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混凝土配合比设计规范

普通混凝土配合比设计包括：普通混凝土配合比设计、混凝土配合比的试配、混凝土配合比的调整与确定、特殊要求混凝土配合比设计。

1、适用范围
本作业指导书适用于工业与民用建筑及一般构筑物所采用的普通混凝土配合比设计以及其拌合物性能 （稠度、容重）试验。

2、执行标准
《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55—2011
《普通混凝土拌合物性能试验方法》GB/T50080—2002

3、混凝土配合比设计
3.1配合比计算步骤
3.1.1计算出要求的试配强度fcu，0；
3.1.2按fcu，0计算出所要求的水灰比值；
3.1.3选取每立方体混凝土的用水量，并计算出混凝土的单位水泥用量；
3.1.4选取合理的砂率值；
3.1.5计算出粗、细骨料的用量，提供出试配用的混凝土配合比。
3.2混凝土试配强度
3.2.1混凝土配制强度按下式计算：
≥＋1.645σ
式中：——混凝土配制强度（MPa）；
——混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）；
σ——混凝土强度标准差（MPa）。
3.2.2混凝土强度标准差的确定
（1） 混凝土强度标准差采用公式进行计算，确定该值的强度试件组数不应少于30组。
（2） 当混凝土强度等级不大于C30的混凝土，其强度标准差计算值小于3.0MPa时，标准差应取用3.0MPa，当强度等级大于C30且小于C60的混凝土，其强度标准差计算值低于4.0MPa时，标准差应取用4.0MPa。
3 当无统计资料和经验时，可参考下表取值。
表3.2.2 标准差取值表
混凝土设计强度等级fcu，k
＜C20
C25~C45
C50~C55
σ（MPa）
4.0
5.0
6.0
3.3 计算水胶比
按下列公式计算要求的水胶比值：
W/B＝
式中 W/B——混凝土所要求的水灰比值；
a、b——回归系数；当不具备试验资料时，
对碎石混凝土可取a＝0.53，b＝0.20；
对卵石混凝土可取a＝0.49，b＝0.13。
—胶凝材料28d天胶砂抗压强度（MPa），可实测，也可根据下式计算：
=
式中、——粉煤灰和矿渣粉的影响系数
——水泥28天胶砂抗压强度，可实测，也可根据下表取值计算
水泥强度等级
32.5
42.5
52.5
富裕系数
1.12
1.16
1.10
粉煤灰和矿渣粉的影响系数按下表取值：
种类
掺量（%）
粉煤灰影响系数
矿渣粉影响系数
备注
0
1.00
1.00
1、采用Ⅰ、Ⅱ粉煤灰时取上限值
2、采用S75取下限、S95取上限，S105时取上限加0.05。

10
0.8-0.95
1.00
20
0.75-0.85
0.95-1.00
30
0.65-0.75
0.90-1.00
40
0.55-0.65
0.80-0.90
50
……
0.70-0.85

