C30配合比计算案例（C30混凝土配合比设计计算书）.docx

一、设计依据普通混凝土配合比设计规程JGJ55-2011二、设计目的和要求（1）设计坍落度180±20mm;（2）混凝土设计强度为30MPa°三、材料（1）水泥：P.042.5,28d胶砂抗压强度48.6MPa,安定性合格；（2）砂：II区中砂，细度模数2.6；（3）碎石：最大粒径25mm,连续级配；（4）外加剂：聚竣酸高性能减水剂，固含量12%,掺量1.8%,减水率25%；（5）粉煤灰：F-H级粉煤灰，细度18.3%,需水量比99%；（6）粒化高炉矿渣粉：S95级，流动度比98%,28d活性指数101%；（7）拌和水：饮用水。四、配合比设计计算（一）计算配制强度（fbu,O）由于缺乏强度标准差统计资料，因此根据规程表4.0.2选择强度标准差O为5.0MPao表4.0.2标准差值（MPa）混凝土强度标准值C20C25-C45C5O-C554.05.06.0根据公式fcu,02fcu,k+1.645B式中：fcu,0混凝土试配强度（MPa）fcu,k设计强度（MPa）6标准差，取5试配强度：fcu,0=fcu,k+l645230+1.645X5238.2（MPa）（二）混凝土水胶比（W/B）（1）确定矿物掺合料掺量应根据规程中表3.0.5-1的规定，并考虑混凝土原材料、应用部位和施工工艺等因素来确定矿物掺合料掺量。表3.0.5-1钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量矿物掺合料种类水胶比最大掺量（%）采用硅酸盐水泥采用普通硅酸盐水泥粉煤灰0.404535>0.404030粒化高炉矿渣0.406555粉>0.405545钢渣粉3020磷渣粉3020硅灰10100.406555复合掺合料>0.405545注：1采用其它通用硅酸盐水泥时，宜将水泥混合材掺量20%以上的混合材量计入矿物掺合料；2复合掺合料各组分的掺量不宜超过单掺时的最大掺量；3在混合使用两种或两种以上矿物掺合料时，矿物掺合料总掺量应符合表中复合掺合料的规定。依据规程，确定两种掺量方案：方案1：粉煤灰掺量30%；方案2：粉煤灰掺量20%,矿粉掺量20%。(2)计算胶凝材料胶砂强度胶凝材料胶砂强度既可以按现行国家标准水泥胶砂强度检验方法(ISo法)GB/T17671对3个胶凝材料进行胶砂强度试验，也可以依据规程表5.1.3选取对应的粉煤灰或矿粉影响系数，计算fb。表5.1.3粉煤灰影响系数(gf)和粒化高炉矿渣粉影响系数(gs)掺量(%)种类粉煤灰影响系数gf矿渣粉影响系数gs01.001.00100.85-0.951.00200.75-0.850.957.00300.65-0.750.901.00400.55-0.650.80-0.9050-0.70-0.85注：1采用I级粉煤灰宜取上限值。2采用S75级粒化高炉矿渣粉宜取下限值，采用S95级粒化高炉矿渣粉宜取上限值，采用S105级粒化高炉矿渣粉可取上限值加0.05O3当超出表中的掺量时，粉煤灰和粒化高炉矿渣粉影响系数应经试验确定。检测或计算结果：方案1：根据粉煤灰活性试验，测得掺加30%粉煤灰的胶凝材料28d胶砂强度为35.3MPao方案2：根据表5.1.3选取粉煤灰和矿粉影响系数，矿粉、粉煤灰双掺，各掺20%,影响系数：粉煤灰取0.8矿粉取0.98o则胶凝材料强度为：48.6X0.8X0.98=38.IMPa；(3)水胶比计算利用规程中公式5.1.1计算实际水胶比如下：WB=a×fb(fcu,0+a×b×fb)(5.1.1)式中：W/B混凝土水胶比；aaab回归系数，按本规程第5.1.2条的规定取值；fb胶凝材料28d胶砂抗压强度(MPa),可实测，且试验方法应按现行国家标准水泥胶砂强度检验方法(ISO法)GB/T17671执行；也可按本规程第5.1.3条确定，由于没有回归系统统计资料，所以按规程中表5.1.2选取aa、abo表5.1.2回归系数(aa.ab)取值表粗骨料品种系数碎石卵石aa0.530.49ab0.200.13计算结果：方案1：掺加30%粉煤灰时混凝土的水胶比为0.446,取0.45；方案2：掺加20%粉煤灰和20%矿粉时混凝土的水胶比为0.474,取0.47；（三）确定用水量确定坍落度设计值为18Omm。