符合设计规定的耐久性能要求的配合比方可确定为设计配合比。配合比方可确定为设计配合比。普通配合比设计新规范的要点u3.0.3 3.0.3 控制最大水胶比是保证混凝土耐久性能的重要手段，而水胶比又是混凝土配合比设计的首要参数。混凝土结构设计规范GB50010对不同环境条件的混凝土最大水胶比作了规定。u3.0.4 3.0.4 在控制最大水胶比条件下，表3.0.4中最小胶凝材料用量是满足混凝土施工性能和掺加矿物掺合料后满足混凝

15、土耐久性能的胶凝材料用量下限。普通配合比设计新规范的要点u3.0.53.0.5 规定矿物掺合料最大掺量主要是为了保证混凝土耐久性能。当采用超出表当采用超出表3.0.5-13.0.5-1和表和表3.0.5-23.0.5-2给出的矿物掺合料最大掺量时，全然否给出的矿物掺合料最大掺量时，全然否定不妥，通过对混凝土性能进行全面试验论证，定不妥，通过对混凝土性能进行全面试验论证，证明结构混凝土安全性和耐久性可以满足设计证明结构混凝土安全性和耐久性可以满足设计要求后，还是能够采用的。要求后，还是能够采用的。 普通配合比设计新规范的要点u在没有特殊规定的情况下，混凝土强度试件在28d龄期进行抗压试验；当设计

16、规定采用60d或90d等其它龄期强度时，混凝土强度试件在相应的龄期进行抗压试验。配合比设计的原则与注意事项配合比设计的原则与注意事项u低水胶比对现代混凝土很重要，低水胶比对现代混凝土很重要，依靠高效减水剂依靠高效减水剂和优质矿物细粉掺合料实现混凝土的低水胶比。和优质矿物细粉掺合料实现混凝土的低水胶比。u不能过分地提高胶凝材料的用量不能过分地提高胶凝材料的用量。胶凝材料过多，。胶凝材料过多，不仅成本高，混凝土的体积稳定性也差，同时，不仅成本高，混凝土的体积稳定性也差，同时，对获得高的强度意义不大。对获得高的强度意义不大。应该通过合理调整粗应该通过合理调整粗细骨料用量及砂率控制空隙率，实现较低水胶

17、比细骨料用量及砂率控制空隙率，实现较低水胶比下的良好和易性。下的良好和易性。技术理念的改变技术理念的改变技术理念的改变技术理念的改变配合比设计的原则与注意事项GB/T50476-2008 混凝土结构耐久性设计规范条款配合比设计的原则与注意事项GB/T50476-2008 混凝土结构耐久性设计规范条款B.1 B.1 配筋混凝土的胶凝材料中，矿物掺和料用量占胶凝材料配筋混凝土的胶凝材料中，矿物掺和料用量占胶凝材料总量的比值应符合下表规定。总量的比值应符合下表规定。3.4.3 3.4.3 结构构件的混凝土强度等级应同时满足构结构构件的混凝土强度等级应同时满足构件承载能力和耐久性的设计要求。件承载能力

18、和耐久性的设计要求。结构混凝土性能技术规范结构混凝土性能技术规范 6.2表表6.26.2不同等级混凝土最大浆骨比和用水量不同等级混凝土最大浆骨比和用水量强度等级最大浆骨体积比最大用水量（kg/m3）C30C50（不含C50）0.32170C50C60（含C60）0.35160C60以上（不含C60）0.38150粗骨料最大粒径选择表4.6环境条件水溶性氯离子最大含量（%，水泥用量的质量百分比）钢砼预应力砼素砼干燥环境0.300.061.00潮湿但不含氯离子的环境0.20潮湿且含有氯离子的环境、盐渍土环境0.10除冰盐等侵蚀性物质的腐蚀环境0.064 4 基本规定（基本规定（最小含气量）4.7

19、4.7 长期处于潮湿或水位变动的寒冷和严寒环境、以及盐冻环境的混凝土应掺用引气剂。引气剂掺量应根据混凝土含气量要求经试验确定；掺用引气剂的混凝土最小含气量应符合表4.7的规定，最大不宜超过7.0%。u掺加适量引气剂有利于混凝土的耐久性，尤其对掺加适量引气剂有利于混凝土的耐久性，尤其对于有较高抗冻要求的混凝土，掺加引气剂可以明于有较高抗冻要求的混凝土，掺加引气剂可以明显提高混凝土的抗冻性能。引气剂掺量要适当，显提高混凝土的抗冻性能。引气剂掺量要适当，引气量太少作用不够，引气量太多混凝土强度损引气量太少作用不够，引气量太多混凝土强度损失较大。失较大。表4.7粗骨料最大公称粒径（mm）混凝土最小含气

