混凝土配合比如何计算设计？

Question

某桥大学教学楼工程采用现浇钢筋混凝土柱，混凝土设计强度等级为C20，施工要求混凝土坍塌度为30~50mm，采用机械搅拌和振捣，施工单位无近期的混凝土强度资料。所用原材料情况如下：
胶凝材料：42.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为3.10g/cm^2；
砂：中砂，级配合格，砂子表观密度ρos=2.65g/cm^2,堆积密度为1450Kg/m^3；
石：卵石，最大粒径为20mm，表观密度为ρog=2.73g/cm^3,堆积密度为1500Kg/m^3
水：自来水
试求：1.混凝土计算配合比
2.若经试配混凝土的和易性和强度等均符合要求，无须作调整，又知现场砂子含水率为3％，石子含水率为1%，试计算混凝土施工配合比。

Answer 1

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方法/步骤
1

普通混凝土配合比的设计步骤，首先按照原始资料进行初步计算。得出“理论配合比”；经过试验室试拌调整，提出满足施工和易性要求的“基准配合比”；然后根据基准配合比进行表观密度和强度的调整，确定出满足设计和施工要求的“试验室配合比”；最后根据现场砂石实际含水率，将试验室配合比换算成“生产配合比”。

回第一步 2 /6
方法/步骤
2
计算

1、fcu,0=fcu+1.645σ=30+1.645×5.0=38.2Mpa。

2、w/c=aa×fce/(fcu,o+aa×ab×fce)=0.46×45.0/(38.2+0.46×0.07×45.0)=0.52

3、根据施工要求，混凝土设计坍落度为120mm~160mm，取单位用水量为215kg，掺加1.7%的缓凝高效减水剂，减水率δ=22%，则混凝土单位用水量：mW0= mW(1-δ)=215×(1-22%)=168kg。

4、单位水泥用量：mc=mwo/w/c=168/0.52=323kg

5、用粉煤灰取代16.5%的水泥，取代系数为λ=1.3, 则有

水泥用量：mc0= mc×（1-16.5%）=270 kg。

粉煤灰用量：mf0= mc×16.5%×1.3=69.3kg。

减水剂用量：mFDN0=( mc0+ mf0)×1.7%=5.77 kg。

6、假设混凝土单位容重mcp=2400kg/m，砂率βs=40%，则有：

mc0+ mf0+ ms0+ mg0+ mW0= mcp

mso/(mso+mgo) ×100%=βs

得：细骨料ms0=757kg，粗骨料mg0=1136kg。

则混凝土配合比：mc0: ms0: mg0: mf0: mFDN0: mW0=270:757:1136:69.3:5.77:168=1 : 2.80:4.21:0.26:0.021:0.62

Answer 2

普通混凝土配合比计算书
依据《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2000)(J64-2000)以及《建筑施工计算手册》。
一、混凝土配制强度计算
混凝土配制强度应按下式计算：
fcu，0≥fcu，k+1.645σ
其中：σ——混凝土强度标准差（N/mm2）。取σ=5.00（N/mm2）；
fcu，0——混凝土配制强度（N/mm2）；
fcu，k——混凝土立方体抗压强度标准值（N/mm2），取fcu，k=20（N/mm2）；
经过计算得：fcu，0=20+1.645×5.00=28.23（N/mm2）。
二、水灰比计算
混凝土水灰比按下式计算：

其中：
σa，σb—— 回归系数，由于粗骨料为碎石，根据规程查表取 σa=0.46，取σb＝0.07；
fce—— 水泥28d抗压强度实测值，取48.00（N/mm2）；
经过计算得：W/C=0.46×48.00/（28.23+0.46×0.07×48.00）=0.74。
三、用水量计算
每立方米混凝土用水量的确定，应符合下列规定：
1．干硬性和朔性混凝土用水量的确定：
1）水灰比在0.40～0.80范围时，根据粗骨料的品种，粒径及施工要求的混凝土拌合物稠度，其用水量按下两表选取：

2）水灰比小于0.40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。
2．流动性和大流动性混凝土的用水量宜按下列步骤计算：
1）按上表中坍落度90mm的用水量为基础，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg，计算出未掺外加剂时的混凝土的用水量；
2）掺外加剂时的混凝土用水量可按下式计算：

