混凝土配合比设计西北工业大学张德思
普通混凝土配合比设计混凝土配合比，是指单位体积的混凝土中各组成材料的质量比例。确定这种数量比例关系的工作，
称为混凝土配合比设计。
混凝土配合比设计必须达到以下四项基本要求，
即：
(1) 满足结构设计的强度等级要求；
(2）满足混凝土施工所要求的和易性；
（ 3）满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求；
（ 4）符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。
国家标准,普通混凝土配合比设计规程,
JGJ55-2000 于 2001.4.1施行
一、混凝土配合比设计基本参数确定的原则水灰比、单位用水量和砂率是混凝土配合比设计的三个基本参数。 混凝土配合比设计中确定三个参数的原则是：在满足混凝土强度和耐久性的基础上，确定混凝土的水灰比；在满足混凝土施工要求的和易性基础上，根据粗骨料的种类和规格确定单位用水量；砂率应以砂在骨料中的数量填充石子空隙后略有富余的原则来确定。混凝土配合比设计以计算 1m3混凝土中各材料用量为基准，计算时骨料以干燥状态为准。
二,普通混凝土配合比设计基本原理
（ 1）绝对体积法绝对体积法的基本原理是：假定刚浇捣完毕的混凝土拌合物的体积，等于其各组成材料的绝对体积及混凝土拌合物中所含少量空气体积之和。
101.0
0
0
0
w
w
s
so
g
g
c
c
mmmm
式中 ρ
c
—— 水泥密度 （ kg / ｍ
3
）,可取 2900 ～ 31 00 kg / ｍ
3
。
ρ g —— 粗骨料的表观密度（ kg / ｍ
3
）；
ρ
s
—— 细骨料的表观密度（ kg / ｍ
3
）；
ρ
w
—— 水的密度 （ kg / ｍ
3
）,可取 10 00 kg / ｍ
3；
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 。
（２）重量法（假定表观密度法）。
如果原材料比较稳定，可先假设混凝土的表观密度为一定值，混凝土拌合物各组成材料的单位用量之和即为其表观密度。
ｍ
c0
＋ｍ
g0
＋ｍ
s0
＋ｍ
w0
＝ ｍ
cp
式中 ｍ c0 —— 每立方米混凝土的水泥用量 （ kg ）；
ｍ g0 —— 每立方米混凝土的粗骨料用量（ kg ）；
ｍ s0 —— 每立方米混凝土的细骨料用量（ kg ）；
ｍ w0 —— 每立方米混凝土的用水量（ kg ）；
ｍ cp —— 每立方米混凝土拌合物的假定重量 （ kg ）；
其值可取 2400 ～ 2450kg 。
三,混凝土配合比设计的步骤
1,设计的基本资料
①混凝土的强度等级、施工管理水平，
②对混凝土耐久性要求，
③原材料品种及其物理力学性质，
④混凝土的部位、结构构造情况、施工条件等。
2．初步配合比计算
（１）确定试配强度（ fcu,0）
645.10 kcucu ff,，
混凝土配制强度可按下式计算（ JGJ55-
2000）：
式中 fcu,0—— 混凝土配制强度（ MPa）；
fcu,k—— 设计的混凝土强度标准值
（ MPa）；
σ —— 混凝土强度标准差（ MPa）．
64 5.10 kcucu ff,，
混凝土强度标准差（ σ）
混凝土强度标准差又称均方差，其计算式为
对于 C20,C25级混凝土,σ计算值
<2.5MPa时,计算配制强度时取 σ≦ 2.5MPa；
对于 C30级以上的混凝土,σ计算值
<3.0MPa时,计算配制强度时取 σ≦ 3.0MPa；
11
2
1
2
1
2
n
fnf
n
ff
n
i
icu
n
i
icu,,）（
当施工单位不具有近期的同一品种混凝土的强度资料时,σ值可按下表取值。
,混凝土结构工程施工及验收规范,
GB50204-1992
表 3,0 混凝土强度标准差 ( σ )
混凝土设计强度等级 f
c u,k
低于 C20 C20 ~C35 高于 C35
σ (MPa) 4.0 5.0 6.0
（２）计算水灰比 （ W/C）
根据强度公式计算水灰比：
式中 fcu,0—— 混凝土试配强度,ＭＰ a；
fce—— 水泥 28d的实测强度,ＭＰ a；
αa,αb— 回归系数，与骨料品种、水泥品种有关，其数值可通过试验求得。
,普通混凝土配合比设计规程,（ JGJ55— 2000）
提供的 αa,αb 经验值为：
采用碎石,αa=0.46 αb＝ 0.07
采用卵石,αa=0.48 αb =0.33
cebacu
cea
ff
f
C
W
0,
）（,bceacu WCff /0
表４ — 1 混凝土浇筑时的坍落度（ GB5 0 2 0 4 - 19 9 2 ）
结构种类 坍落度
（㎜）
基础或地面等的垫层，无配筋的大体积结构或配筋稀疏的结构
1 0 ~3 0
板、梁或大型及中型截面的柱子等 3 0 ~5 0
配筋密列的结构（薄壁、斗仓、筒仓。
细柱等）
5 0 ~7 0
配筋特密的结构 7 0 ~9 0
注：①本表系采用机械振捣混凝土时的坍落度，采用人工捣实其值可适当增大；
②需配制泵送混凝土时，应掺外加剂，坍落度宜为 120～ 180㎜ 。
（３）选定单位用水量（ｍ w0）
用水量根据施工要求的坍落度（参考表 4－ 1）和骨料品种规格，
参考表 4.0.1-2选用。
表 4,0,1 - 2 塑性混凝土的用水量（㎏ / ㎝
3
）（ JGJ 55 - 2000 ）
拌合物稠度 卵石最大粒径 ( ㎜ ) 碎石最大粒径 ( ㎜ )
项目指标 10 20 31,5 40 16 20 31,5 40
10 ~30 190 170 160 150 200 185 175 165
30 ~50 200 180 170 160 210 195 185 175
50 ~70 210 190 180 170 220 205 195 185
坍落度
( ㎜ )
70 ~90 215 195 185 175 2 30 215 205 195
注,① 本表用水量系采用中砂时的平均取值,采用细砂时,每立方米混凝土用水量可增加 5~10㎏,采用粗砂则可减少 5～ 10㎏ 。
② 掺用各种外加剂或掺合料时,用水量应相应调整 。
（４）计算水泥用量（ｍ c0）
根据已确定的 W/C和ｍ w0，可求出ｌ m3混凝土中水泥用量ｍ c0：
为保证混凝土的耐久性，由上式得出的水泥用量还应大于表 4.0.4规定的最小水泥量。
如算得的水泥用量小于表 4.0.4规定值，应取规定的最小水泥用量值。
CW
m
m wco
/
0?