20、量（%）潮湿或水位变动的寒冷和严寒环境盐冻环境40.04.55.025.05.05.520.05.56.0u吴中伟提出的简易配合比设计方法的吴中伟提出的简易配合比设计方法的基本原则是要基本原则是要求砂石有最小的混合空求砂石有最小的混合空隙率隙率，按绝对体积法原理计算按绝对体积法原理计算。具体。具体步骤和实例如下：步骤和实例如下： 简易配合比设计方法简易配合比设计方法1) 1) 首先选择高性能混凝土平均或常用性能指首先选择高性能混凝土平均或常用性能指标作为基准，或选用工程要求的性能为基标作为基准，或选用工程要求的性能为基准，然后再试配调整，满足其他条件或要准，然后再试配调整，满足其他条件或要求。

21、求。u例如要求耐久性为低渗透性，要求用例如要求耐久性为低渗透性，要求用Nernst-Nernst-EinsteinEinstein法测定的氯离子扩散系数为法测定的氯离子扩散系数为(50(50100)100)1010-14-14m m2 2/s/s，配制强度为，配制强度为404050MPa50MPa，工，工作性要求坍落度为作性要求坍落度为180180200mm200mm，1h1h坍落度损坍落度损失不大于失不大于10%10%，无离析等。，无离析等。2) 2) 求砂石混合空隙率求砂石混合空隙率，选择最小值，选择最小值u可先从砂率可先从砂率38%38%40%40%开始开始，将不同砂石比的砂石混，将不同

22、砂石比的砂石混合，分三次装入一个合，分三次装入一个151520L20L的不变形的容重筒中，的不变形的容重筒中，用直径为用直径为15mm15mm的圆头捣棒各插捣的圆头捣棒各插捣3030下下( (或在振动台或在振动台上振动至试料不再下沉为止上振动至试料不再下沉为止) )，刮平表面后称量，刮平表面后称量，并换算成松椎密度并换算成松椎密度0 0 (kg/m (kg/m3 3),),测出砂石混合料的测出砂石混合料的混合表观密度混合表观密度(kg/m(kg/m3 3) )，一般为，一般为2.65g/cm2.65g/cm3 3左右。左右。计算，最经济的混合空隙率约为计算，最经济的混合空隙率约为16%16%，

23、一般为，一般为20%20%22%22%。3) 3) 计算胶凝材料浆量计算胶凝材料浆量u胶凝材料浆量等于砂石混合空隙体积加富余胶凝材料浆量等于砂石混合空隙体积加富余量。量。胶凝材料浆富余量取决于工作性要求和胶凝材料浆富余量取决于工作性要求和外加剂性质和掺量，可先按坍落度外加剂性质和掺量，可先按坍落度180180200mm200mm估计为估计为8%8%10%10%，由试拌决定。假设为，由试拌决定。假设为8%8%，为为20%20%，则浆体积为，则浆体积为+8%=28%+8%=28%，即，即280L/m280L/m3 3。4) 4) 计算各组分用量计算各组分用量u设选用水胶比为设选用水胶比为0.40.

24、4，掺入磨细矿渣，掺入磨细矿渣30%30%，水泥密度为水泥密度为3.15g/cm3.15g/cm3 3，磨细矿渣密度为，磨细矿渣密度为2.5g/cm2.5g/cm3 3，则，则uu即即1L1L浆用胶凝材料浆用胶凝材料1.35kg1.35kg。1=1.350.70.3+0.43.152.5胶凝材料用量浆体积u1 m1 m3 3胶凝材料总用量胶凝材料总用量 = 280= 2801.35 =378 kg/m1.35 =378 kg/m3 3u水泥用量水泥用量 = 378= 3780.7 =265 kg/m0.7 =265 kg/m3 3u矿渣用量矿渣用量 = 378= 3780.3 =113 kg/