其中：mwa——掺外加剂混凝土每立方米混凝土用水量（kg）；
mw0——未掺外加剂时的混凝土的用水量（kg）；
β——外加剂的减水率，取β=500%。
3） 外加剂的减水率应经试验确定。
混凝土水灰比计算值mwa=0.57×(1-500)=0.703
由于混凝土水灰比计算值=0.57,所以用水量取表中值 =195kg。
四、水泥用量计算
每立方米混凝土的水泥用量可按下式计算：

经过计算，得 mco=185.25/0.703=263.51kg。
五. 粗骨料和细骨料用量的计算

Answer 3

混凝土配合比计算：
1、fcu,0=fcu+1.645σ=30+1.645×5.0=38.2Mpa。
2、w/c=aa×fce/(fcu,o+aa×ab×fce)=0.46×45.0/(38.2+0.46×0.07×45.0)=0.52
3、根据施工要求，混凝土设计坍落度为120mm~160mm，取单位用水量为215kg，掺加1.7%的缓凝高效减水剂，减水率δ=22%，则混凝土单位用水量：mW0=mW(1-δ)=215×(1-22%)=168kg。
4、单位水泥用量：mc=mwo/w/c=168/0.52=323kg
5、用粉煤灰取代16.5%的水泥，取代系数为λ=1.3,则有
水泥用量：mc0=mc×(1-16.5%)=270kg。
粉煤灰用量：mf0=mc×16.5%×1.3=69.3kg。
减水剂用量：mFDN0=(mc0+mf0)×1.7%=5.77kg。
6、假设混凝土单位容重mcp=2400kg/m，砂率βs=40%，则有：
mc0+mf0+ms0+mg0+mW0=mcp
mso/(mso+mgo)×100%=βs
得：细骨料ms0=757kg，粗骨料mg0=1136kg。
则混凝土配合比：mc0:ms0:mg0:mf0:mFDN0:mW0=270:757:1136:69.3:5.77:168
=1:2.80:4.21:0.26:0.021:0.62
根据规定，水灰比比基准水灰比减少0.03，则水灰比w/c=0.49

Answer 4

试验室配合比设计阶段,根据施工条件的差异和变化,材料质量的可能波动调整配合比. （三）基准配合比设计阶段,根据强度验证原理和密度修正方法,确定每立方米混凝土的材料用量

Answer 5

（一）初步配合比设计阶段,根据配制强度和设计强度相互间关系,用水灰比计算方法,水量、砂率查表方法以及砂石材料计算方法等确定计算初步配合比. （二）试验室配合比设计阶段,根据施工条件的差异和变化,材料质量的可能波动调整配合比. （三）基准配合比设计阶段,根据强度验证原理和密度修正方法,确定每立方米混凝土的材料用量. （四）施工配合比设计阶段,根据实测砂石含水率进行配合比调整,提出施工配合比. 在施工生产中,对首次使用的混凝土配合比（施工配合比）应进行开盘鉴定,开盘鉴定时应检测混凝土拌合物的工作性能,并按规定留取试件进行检测,其检测结果应满足配合比设计要求.
（一）初步配合比设计阶段,根据配制强度和设计强度相互间关系,用水灰比计算方法,水量、砂率查表方法以及砂石材料计算方法等确定计算初步配合比. （二）试验室配合比设计阶段,根据施工条件的差异和变化,材料质量的可能波动调整配合比. （三）基准配合比设计阶段,根据强度验证原理和密度修正方法,确定每立方米混凝土的材料用量. （四）施工配合比设计阶段,根据实测砂石含水率进行配合比调整,提出施工配合比. 在施工生产中,对首次使用的混凝土配合比（施工配合比）应进行开盘鉴定,开盘鉴定时应检测混凝土拌合物的工作性能,并按规定留取试件进行检测,其检测结果应满足配合比设计要求.
（一）初步配合比设计阶段,根据配制强度和设计强度相互间关系,用水灰比计算方法,水量、砂率查表方法以及砂石材料计算方法等确定计算初步配合比. （二）试验室配合比设计阶段,根据施工条件的差异和变化,材料质量的可能波动调整配合比. （三）基准配合比设计阶段,根据强度验证原理和密度修正方法,确定每立方米混凝土的材料用量. （四）施工配合比设计阶段,根据实测砂石含水率进行配合比调整,提出施工配合比. 在施工生产中,对首次使用的混凝土配合比（施工配合比）应进行开盘鉴定,开盘鉴定时应检测混凝土拌合物的工作性能,并按规定留取试件进行检测,其检测结果应满足配合比设计要求.