表 4,0.4 混凝土的最大水灰比和最小水泥用量（ JGJ55 — 2000 ）
最大水灰比 最小水泥用量（㎏）
环境条件 结构物类别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
1,干燥环境正常的居住或办公用房屋内部件不作规定
0.65 0.60 200 260 300
无冻害
·高湿度的室内部件
·室外部件
·在非侵蚀性土和（或）水中的部件
0.70 0.60 0.60 225 280 300
2,
潮湿环境有冻害
·经受冻害的室外部件
·在非侵蚀性土和（或 ）水中且经受冻害的部件
·高湿度且经受冻害中的室内部件
0.55 0.55 0.55 250 280 300
３．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
注：当用活性掺合料取代部分水泥时，表中的最大水灰比及最小水泥用量即为替代前的水灰比和水泥用量
（５）选择合理的砂率值（ βs）
合理砂率可通过试验、计算或查表求得。
试验是通过变化砂率检测混合物坍落度，能获得最大流动度的砂率为最佳砂率。 也可根据骨料种类、规格及混凝土的水灰比，参考表 4.0.2选用。
表 4 -,0.2 混凝土砂率选用表 （ % ）（ J G J 55 - 2000 ）
卵石最大粒径 ( ㎜ ) 碎石最大粒径 ( ㎜ )
水灰比
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
（ 6）计算粗、细骨料用量
①重量法（假定表观密度法）应按下式计算：
ｍ c0＋ｍ g0＋ｍ s0＋ｍ w0＝ ｍ cp
%100
00
sg
so
s
mm
m
式中 ｍ
c0
—— 每立方米混凝土的水泥用量（ kg ）；
ｍ
g0
—— 每立方米混凝土的粗骨料用量（ kg ）；
ｍ
s0
—— 每立方米混凝土的细骨料用量（ kg ）；
ｍ
w0
—— 每立方米混凝土的用水量（ kg ）；
β
s
—— 砂率（％）；
ｍ
cp
—— 每立方米混凝土拌合物的假定重量（ kg ）；
其值可取 2400 ～ 2450kg 。
② 当采用体积法（绝对体积法）时，应按下式计算：
101.0
0
0
0
w
w
s
so
g
g
c
c
mmmm
式中 ρ
c
—— 水泥密度（ kg / ｍ
3
），可取 2900 ～ 31 00 kg / ｍ
3
。
ρ g —— 粗骨料的表观密度（ kg / ｍ
3
）；
ρ
s
—— 细骨料的表观密度（ kg / ｍ
3
）；
ρ
w
—— 水的密度（ kg / ｍ
3
），可取 10 00 k g / ｍ
3；
β
s
—— 砂率（％）；
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 。
%100
00
gs
so
s
mm
m
通过以上计算，得出每立方米混凝土各种材料用量，即初步配合比计算完成。
4.配合比的调整与确定通过计算求得的各项材料用量
（初步配合比），必须进行试验加以检验并进行必要的调整。
（１）调整和易性，确定基准配合比按初步计算配合比称取材料进行试拌。混凝土拌合物搅拌均匀后测坍落度，并检查其粘聚性和保水性能的好坏。如实测坍落度小于或大于设计要求，可保持水灰比不变，增加或减少适量水泥浆；如出现粘聚性和保水性不良，可适当提高砂率；每次调整后再试拌，直到符合要求为止。当试拌工作完成后，记录好各种材料调整后用量，并测定混凝土拌合物的实际表观密度
（ ρc,t）。此满足和易性的配比为基准配合比。
（２）检验强度和耐久性，确定试验室配合比基准配合比能否满足强度要求，需进行强度检验。一般采用三个不同的配合比，其中一个为基准配合比，另外两个配合比的水灰比值，应较基准配合比分别增加及减少 0.05，其用水量应该与基准配合比相同，
但砂率值可做适当调整并测定表观密度。
各种配比制作两组强度试块，如有耐久性要求，应同时制作有关耐久性测试指标的试件，标准养护 28d天进行强度测定。
（ 3）配合比的确定
①确定混凝土初步配合比根据试验得出的各灰水比及其相对应的混凝土强度关系，用作图或计算法求出与混凝土配制强度
（ fcu,0）相对应的灰水比值，并按下列原则确定每立方米混凝土的材料用量：
用水量（Ｗ） —— 取基准配合比中的用水量，并根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度，进行调整；
水泥用量（Ｃ） —— 取用水量乘以选定出的灰水比计算而得；
粗、细骨料用量（Ｓ、Ｇ） —— 取基准配合比中的粗、细骨料用量，并按定出的灰水比进行调整。
至此，得出混凝土初步配合比。
② 确定混凝土正式配合比在确定出初步配合比后，还应进行混凝土表观密度较正，其方法为：首先算出混凝土初步配合比的表观密度计算值（ ρc,c），即
ρc,c= Ｃ十Ｗ十Ｓ十Ｇ
再用初步配合比进行试拌混凝土，测得其表观密度实测值（ ρc,t），然后按下式得出校正系数 δ，即
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，则上述得出的初步配合比即可确定为混凝土的正式配合比设计值。若二者之差超过２％时，
则须将初步配合比中每项材料用量均乘以校正系数得值，
即为最终定出的混凝土正式配合比设计值，通常也称实验室配合比。
5,混凝土施工配合比换算混凝土实验室配合比计算用料是以干燥骨料为基准的，但实际工地使用的骨料常含有一定的水分，因此必须将实验室配合比进行换算，
换算成扣除骨料中水分后、工地实际施工用的配合比。其换算方法如下：
设施工配合比 1 m3混凝土中水泥、水、砂、
石的用量分别为 C’、Ｗ’、Ｓ’、Ｇ’；并设工地砂子含水率为 a％，石子含水率为 b％。则施工配合比 1 m3混凝土中各材料用量为
C’=C
S’=S· (1+a%)
G’=G· (1+b%)
W’=W－ S·a%－ G·b%
例 1．某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为 Ｃ 30，施工要求混凝土坍落度为 30～ 50㎜,
根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差 σ＝
5MPa。所用原材料情况如下：
水泥,42.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为 ρｃ =3.10ｇ
/cm３,水泥强度等级标准值的富余系数为 1.08；
砂：中砂，级配合格，砂子表观密度 ρos=2.60ｇ /cm３ ；
石,5～ 30mm碎石，级配合格，石子表观密度 ρog=2.65
ｇ /cm3；
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，
无需作调整。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。
解
１,求混凝土计算配合比
(1)确定混凝土配制强度 （ fcu,0）
fcu,0= fcu,k + 1.645σ= 30 + 1.645× 5 =38.2 MPa
(2)确定水灰比 （ W/C）
fce = γc × fce,k = 1.08 × 42.5=45.9MPa
53.0
9.4507.046.02.38
9.4546.0
/
0
cebacu
cea
ff
f
CW
,
由于框架结构混凝土梁处于干燥环境，由表 4.0.4,干燥环境容许最大水灰比为 0.65，
故可确定水灰比为 0.53。
（ 3） 确定用水量 （ mw0）
查表 4.0.1.2,对于最大粒径为 30㎜ 的碎石混凝土,当所需坍落度为 30～ 50㎜ 时,1m3混凝土的用水量可选用 185kg。
(4) 计算水泥用量 （ mc0）
按表 4.0.4,对于干燥环境的钢筋混凝土,最小水泥用量为 260㎏,故可取 mc0＝ 349㎏ ／ｍ 3。
kg
CW
mm w
co 34953.0
185
/
0
（ 5） 确定砂率 （ βs）
查表 4.0.2,对于采用最大粒径为 40㎜ 的碎石配制的混凝土,当水灰比为 0.53时,其砂率值可选取 32%~37%,（ 采用插入法选定 ）
现取 βs= ３５ ％ 。
（ ６ ） 计算砂,石用量 （ ｍ s0,ｍ g0）