25、m0.3 =113 kg/m3 3u水用量水用量 = 378= 3780.4 =151kg/m0.4 =151kg/m3 3u集料总用量集料总用量 = (1000-280)= (1000-280)2.65 =1908 kg/m2.65 =1908 kg/m3 3u砂用量砂用量 = 1908= 190840% =763 kg/m40% =763 kg/m3 3u 石用量石用量 = 1908-763 =1145 kg/m= 1908-763 =1145 kg/m3 3u因引入了浆体积富余量，总体积略超过因引入了浆体积富余量，总体积略超过1m1m3 3，故所计，故所计算的各材料用量总需按实测的表观密

26、度校正算的各材料用量总需按实测的表观密度校正。u5) 5) 或按或按15L15L筒试配的砂石量筒试配的砂石量+ +以上胶凝材料和以上胶凝材料和水各量的水各量的1.5%1.5%，掺入外加剂试拌，测坍落度，掺入外加剂试拌，测坍落度和流动度。如不符，则调整富余量或外加剂和流动度。如不符，则调整富余量或外加剂掺量。达到要求后，再装入筒中称量筒中混掺量。达到要求后，再装入筒中称量筒中混凝土和多余混凝土拌合物质量，求出混凝土凝土和多余混凝土拌合物质量，求出混凝土表观密度，并校正各计算量。一般允许坍落表观密度，并校正各计算量。一般允许坍落度误差为度误差为40mm40mm，富余量误差为，富余量误差为1.5%1

27、.5%。u在以上基础上，经多次试拌，求得符合要求在以上基础上，经多次试拌，求得符合要求的合理、经济的配合比。但针对此方法提出的合理、经济的配合比。但针对此方法提出两点改进建议，两点改进建议，第一是浆体富余量在第一是浆体富余量在8%8%以上，以上，不一定在不一定在8 810%10%之间，由试拌决定。之间，由试拌决定。第二是第二是粗骨料应该采取两个以上粒级混拌的方法，粗骨料应该采取两个以上粒级混拌的方法，使混拌后的粗骨料空隙率小于使混拌后的粗骨料空隙率小于42%42%。据以饱和面干骨料的配合比设计据以饱和面干骨料的配合比设计 u清华大学廉慧珍教授针对当代混凝土的特点，清华大学廉慧珍教授针对当代混凝

28、土的特点，提出了提出了“当代混凝土配合比要素的选择和配当代混凝土配合比要素的选择和配合比计算方法的建议合比计算方法的建议”。当代混凝土配合比。当代混凝土配合比选择的内容实际上是选择的内容实际上是水胶比、浆骨比、砂石水胶比、浆骨比、砂石比和矿物掺和料在胶凝材料中的比例等四要比和矿物掺和料在胶凝材料中的比例等四要素的确定素的确定，以及按照满足施工性要求的前提，以及按照满足施工性要求的前提下紧密堆积原理的计算方法。下紧密堆积原理的计算方法。 混凝土各组成材料的关系和性质及其作用和影响 u由图可看出，混凝土配合比四要素都影响拌由图可看出，混凝土配合比四要素都影响拌和物与硬化混凝土性能，当决定混凝土强度

29、和物与硬化混凝土性能，当决定混凝土强度和密实性的和密实性的水胶比水胶比确定之后，所有要素都影确定之后，所有要素都影响拌和物施工性能。施工是保证混凝土质量响拌和物施工性能。施工是保证混凝土质量的最后的和最关键的环节，则考虑浆体浓度的最后的和最关键的环节，则考虑浆体浓度的因素、按拌和物的施工性能选择拌和物的的因素、按拌和物的施工性能选择拌和物的砂石比与浆骨比，就是混凝土配合比选择的砂石比与浆骨比，就是混凝土配合比选择的主要因素。主要因素。其中浆骨比是保证硬化前后混凝其中浆骨比是保证硬化前后混凝土性能的核心因素。无论是改变水胶比，还土性能的核心因素。无论是改变水胶比，还是矿物掺和料用量，调整配合比时

30、应使用等是矿物掺和料用量，调整配合比时应使用等浆体体积法，以保持浆骨比不变。浆体体积法，以保持浆骨比不变。 确定混凝土配合比的原则确定混凝土配合比的原则 1) 1) 按具体工程提供的按具体工程提供的混凝土技术要求混凝土技术要求选择原材选择原材料和配合比料和配合比2) 2) 注重骨料级配和粒形，按最大松堆密度法优化级注重骨料级配和粒形，按最大松堆密度法优化级配骨料，配骨料，但级配后空隙率应不大于但级配后空隙率应不大于42%42%；3) 3) 按最小浆骨比按最小浆骨比( (即最小用水量或胶凝材料总量即最小用水量或胶凝材料总量) )原原则，尽量减小浆骨比则，尽量减小浆骨比，根据混凝土强度等级和最小，

