C20混凝土配合比设计.doc

C20混凝土配合比设计
可供应 32.5水泥 密度：：Pc=3.10富裕系数：rc=1.13 中砂 表观密度:P/s=2.65 碎石最大粒径：dmax=40mm表观密度：2.70,砼坍落度：30-50mm
1、确定混凝土配制强度：
按题意已知：设计要求砼强度Ry=20Mpa 按表3-3-2标准差ó=5.0按式：（3-3-1） Ryp=Ry+1.645*5.0=20+1.645*5=28.2Mpa
2、计算水灰比：ó2
(1)按强度要求计算水灰比：
1、 计算水泥实际强度：
由题意已知采用，水泥Rd=32.5Mpa,水泥富裕系数：Rc=1.13（通常取
Rc=1.00-1.13） Rs=RcRd=1.13*32.5=36.7Mpa
2、 计算水灰比：
已知砼配制强度Ryp=28.2Mpa,水泥实际强度Rs=36.7Mpa砼强度回归系数
采用表（3-1-7）A=0.48 B=0.52 按式（3-3-6）计算水灰比：
W/C=ARs/(Ryp+ABRs)=(0.48*36.7)/(28.2+0.48*0.52*36.7)=0.47
(2)按耐久性校核水灰比：
根据砼所处环境条件属严寒地区，查表（3-3-3）允许最大水灰比0.60，按强度计算水灰比0.47，符合耐久性要求，采用水灰比为0.47（如不符合采用最大水灰比0.60）
3、选定单位用水量：
要求砼坍落度为30-50mm，碎石最大粒径dmax=40mm 查表（3-3-4）选用水量为175kg/cm3
4、计算单位用水量：
1、已知 砼单位用水量：Mo=175g/cm3 水灰比：w/c=0.47 单位用水量为：
Co=175/c=0.47=175/0.47=372.3kg/cm3
2、按耐久性计算：
根据砼所处寒冷要区配筋砼查表（3-3-3）最小水泥用量为不低于280kg/cm3按强度要求计算单位用灰量372.3kg/cm3符合耐久性要求，（如下符合就采用280）故采用单位用灰量372.3kg/cm3
5、选定砂率（ßs）:
已知碎石最大粒径40mm，水灰比0.47，查表（3-3-5）选定砂率范围30-35%，选定砂率为33%
6、计算砂石用量：
采用假定砼混合料湿表观密度Pcp=2400 kg/cm3
解得：2400-372-175=1853
砂：1853*33%=611 kg/cm3
石：1853*（1-33%）=1242 kg/cm3
即；水泥：砂子；碎石：水=372：611：1242：175
Co: So: Go: Wo = 1: 1.64: 3.3: 0.47

标准差ó值表 表3-3-2
强度等级（Mpa）
低于C20
C20-C35
高于C35
标准差ó（Mpa）
4.0
5.0
6.0
混凝土强度公式的经验常数A、B（JGJ 55-96） 表3-1-7
集 料 类 别
经 验 常 数
A
B
碎石
0.48
0.52
卵石
0.50
0.61
混凝土湿表观密度参考表达式 表3-3-6
混凝土强度等级
C7.5 - C15
C20 - C30
> C40
假定湿表观密度（Kg/m3）
2300 - 2360
2360 - 2400
2450
普通混凝土的最大水灰比和最小水泥用量（JGJ/T155-96） 表3-3-3
环境条件
结构物类型
最大水灰比比值
最小水泥用量（Kg）
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
不作规定
0.65
.060
200
260
300

潮
湿
环
境

无
冻
害

高温度的室内
室外部件
在非侵蚀性和（或）
水中部分
0.70
0.60
0.60
225
280
300
有
冻
害
经受冻害的室外部件
在非侵蚀性和（或）水中且经受冻害的部分
高湿度且经受冻害中的
室内部件
0.55
0.55
0.55
250
280
300
有冻害和除冰剂
的潮湿环境
经受冻害和除冰剂作用的室内和室外部件
0.50
0.50
0.50
300
300
300
普通混凝土的用水量选用表（Kg/m3）（JGJ/55-96） 表3-3-4
拌合物稠度
卵石最大粒径（mm）
碎石最大粒径（mm）
项目
指标
10
20
40
16
20
40
维勃稠度
（s）
15-20
175
160
145
180
170
155
10-15
180
165
150
185
175
160
5-10
185
170
155
190
180
165
坍落度
（mm）
10-30
190
170
150
200
185
165
30-50
200
180
160
210
195
175
50-70
210
190
170
220
205
185
70-90
215
195
175
230
215
195