用体积法计算,将 mc0=349㎏ ； mw0=185㎏ 代入方程组
10 0 0110
16.265.21.3
000
wsogc
mmmm
%35%1 0 0
00
sg
so
mm
m
解此联立方程,则得：ｍ s0=641㎏,
ｍ g0=1192㎏
（ 7） 该混凝土计算配合比为：
ｌ m3混凝土中各材料用量为：水泥,349㎏,水,
185㎏,砂,641㎏,碎石,1192㎏ 。 以质量比表示即为：
水泥：砂：石 =１,1.84,3.42,Ｗ／Ｃ＝ 0.53
2,确定施工配合比
由现场砂子含水率为 ３ ％,石子含水率为 1％,则施工配合比为：
水泥 mc施 = mc0=349㎏
砂子 ｍ s施 = ｍ s0× （ 1+3%） =641× （ 1+3%） =660㎏
石子 ｍ g施 = ｍ g0× （ 1+1%） =1192× （ 1+1%） =1204㎏
水 ｍ w施 = mw0－ｍ s0× 3%－ｍ g0× 1%
=185－ 641× 3%－ 1192× 1%=154㎏
例 2．某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为 Ｃ 20，施工要求混凝土坍落度为 50-70㎜,施工单位无历史统计资料，所用原材料情况如下：
水泥,32.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为 ρｃ
=3.10ｇ /cm３,
砂：中砂,Mx=2.70,级配合格，
石：卵石,Dmax=40mm,级配合格，
试设计Ｃ 20混凝土配合比。
解,
1,初步计算：
(1)确定混凝土配制强度 （ fcu,0）,
由表 3.0,σ＝ 5MPa
fcu,0= fcu,k + 1.645σ= 20 + 1.645× 5 =28.2 MPa
(2)计算水灰比 （ W/C）
fce = γc × fce,k = 1.0 × 32.5=32.5MPa
47.0
5.3233.048.02.28
5.3248.0
/
0
cebacu
cea
ff
f
CW
，
（ 3） 确定用水量 （ mw0）
查表 4.0.1.2,对于最大粒径为 40㎜ 的卵石混凝土,当所需坍落度为 50～ 70㎜ 时,1m3混凝土的用水量可选用 170kg。
(4) 计算水泥用量 （ mc0）
按表 4.0.4,对于干燥环境的钢筋混凝土,最小水泥用量为 260㎏,故可取 mc0＝ 362㎏ ／
ｍ 3。
kgkg
CW
mm w
co 3627.36147.0
170
/
0
（ 5）确定砂率（ βs）
查表 4.0.2,对于采用最大粒径为 40㎜ 的卵石配制的混凝土,
当水灰比为 0.47时,其砂率值可选取 26.8%~32.1%,（ 采用插入法选定 ） 现取 βs= 30％ 。
（ ６ ） 计算砂,石用量 （ ｍ s0,ｍ g0）
假定表观密度法计算,将 mc0=362㎏ ； mw0=170㎏ 代入方程组
2400
0000
wgsc
mmmm
%30%1 0 0
00
sg
so
mm
m
1 86 8
2 40 01 703 62
00
00
wg
wg
mm
mm
%30%1 0 0
00
sg
so
mm
m
186 8
240 0170362
00
00
gs
gs
mm
mm
00
00
000
00
33.2
3.07.0
3.03.0
%30%1 0 0
sg
gs
gss
sg
so
mm
mm
mmm
mm
m
3
00
3
0
00
/1 3 0 733.2
/5 6 196.5 6 0
33.3
1 8 6 8
1 8 6 833.2
mkgmm
mkgm
mm
sg
s
ss
计算配比：
C,362kg,W:170kg,S:561kg,G:1307Kg,W/C=0.47
15升用量,C:4.34kg,W:2.04kg,S:6.73kg,G:15.68kg
第二组,W/C=0.47+0.05=0.52,W:170kg
mc0=170/0.52=327kg
砂率,31%,mg0=2.23ms0
解得,S=589kg,G=1314kg,W=170kg,C=327kg
第三组,W/C=0.47－ 0.05=0.42,W:170kg
mc0=170/0.42=405kg
砂率,28%,mg0=2.57ms0
解得,S=511kg,G=1314kg,W=170kg,C=405kg
每 种配比制作两组强度试块，标准养护 28d进行强度测定。
掺减水剂混凝土配合比设计
一、砂浆减水率试验
1.基准砂浆流动度用水量测定 （跳桌流动度 140 ± 5mm)
水泥,300 g，标准砂 750g，基准砂浆流动度用水量 M0
2,掺入推荐掺量的外加剂，测定 砂浆流动度为 140 ± 5mm时的用水量 M01。
减水率 β：
二、混凝土减水率试验 (混凝土外加剂 GB8076-1997)
1.基准混凝土单位用水量 W0,C,310kg,Sp=36~40%,塌落度,80 ± 10mm
2,掺外加剂混凝土单位用水量 W1,C,310kg,Sp=35~39%,塌落度,80
± 10mm，外加剂采用推荐掺量
减水率 WR,
%1 0 0
0
10
M
MM?
%1 0 0
0
10
W
WWW
R
二,掺减水剂混凝土配合比设计
1,首先按混凝土配合比设计规程计算出空白混凝土的配合比。
2,在空白混凝土的配合比用水量和水泥用量的基础上，进行减水和减水泥，
算出减水和减水泥后的每立方米混凝土的实际用水量和水泥用量。
3,重新计算砂、石用量。计算每立方米混凝土中的减水剂用量。
4,试配和调整。
例 3．某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为 Ｃ 30，施工要求混凝土坍落度为３０～５０㎜，根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差 σ＝ 5MPa。所用原材料情况如下：
水泥,42.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为 ρｃ =3.10ｇ /cm３,
水泥强度等级标准值的富余系数为 1.08；
砂：中砂，级配合格，砂子表观密度 ρos=2.60ｇ /cm３ ；
石,5～ 30mm碎石，级配合格，石子表观密度 ρog=2.65ｇ /cm3；
减水剂,HSP高效减水剂，减水率,20%
试求,混凝土计算配合比
解：
(1)确定混凝土配制强度 （ fcu,0）
fcu,0= fcu,k + 1.645σ= 30 + 1.645× 5 =38.2 MPa
(2)确定水灰比 （ W/C）
fce = γc × fce,k = 1.08 × 42.5=45.9MPa
53.0
9.4507.046.02.38
9.4546.0/
0
cebacu
cea
ff
fCW
,
由于框架结构混凝土梁处于干燥环境，由表 4.0.4,干燥环境容许最大水灰比为 0.65，故可确定水灰比为 0.53。
（ 3） 确定用水量 （ mw0）
查表 4.0.1.2,对于最大粒径为 30㎜ 的碎石混凝土,当所需坍落度为３０～５０㎜时,1m3混凝土的用水量可选用 185kg。
HSP 减水率为 20%
用水量,W=185× (1-20%)=148kg
(4) 计算水泥用量 （ mc0）
kg
CW
mm w
co 27953.0
148
/
0
按表 4.0.4,对于干燥环境的钢筋混凝土,最小水泥用量为
260㎏,故可取 mc0＝ 279㎏ ／ｍ 3。
（ 5） 确定砂率 （ βs）
查表 4.0.2,对于采用最大粒径为 40㎜ 的碎石配制的混凝土,当水灰比为 0.53时,其砂率值可选取 32%~37%,（ 采用插入法选定 ） 现取 βs= ３５ ％ 。
（ ６ ） 计算砂,石用量 （ ｍ s0,ｍ g0）
用体积法计算,将 mc0=279㎏ ； mw0=148㎏ 代入方程组
解此联立方程,则得：ｍ s0=696㎏,
ｍ g0=1295㎏
10 0 0110
16.265.21.3
000
wsogc
mmmm
%35%1 0 0
00
sg
so
mm
m
（ 7）减水剂 HSP,J=279× 1.5%=4.19kg
混凝土计算配比为,C:279kg,S:696kg,G:1295kg,W,148kg,
HSP:4.19kg