31、根据混凝土强度等级和最小胶凝材料总量的原则确定浆骨胶凝材料总量的原则确定浆骨( (体积体积) )比，按选定的比，按选定的浆骨比得到浆骨比得到1m1m3 3混凝土拌和物浆体体积和骨料体积；混凝土拌和物浆体体积和骨料体积；计算骨料体积所使用的密度应当是饱和面干状态下计算骨料体积所使用的密度应当是饱和面干状态下所测定的；所测定的；4) 4) 按施工性要求选择砂石比，按施工性要求选择砂石比，按按混凝土技混凝土技术要求术要求中的混凝土目标性能确定中的混凝土目标性能确定矿物掺和矿物掺和料掺量和水胶比料掺量和水胶比。5) 5) 分别按绝对体积法用浆体体积计算胶凝材分别按绝对体积法用浆体体积计算胶凝材料总量和

32、用水量；用骨料体积计算砂、石用料总量和用水量；用骨料体积计算砂、石用量。调整水胶比时，保持浆体体积不变。量。调整水胶比时，保持浆体体积不变。6) 6) 根据工程特点和技术要求选择合适的外加根据工程特点和技术要求选择合适的外加剂，用高效减水剂掺量调整拌和物的施工性。剂，用高效减水剂掺量调整拌和物的施工性。7) 7) 由于水泥接触水时就开始水化，拌和物的由于水泥接触水时就开始水化，拌和物的实际密实体会积略小于各材料密度之和，则实际密实体会积略小于各材料密度之和，则当未掺入引气剂时，可不考虑搅拌时挟入约当未掺入引气剂时，可不考虑搅拌时挟入约1%1%的空气。的空气。 混凝土配合比四要素的选择混凝土配合

33、比四要素的选择 1) 水胶比 对有耐久性要求的混凝土，按照结构设计和施工给出混凝土技术要求中的最低强度等级，按保证率95%确定配制强度；以最大水胶比作为初步选水胶比，再依次减以最大水胶比作为初步选水胶比，再依次减小小0.050.050.10.1百分点取百分点取3 35 5个水胶比试配，得个水胶比试配，得出水胶比和强度的直线关系，找出上述配制出水胶比和强度的直线关系，找出上述配制强度所需要的水胶比，进行再次试配。强度所需要的水胶比，进行再次试配。 或按无掺和料的普通混凝土强度-水灰比关系选择一个基准水灰比，掺入粉煤灰后再按等浆骨比调整水胶比。一般，有耐一般，有耐久性要求的中等强度等级混凝土，掺用

34、粉久性要求的中等强度等级混凝土，掺用粉煤灰超过煤灰超过30%30%时（包括水泥中已含的混合材时（包括水泥中已含的混合材料），水胶比宜不超过料），水胶比宜不超过0.440.44。 2) 2) 浆骨浆骨( (体积体积) )比比 在水胶比一定的情况下的用水量或胶凝材料总量，或骨料总体积用量即反映浆骨比。对于泵送混凝土，可按表7-3选择，或按GB/T 50746-2008混凝土结构耐久性设计规范对最小和最大胶凝材料的限定范围，由试配拌和物工作性确定，取尽量小的浆骨比值。取尽量小的浆骨比值。水胶比一定时，浆骨比小的，强度会稍低、水胶比一定时，浆骨比小的，强度会稍低、弹性模量会稍高、体积稳定性好、开裂风险

35、弹性模量会稍高、体积稳定性好、开裂风险低低，反之则相反。强度等级浆体百分率（浆骨体积比） 用水量 （kg/m3）C30C50（不含C50）0.32（12）175C50C60（含C60）0.35（11.86）160C60以上（不含C60）0.38（11.63）145不同等级混凝土最大浆骨比 3) 砂石比 通常在配合比中的砂石比，以一定浆骨通常在配合比中的砂石比，以一定浆骨比（或骨料总量）下的砂率表示。比（或骨料总量）下的砂率表示。对级配良好的石子，砂石的选择以石子松堆空隙率与砂的松堆空隙率乘积为0.160.2为宜。一般，泵送混凝土砂率一般，泵送混凝土砂率不宜小于不宜小于36%36%，并不宜大于，