混凝土的砂率选用表（%）（JGJ/T55-96） 表3-3-5

水灰比
（W/C）
卵石最大粒径（mm）
碎石最大粒径（mm）
10
20
40
16
20
40
0.40
26-32
25-31
24-30
30-35
29-34
27-32
0.50
30-35
29-34
28-33
33-38
32-37
30-35
0.60
33-38
32-37
31-36
36-41
35-40
33-38
0.70
36-41
35-40
34-39
39-44
38-43
36-41

水泥混凝土配合比设计计算表 表3-3-9

序号No
项目
符号
计算公式
参数取值
计算结果
1
配制强度
Ry
Ry+1.645 ó
Ryp= 20 Mpa
ó= 5.0 Mpa
28.2 Mpa
2
水灰比
W/C

ARS

Rb= 28.2 Mpa
RS= 36.7 Mpa
A=0.48 B=0.52
0.47
Ryp+ABRS
3
用水量
Mwo
查表3-3-3取185 Kg/m3
T= 30—50mm
dmax= 40mm
175 Kg/m3
4
用灰量
Mco

mwo

mwo= 175 Kg/m3
W/C= 0.47
372 Kg/m3
W/C
5
砂率
Bs
查表3-3-4取33%
W/C= 0.47
dmax= 40mm
33 %
6
砂用量
Mso
(mcp - mco – mwo)Bs
Pcp= 2400 Kg/m3
mco= 372 Kg/m3
mwo= 175 Kg/m3
BS= 33%
611 Kg/m3
7
砂石用量
Mco
mcp - mco – mwo – mso
Mso= 611
Pcp, mco, mwo,同上
1853 Kg/m3
8
初步配合比
1:X:Y:W/C
mco : mso : mco : mwo
mco mco mso mco 同上
1：1.64：3.3：0.47
mco : mco : mco ; mco

C40混凝土配合比设计

C40混凝土用于某公路K**+***桥钢筋混凝土施工，要求施工时现场坍落度为30～50mm，碎石的最大粒经为30mm。
材料选择
水泥：采用牡丹江产P.O42.5普通硅酸盐水泥。
砂 ：产地岔林河，细度模数2.62属于中砂，颗粒级配属 Ⅱ区。
碎石：产地冷山，规格分别为16～31.5cm、4.75～16cm，压碎值、含泥量等指标也均符合规范求。
粗集料配合比设计
根据筛分结果粗集料的掺配比例为: 4.75～16cm cm碎石为35% 16～31.5cm cm碎石为65%。
　　　　按照上述比例掺配两种集料，经几次筛分试验，其结果均满足4.75～31.5cm碎石连续级配.
配合比设计
1、 计算初步配合比
1） 确定混凝土配制强度（fcu,o）。
混凝土设计强度fcu，k=40Mpa 标准差σ=5.0 Mpa
则混凝土配制强度：
fcu,o= fcu，k+1.645×σ=48.2 Mpa
2） 计算水灰比（W/C）
（1）按强度要求计算水灰比
①计算水泥实际强度
采用42.5普通硅酸盐水泥fce,k=42.5Mpa，富余系数γc=1.13
则水泥实际强度为：
fce=fce,k×γc =48.0Mpa
②计算水灰比
碎石 A=0.48 B=0.52
W/C=A×fce/(fcu,o+A ×B ×f ce)=0.45
（2）按耐久性校核水灰比
根据桥梁施工规范要求：严寒地区受严重冰冻，水流侵蚀最大水灰比不得大于0.65。按照强度计算的水灰比符合耐久性要求，故采用0.45。
（3）确定单位用水量
根据要求，混凝土拌和物的坍落度为30～50mm，碎石的最大粒径为30mm。
确定混凝土的单位用水量为：
mwo=185kg/m3
（4）计算单位水泥用量（mco）
①按强度计算单位用灰量
已知混凝土单位用水量为 mwo=185kg/m3 水灰比 W/C=0.45
则计算单位混凝土用灰量：
mco=mwo×c/w=411kg/m3
②按耐久性校核单位用灰量
根据桥梁施工技术规范要求：严寒地区受严重冰冻，水流侵蚀作用且有钢筋，混凝土最小水泥用量为300 kg/m3 。按强度计算的单位用灰符合耐久性要求，故采用mco=411kg/m3。
（5） 确定砂率（SP）
根据碎石的最大粒径为30mm，且水灰比为0.45
选定混凝土砂率为:
SP=33%
（6）计算粗，细集料单位用量（mgo , mso）
假定混凝土毛体积密度为2400 kg/m3
185+411+ mgo+ mso=2400 ¨¨¨¨¨①
mso×100/(mso+mgo) =33% ¨¨¨¨¨②
解式①、②得：
mso=595 kg/m3
mgo=1209kg/m3
则混凝土初步配合比为：
mco: mso: mgo=1:1.45:2.94
W/C=0.45
2、 试拌调整，提出基准配合比
1） 计算试拌材料用量
按计算初步配合比试拌15L混凝土拌和物，各种材料用量：
水泥：411×0.015=6.165kg
水： 185×0.015=2.775kg
砂： 595×0.015=8.925kg
碎石： 1209×0.015=18.135kg
2)调整工作性，提出基准配合比
按照计算材料用量拌制混凝土拌和物，测定其坍落度为40mm，而且拌和物的粘和性和饱水
性良好，满足施工和易性要求，因此提出基准配合比为：
mco: mso: mgo=1:1.45:2.94
W/C=0.45
3、检验强度
　　　1)、采用水灰比分别为0.43，0.45，0.47 拌制三组混凝土拌和物，拌制时用水量不变，水泥用量分别为: 430 kg/m3 411 kg/m3 394 kg/m3
2 8天后抗压强度分别见下表:
水灰比:0.43