（空白混凝土,C:349kg,S:641kg,G:1192kg,W,185kg）
C:S:G:J=1:2.49:4.64:0.015,W/C=0.53
膨胀剂与膨胀混凝土的配合比设计
一,膨胀剂,膨胀剂是与水泥,水拌和后,经水化反应生成钙矾石或氢氧化钙,使混凝土产生膨胀的外加剂 。
膨胀剂的限制膨胀率（ %）要求为（混凝土膨胀剂 JC476-1998）
膨胀剂的限制膨胀率用比长仪来测定。
7d ≥ 0.025 水中
28d ≤ 0.10
空气中 28d ≥ - 0.020
限 制 膨 胀 率 材 料 用 量 表 （ 混 凝 土 膨 胀 剂
J C4 7 6 - 1998 ）
材料 代号 用量基准水泥与膨胀剂总量,g C+E 520
标准砂,g S 1040
拌和水,g W 208
K =E/ ( C+E ) ≤ 1 2 %,W / ( C+E ) =0,4 0
S / ( C+E ) =2,0
二、膨胀混凝土的配合比设计
试配法,
1.选用 3~4个水灰比建立强度与水灰比关系曲线。
2.单位用水量较普通混凝土增加 10~15%。按选定的水灰比计算水泥用量（不少于 280kg/m3) 。
3.补偿收缩混凝土的膨胀剂标准掺量为 12%
（内掺法,E/(C+E)=12%)
4,砂率略低于普通混凝土。
5,计算砂石用量。
6,试拌调整（单位用水量需用塌落度核对）并制作强度与膨胀试件。
7,根据强度与水灰比关系曲线，自由膨胀率与水灰比关系曲线综合判定设计膨胀混凝土的配合比。
抗渗混凝土的配合比设计
一、设计规程要求,
1,抗渗混凝土最大水灰比：满足表 7.1.2
2,水泥 +掺合料 ≦ 320kg,砂率 =35%~45%
表 7.1.2
抗渗等级 最大水灰比
C20~C30 >C30
P6 0.60 0.55
P8~P12 0.55 0.50
>P12 0.50 0.45
二、抗渗性能试验
进行抗渗混凝土配合比设计时尚应增加抗渗性能试验。
1,采用水灰比最大的配合比作抗渗试验，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力；
P—— 设计抗渗等级值。
2,掺引气剂时含其量应控制在 3~5%
2.010 PP t
例,某水工结构工程现浇钢筋混凝土，混凝土设计强度等级为 Ｃ 30，抗渗等级 P14,施工要求混凝土坍落度为３０～５０㎜，根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差 σ＝ 5MPa。所用原材料情况如下：
水泥,42.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为 ρｃ =3.10
ｇ /cm３,水泥强度等级标准值的富余系数为 1.08；
砂：中砂，级配合格，砂子表观密度 ρos=2.60ｇ /cm
石,5～ 30mm碎石，级配合格，石子表观密度
ρog=2.65ｇ /cm3；
试求,混凝土计算配合比
解：
(1)确定混凝土配制强度 （ fcu,0）
fcu,0= fcu,k + 1.645σ= 30 + 1.645× 5 =38.2 MPa
(2)确定水灰比 （ W/C）
fce = γc × fce,k = 1.08 × 42.5=45.9MPa
53.0
9.4507.046.02.38
9.4546.0/
0
cebacu
cea
ff
fCW
,
kgCW mm wco 37050.0185/ 0
对于水工结构混凝土，由表 7.1.2,抗渗混凝土容许最大水灰比为 0.50，故可确定水灰比应取 0.50。
（ 3）确定用水量（ mw0）
查表 4.0.1.2，对于最大粒径为 30㎜ 的碎石混凝土，当所需坍落度为３０～５０㎜时,1m3混凝土的用水量可选用 185kg。
(4) 计算水泥用量（ mc0）
郁郁对于
抗渗混凝土要求：水泥 +掺合料 ≦ 320kg
故取水泥用量为,370kg
5） 确定砂率 （ βs）
查表 4.0.2,对于采用最大粒径为 40㎜ 的碎石配制的混凝土,当水灰比为 0.50时,其砂率值可选取 30%~35%,抗渗混凝土要求砂率 =35%~45%,现取 βs= ３５ ％ 。
（ ６ ） 计算砂,石用量 （ ｍ s0,ｍ g0）
用体积法计算,将 mc0=370㎏ ； mw0=185㎏ 代入方程组
解此联立方程,则得：ｍ s0=635㎏,
ｍ g0=1181㎏ (W/C=0.50)
10 0 0110
16.265.21.3
000
wsogc
mmmm
%35%1 0 0
00
sg
so
mm
m
抗冻混凝土的配合比设计
一、设计规程要求,
1,抗冻混凝土最大水灰比：满足表 7.2.2
表 7.2.2
2,最小水泥用量应满足表 4.0.4要求
3.进行抗冻混凝土配合比设计时尚应增加抗冻性能试验。
抗冻等级 无引气剂时 掺引气剂时
F50 0.55 0.60
F100 - 0.55
F150及以上 - 0.50
表 4,0.4 混凝土的最大水灰比和最小水泥用量（ JGJ55 — 2000 ）
最大水灰比 最小水泥用量（㎏）
环境条件 结构物类别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
1,干燥环境正常的居住或办公用房屋内部件不作规定
0.65 0.60 200 260 300
无冻害
·高湿度的室内部件
·室外部件
·在非侵蚀性土和（或）水中的部件
0.70 0.60 0.60 225 280 300
2,
潮湿环境有冻害
·经受冻害的室外部件
·在非侵蚀性土和（或 ）水中且经受冻害的部件
·高湿度且经受冻害中的室内部件
0.55 0.55 0.55 250 280 300
３．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
注：当用活性掺合料取代部分水泥时，表中的最大水灰比及最小水泥用量即为替代前的水灰比和水泥用量
粉煤灰 混凝土的配合比设计 （ JGJ28-86)
一、设计方法,
1.按 JGJ55-2000进行普通混凝土基准配合比设计；
2.按表 4.2.1选择粉煤灰取代水泥率（?c）
表 4.2.1 粉煤灰取代水泥率（?c）
注,1,采用 42.5水泥取上限,32.5水泥取下限
2,C20 以上混凝土宜用 I,II级粉煤灰,C15以下混凝土可用
III级粉煤灰。
混凝土等级 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥
C15 15~25 10~20
C20 10~15 10
C25~C30 15~20 10~15
3.按所选用的粉煤灰取代水泥率（?c），求出每立方米 粉煤灰混凝土的水泥用量 (mc);
mc=mc0(1－?c)
mc0为 每立方米 基准混凝土的水泥用量
4.按表 4.3.2选择粉煤灰超量系数（?c）
表 4.3.2 粉煤灰超量系数（?c）
5.按超量系数（?c）,求出每立方米 粉煤灰混凝土的掺量 (mf);
mf=?c(mc0－ mc)
6,计算每立方米 粉煤灰混凝土中的水泥、粉煤灰和细骨料的绝对体积,或采用重量法计算砂石重量。
粉煤灰级别 超量系数（?c）
I 1.0~1.4
II 1.2~1.7
III 1.5~2.0
7.按粉煤灰超出水泥的体积，扣除同体积的细骨料用量。
8.粉煤灰混凝土的用水量，按基准配合比的用水量取用。
9,试配调整，满足和易性及强度的要求。
例,粉煤灰混凝土设计强度等级为 Ｃ 30，施工要求混凝土坍落度为 180㎜,根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差 σ＝ 3MPa。所用原材料情况如下：
水泥,32.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为 ρｃ =3.10ｇ /cm３,
水泥强度等级标准值的富余系数为 1.35；
砂：中砂，级配合格，砂子表观密度 ρos=2.60ｇ /cm
5～ 31.5mm卵石，级配合格，石子表观密度 ρog=2.65ｇ /cm3；
HSP高效减水剂,1%掺量，减水率,20%,I级粉煤灰
试求：粉煤灰混凝土计算配合比
解：
(1)确定混凝土配制强度 （ fcu,0）
fcu,0= fcu,k + 1.645σ= 30 + 1.645× 3 =34.9 MPa
(2)确定水灰比 （ W/C）