36、并不宜大于45%45%。为此应充分重视石。为此应充分重视石子的级配，以不同粒径的两级配或三级配后松堆空子的级配，以不同粒径的两级配或三级配后松堆空隙率不大于隙率不大于42%42%为宜。石子松堆空隙率越小，砂石为宜。石子松堆空隙率越小，砂石比可越小比可越小。在水胶比和浆骨比一定的条件下，砂石比的变动主要可影响施工性和变形性质，对硬化后的强度也会有所影响（在一定范围内，砂率小的，强度稍低，弹性模量稍大，开裂敏感性较低，拌和物粘聚性稍差，反之则相反）。 4) 4) 矿物掺和料掺量矿物掺和料掺量 矿物掺和料的掺量应视工程性质、环境和矿物掺和料的掺量应视工程性质、环境和施工条件而选择。对于完全处于地下和

37、水下的施工条件而选择。对于完全处于地下和水下的工程，尤其是大体积混凝土如基础底板、咬合工程，尤其是大体积混凝土如基础底板、咬合桩或连续浇注的地下连续墙、海水中的桥梁桩桩或连续浇注的地下连续墙、海水中的桥梁桩基、海底隧道底板或有表面处理的侧墙以及常基、海底隧道底板或有表面处理的侧墙以及常年处于干燥环境（相对湿度年处于干燥环境（相对湿度40%40%以下）的构件以下）的构件等，当没有立即冻融作用时，矿物掺和料可以等，当没有立即冻融作用时，矿物掺和料可以用到最大掺量（矿物掺和料占胶凝材料总量的用到最大掺量（矿物掺和料占胶凝材料总量的最大掺量粉煤灰为最大掺量粉煤灰为50%50%，磨细矿渣为，磨细矿渣为7

38、5%75%）；）； 一年中环境相对湿度变化较大一年中环境相对湿度变化较大( (冷天处冷天处在相对湿度为在相对湿度为50%50%左右、夏季相对湿度左右、夏季相对湿度70%70%以以上）无化学腐蚀和冻融循环一般环境中的构上）无化学腐蚀和冻融循环一般环境中的构件，对断面小、保护层厚度小、强度等级低件，对断面小、保护层厚度小、强度等级低的构件（如厚度只有的构件（如厚度只有101015cm15cm）的楼板，）的楼板，当当水胶比较大时（如大于水胶比较大时（如大于0.50.5），粉煤灰掺量不），粉煤灰掺量不宜大于宜大于20%20%，矿渣掺量不宜大于，矿渣掺量不宜大于30%30%（均包括（均包括水泥中已含的混

39、合材料）。水泥中已含的混合材料）。 不同环境下矿物掺和料的掺量选择见不同环境下矿物掺和料的掺量选择见GB/T GB/T 50746-200850746-2008混凝土结构耐久性设计规范混凝土结构耐久性设计规范附附录录B B和条文说明附录和条文说明附录B B。如果采取延长湿养护时。如果采取延长湿养护时间或其他增强钢筋的混凝土保护层密实度措施，间或其他增强钢筋的混凝土保护层密实度措施，则可超过以上限制。则可超过以上限制。混凝土配合比选择实例 1) 技术条件： 某滨海城市地下水位为某滨海城市地下水位为-2m, -2m, 地下水中硫酸根离地下水中硫酸根离子和氯离子含量具有对混凝土结构中等腐蚀程度子和氯

40、离子含量具有对混凝土结构中等腐蚀程度；商住楼地下两层，底层车库墙体厚度为商住楼地下两层，底层车库墙体厚度为350mm350mm，设计，设计使用年限为使用年限为7070年，保护层厚度为年，保护层厚度为50mm50mm，设计强度等，设计强度等级为级为C40/P8C40/P8；混凝土浇筑季节最高气温；混凝土浇筑季节最高气温3333，最低，最低气温气温2121。要求施工期间每次连续浇筑。要求施工期间每次连续浇筑100m100m3 3，宽度，宽度不大于不大于0.1mm0.1mm的纵向裂缝不多于的纵向裂缝不多于3 3条。混凝土最大水条。混凝土最大水胶比为胶比为0.450.45，最小胶凝材料用量最小，最小胶