根据规程第5.2节规定计算用水量步骤如下：（1）塑性混凝土单位用水量根据规程中表521-2选择单位用水量。满足坍落度90mm的塑性混凝土单位用水量为210kgm3（插值）。表521-2塑性混凝土的用水量（kgm3）拌合物稠度卵石最大公称粒径（mm）碎石最大公称粒径（mm）项目指标10.020.031.540.016.020.031.540.01030190170160150200185175165坍落度3550200180170160210195185175(mm)55702101901801702202051951857590215195185175230215205195注：1本表用水量系采用中砂时的取值。采用细砂时，每立方米混凝土用水量可增加5kg10kg;采用粗砂时，可减少5kg10kg.2掺用矿物掺合料和外加剂时，用水量应相应调整。（2）推定未掺外加剂时混凝土用水量以满足坍落度90mm的塑性混凝土单位用水量为基础，按每增大20mm坍落度相应增加5kgm3用水量来计算坍落度180mm时单位用水量m,WO=（180-90）/20*5+210=232.5kgm3°（3）掺外加剂时的混凝土用水量利用规程中公式5.2.2计算掺外加剂时的混凝土用水量如下：m'w=mw（l-）（5.2.2）掺外加剂用水量：232.5×（1-25%）=174kgm3o（四）胶凝材料用量根据上述水胶比和单位用水量数据，根据规程中公式531计算胶凝材料用量如下：mb=mw÷（W/B）（5.3.1）计算结果：方案1:混凝土的胶凝材料用量为386.6kgm3,取387kgm3;方案2:混凝土的胶凝材料用量为370.2kgm3;取370kgm3;（1）计算矿物掺合料用量根据上述确定的粉煤灰和矿粉掺量，根据规程中公式5.3.2分别计算粉煤灰和矿粉用量如下：mf=mb×f（5.3.2）式中：mf计算配合比每立方米混凝土中矿物掺合料用量（kgm3）;Bf矿物掺合料掺量（）,可结合本规程3.0.5条和5.1.1条的规定确定。计算结果：方案1:混凝土的粉煤灰用量为116kgm3;方案2:混凝土的粉煤灰和矿粉用量分别为74kgm3和74kgm3o（2）计算水泥用量根据胶凝材料用量、粉煤灰用量，根据规程中公式533计算水泥用量如下：mc=mbOmf（5.3.3）式中：mc计算配合比每立方米混凝土中水泥用量（kgm3）0计算结果：方案1：混凝土的水泥用量为271kgm3;方案2：混凝土的水泥用量为222kgm3.（五）外加剂用量选定C30混凝土的A型减水剂掺量为1.8%,根据规程中公式5.2.3计算外加剂用量如下：ma=mb×a（5.2.3）式中：ma计算配合比每立方米混凝土中外加剂用量（kgm3）;mbO-计算配合比每立方米混凝土中胶凝材料用量（kgm3）,计算应符合本规程5.3.1条的规定；Pa外加剂掺量（）,应经混凝土试验确定。计算结果：方案1:混凝土的外加剂单位用量为6.96kgm3,取7.0kgm3;方案2:的外加剂单位用量为6.66kgm3;取6.7kgm30（六）调整用水量外加剂固含量12%,扣除液体外加剂的水份，C30混凝土实际单位用水量计算结果为：方案1：混凝土的调整用水量为168kgm3;方案2：混凝土的调整用水量为168kgm3.（七）计算砂率（1）确定砂率根据规程中表5.4.2的规定，初步选取坍落度60mm时砂率值为31%（插值）。