《建筑材料》
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教学科目：《建筑材料》
教学课题：§6－6 普通混凝土配合比设计
教学课时：45min*2
教学班级： 11（1）、11（2）、11（3）
教
学目的：使学生掌握配合比设计的四个阶段、混凝土初步计算配
合比和施工配合比的计算方法。
教学重点：混凝土初步计算配合比和施工配合比的计算方法。
教学难点：混凝土初步计算配合比。
教学方法：采用多媒体课件教学。
教学过程：
复习及引入下文——上一节课主要介绍了混凝土外加剂及其分类。有些同学
可能就问混凝土在实际运用时如何配制所需标号的混凝土，如C20、C30？下
面我们就学习普通混
凝土配合比设计。（5min）
一、混凝土的配合比（2min）
1、定义：是指混凝土各组成材料之间的比例关系。
2、表示方法：主要有“质量比”和“体积比”两种表示方法。工程中常用“质
量比”表示。
二、配合比设计的过程（5min）
1、配合比设计的四个阶段
➢
①、初步计算配合比；
➢ ②、基准配合比；
➢ ③、实验室配合比；
➢
④、施工配合比。
2、概念：
➢ 初步配合比：主要是依据设计的基本条件，参照理论和大
量试验提供
的参数进行计算，得到基本满足强度和耐久性要求的配合比；
➢
基准配合比：是在初步计算配合比的基础上，通过实配、检测，进行
工作性的调整，对配合比进行修正。
➢ 实验室配合比：是通过对水灰比的微量调整，在满足设计强度的前提
下，确定一水泥用量最
少的方案，从而进一步调整配合比。
➢
施工配合比：是考虑实际砂、石的含水对配合比的影响，对配合比最
后的修正，是实际应用的配合比。
3、配合比设计的要求
➢ 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。
三、混凝土配合比设计的基本资料（5min）
➢
在进行混凝土的配合比设计前，需确定和了解的基本资料，即设计的
前提条件，主要有以下几个方面。
➢ ⑴ 混凝土设计强度等级和强度的标准差。
➢ ⑵ 材料的基本情况：包括水泥品种、强
度等级、实际强度、密度；砂
的种类、表观密度、细度模数、含水率；石子种类、表观密度、含水
率；是否掺外加剂，外加剂种类。
➢ ⑶ 运输、施工等对混凝土的工作性要求，如坍落度指标。
➢ ⑷ 与工程耐久性要求有关的环境条件：如冻融状况、地下水情况等。
➢ ⑸
工程特点及施工工艺：如构件几何尺寸、钢筋的疏密、浇筑振捣的
方法等 。
四、混凝土配合比设计基本参数的确定（10min）
1、混凝土的配合比设计：实际上就是
单位体积混凝土拌合物中水、水泥，
粗骨料（石子），细骨料（砂）四种材料用量的确定。
2、四种组成材料之间所确定的三个基本参数：
➢ 即水和水泥之间的比例：水灰比；
➢ 砂和石子间的比例；砂率
➢ 骨料与水泥浆之间的比例：单位用水量。
3、水灰比的确定主要取决于混凝土的强度和耐久性。
➢
从强度角度看，水灰比应小些，水灰比可根据混凝土的强度公式来确
定。
➢
从耐久性角度看，水灰比小些，水泥用量多些，混凝土的密实度就高，
耐久性则优良。
➢
当强度和耐久性都已满足的前提下，水灰比应取较大值，以获得较高
的流动性。
4、砂率主要应从满足工作性和节约水泥两个方面考虑。
➢
在水灰比和水泥用量（即水泥浆量）不变的前提下，应取坍落度最大
时的砂率。
➢
在工作性满足的情况下，砂率尽可能取小值以达到节约水泥的目的。
5、
单位用水量：在水灰比和水泥用量不变的情况下，实际反映的是水泥浆
量与骨料用量之间的比例关系。
➢
水泥浆量要满足包裹粗、细骨料表面并保持足够流动性的要求，但用
水量过大，会降低混凝土的耐久性。
五、初步计算配合比（45min）
1.混凝土施工配制强度
f
cu,0
说明:
f
cu,0——混凝土配制强度，MPa；
f
cu,k——混凝土设计强度等级 ，MPa；
σ
——混凝土强度标准差，MPa。
➢
①、混凝土强度标准差宜根据同类混凝土统计资料确定，符合以下规定：
➢
②、计算时，强度试件组数不应少于25组；
➢ ③、当有同类混凝土强度的资料时，混凝土强度等级
为C20和C25级，其
强度标准差计算值
σ
＜2.5MPa时，取
σ
＝2.5MPa；当混凝土强度等级等于
或大于C30级，其强度标准差计算值
σ
＜
3.0MPa时，取
σ
＝3.0MPa；
➢ ④、当无统计资料计算混凝土强度标准
差时，其值按现行国家标准《混凝
土结构工程施工及验收规范》（GB50204）的规定取用。
2.确定水灰比
W
C
（1）按混凝土强度要求计算水灰比（P133）
➢
α
a、
α
b——回归系数；
➢ 说明：碎石混凝土
α
a＝0.46，
α
b＝0.07；
➢ 卵石混凝土
α
a＝0.48，
α
b＝0.33。
➢
f
ce——水泥28d抗压强度实测值，MPa。
f
ce=rc×
f
ce,g
说明：rc
——水泥强度等级的富余系数
f
ce,g ——水泥强度等级值，MPa.