41、凝材料用量最小320kg/m320kg/m3 3，最，最大大450kg/m450kg/m3 3；骨料最大粒径；骨料最大粒径25mm25mm。混凝土坍落度。混凝土坍落度180180200mm200mm，到达现场浇筑前坍落度应为，到达现场浇筑前坍落度应为160160180mm180mm。2) 技术要点 确认确认混凝土技术要求混凝土技术要求提供的工程所提供的工程所处环境为处环境为V-CV-C级，对处于地下的级，对处于地下的350mm350mm墙体热墙体热天施工来说，应按大体积混凝土考虑，以控天施工来说，应按大体积混凝土考虑，以控制温度应力产生的裂缝为重点。制温度应力产生的裂缝为重点。3)原材料选择水

42、泥：水泥： 振兴振兴P.O.42.5P.O.42.5，已掺入粉煤灰，已掺入粉煤灰20%20%，水化热，水化热262 KJ/kg262 KJ/kg，密度，密度3.0g/cm3.0g/cm3 3 ，氯离子含量，氯离子含量0.6%0.6%，标准稠度用水量标准稠度用水量27%27%；粉煤灰；粉煤灰；0.045mm0.045mm筛筛余量筛筛余量17%17%，密度，密度2.2g/cm2.2g/cm3 3, , 烧失烧失量量4.5%4.5%，需水量比，需水量比103%103%；粗骨料粗骨料5 510mm10mm和和101025mm25mm以以2828级配后，表观密度级配后，表观密度2.69 g/c/m2.6

43、9 g/c/m3 3，自然堆积密度，自然堆积密度1620kg/m1620kg/m3 3，空隙率，空隙率40%40%；细骨料：筛除细骨料：筛除5mm5mm以上颗粒的河砂，表观密度以上颗粒的河砂，表观密度2.6 g/m2.6 g/m3 3，松堆密度松堆密度1432kg/m1432kg/m3 3，空隙率为，空隙率为45%45%。外加剂：略外加剂：略4) 配制强度的确定：略5) 混凝土配合比参数选择水胶比：按技术要求最大值选用水胶比：按技术要求最大值选用W/BW/B为为0.440.44；砂石比：按最紧密堆积原则，根据石子空隙率，砂石比：按最紧密堆积原则，根据石子空隙率，选取砂率为选取砂率为40%40%

44、，则砂石质量比为，则砂石质量比为SG = 4060=0.67SG = 4060=0.67；体积比为；体积比为0.670.672.672.672.60 =0.69 2.60 =0.69 浆骨比：选择浆骨比为浆骨比：选择浆骨比为VpVpVAVA=3268=3268，则，则VA=0.68mVA=0.68m3 3； 粉煤灰掺量：按GB/T 50746-2008混凝土耐久性设计规范条文说明附录B，对V-C 的环境作用有： 下限： 上限： 因拟掺入膨胀剂，为控制混凝土温升，不宜再掺入矿渣粉；则上述限定中，单掺粉煤灰的掺量限单掺粉煤灰的掺量限定范围为定范围为252550%50%，鉴于，鉴于P.O.425P.

45、O.425水泥中已掺入粉煤水泥中已掺入粉煤灰灰20%20%，现选择粉煤灰掺量，现选择粉煤灰掺量=30%=30%。14 . 025. 0SLF18 .05 .0SLF6) 初步配合比计算由材料条件知由材料条件知VA=0.68VA=0.68，并，并SG=0.67SG=0.67则计算得则计算得G=1080 kg/mG=1080 kg/m3 3，S=724kg/mS=724kg/m3 3最大最大(W(W)1)10.440.44B=C+ F B=C+ F ，则：，则： 1m1m3 3中中VpVp VA=3268 VA=3268，则，则VpVp =0.32 m =0.32 m3 3V VB B+V+VW

46、W=V=Vp p = 0.32 = 0.32 =2.77 =2.770.44=1.22 0.44=1.22 77. 23 . 23 . 00 . 37 . 01FFCCB1BBWBWVV由上式：W=176kg/m3, B=400kg/m3，由设定的粉煤灰掺量为30%，得知粉煤灰用量为120kg/m3。 水(WB)1P.O.42.5普通水泥粉煤灰砂石高效减水剂1760.4428012030%7241080略8) 试配、调整 略9) 生产配合比 按上述步骤另外分别计算出(W/B)2=0.42、(W/B)3=0.40的配合比，取得3组(B/W)- 性能关系，从中优选出生产配合比。 改变水胶比时计算混