试件编号

1

2

3

4

5

6

抗压强度

51.5

52.0

52.1

53.5

52.6

51.8

平均值

52.3Mpa
水灰比:0.45

试件编号

1

2

3

4

5

6

抗压强度

49.2

49.5

47.9

48.5

48.3

47.2

平均值

48.4Mpa
水灰比:0.47

试件编号

1

2

3

4

5

6

抗压强度

45.3

43.2

45.5

44.7

43.8

44.2

平均值

44.5Mpa

　　　２）、绘制灰水比和强度曲线:
强度(Mpa)

灰水比
由混凝土强度与灰水比关系曲线关系可知，与试配混凝土强度38.2Mpa的灰
水比值为2.22即水灰比为0.45。
4、确定试验室配合比
1）强度修正
根据强度、灰水比关系曲线，按强度修正后混凝土各材料用量为：
用水量 mwb=185kg/m3
水泥用量 mcb =411kg/m3
砂用量 msb =595kg/m3
碎石用量 mgb =1209kg/m3
实测混凝土拌和物的毛体积密度为ρh=2470kg/m3
校正系数K=2470/2400=1.03
修正后混凝土各材料用量为
水 185×1.03=190kg/m3
水泥 411×1.03=423kg/m3
砂 595×1.03=612kg/m3
碎石 1209×1.03=1244kg/m3
则试验室配合比为 mcb:msb:mgb=1:1.45:2.94
W/C=0.45
根据试验室配合比拌制12组抗压试件，标准养护28天后抗压强度见下表：

试件编号

1

2

3

4

5

6

抗压强度
（Mpa）

48.5

49.2

48.7

49.2

47.9

45.9

试件编号

7

8

9

10

11

12

抗压强度
(Mpa)

48.9

48.0

51.7

52.4

49.2

48.7
2)、强度评定
1、计算实测强度的平均值（mfcu）及标准差（sfcu）
标准差sfcu=1.68
平均值mfcu=49.0Mpa

2、根据试件组数（N=12）判定合格系数
λ1=1.70 λ2=0.9
3、强度评定
（1）mfcu-λ1sfcu≥0.9fcu.k
49.0-1.7×1.68=46.1Mpa>0.9×40=36.0Mpa
合格
（2） fcu.min≥λ2fcu.k
45.9Mpa≥0.9×40=36.0Mpa
合格
故该12组混凝土试件块强度评定合格
上述式中：
sfcu ————混凝土强度标准差
mfcu ————混凝土强度平均值
fcu.k ————混凝土设计强度值
fcu.min ————混凝土强度的最小值
λ1 . λ2 ————评定合格系数.查表得出
5、结论：
经过理论推算和试验室结果，确定最终配合比：
mcb:msb:mgb=1:1.45:2.94
W/C=0.45
每立米混凝土各材料用量：
水 192kg/m3
水泥 423kg/m3
砂 612kg/m3
碎石 1244kg/m3