fce = γc × fce,k = 1.35 × 32.5=34.9MPa
查用水量表 4.0.1-2选用 mw0=210kg
高效减水剂减水率为 20%
用水量,mw0=210× (1-20%)=168kg
水泥用量,mc0 =168/0.50=336kg
查表 4.2.1选用粉煤灰取代水泥率（?c=20%），求出每立方米粉煤灰混凝土的水泥用量 (mc);
mc=mc0(1－?c)=336× (1－ 20%)=269kg
由表 4.3.2 对于 I级粉煤灰，选用粉煤灰超量系数?c=1.2，
求出每立方米 粉煤灰混凝土的粉煤灰掺量 (mf)
mf=1.2× (336－ 269)=1.2× 67=80kg; mc+
mf=269+80=349>300kg,由表 4.0.4,合格
采用重量法计算砂石重量：设粉煤灰混凝土的?=2450kg/m3
50.09.4333.048.09.34 9.4348.0/
0
cebacu
cea
ff
fCW
,
假定表观密度法计算,将 mc=269㎏ ； mf=80kg mw=168㎏ 代入方程组
ms=716kg,mg=1217kg,每立方米 粉煤灰混凝土的材料用量为：
mc=269㎏ ； mf=80kg； mw=168㎏,ms=716kg； mg=1217kg
193 3
245 0
gs
gswfc
mm
mmmmm
sg
gs
gss
gs
s
mm
mm
mmm
mm
m
70.1
37.063.0
37.037.0
%37%1 0 0
因试配得粉煤灰混凝土的实测表观密度为
2410kg/m3,故得校正系数：
由此得 每立方米 粉煤灰混凝土的材料用量为：
mc=265㎏ ； mf=79kg； mw=165㎏,
ms=704kg； mg=1197kg
高效减水剂,3.44kg
98.02 4 5 02 4 1 0
普通混凝土配合比设计混凝土配合比，是指单位体积的混凝土中各组成材料的质量比例。确定这种数量比例关系的工作，
称为混凝土配合比设计。
混凝土配合比设计必须达到以下四项基本要求，
即：
(1) 满足结构设计的强度等级要求；
(2）满足混凝土施工所要求的和易性；
（ 3）满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求；
（ 4）符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。
国家标准,普通混凝土配合比设计规程,
JGJ55-2000 于 2001.4.1施行
一、混凝土配合比设计基本参数确定的原则水灰比、单位用水量和砂率是混凝土配合比设计的三个基本参数。 混凝土配合比设计中确定三个参数的原则是：在满足混凝土强度和耐久性的基础上，确定混凝土的水灰比；在满足混凝土施工要求的和易性基础上，根据粗骨料的种类和规格确定单位用水量；砂率应以砂在骨料中的数量填充石子空隙后略有富余的原则来确定。混凝土配合比设计以计算 1m3混凝土中各材料用量为基准，计算时骨料以干燥状态为准。
二,普通混凝土配合比设计基本原理
（ 1）绝对体积法绝对体积法的基本原理是：假定刚浇捣完毕的混凝土拌合物的体积，等于其各组成材料的绝对体积及混凝土拌合物中所含少量空气体积之和。
101.0
0
0
0
w
w
s
so
g
g
c
c
mmmm
式中 ρ
c
—— 水泥密度 （ kg / ｍ
3
）,可取 2900 ～ 31 00 kg / ｍ
3
。
ρ g —— 粗骨料的表观密度（ kg / ｍ
3
）；
ρ
s
—— 细骨料的表观密度（ kg / ｍ
3
）；
ρ
w
—— 水的密度 （ kg / ｍ
3
）,可取 10 00 kg / ｍ
3；
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 。
（２）重量法（假定表观密度法）。
如果原材料比较稳定，可先假设混凝土的表观密度为一定值，混凝土拌合物各组成材料的单位用量之和即为其表观密度。
ｍ
c0
＋ｍ
g0
＋ｍ
s0
＋ｍ
w0
＝ ｍ
cp
式中 ｍ c0 —— 每立方米混凝土的水泥用量 （ kg ）；
ｍ g0 —— 每立方米混凝土的粗骨料用量（ kg ）；
ｍ s0 —— 每立方米混凝土的细骨料用量（ kg ）；
ｍ w0 —— 每立方米混凝土的用水量（ kg ）；
ｍ cp —— 每立方米混凝土拌合物的假定重量 （ kg ）；
其值可取 2400 ～ 2450kg 。
三,混凝土配合比设计的步骤
1,设计的基本资料
①混凝土的强度等级、施工管理水平，
②对混凝土耐久性要求，
③原材料品种及其物理力学性质，
④混凝土的部位、结构构造情况、施工条件等。
2．初步配合比计算
（１）确定试配强度（ fcu,0）
645.10 kcucu ff,，
混凝土配制强度可按下式计算（ JGJ55-
2000）：
式中 fcu,0—— 混凝土配制强度（ MPa）；
fcu,k—— 设计的混凝土强度标准值
（ MPa）；
σ —— 混凝土强度标准差（ MPa）．
64 5.10 kcucu ff,，
混凝土强度标准差（ σ）
混凝土强度标准差又称均方差，其计算式为
对于 C20,C25级混凝土,σ计算值
<2.5MPa时,计算配制强度时取 σ≦ 2.5MPa；
对于 C30级以上的混凝土,σ计算值
<3.0MPa时,计算配制强度时取 σ≦ 3.0MPa；
11
2
1
2
1
2
n
fnf
n
ff
n
i
icu
n
i
icu,,）（
当施工单位不具有近期的同一品种混凝土的强度资料时,σ值可按下表取值。
,混凝土结构工程施工及验收规范,
GB50204-1992
表 3,0 混凝土强度标准差 ( σ )
混凝土设计强度等级 f
c u,k
低于 C20 C20 ~C35 高于 C35
σ (MPa) 4.0 5.0 6.0
（２）计算水灰比 （ W/C）
根据强度公式计算水灰比：
式中 fcu,0—— 混凝土试配强度,ＭＰ a；
fce—— 水泥 28d的实测强度,ＭＰ a；
αa,αb— 回归系数，与骨料品种、水泥品种有关，其数值可通过试验求得。
,普通混凝土配合比设计规程,（ JGJ55— 2000）
提供的 αa,αb 经验值为：
采用碎石,αa=0.46 αb＝ 0.07
采用卵石,αa=0.48 αb =0.33
cebacu
cea
ff
f
C
W
0,
）（,bceacu WCff /0
表４ — 1 混凝土浇筑时的坍落度（ GB5 0 2 0 4 - 19 9 2 ）
结构种类 坍落度
（㎜）
基础或地面等的垫层，无配筋的大体积结构或配筋稀疏的结构
1 0 ~3 0
板、梁或大型及中型截面的柱子等 3 0 ~5 0
配筋密列的结构（薄壁、斗仓、筒仓。
细柱等）
5 0 ~7 0
配筋特密的结构 7 0 ~9 0
注：①本表系采用机械振捣混凝土时的坍落度，采用人工捣实其值可适当增大；
②需配制泵送混凝土时，应掺外加剂，坍落度宜为 120～ 180㎜ 。
（３）选定单位用水量（ｍ w0）
用水量根据施工要求的坍落度（参考表 4－ 1）和骨料品种规格，
参考表 4.0.1-2选用。
表 4,0,1 - 2 塑性混凝土的用水量（㎏ / ㎝
3
）（ JGJ 55 - 2000 ）
拌合物稠度 卵石最大粒径 ( ㎜ ) 碎石最大粒径 ( ㎜ )
项目指标 10 20 31,5 40 16 20 31,5 40
10 ~30 190 170 160 150 200 185 175 165
30 ~50 200 180 170 160 210 195 185 175
50 ~70 210 190 180 170 220 205 195 185
坍落度
( ㎜ )
70 ~90 215 195 185 175 2 30 215 205 195
注,① 本表用水量系采用中砂时的平均取值,采用细砂时,每立方米混凝土用水量可增加 5~10㎏,采用粗砂则可减少 5～ 10㎏ 。
② 掺用各种外加剂或掺合料时,用水量应相应调整 。
（４）计算水泥用量（ｍ c0）
根据已确定的 W/C和ｍ w0，可求出ｌ m3混凝土中水泥用量ｍ c0：
为保证混凝土的耐久性，由上式得出的水泥用量还应大于表 4.0.4规定的最小水泥量。
如算得的水泥用量小于表 4.0.4规定值，应取规定的最小水泥用量值。
CW
m
m wco
/
0?