随后按坍落度每增大20mm、砂率增大1%的幅度予以调整，得到坍落度18Omm混凝土的砂率BS=（180-60）/20+31%=37%o即，计算结果：坍落度18Omm的C30混凝土砂率为37%。表5.4.2混凝土的砂率（%）I水胶比卵石最大公称粒径（mm）碎石最大粒径（mm）J10.020.040.016.020.040.00.402632253124-303035293427320.503035293428333338323730350.603338323731363641354033380.7036-4135403439394438433641注：1本表数值系中砂的选用砂率，对细砂或粗砂，可相应地减少或增大砂率;2采用人工砂配制混凝土时，砂率可适当增大；3只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时，砂率应适当增大。（2）计算粗细骨料用量假定C30容重2380kgm3,根据砂率37%,计算砂、石用量为:方案1：混凝土的砂和石子用量分别为673kgm3和1145kgm3;方案2：混凝土的砂和石子用量分别为679kgm3和1156kgm30（七）试拌配合比（共计两个方案的配合比）综上所述，计算得到C30混凝土的试拌配合比如下表所示：表计算试拌配合比,kgm3为强度Il等级胶凝材料水泥粉煤灰矿粉粗骨料细骨料减水剂水1C30387271116011456737.01682C30370222747411566796.7168五、试配（1）配合比调整采取三个不同的配合比，其中一个应为上述确定的试拌配合比，另外两个配合比的水胶比宜较试拌配合比分别增加或减少0.05,用水量与试拌配合比相同，砂率可分别增加和减少1%（以上两种方案配合比调整略）。试拌是试配的第一步，其目的一方面是使混凝土拌合物满足施工要求，另一方面是优化外加剂、砂率和胶凝材料用量。在试拌调整过程中，要保持水胶比不变，通过调整外加剂用量和砂率时混凝土拌合物满足施工要求。试配的第二步是在试拌的基础上进行混凝土强度试验。采取三个不同的配合比，其中一个应为上述确定的试拌配合比，另外两个配合比的水胶比宜较试拌配合比分别增加或减少0.05,用水量与试拌配合比相同，砂率可分别增加和减少1%（以上两种方案配合比调整略）。试配的第三步是调整配合比，首先依据第二步的3个胶水比混凝土强度试验结果绘制强度和水胶比关系图，或采用插值法选用略大于试配强度的胶水比做进一步调整。试配第四步是进行试验验证，主要试验耐久性是否符合要求。例如设计的氯离子含量、抗水渗透、抗氯离子渗透、抗冻、抗碳化和抗硫酸盐侵蚀等耐久性要求，设计中没有规定要求混凝土耐久性能可以不做验证。（2）配合比校正当混凝土拌合物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，调整的配合比可维持不变；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6。无论是计算配合比还是试拌配合比，都不能保证混凝土配制强度是否满足要求，混凝土强度试验的目的是通过三个不同水胶比的配合比比较，取得能够满足配制强度要求的、胶凝材料用量经济合理的配合比。由于混凝土强度试验是在混凝土拌合物调整适宜后进行，所以强度试验采用三个不同的水胶比的配合比的混凝土拌合物性能应维持不变，即保持用水量不变，增加和减少胶凝材料用量，并相应减少和增加砂率，外加剂掺量也做减少或增加的微调。C30混凝土配合比计算、强度析解一、设计依据1、普通混凝土配合比设计规程11GJ55-20in2、施工图纸等相关标准二、设计目的和要求1、设计坍落度180±20mm;2、混凝土设计强度为30MPa。三、组成材料1、水泥：P.042.5,28d抗压强度47MPa；2、砂：II区中砂，细度模数2.7；3、碎石：525mm合成级配碎石(5IOmm；1025mm=30%:70%)；4、外加剂：聚较酸高性能减水剂，掺量1.8%,减水率25%；5、粉煤灰：F-H级粉煤灰；6、粒化高炉矿渣粉：S95级；7、拌和水：饮用水。