47、凝土配合比的等浆体体积法举例改变水胶比时计算混凝土配合比的等浆体体积法举例 按以上步骤另外分别计算出(W/B)2=0.42、(W/B)3=0.40的配合比，与(W/B)1=0.44一起，共取得3组(B/W)-性能关系，以备优选生产配合比。 改变水胶比后浆体量发生变化，会影响到施工性，应按等浆体体积进行调整调整说明：水胶比0.42时，浆量减小了8升，可能影响施工性，如增加9kg粉煤灰和4 kg水，则浆体体积可增加到323升，可视为不变； 水胶比0.40时，浆量减小了16升，如增加17kg粉煤灰和7kg水，则浆体量增加到323升，可视为不变； 调整后质量水胶比不变，浆骨体积比不变，则调整后质量水胶

48、比不变，浆骨体积比不变，则砂石用量可不作调整，施工性不受影响砂石用量可不作调整，施工性不受影响； 如果调整水胶比后浆骨比减小，则拌和物体积会不足，从而影响施工性，可按新调整的水胶比增加浆量（即同时增加水和胶凝材料用量），骨料用量不变而不改变浆骨比； 尽管浆骨比不变，而浆体浓度可能有变化，可视胶凝材料的需水性，调整减水剂用量。 原材料胶凝材料(B)水(W)浆体数量W/B砂石密度（g/cm3） 2.712.602.69原配合比用量(kg/m3) 4001765760.44 7241080体积(m3m3) 0.1480.1760.3240.2780.401改变水胶比后的配合比 计算用量(kg/m3)

49、4001685680.42体积(m3m3)0.1480.1680.316调整用量(kg/m3)4091725810.42体积(m3m3)0.1510.1720.323计算用量(kg/m3)400160560 0.40体积(m3m3)0.1480.1600.308调 整用量(kg/m3)4171675840.40体积(m3m3)0.1560.1670.323改变水胶比后按等浆体体积进行调整配合比的计算改变水胶比后按等浆体体积进行调整配合比的计算 改变矿物掺和料掺量时计算配合比的等浆体体改变矿物掺和料掺量时计算配合比的等浆体体积法举例积法举例 如果已有一无掺和料的硅酸盐水泥混凝如果已有一无掺和料的

50、硅酸盐水泥混凝土的配合比，当掺入粉煤灰后，需用等浆土的配合比，当掺入粉煤灰后，需用等浆体体积，保持原配比的浆骨比不变，以保体体积，保持原配比的浆骨比不变，以保持混凝土的积稳定性。假定混凝土原配合持混凝土的积稳定性。假定混凝土原配合比如表中所示，掺入粉煤灰比如表中所示，掺入粉煤灰30%30%，按粉煤灰，按粉煤灰特性，掺入粉煤灰的混凝土水胶比必须不特性，掺入粉煤灰的混凝土水胶比必须不大于大于0.50.5。计算配合比步骤见表。计算配合比步骤见表 等浆体体积法计算过程举例等浆体体积法计算过程举例 原材料水泥(c)水(w)FA(30%)浆体数量W/B砂石密度（g/cm3）3.1012.42.612.67

51、原配合比用量(kg/m3)34719805450.576811151体积(m3m3)0.1120.19800.3100.2610.431简单等量取代掺入粉煤灰用量(kg/m3)243198104545体积(m3m3)0.0780.1980.0430.319掺粉煤灰后保持浆骨比计算用量(kg/m3)243188104545 0.546811151体积(m3m3)0.0780.1880.0430.3100.2610.431按耐久性要求水胶比为0.44用量(kg/m3)243153104500 0.44体积(m3/ m3)0.0780.1530.0430.274按保持原浆骨比调整需增加体积(m3 /

52、 m3)0.0100.0200.0060.036用量(kg/m3)273173118564 0.446811151体积(m3 / m3)0.0880.1730.0490.3100.2610.4311)1)计算说明计算说明实测各原材料密度计算1 m3中原浆体体积 Vp=Vc+Vw=0.112+0.198=0.310 m m3 3 ；掺入粉煤灰30%等量取代水泥后：粉煤灰用量为3470.3=104kg，实测粉煤灰密度为2.4 g/cm3则浆体体积为104/2400=0.043 m m3 3；水泥用量为347-104=243kg, 实测水泥密度为3.1g/ m m3 3，则体积为243/3100=0