➢
fcu,0——混凝土配制强度，MPa；
（2）复核耐久性
➢ 为了使混凝土耐久性符合
要求，按强度要求计算的水灰比值不得超过
规定的最大水灰比值，否则混凝土耐久性不合格，此时取规定
的最大
水灰比值作为混凝土的水灰比值。
3.确定单位用水量
m
w
（1）水灰比在0.40～0.80范围内时，根据粗集料的品种、粒径及施工要求
的坍落度，
按下表选取。（P106）
（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单位用
水量
应通过试验确定。
（3）掺外加剂时混凝土的单位用水量可按下式计算：
m
w，a
＝
m
w，0
（1－
β
）
式中：
m
w，a——掺外加剂时混凝土的单位用水量，kg；
m
w，0——未掺外加剂时混凝土的单位用水量，kg；
β
——外加剂的减水率，应经试验确定。
4.计算水泥用量
m
c
（1）计算
（2）复核耐久性
➢
将计算出的水泥用量与规定的最小水泥用量比较（P131表6—21）
➢
如计算水泥用量不低于规定的最小水泥用量，则耐久性合格；
➢
否则耐久性不合格，此时应取规定的最小水泥用量。
5.确定砂率
β
s （P131
表6—22）
➢
（1）坍落度为10～60mm的混凝土砂率，可根据粗骨料品种、粒径及水
灰比按下表选取。
➢ （2）坍落度大于60mm的混凝土砂率，可经试验确定；也可在下表基础
上，坍落度每增大20mm，砂率增大1％确定。
➢
（3）坍落度小于10mm的混凝土，其砂率应经试验确定。
6.计算砂、石子用量
m
s0、
m
g0
（1）体积法
又称绝对体积法。 1m3混凝土中的组成材料——水泥、砂、石子、水经
过拌合均匀
、成型密实后，混凝土的体积为1m3，即：
V
c +
V
s +
V
g +
V
w +
V
a ＝1
解方程组，可得
m
s0、
m
g0 。
➢
ρ
c、
ρ
s、
ρ
g、
ρ
w——分别为水泥的密度、砂的表观密度、石子的表
观密度、水的密度，kgm3。
➢
ρ
c水泥的密度可取2900～3100kgm3；
➢
α
——混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，可取
α
＝1。
（2）质量法
假定混凝土拌合物的质量为
m
c，p
，kg。可取2350～2450kgm3。
m
，
m
，
mm<
br>w0
＝m
cpg0
➢ mc，0、ms，0
c0
、
mg0
s0
、mw0——1m3混凝土中水泥、砂、石子、水的用
量，kg；
➢ mc，p——1m3混凝土拌合物的假定质量，kg。可取2350～2450kgm3。
➢ βs——混凝土砂率。
六.基准配合比（5min）
①、按初步计算配合比称取材料进行试拌。
②、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<
br>泥浆；如出现粘聚性和保水性不良，可适当提高砂率；
③、每次调整后再试拌，直到符合要求为止。
④、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。
七、实验室配合比（5min）
1.试配
按基准配合比称取一定质量的组成材料，拌制15L或25L混凝土，分
别测定其和易性、强度。
2.调整
（１）调整和易性，确定基准配合比
测拌合物坍落度，并检查其粘聚性和保水性能：
➢
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。
➢
记录好各种材料调整后用量，并测定混凝土拌合物的实际体积密度（
ρ
c,t）。
（2）强度调整
➢ 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<
br>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体积密度。
➢ 各种配比制作两组强度试块，标准养护28d进行强度测定。
八、施工配合比（3min）
假定现场砂、石子的含水率分别为Ws和Wg，则施工配合比中
1m3混凝土
的各组成材料用量分别为：
＝
m
c
m
c
➢
m
s
＝
m
s（1+Ws） ➢
＝
m
g（1+Wg）
m
g
➢
m
➢
w
＝
m
w－
m
s×a％－
m
g×b％
施工配合比可表示为：
九、课后小结和作业：（5min）
1、小结：
①、配合比设计的四个阶段；
②、混凝土配合比设计的基本资料。
③、初步计算配合比的步骤。
④、施工配合比。
2、作业：
①、请简述配合比设计的可分为哪四个阶段？
②、请简述初步计算配合比的步骤。