四、配合比设计计算1、计算配制强度(feu,0)根据公式feu,Ofcu,k+1645式中：feu,O混凝土试配强度(MPa)fcu,k设计强度(MPa)5标准差，取5试配强度feu,O=fcu,k÷1.645。=30+1.645×5=38.2(MPa)2、混凝土水胶比(W/B)WB=a×fb(fcu,O+a×b×fb)式中：aa,Qb回归系数，分别取0.53,0.20,fb胶凝材料强度。已知，水泥28d胶砂抗压强度为47.0MPa,方案一：粉煤灰掺量为30%,影响系数取0.75,则胶凝材料强度为：47.0×0.75=35.3MPa;方案二：矿粉、粉煤灰双掺，各掺20%,影响系数：粉煤灰取0.8矿粉取0.98o则胶凝材料强度为：47.0X0.8×0.98=36.8MPa；由水胶比公式求得：方案一：W/B=0.53×35.3/(38.2+0.53×0.20×35.3)=0.45。方案二：W/B=0.53×36.8/(38.2+0.53×0.20×36.8)=0.46。3、确定用水量碎石最大粒径为25mm,坍落度7590mm时;查表用水量取210kg,未掺外加剂、坍落度18Omm时单位用水量为：(18090)20X5+210=232.5kgm30掺外加剂用水量：232.5×(1-25%)=174kgm3<>4、计算胶凝材料用量和外加剂用量方案一：水胶比为0.45,即WB=0.45,则胶凝材料用量：B=1740.45=387kgm3;粉煤灰用量：387×30%=116kgm3;水泥用量：387-116=271kgm3;外加剂用量为387X2.0%=7.7kgm30方案二：WZB=0.46,则:B=1740.45=378kgm3,粉煤灰用量：378X20%=76kgm3;矿粉用量：378X20%=76kgm3;水泥用量为3787676=226kgm3;外加剂用量为378X2.O%=7.6kgm305、确定砂率BS由碎石的最大粒径25mm,查表JGJ55-2O11表5.4.2,选取砂率为31%,在坍落度60mm的基础上，坍落度每增加20mm,砂率增加l%o坍落度18Omm的砂率为1%X（180-60）20+31%=37%o假定C30容重2380kgm3,根据砂率37%,计算砂、石用量为：方案一：砂子用量670kgm3,石子用量1141kgm30方案二：砂子用量673kgm3,石子用量1147kgm30五、初步配合比为根据上述计算可以得到C30混凝土配合比（见下表）表质量法计算所得C30配合比kgm3名称水矿粉外加利砂子石子方莫一174271116776701141方案二1742267676766731147六、配合比调整采取三个不同的配合比，其中一个应为上述确定的试拌配合比，另外两个配合比的水胶比宜较试拌配合比分别增加或减少0.05,用水量与试拌配合比相同，砂率可分别增加和减少1%（以上两种方案配合比调整略）。无论是计算配合比还是试拌配合比，都不能保证混凝土配制强度是否满足要求，混凝土强度试验的目的是通过三个不同水胶比的配合比比较，取得能够满足配制强度要求的、胶凝材料用量经济合理的配合比。由于混凝土强度试验是在混凝土拌合物调整适宜后进行，所以强度试验采用三个不同的水胶比的配合比的混凝土拌合物性能应维持不变，即保持用水量不变，增加和减少胶凝材料用量，并相应减少和增加砂率，外加剂掺量也做减少或增加的微调。C30混凝土强度到底怎样？混凝土每立方抗压强度用Mpa这一计量单位来表示，C30混凝土强度就是表示每立方体的抗压强度为30Mpa,C30是比较常见的混凝土强度，在整个混凝土强度划分中排在第四位，属于中低级强度普通标号的混凝土，按照现在的标准来看，C30混凝土强度是当下比较低端的强度水平。C30混凝土强度工程结构抗震等级为一二级，用途比较广泛，常做为支撑作用，例如工业、民用建筑的各种构建、桥梁中下部工程等。