53、.078 m m3 3浆体体积为：0.078+0.043+0.198=0.319 m m3 3；计算说明计算说明 要保持浆体体积仍为0.310 m m3 3不变，需减水0.01 m3，用水量从198 kg/ m m3 3减为188 kg/m3，则水胶比应为188/347=0.54；掺粉煤灰的混凝土水胶比应不大于0.5，并随粉煤灰掺量的增加而降低，现掺量为30%时，按耐久性要求设水胶比为0.44，用水量为3470.44 =153 kg。浆体体积为0.153+0.078+0.043=0.274 m m3 3，则浆体体积不足。计算说明 为保持原浆骨比，需增加浆体0.036m3。按浆体中原比例调整，增

54、加水(0.036/0.274) 0.153=0.02 m m3 3，增加水泥(0.036/0.274)0.078=0.010 m m3 3，增加粉煤灰(0.036/0.274) 0.043=0.006 m m3 3。2) 2) 计算结果计算结果掺30%粉煤灰的混凝土配合比计算结果见表材料水泥水粉煤灰浆体总量水胶比砂石拌和物表观密度质量kg/m32731731175600.4468111512392体积m3/m30.0880.1730.0490.3100.440.2610.4311结果，胶凝材料总用量从347 kg/m3增加到390 kg/m3，但因用水量减少，故浆体体积不变，即浆骨比保持不变。

55、无论是经过优选还是经过调整得出的配合比，都必须再经过试拌。 需要说明的问题u据以骨料饱和面干的配合比设计方案是要据以骨料饱和面干的配合比设计方案是要求骨料饱和面干状态的。（实验室将提供求骨料饱和面干状态的。（实验室将提供风干砂和饱和面干砂）风干砂和饱和面干砂）抗渗混凝土抗渗混凝土1.11.1 抗渗混凝土的原材料应符合下列规定：1水泥宜采用普通硅酸盐水泥 4粉煤灰等级应为级或级。 u大量抗渗混凝土用于地下工程，为了提高抗渗性能和适合地下环境特点，掺加外加剂和矿物掺合料十分有利。在以胶凝材料最小用量作为控制指标的情况下，采用普通硅酸盐水泥有利于提高混凝土耐久性能和进行质量控制。骨料粒径太大和含泥（

56、包括泥块）较多都对混凝土抗渗性能不利。 2 抗冻混凝土 2.12.1 抗冻混凝土的原材料应符合下列规定 6在钢筋混凝土和预应力混凝土中不得掺用含有氯盐的防冻剂；在预应力混凝土中不得掺用含有亚硝酸盐或碳酸盐的防冻剂。u采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制抗冻混凝土是一个基本做法；骨料含泥（包括泥块）较多和骨料坚固性差都对混凝土抗冻性能不利。一些混凝土防冻剂中掺用氯盐，如果采用会引起混凝土中钢筋锈蚀，导致严重的结构混凝土耐久性问题。混凝土外加剂应用技术规范GB50119规定含亚硝酸盐或碳酸盐的防冻剂严禁用于预应力混凝土结构。2 抗冻混凝土 2.22.2 抗冻混凝土配合比应符合下列规定：1最大水胶比和

57、最小胶凝材料用量（最小胶凝材料用量（增加的）应符合表7.2.2-1的规定 2复合矿物掺合料掺量宜符合表7.2.2-2的规定；其它矿物掺合料掺量宜符合本规程表3.0.5-1的规定 （增加）u在通常水胶比情况下，混凝土中掺入过量矿物掺合料也对混凝土抗冻性能不利。混凝土中掺用引气剂是提高混凝土抗冻性能的有效方法之一。 3泵送混凝土 3.23.2 泵送混凝土配合比应符合下列规定：1胶凝材料用量不宜小于300kg/m3；2砂率宜为35%45%；3. 3.泵送混凝土的用水量与水泥和矿物掺合料的泵送混凝土的用水量与水泥和矿物掺合料的总量之比不宜大于总量之比不宜大于0.60;0.60;（删除内容）（删除内容）u如果胶凝材料用量太少，水胶比大则浆