表 4,0.4 混凝土的最大水灰比和最小水泥用量（ JGJ55 — 2000 ）
最大水灰比 最小水泥用量（㎏）
环境条件 结构物类别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
1,干燥环境正常的居住或办公用房屋内部件不作规定
0.65 0.60 200 260 300
无冻害
·高湿度的室内部件
·室外部件
·在非侵蚀性土和（或）水中的部件
0.70 0.60 0.60 225 280 300
2,
潮湿环境有冻害
·经受冻害的室外部件
·在非侵蚀性土和（或 ）水中且经受冻害的部件
·高湿度且经受冻害中的室内部件
0.55 0.55 0.55 250 280 300
３．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
注：当用活性掺合料取代部分水泥时，表中的最大水灰比及最小水泥用量即为替代前的水灰比和水泥用量
（５）选择合理的砂率值（ βs）
合理砂率可通过试验、计算或查表求得。
试验是通过变化砂率检测混合物坍落度，能获得最大流动度的砂率为最佳砂率。 也可根据骨料种类、规格及混凝土的水灰比，参考表 4.0.2选用。
表 4 -,0.2 混凝土砂率选用表 （ % ）（ J G J 55 - 2000 ）
卵石最大粒径 ( ㎜ ) 碎石最大粒径 ( ㎜ )
水灰比
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
（ 6）计算粗、细骨料用量
①重量法（假定表观密度法）应按下式计算：
ｍ c0＋ｍ g0＋ｍ s0＋ｍ w0＝ ｍ cp
%100
00
sg
so
s
mm
m
式中 ｍ
c0
—— 每立方米混凝土的水泥用量（ kg ）；
ｍ
g0
—— 每立方米混凝土的粗骨料用量（ kg ）；
ｍ
s0
—— 每立方米混凝土的细骨料用量（ kg ）；
ｍ
w0
—— 每立方米混凝土的用水量（ kg ）；
β
s
—— 砂率（％）；
ｍ
cp
—— 每立方米混凝土拌合物的假定重量（ kg ）；
其值可取 2400 ～ 2450kg 。
② 当采用体积法（绝对体积法）时，应按下式计算：
101.0
0
0
0
w
w
s
so
g
g
c
c
mmmm
式中 ρ
c
—— 水泥密度（ kg / ｍ
3
），可取 2900 ～ 31 00 kg / ｍ
3
。
ρ g —— 粗骨料的表观密度（ kg / ｍ
3
）；
ρ
s
—— 细骨料的表观密度（ kg / ｍ
3
）；
ρ
w
—— 水的密度（ kg / ｍ
3
），可取 10 00 k g / ｍ
3；
β
s
—— 砂率（％）；
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 。
%100
00
gs
so
s
mm
m
通过以上计算，得出每立方米混凝土各种材料用量，即初步配合比计算完成。
4.配合比的调整与确定通过计算求得的各项材料用量
（初步配合比），必须进行试验加以检验并进行必要的调整。
（１）调整和易性，确定基准配合比按初步计算配合比称取材料进行试拌。混凝土拌合物搅拌均匀后测坍落度，并检查其粘聚性和保水性能的好坏。如实测坍落度小于或大于设计要求，可保持水灰比不变，增加或减少适量水泥浆；如出现粘聚性和保水性不良，可适当提高砂率；每次调整后再试拌，直到符合要求为止。当试拌工作完成后，记录好各种材料调整后用量，并测定混凝土拌合物的实际表观密度
（ ρc,t）。此满足和易性的配比为基准配合比。
（２）检验强度和耐久性，确定试验室配合比基准配合比能否满足强度要求，需进行强度检验。一般采用三个不同的配合比，其中一个为基准配合比，另外两个配合比的水灰比值，应较基准配合比分别增加及减少 0.05，其用水量应该与基准配合比相同，
但砂率值可做适当调整并测定表观密度。
各种配比制作两组强度试块，如有耐久性要求，应同时制作有关耐久性测试指标的试件，标准养护 28d天进行强度测定。
（ 3）配合比的确定
①确定混凝土初步配合比根据试验得出的各灰水比及其相对应的混凝土强度关系，用作图或计算法求出与混凝土配制强度
（ fcu,0）相对应的灰水比值，并按下列原则确定每立方米混凝土的材料用量：
用水量（Ｗ） —— 取基准配合比中的用水量，并根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度，进行调整；
水泥用量（Ｃ） —— 取用水量乘以选定出的灰水比计算而得；
粗、细骨料用量（Ｓ、Ｇ） —— 取基准配合比中的粗、细骨料用量，并按定出的灰水比进行调整。
至此，得出混凝土初步配合比。
② 确定混凝土正式配合比在确定出初步配合比后，还应进行混凝土表观密度较正，其方法为：首先算出混凝土初步配合比的表观密度计算值（ ρc,c），即
ρc,c= Ｃ十Ｗ十Ｓ十Ｇ
再用初步配合比进行试拌混凝土，测得其表观密度实测值（ ρc,t），然后按下式得出校正系数 δ，即
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，则上述得出的初步配合比即可确定为混凝土的正式配合比设计值。若二者之差超过２％时，
则须将初步配合比中每项材料用量均乘以校正系数得值，
即为最终定出的混凝土正式配合比设计值，通常也称实验室配合比。
5,混凝土施工配合比换算混凝土实验室配合比计算用料是以干燥骨料为基准的，但实际工地使用的骨料常含有一定的水分，因此必须将实验室配合比进行换算，
换算成扣除骨料中水分后、工地实际施工用的配合比。其换算方法如下：
设施工配合比 1 m3混凝土中水泥、水、砂、
石的用量分别为 C’、Ｗ’、Ｓ’、Ｇ’；并设工地砂子含水率为 a％，石子含水率为 b％。则施工配合比 1 m3混凝土中各材料用量为
C’=C
S’=S· (1+a%)
G’=G· (1+b%)
W’=W－ S·a%－ G·b%
例 1．某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为 Ｃ 30，施工要求混凝土坍落度为 30～ 50㎜,
根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差 σ＝
5MPa。所用原材料情况如下：
水泥,42.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为 ρｃ =3.10ｇ
/cm３,水泥强度等级标准值的富余系数为 1.08；
砂：中砂，级配合格，砂子表观密度 ρos=2.60ｇ /cm３ ；
石,5～ 30mm碎石，级配合格，石子表观密度 ρog=2.65
ｇ /cm3；
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，
无需作调整。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。
解
１,求混凝土计算配合比
(1)确定混凝土配制强度 （ fcu,0）
fcu,0= fcu,k + 1.645σ= 30 + 1.645× 5 =38.2 MPa
(2)确定水灰比 （ W/C）
fce = γc × fce,k = 1.08 × 42.5=45.9MPa
53.0
9.4507.046.02.38
9.4546.0
/
0
cebacu
cea
ff
f
CW
,
由于框架结构混凝土梁处于干燥环境，由表 4.0.4,干燥环境容许最大水灰比为 0.65，
故可确定水灰比为 0.53。
（ 3） 确定用水量 （ mw0）
查表 4.0.1.2,对于最大粒径为 30㎜ 的碎石混凝土,当所需坍落度为 30～ 50㎜ 时,1m3混凝土的用水量可选用 185kg。
(4) 计算水泥用量 （ mc0）
按表 4.0.4,对于干燥环境的钢筋混凝土,最小水泥用量为 260㎏,故可取 mc0＝ 349㎏ ／ｍ 3。
kg
CW
mm w
co 34953.0
185
/
0
（ 5） 确定砂率 （ βs）
查表 4.0.2,对于采用最大粒径为 40㎜ 的碎石配制的混凝土,当水灰比为 0.53时,其砂率值可选取 32%~37%,（ 采用插入法选定 ）
现取 βs= ３５ ％ 。
（ ６ ） 计算砂,石用量 （ ｍ s0,ｍ g0）
用体积法计算,将 mc0=349㎏ ； mw0=185㎏ 代入方程组
10 0 0110
16.265.21.3
000
wsogc
mmmm
%35%1 0 0
00
sg
so
mm
m
解此联立方程,则得：ｍ s0=641㎏,
ｍ g0=1192㎏
（ 7） 该混凝土计算配合比为：
ｌ m3混凝土中各材料用量为：水泥,349㎏,水,
185㎏,砂,641㎏,碎石,1192㎏ 。 以质量比表示即为：
水泥：砂：石 =１,1.84,3.42,Ｗ／Ｃ＝ 0.53
2,确定施工配合比
由现场砂子含水率为 ３ ％,石子含水率为 1％,则施工配合比为：
