C20、C25、C30混凝土如何进行配合比设计？

混凝土配合比是指混凝土中各组成材料之间的比例关系。混凝土配合比通常用每立方米混凝土中各种材料的质量来表示，或以各种材料用料量的比例表示（水泥的质量为1）。

设计混凝土配合比的基本要求：

1、满足混凝土设计的强度等级。

2、满足施工要求的混凝土和易性。

3、满足混凝土使用要求的耐久性。

4、满足上述条件下做到节约水泥和降低混凝土成本。

从表面上看，混凝土配合比计算只是水泥、砂子、石子、水这四种组成材料的用量。实质上是根据组成材料的情况，确定满足上述四项基本要求的三大参数：水灰比、单位用水量和砂率。

混凝土按强度分成若干强度等级，混凝土的强度等级是按立方体抗压强度标准值fcu,k划分的。立方体抗压强度标准值是立方抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值得百分率不超过5%，即有95%的保证率。混凝土的强度分为C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60等十二个等级。

混凝土配合比是指混凝土中各组成材料（水泥、水、砂、石）之间的比例关系。有两种表示方法：一种是以1立方米混凝土中各种材料用量，如水泥300千克，水180千克，砂690千克，石子1260千克；另一种是用单位质量的水泥与各种材料用量的比值及混凝土的水灰比来表示，例如前例可写成：C:S:G=1:2.3:4.2,W/C=0.6。

 常用等级

C20

水：175kg水泥：343kg 砂：621kg 石子：1261kg

配合比为：0.51:1:1.81:3.68

C25

水：175kg水泥：398kg 砂：566kg 石子：1261kg

配合比为：0.44:1:1.42:3.17

C30

水：175kg水泥：461kg 砂：512kg 石子：1252kg

配合比为：0.38:1:1.11:2.72

2 混凝土强度及其标准值符号的改变

在以标号表达混凝土强度分级的原有体系中，混凝土立方体抗压强度用“R”来表达。

根据有关标准规定，建筑材料强度统一由符号“f”表达。混凝土立方体抗压强度为“fcu”。其中，“cu”是立方体的意思。而立方体抗压强度标准值以“fcu,k”表达，其中“k”是标准值的意思，例如混凝土强度等级为C20时，fcu,k=20N/mm2（MPa），即立方体28d抗压强度标准值为20MPa。

水工建筑物大体积混凝土普遍采用90d或180d龄期，故在C符号后加龄期下角标，如C9015，C9020指90d龄期抗压强度标准值为15MPa、20MPa的水工混凝土强度等级，C18015则表示为180d龄期抗压强度标准值为15MPa。

3 计量单位的变化

过去我国采用公制计量单位，混凝土强度的单位为kgf/cm2。现按国务院已公布的有关法令，推行以国际单位制为基础的法定计量单位制，在该单位体系中，力的基本单位是N（牛顿），因此，强度的基本单位为1 N/m2，也可写作1Pa。标号改为强度等级后，混凝土强度计量单位改以国际单位制表达。由于N/m2（Pa），数值太小，一般以1N/mm2=106N/m2(MPa)作为混凝土强度的实际使用的计量单位，读作“牛顿每平方毫米”或“兆帕”。

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

合理砂率按下表的确定：

根据水灰比为0.703，粗骨料类型为：碎石，粗骨料粒径：20（mm），查上表，取合理砂率βs=34.5%；

粗骨料和细骨料用量的确定，采用体积法计算，计算公式如下：

其中：mgo——每立方米混凝土的基准粗骨料用量（kg）；

ρc——水泥密度（kg/m3），取3100.00（kg/m3）；

ρg——粗骨料的表观密度（kg/m3），取2700.00（kg/m3）；

ρs——细骨料的表观密度（kg/m3），取2700.00（kg/m3）；

ρw——水密度（kg/m3），取1000（kg/m3）；

α——混凝土的含气量百分数，取α=1.00；

以上两式联立，解得 mgo=1290.38（kg），mso=679.67（kg）。

混凝土的基准配合比为： 水泥：砂：石子：水=264：680：1290：185

或重量比为： 水泥：砂：石子：水=1.00：2.58：4.9：0.7。