要让混凝土强度值达到C30,首先就是要进行正确的强度值设计。根据混凝土结构设计规范规定来进行计算，C30混凝土抗压强度的标准值为20.1Nmm2,设计值为14.3Nmm20按照标准值来进行计算，不一定就能够保证成品强度达到，实际的混凝土强度还需要进行检测。检测的方法有很多，比较常见的有回弹法、钻心法和超声波这三种。检验的时候要确定28天后的强度不会低于C30混凝土强度标准值的95%,如果是早强，那么在7天后就要达到80%,如果强度低于这个范围，那么则说明强度是不合格的。C30混凝土强度既然计算值是标准的，那么为何会在检测的时候其强度不达标呢？因为混凝土强度的影响要素有很多：水泥等级和水灰比、粗骨料、龄期、养护温度和湿度这六大要素都会直接关系到混凝土的强度等级。水泥水泥直接关系混凝土强度，两者成正比关系，在水灰比不变的情况下，高标号的水泥和低标号的水泥配置出来的混凝土抗压强度会相差很大，因此水泥是影响混凝土强度最直观的因素。C30混凝土强度选用水泥最好是硅酸盐水泥或者是普通硅酸盐水泥。骨料骨料对于混凝土强度有着一定的影响，一般骨料比较常用语粗骨料。在进行设计的时候，一定要根据其它原材料来决定粗骨料。一般来说，碎石无论是粘结性还是强度都比卵石要高，但是需要注意其碎石中含砂量一定要注意。C30混凝土强度的骨料选择应根据实际需求来决定，不能够盲目用规范中的规定。因为施工现场的砂石质量变化比较大。水灰比水灰比的对混凝土强度是成反比的，在这一点上它和水泥石完全不相同的。因此在水灰比不变的时候，不能够用增加水泥用量来提高混凝土强度，这样只会让混凝土变形，出现收缩情况。C30混凝土强度水灰比一般是1：0.45-1：0.4左右，具体要试验才可以得知正确比例。养护温度和湿度养护温度和湿度需要按照规范来进行，如果养护不规范，那么在实际检测的时候，其强度很可能就会不达标。气温高低对于混凝土强度会有影响，夏季的时候要注意防晒，早晚温度比较低的时候进行浇筑；冬季的时候要在注意保温防冻害，可以采用综合蓄热法和蒸养法来进行保温。C30混凝土强度养护温度和湿度要根据实际情况来进行，尤其是高温交替期间要做好保养。龄期在标准养护的条件下，3天、7天、28天都会有一个检测，不同的时期检测出来的龄期是不一样的。C30混凝土强度在养护条件标准的情况下，3天一定要达到50%以上的设计强度、7天要达到70%以上（如果是早强，7天要达到80%）,28天的时候至少要达到95%才达标。C30混凝土配合比设计举例（仅供参考）设计要求：C30混凝土，坍落度T=240,抗渗等级P10,抗冻D50。原材料参数：PS42.5水泥，RC=49MPa,细度0.08mm方孔筛筛余3%,需水量W=29水泥和粉煤灰的比表面积：Sc=320m2kg,SF=150m2kg水泥和粉煤灰的密度：pC=2.85×103kgm3pF=1.8×103kgm3粉煤灰需水量比:PF=I.05粉煤灰活性系数:2=0.67外加剂减水率:n=15%砂子：紧密堆积密度1850kgm3,含石率7%,含水率2%石子：堆积密度165Okgm3,空隙率41.5%,吸水率2%,表观密度2820kgm33=*+L64if式中=30(MPa)b=4(MPa)o=30+1.645×4=36.5(MPa)；2水泥标准稠度浆强度c的计算由于配制设计强度等级的混凝土选用的水泥是确定的，在基准混凝土配比计算时取水泥为唯一胶凝材料，则c的取值等于水泥标准砂浆的理论强度值c,计算如下：(1)水泥在标准胶砂中体积比的计算公式qV_PCD°02+&+明PcoPsoPwo标准砂pS0=2700kgm3,水pW0=1000kgm3,水泥pC0=2.85×103kgm3,代入已知数VC0=(450÷2850)÷(450÷2850+1350÷2700+225÷1000)=0.157÷(0.157+0.500+