3.4 用水量选定
3.4.1水灰比在0.4～0.8范围内，按骨料品种、规格及施工要求的塌落度值选择每立方米混凝土的用水量（mω0）按表3.4.1选用。
3.4.2 当水灰比小于0.4或大于0.8的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土用水量，应通过试验确定。
表3.4.1 混凝土用水量选用表（Kg/m3）
所需塌落度（mm）
卵石最大粒径（mm）
碎石最大粒径（mm）
10
20
40
16
20
40
10～30
100
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
注：1.本表用水量系采用中砂时的平均取值。如采用细砂，每m3混凝土用水量可增加5～10Kg；采用粗砂，则可减少5～10Kg；
2.掺用各种外加剂或掺合料时，可相应增减用水量。
3.4.3 掺外加剂时的混凝土用水量按下式计算：
＝
式中：——掺外加剂混凝土每立方米混凝土中的用水量（Kg）；
——未掺外加剂混凝土每立方米混凝土中的用水量（Kg）；
——外加剂的减水率（%）由试验确定。
注：掺用外加剂应遵守现行国家标准《混凝土外加剂应用技术规范》（GBJ119）的规定。
3.4.4 每立方米混凝土中外加剂用量（kg/m3）应按下式计算：
=
式中：—计算配合比每立方米混凝土中胶凝材料用量（kg/m3）
—外加剂掺量（%），应经混凝土试验确定
3.5 计算每立方米胶凝材料用量（）
每立方米混凝土的胶凝材料用量可按下式计算：
＝
3.5.2 每立方米混凝土矿物掺合料用量应按下式计算：
=
式中：—矿物掺合料掺量（%）
3.5.3 每立方米混凝土的水泥用量应按下式计算：
=-
3.6 砂率的选取
当无历史资料可参考时，混凝土砂率的确定应符合下列规定：
（1）塌落度为10～60mm的混凝土砂率，可根据粗骨料品种、粒径及水灰比按表3.6选取。
表3.6 混凝土的砂率（%）
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
31~32
36~41
35~40
33~38
0.70
36~41
35~40
34~39
39~44
38~43
36~41
注：①本表数值系中砂的砂率，对细纱或粗纱，可相应地减少或增大砂率；
②只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时，砂率应适当增大；
③对薄壁构件，砂率取偏大值；
④本表中的砂率系指砂与骨料总量的重量比。
（2）塌落度大于60mm的混凝土砂率，可经试验确定，也可在表3.6的基础上，按塌落度每增大20mm，砂率增大1%的幅度予以调整。
（3）塌落度小于10mm的混凝土，其砂率应经试验确定。
3.7 粗、细骨料用量的确定
3.7.1 当采用重量法时，应按下列公式计算：
++++＝
＝×100%
式中：——每立方米混凝土的粗骨料用量（Kg）；
——每立方米混凝土的细骨料用量（Kg）；
——每立方米混凝土的用水量（Kg）；
——砂率（%）；
——每立方米混凝土拌合物的假定重量（Kg），其值可取2350～2450Kg。
3.7.2 当采用体积法时，应按下列公式计算：
＋＋＋＋0.01α＝1
＝×100%
式中 ρc——水泥密度（Kg/m3），可取2900～3100 Kg/m3；
ρg——粗骨料的表观密度（Kg/m3）；
ρs——细骨料的表观密度（Kg/m3）；
ρw——水的密度（Kg/m3），可取1000 Kg/m3；
α——混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，α可取为1。
粗骨料和细骨料的表观密度（ρg、ρs）应按现行行业标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52—2006）规定的方法测定。
3.8 混凝土配合比的试配
3.8.1 进行混凝土配合比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。
3.8.2 混凝土配合比试配时，，每盘混凝土的最小搅拌量应符合表3.8.2的规定；当采用机械搅拌时，其搅拌量不应小于搅拌机额定搅拌量的1/4。

表3.8.2 混凝土试配的最小搅拌量
骨料最大粒径（mm）
拌合物数量（L）
31.5及以下
15
40
25
3.8.3 按计算的配合比进行试配时，首先应进行试拌，以检查拌合物的性能。当试拌得出的拌合物塌落度或维勃稠度不能满足要求，或粘聚性和保水性不好时，应在保证水灰比不变的条件下相应调整用水量或砂率，直到符合要求为止。然后提供出混凝土强度试验用的基准配合比。
3.8.4 混凝土强度试验时至少应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3.8.3中确定的基准配合比，另外两个配合比的水灰比，宜较基准配合比分别增加和减少0.05；用水量应与基准配合比相同，砂率可分别增加和减少1%。
当不同水灰比的混凝土拌合物塌落度与要求值的差超过允许偏差时，可通过增、减用水量进行调整。
3.8.5制作混凝土强度试验试件时，应检验混凝土拌合物的塌落度或维勃稠度、粘聚性、保水性及拌合物的表观密度，并以此结果作为代表相应配合比的混凝土拌合物的性能。
3.8.6 进行混凝土强度试验时，每种配合比至少应制作一组（三块）试件，标准养护到28d时试压。
需要时可同时制作几组试件，供快速检验或较早龄期试压，以便提前定出混凝土配合比供施工使用。但应以标准养护28d强度或按现行国家标准《粉煤灰混凝土应用技术规程》（GBJ146）、现行行业标准《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》（JGJ28）等规定的龄期强度的检验结果为依据调整配合比。
3.9 混凝土配合比的调整与确定
3.9.1 根据试验得出的混凝土强度与其相对应的灰水比（C/W）关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度（fcu，0）相对应的灰水比，并应按下列原则确定每立方米混凝土的材料用量：
①用水量（mw）应在基准配合比用水量的基础上，根据制作强度试件时测得的塌落度或维勃稠度进行调整确定；
②水泥用量（mc）应以用水量乘以选定出来的灰水比计算确定；
③粗骨料和细骨料用量（mg和ms）应在基准配合比的粗骨料和细骨料用量的基础上，按选定的灰水比进行调整后确定。
3.9.2 经试配确定配合比后，尚应按下列步骤进行校正：
① 应根据3.9.1中确定的材料用量按下式计算混凝土的表观密度计算值ρc，c：
ρc，c＝mc＋mg＋ms＋mw
② 应按下式计算混凝土配合比校正系数δ：
δ＝
式中 ρc，t——混凝土表观密度实测值（Kg/m3）；
ρc，c——混凝土表观密度计算值（Kg/m3）。
③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，按1）中确定的配合比即为确定的设计配合比；当二者之差超过2%时，应将配合比中每项材料用量均乘以校正系数δ，即为确定的设计配合比。
3.9.3 根据本单位常用的材料，可设计出常用的混凝土配合比备用；在使用过程中，应根据原材料情况及混凝土质量检验的结果予以调整。但遇有下列情况之一时，应重新进行配合比设计：
①对混凝土性能指标有特殊要求时；
②水泥、外加剂或矿物掺合料品种、质量有显著变化时；③该配合比的混凝土生产间断半年以上时。