水泥 mc施 = mc0=349㎏
砂子 ｍ s施 = ｍ s0× （ 1+3%） =641× （ 1+3%） =660㎏
石子 ｍ g施 = ｍ g0× （ 1+1%） =1192× （ 1+1%） =1204㎏
水 ｍ w施 = mw0－ｍ s0× 3%－ｍ g0× 1%
=185－ 641× 3%－ 1192× 1%=154㎏
例 2．某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为 Ｃ 20，施工要求混凝土坍落度为 50-70㎜,施工单位无历史统计资料，所用原材料情况如下：
水泥,32.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为 ρｃ
=3.10ｇ /cm３,
砂：中砂,Mx=2.70,级配合格，
石：卵石,Dmax=40mm,级配合格，
试设计Ｃ 20混凝土配合比。
解,
1,初步计算：
(1)确定混凝土配制强度 （ fcu,0）,
由表 3.0,σ＝ 5MPa
fcu,0= fcu,k + 1.645σ= 20 + 1.645× 5 =28.2 MPa
(2)计算水灰比 （ W/C）
fce = γc × fce,k = 1.0 × 32.5=32.5MPa
47.0
5.3233.048.02.28
5.3248.0
/
0
cebacu
cea
ff
f
CW
，
（ 3） 确定用水量 （ mw0）
查表 4.0.1.2,对于最大粒径为 40㎜ 的卵石混凝土,当所需坍落度为 50～ 70㎜ 时,1m3混凝土的用水量可选用 170kg。
(4) 计算水泥用量 （ mc0）
按表 4.0.4,对于干燥环境的钢筋混凝土,最小水泥用量为 260㎏,故可取 mc0＝ 362㎏ ／
ｍ 3。
kgkg
CW
mm w
co 3627.36147.0
170
/
0
（ 5）确定砂率（ βs）
查表 4.0.2,对于采用最大粒径为 40㎜ 的卵石配制的混凝土,
当水灰比为 0.47时,其砂率值可选取 26.8%~32.1%,（ 采用插入法选定 ） 现取 βs= 30％ 。
（ ６ ） 计算砂,石用量 （ ｍ s0,ｍ g0）
假定表观密度法计算,将 mc0=362㎏ ； mw0=170㎏ 代入方程组
2400
0000
wgsc
mmmm
%30%1 0 0
00
sg
so
mm
m
1 86 8
2 40 01 703 62
00
00
wg
wg
mm
mm
%30%1 0 0
00
sg
so
mm
m
186 8
240 0170362
00
00
gs
gs
mm
mm
00
00
000
00
33.2
3.07.0
3.03.0
%30%1 0 0
sg
gs
gss
sg
so
mm
mm
mmm
mm
m
3
00
3
0
00
/1 3 0 733.2
/5 6 196.5 6 0
33.3
1 8 6 8
1 8 6 833.2
mkgmm
mkgm
mm
sg
s
ss
计算配比：
C,362kg,W:170kg,S:561kg,G:1307Kg,W/C=0.47
15升用量,C:4.34kg,W:2.04kg,S:6.73kg,G:15.68kg
第二组,W/C=0.47+0.05=0.52,W:170kg
mc0=170/0.52=327kg
砂率,31%,mg0=2.23ms0
解得,S=589kg,G=1314kg,W=170kg,C=327kg
第三组,W/C=0.47－ 0.05=0.42,W:170kg
mc0=170/0.42=405kg
砂率,28%,mg0=2.57ms0
解得,S=511kg,G=1314kg,W=170kg,C=405kg
每 种配比制作两组强度试块，标准养护 28d进行强度测定。
掺减水剂混凝土配合比设计
一、砂浆减水率试验
1.基准砂浆流动度用水量测定 （跳桌流动度 140 ± 5mm)
水泥,300 g，标准砂 750g，基准砂浆流动度用水量 M0
2,掺入推荐掺量的外加剂，测定 砂浆流动度为 140 ± 5mm时的用水量 M01。
减水率 β：
二、混凝土减水率试验 (混凝土外加剂 GB8076-1997)
1.基准混凝土单位用水量 W0,C,310kg,Sp=36~40%,塌落度,80 ± 10mm
2,掺外加剂混凝土单位用水量 W1,C,310kg,Sp=35~39%,塌落度,80
± 10mm，外加剂采用推荐掺量
减水率 WR,
%1 0 0
0
10
M
MM?
%1 0 0
0
10
W
WWW
R
二,掺减水剂混凝土配合比设计
1,首先按混凝土配合比设计规程计算出空白混凝土的配合比。
2,在空白混凝土的配合比用水量和水泥用量的基础上，进行减水和减水泥，
算出减水和减水泥后的每立方米混凝土的实际用水量和水泥用量。
3,重新计算砂、石用量。计算每立方米混凝土中的减水剂用量。
4,试配和调整。
例 3．某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为 Ｃ 30，施工要求混凝土坍落度为３０～５０㎜，根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差 σ＝ 5MPa。所用原材料情况如下：
水泥,42.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为 ρｃ =3.10ｇ /cm３,
水泥强度等级标准值的富余系数为 1.08；
砂：中砂，级配合格，砂子表观密度 ρos=2.60ｇ /cm３ ；
石,5～ 30mm碎石，级配合格，石子表观密度 ρog=2.65ｇ /cm3；
减水剂,HSP高效减水剂，减水率,20%
试求,混凝土计算配合比
解：
(1)确定混凝土配制强度 （ fcu,0）
fcu,0= fcu,k + 1.645σ= 30 + 1.645× 5 =38.2 MPa
(2)确定水灰比 （ W/C）
fce = γc × fce,k = 1.08 × 42.5=45.9MPa
53.0
9.4507.046.02.38
9.4546.0/
0
cebacu
cea
ff
fCW
,
由于框架结构混凝土梁处于干燥环境，由表 4.0.4,干燥环境容许最大水灰比为 0.65，故可确定水灰比为 0.53。
（ 3） 确定用水量 （ mw0）
查表 4.0.1.2,对于最大粒径为 30㎜ 的碎石混凝土,当所需坍落度为３０～５０㎜时,1m3混凝土的用水量可选用 185kg。
HSP 减水率为 20%
用水量,W=185× (1-20%)=148kg
(4) 计算水泥用量 （ mc0）
kg
CW
mm w
co 27953.0
148
/
0
按表 4.0.4,对于干燥环境的钢筋混凝土,最小水泥用量为
260㎏,故可取 mc0＝ 279㎏ ／ｍ 3。
（ 5） 确定砂率 （ βs）
查表 4.0.2,对于采用最大粒径为 40㎜ 的碎石配制的混凝土,当水灰比为 0.53时,其砂率值可选取 32%~37%,（ 采用插入法选定 ） 现取 βs= ３５ ％ 。
（ ６ ） 计算砂,石用量 （ ｍ s0,ｍ g0）
用体积法计算,将 mc0=279㎏ ； mw0=148㎏ 代入方程组
解此联立方程,则得：ｍ s0=696㎏,
ｍ g0=1295㎏
10 0 0110
16.265.21.3
000
wsogc
mmmm
%35%1 0 0
00
sg
so
mm
m
（ 7）减水剂 HSP,J=279× 1.5%=4.19kg
混凝土计算配比为,C:279kg,S:696kg,G:1295kg,W,148kg,
HSP:4.19kg
（空白混凝土,C:349kg,S:641kg,G:1192kg,W,185kg）
C:S:G:J=1:2.49:4.64:0.015,W/C=0.53
膨胀剂与膨胀混凝土的配合比设计
一,膨胀剂,膨胀剂是与水泥,水拌和后,经水化反应生成钙矾石或氢氧化钙,使混凝土产生膨胀的外加剂 。
膨胀剂的限制膨胀率（ %）要求为（混凝土膨胀剂 JC476-1998）
膨胀剂的限制膨胀率用比长仪来测定。
7d ≥ 0.025 水中
28d ≤ 0.10
空气中 28d ≥ - 0.020
限 制 膨 胀 率 材 料 用 量 表 （ 混 凝 土 膨 胀 剂
J C4 7 6 - 1998 ）
材料 代号 用量基准水泥与膨胀剂总量,g C+E 520
标准砂,g S 1040
拌和水,g W 208
K =E/ ( C+E ) ≤ 1 2 %,W / ( C+E ) =0,4 0
S / ( C+E ) =2,0
二、膨胀混凝土的配合比设计
试配法,
1.选用 3~4个水灰比建立强度与水灰比关系曲线。
2.单位用水量较普通混凝土增加 10~15%。按选定的水灰比计算水泥用量（不少于 280kg/m3) 。
3.补偿收缩混凝土的膨胀剂标准掺量为 12%
（内掺法,E/(C+E)=12%)