0.225)=0.157÷0.883=0.178(2)水泥水化形成的强度计算公式水泥实测强度值为R28=49MPa,代入公式：0=49÷0.178=2753水泥基准用量的确定根据多组分混凝土理论和配合比设计石子填充模型，代入原材料参数求得标准稠度水泥浆的表观密度值，具体公式如下：产工100(XX)式中：WO=29(kg),pC0=2850(kgm3)代入数据计算：p0=2850×(l+29÷100)÷(I+2850×29÷100000)=2013(kgm3);每兆帕混凝土对应的水泥浆质量由下式计算，其单位为kgMPa,具体公式如下:C=包o式中：p0=2013=253C=2O13÷275=7.3(kgMPa)配制强度为feu,p=36.5的混凝土基准水泥用量为C01：=7.3×36.5=2674胶凝材料的分配由于本设计中C30混凝土只使用水泥和粉煤灰，配比计算COl小于300kg,需要用一部分的低活性的粉煤灰等活性替换水泥，不考虑填充效应。实现混凝土中的胶凝材料用量不少于300kg,可以由以下公式求得：CO=%XC+©XFC÷F=300联立方程可以准确求得：267=l×C+0.67×F300=C+F计算求得水泥用量C=201;粉煤灰用量F=995减水剂及用水量的确定(1)胶凝材料需水量的确定通过以上计算求得水泥和粉煤灰的准确用量后，按照胶凝材料的需水量比通过加权求和计算得到搅拌胶凝材料所需水量WloWW=(C+rF+%K邓SiSi)X湍=(201+99×1.05)×29÷100=(201+104)×0.29=88同时求得搅拌胶凝材料的有效水胶比。W(c+F+3Si)XWBlx(C+F+K+S)=88÷300=0.295(2)外加剂用量的确定采用以上0.295水胶比，以推荐掺量2%进行外加剂的最佳掺量试验，本设计使用脂肪族减水剂，净浆流动扩展度达到240mm,一小时保留值235mm,与设计坍落度240mm一致，可以保证拌合物不离析不泌水。6.砂子用量的确定(1)砂子用量的确定石子的空隙率p=41.5%,由于混凝土中的砂子完全填充于石子的空隙中，每立方米混凝土中砂子的准确用量为砂子的紧密堆积密度1850乘以石子的空隙率41.5%,则砂子用量计算公式如下：S=ps×P=1850×41.5%=768由于沙子含石率为7%,含水率2%,砂子施工配合比用量为：S0=S÷(l-7%)÷(l-2%)=768÷93%÷98%=843(2)砂子润湿用水量的确定本设计用的砂子含水2%,故吸水率的取值下限为5.7-2=3.7,上限为7.7-2=5.7:即W2min=3.7%×S=31W2max=5.7%×S=487石子用量的确定(1)石子用量的确定根据混凝土体积组成石子填充模型，计算过程不考虑含气量和砂子的孔隙率。用石子的堆积密度1650扣除胶凝材料的体积以及胶凝材料水化用水的体积88升对应的石子，即可求得每立方混凝土石子的准确用量，则石子用量计算公式如下：WqG=PgittR-(%+咋+/+曝)*Pg衰双一(c+FBF+K%+)×qq×Pg哀欢=1650-(201÷2850+99÷1800)×2820-88÷1000×2820=1650-0.126×2820-0.088×2820=1047考虑砂子的含石率，混凝土施工配合比中石子的用量计算：GO=G-SOX含石率=1047-843×7%=988(2)石子润湿用水量的确定石子吸水率2%,用吸水率乘以石子用量即可求得润湿石子的水量：W3=GX吸水率=988×2%=208总用水的确定通过以上计算，可得混凝土搅拌胶凝材料所用水量为Wh叫=(c+F+33)x黑Iz=88润湿砂子所需的水W2=31-48润湿石子所需的水W3=20;混凝土总的用水量W=Wl+W2+W3=139156表1C30混凝土配合比设计计算结果材料名称水泥粉煤灰砂子石子外加剂砂子用水石子用水胶凝材料用水单方用量201998439886312088