4.有特殊要求的混凝土配合比设计
4.1 抗渗混凝土配合比设计
4.1.1 抗渗混凝土所用原材料应符合下列规定：
①粗骨料宜采用连续级配，其最大粒径不宜大于40mm，含泥量不得大于1.0%，泥块含量不得大于0.5%；
②细骨料的含泥量不得大于3.0%，泥块含量不得大于1.0%；
③外加剂宜采用防水剂、膨胀剂、引气剂、减水剂或引气减水剂；
④抗渗混凝土宜掺用矿物掺合料。
4.1.2 抗渗混凝土配合比的计算方法和试配步骤除应遵守3.1～3.9的规定外，尚应符合下列规定：
①每立方米混凝土中的水泥和矿物掺合料总量不宜小于320Kg；
②砂率宜为35%～45%；
③供试配用的最大水灰比应符合表4.1.2的规定。
表4.1.2 抗渗混凝土最大水灰比
抗渗等级
最大水灰比
C20～C30混凝土
C30以上混凝土
P6
0.60
0.55
P8～P12
0.55
0.50
P12以上
0.50
0.45
4.1.3 掺用引气剂的抗渗混凝土，其含气量宜控制在3%～5%。
4.1.4 进行抗渗混凝土配合比设计时，尚应增加抗渗性能试验，并应符合下列规定：
①试配要求的抗渗水压值应比设计值提高0.2MPa；
②试配时，宜采用水灰比最大的配合比作抗渗试验，其试验结果应符合下式要求：
式中 Pt——6个试件中4个未出现渗水时的最大水压值（MPa）；
P——设计要求的抗渗等级值。
③掺引气剂的混凝土还应进行含气量试验，试验结果应符合4.1.3中要求。
4.2. 抗冻混凝土
4.2.1 抗冻混凝土所用原材料应符合下列规定：
①应选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，不宜使用火山灰质硅酸盐水泥；
②宜选用连续级配的粗骨料，其含泥量不得大于1.0%，泥块含量不得大于0.5%；
③细骨料的含泥量不得大于3.0%，泥块含量不得大于1.0%；
④抗冻等级F100及以上的混凝土所用的粗骨料和细骨料均应进行坚固性试验，并应符合现行行业标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52-2006）的规定；
⑤抗冻混凝土宜采用减水剂，对抗冻等级F100及以上的混凝土应掺引气剂，掺用后混凝土的含气量应符合下列规定：
混凝土的最大含气量不宜超过7%，混凝土的最小含气量应符合表4.2.1的规定
表4.2.1 长期处于潮湿和严寒环境中混凝土的最小含气量
粗骨料最大粒径（mm）
最小含气量（%）
40
25
20
4.5
5.0
5.5
4.2.2 抗冻混凝土配合比的计算方法和试配步骤除应遵守3.1～3.9的规定外，供试配用的最大水灰比尚应符合表4.2.2的规定。