4,砂率略低于普通混凝土。
5,计算砂石用量。
6,试拌调整（单位用水量需用塌落度核对）并制作强度与膨胀试件。
7,根据强度与水灰比关系曲线，自由膨胀率与水灰比关系曲线综合判定设计膨胀混凝土的配合比。
抗渗混凝土的配合比设计
一、设计规程要求,
1,抗渗混凝土最大水灰比：满足表 7.1.2
2,水泥 +掺合料 ≦ 320kg,砂率 =35%~45%
表 7.1.2
抗渗等级 最大水灰比
C20~C30 >C30
P6 0.60 0.55
P8~P12 0.55 0.50
>P12 0.50 0.45
二、抗渗性能试验
进行抗渗混凝土配合比设计时尚应增加抗渗性能试验。
1,采用水灰比最大的配合比作抗渗试验，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力；
P—— 设计抗渗等级值。
2,掺引气剂时含其量应控制在 3~5%
2.010 PP t
例,某水工结构工程现浇钢筋混凝土，混凝土设计强度等级为 Ｃ 30，抗渗等级 P14,施工要求混凝土坍落度为３０～５０㎜，根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差 σ＝ 5MPa。所用原材料情况如下：
水泥,42.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为 ρｃ =3.10
ｇ /cm３,水泥强度等级标准值的富余系数为 1.08；
砂：中砂，级配合格，砂子表观密度 ρos=2.60ｇ /cm
石,5～ 30mm碎石，级配合格，石子表观密度
ρog=2.65ｇ /cm3；
试求,混凝土计算配合比
解：
(1)确定混凝土配制强度 （ fcu,0）
fcu,0= fcu,k + 1.645σ= 30 + 1.645× 5 =38.2 MPa
(2)确定水灰比 （ W/C）
fce = γc × fce,k = 1.08 × 42.5=45.9MPa
53.0
9.4507.046.02.38
9.4546.0/
0
cebacu
cea
ff
fCW
,
kgCW mm wco 37050.0185/ 0
对于水工结构混凝土，由表 7.1.2,抗渗混凝土容许最大水灰比为 0.50，故可确定水灰比应取 0.50。
（ 3）确定用水量（ mw0）
查表 4.0.1.2，对于最大粒径为 30㎜ 的碎石混凝土，当所需坍落度为３０～５０㎜时,1m3混凝土的用水量可选用 185kg。
(4) 计算水泥用量（ mc0）
郁郁对于
抗渗混凝土要求：水泥 +掺合料 ≦ 320kg
故取水泥用量为,370kg
5） 确定砂率 （ βs）
查表 4.0.2,对于采用最大粒径为 40㎜ 的碎石配制的混凝土,当水灰比为 0.50时,其砂率值可选取 30%~35%,抗渗混凝土要求砂率 =35%~45%,现取 βs= ３５ ％ 。
（ ６ ） 计算砂,石用量 （ ｍ s0,ｍ g0）
用体积法计算,将 mc0=370㎏ ； mw0=185㎏ 代入方程组
解此联立方程,则得：ｍ s0=635㎏,
ｍ g0=1181㎏ (W/C=0.50)
10 0 0110
16.265.21.3
000
wsogc
mmmm
%35%1 0 0
00
sg
so
mm
m
抗冻混凝土的配合比设计
一、设计规程要求,
1,抗冻混凝土最大水灰比：满足表 7.2.2
表 7.2.2
2,最小水泥用量应满足表 4.0.4要求
3.进行抗冻混凝土配合比设计时尚应增加抗冻性能试验。
抗冻等级 无引气剂时 掺引气剂时
F50 0.55 0.60
F100 - 0.55
F150及以上 - 0.50
表 4,0.4 混凝土的最大水灰比和最小水泥用量（ JGJ55 — 2000 ）
最大水灰比 最小水泥用量（㎏）
环境条件 结构物类别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
1,干燥环境正常的居住或办公用房屋内部件不作规定
0.65 0.60 200 260 300
无冻害
·高湿度的室内部件
·室外部件
·在非侵蚀性土和（或）水中的部件
0.70 0.60 0.60 225 280 300
2,
潮湿环境有冻害
·经受冻害的室外部件
·在非侵蚀性土和（或 ）水中且经受冻害的部件
·高湿度且经受冻害中的室内部件
0.55 0.55 0.55 250 280 300
３．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
注：当用活性掺合料取代部分水泥时，表中的最大水灰比及最小水泥用量即为替代前的水灰比和水泥用量
粉煤灰 混凝土的配合比设计 （ JGJ28-86)
一、设计方法,
1.按 JGJ55-2000进行普通混凝土基准配合比设计；
2.按表 4.2.1选择粉煤灰取代水泥率（?c）
表 4.2.1 粉煤灰取代水泥率（?c）
注,1,采用 42.5水泥取上限,32.5水泥取下限
2,C20 以上混凝土宜用 I,II级粉煤灰,C15以下混凝土可用
III级粉煤灰。
混凝土等级 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥
C15 15~25 10~20
C20 10~15 10
C25~C30 15~20 10~15
3.按所选用的粉煤灰取代水泥率（?c），求出每立方米 粉煤灰混凝土的水泥用量 (mc);
mc=mc0(1－?c)
mc0为 每立方米 基准混凝土的水泥用量
4.按表 4.3.2选择粉煤灰超量系数（?c）
表 4.3.2 粉煤灰超量系数（?c）
5.按超量系数（?c）,求出每立方米 粉煤灰混凝土的掺量 (mf);
mf=?c(mc0－ mc)
6,计算每立方米 粉煤灰混凝土中的水泥、粉煤灰和细骨料的绝对体积,或采用重量法计算砂石重量。
粉煤灰级别 超量系数（?c）
I 1.0~1.4
II 1.2~1.7
III 1.5~2.0
7.按粉煤灰超出水泥的体积，扣除同体积的细骨料用量。
8.粉煤灰混凝土的用水量，按基准配合比的用水量取用。
9,试配调整，满足和易性及强度的要求。
例,粉煤灰混凝土设计强度等级为 Ｃ 30，施工要求混凝土坍落度为 180㎜,根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差 σ＝ 3MPa。所用原材料情况如下：
水泥,32.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为 ρｃ =3.10ｇ /cm３,
水泥强度等级标准值的富余系数为 1.35；
砂：中砂，级配合格，砂子表观密度 ρos=2.60ｇ /cm
5～ 31.5mm卵石，级配合格，石子表观密度 ρog=2.65ｇ /cm3；
HSP高效减水剂,1%掺量，减水率,20%,I级粉煤灰
试求：粉煤灰混凝土计算配合比
解：
(1)确定混凝土配制强度 （ fcu,0）
fcu,0= fcu,k + 1.645σ= 30 + 1.645× 3 =34.9 MPa
(2)确定水灰比 （ W/C）
fce = γc × fce,k = 1.35 × 32.5=34.9MPa
查用水量表 4.0.1-2选用 mw0=210kg
高效减水剂减水率为 20%
用水量,mw0=210× (1-20%)=168kg
水泥用量,mc0 =168/0.50=336kg
查表 4.2.1选用粉煤灰取代水泥率（?c=20%），求出每立方米粉煤灰混凝土的水泥用量 (mc);
mc=mc0(1－?c)=336× (1－ 20%)=269kg
由表 4.3.2 对于 I级粉煤灰，选用粉煤灰超量系数?c=1.2，
求出每立方米 粉煤灰混凝土的粉煤灰掺量 (mf)
mf=1.2× (336－ 269)=1.2× 67=80kg; mc+
mf=269+80=349>300kg,由表 4.0.4,合格
采用重量法计算砂石重量：设粉煤灰混凝土的?=2450kg/m3
50.09.4333.048.09.34 9.4348.0/
0
cebacu
cea
ff
fCW
,
假定表观密度法计算,将 mc=269㎏ ； mf=80kg mw=168㎏ 代入方程组
ms=716kg,mg=1217kg,每立方米 粉煤灰混凝土的材料用量为：
mc=269㎏ ； mf=80kg； mw=168㎏,ms=716kg； mg=1217kg
193 3
245 0
gs
gswfc
mm
mmmmm
sg
gs
gss
gs
s
mm
mm
mmm
mm
m
70.1
37.063.0
37.037.0
%37%1 0 0
因试配得粉煤灰混凝土的实测表观密度为
2410kg/m3,故得校正系数：
由此得 每立方米 粉煤灰混凝土的材料用量为：
mc=265㎏ ； mf=79kg； mw=165㎏,
ms=704kg； mg=1197kg
高效减水剂,3.44kg
98.02 4 5 02 4 1 0