表4.2.2 抗冻混凝土的最大水灰比
抗冻等级
无引气剂时
掺引气剂时
F50
F100
F150及以上
0.55
——
——
0.60
0.55
0.50
4.2.3 进行抗冻混凝土配合比设计时，尚应增加抗冻融性能试验。
4.3. 高强混凝土
4.3.1 配制高强混凝土所用原材料应符合下列规定：
①应选用质量稳定、强度等级不低于42.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；
②对强度等级为C60级的混凝土，其粗骨料的最大粒径不应大于31.5mm，对强度等级高于C60级的混凝土，其粗骨料的最大粒径不应大于25mm；针片状颗粒含量不宜大于5.0%，含泥量不应大于0.5%，泥块含量不宜大于0.2；其他质量指标应符合现行行业标准《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》（JGJ53）的规定；
③细骨料的细度模数宜大于2.6，含泥量不应大于2.0%，泥块含量不应大于0.5%。其他质
量指标应符合现行行业标准《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ52）的规定；
④配制高强混凝土时应掺用高效减水剂或缓凝高效减水剂；
⑤配制高强混凝土时应掺用活性较好的矿物掺合料，且宜复合使用矿物掺合料。
4.3.2 高强混凝土配合比的计算方法和试配步骤除应遵守3.1～3.7的规定外，尚应符合下列规定：
①基准配合比中的水灰比，可根据现有试验资料选取；
②配制高强混凝土所用砂率及所采用的外加剂和矿物掺合料的品种、掺量，应通过试验确定；
③计算高强混凝土配合比时，其用水量可按3.4的规定来确定；
④高强混凝土的水泥用量不应大于550Kg/m3，水泥和矿物掺合料的总量不应大于600Kg/m3。
4.3.3 高强混凝土配合比的试配与确定的步骤应按3.8、3.9的规定进行。当采用三个不同的配合比进行混凝土强度试验时，其中一个应为基准配合比，另外两个配合比的水灰比，宜较基准配合比分别增加和减少0.02～0.03；
4.3.4 高强混凝土设计配合比确定后，尚应用该配合比进行不少于6次的重复试验进行验证，其平均值不应低于配制强度。

4.4 泵送混凝土
4.4.1 泵送混凝土所采用的原材料应符合下列规定：
①泵送混凝土应选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥、不宜采用火山灰质硅酸盐水泥；
②粗骨料宜采用连续级配，其针片状颗粒含量不宜大于10%；粗骨料的最大粒径与输送管径之比宜符合表4.4.1的规定；
表4.4.1 粗骨料的最大粒径与输送管径之比
石子品种
泵送高度（m）
粗骨料最大粒径与输送管径比
碎石
＜50
≤1：3.0
50～100
≤1：4.0
卵石
＜50
≤1：2.5
50～100
≤1：3.0
＞100
≤1：5.0
③泵送混凝土宜采用中砂，其通过0.315mm筛孔的颗粒含量不应少于15%；
④泵送混凝土应掺用泵送剂或减水剂，并宜掺用粉煤灰或其他活性矿物掺合料，其质量应符合国家现行有关标准的规定。
4.4.2 泵送混凝土试配时要求的塌落度值应按下式计算：
Tt＝Tp＋△T
式中：Tt——试配时要求的塌落度值；
Tp——入泵时要求的塌落度值；
△T——试验测得在预计时间内的塌落度经时损失值。
4.4.3 泵送混凝土配合比的计算方法和试配步骤除应遵守3.1～3.10的规定外，尚应符合下列规定：
①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0.60；
②泵送混凝土的水泥和矿物掺合料的总量不宜小于300 Kg/m3；
③泵送混凝土的砂率宜为35%～45%；
④掺用引气型外加剂时，其混凝土含气量不宜大于4%。
4.5 大体积混凝土
4.5.1 大体积混凝土所用的原材料应符合下列规定：
①水泥应选用水化热低和凝结时间长的水泥，如低热矿渣硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥；当采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥时，应采取相应措施延缓水化热的释放；
②粗骨料宜采用连续级配，细骨料宜采用中砂；
③大体积混凝土应掺用缓凝剂、减水剂和减少水泥水化热的掺合料。
4.5.2大体积混凝土在保证混凝土强度及塌落度要求的前提下，应提高掺合料及骨料的含量，以降低每立方米混凝土的水泥用量。
4.5.3大体积混凝土配合比的计算方法和试配步骤除应遵守3.1～3.9的规定进行，并宜在配合比确定后进行水化热的验算或测定。