c30混凝土坍落度标准是多少（超详细混凝土配合比设计及物料平衡计算过程）

根据《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011的根据标准来执行，拟设计混凝土强度等级为C30的泵送混凝土和C40混凝土，生产比例为3∶1，并保障其混凝土的和易性合格。

混凝土塌落度要求

因为对应市场大多为房建工程，所以是泵送混凝土，对于泵送混凝土，塌落度设计为C30混凝土塌落度要求为180 mm，C40要求为120 mm[23]。

原料规格选定

（1）水泥：选用来自重庆江津华新地维水泥有限公司的普通硅酸盐水泥P·O42.5级，表观密度ρc=3.1 kg/m3，水泥强度值的富余系数γc为1.12，该公司是重庆市水泥产品领先品牌，以其优良的质量和服务，广泛用于公路、桥梁、大坝、隧道、轻轨、高层建筑及各种民用建筑，深受客户好评。

（2）砂子：选用来自江津区超峰砂石经营部的砂子，选用机制砂，砂子细度模数M=2.7，表观密度ρs=2.65 g/cm3，堆积密度ρs0=1400 kg/m3，颗粒级配为Ⅱ级配区，表3.1为砂子的颗粒级配区，当需要配置混凝土时，特别是泵送混凝土，级配Ⅱ区的砂子时最优的选择。

表3.1 细骨料（砂）的颗粒级配区

（3）石子：也选用来自江津区超峰砂石经营部的碎石，选用的石子最大粒径Dmax= 31.5mm，表观密度ρg=2.70 g/cm3，堆积密度ρg0=1600 kg/m3，级配表如表3.2，连续级配，级配良好，连续级配颗粒极差小。该供应商位置为珞璜镇矿山村，是老牌砂石个体户经营厂商。

表3.2 粗骨料级配表

（3）外加剂：选用来自重庆盛普锐新型建材有限公司的高性能减水剂，减水剂类型为聚羧酸高性能减水剂，减水率可达到25%，是粉状外加剂，并保持混凝土的塌落度和强度不变。

（4）矿物掺合料：选用来自华珞粉煤灰公司的F-Ⅱ级粉煤灰，表观密度ρf=1.06 kg/m3，华珞粉煤灰公司是华能珞璜电厂的子公司，粉煤灰来源都是华能珞璜电厂发电生产的粉煤灰，质量品质可以保障。

（5）水：江津市珞璜自来水有限责任公司自来水供应。

C30配合比计算

混凝土配制强度计算

当混凝土设计强度等级小于C60时，配制强度计算公式[24]如下所示：

式中 fcu,k——混凝土的设计强度，MPa

σ——混凝土强度标准差，但强度等级小于C25时，不应小于2.5 MPa；当强度等级大于等于C30，不应小于3.0 MPa；当无数据时，可参考下表3.3进行取值。

表3.3 标准差的取值表

当混凝土的设计强度等级≥C60时，其配制强度计算公式[24]如下：

根据本设计要求，我们需要设计强度为C30的混凝土，根据表中数据，混凝土强度标准差σ取值为5.0 MPa。计算过程[24]如下所示：

fcu,o=30+1.645*5.0 MPa

fcu,o=38.225 MPa

水灰比计算

当混凝土设计强度等级小于C60时，水灰比（W/B）计算[24]如下所示：

式中 fb——胶凝材料28d的胶砂抗压强度值

fce——水泥28d的胶砂抗压强度值

γc——表示水泥强度值的富余系数

fce，g——表示水泥强度等级

γf——为粉煤灰影响系数

αa、αb——回归系数，根据工程所用原材料，通过大量的工程试验所得经验数据，当无统计条件时，可根据表3.4取用。

表3.4 回归系数取值

根据本设计要求，我们需要设计强度为C30的混凝土，满足小于C60的水灰比计算公式，粉煤灰掺量为30%，影响系数取0.75，根据表采购的原料为碎石，结合表中数据， αa、αb取值为0.53和0.20。计算过程[24]如下所示：

fce=γcfce，g=1.12*42.5=47.6 MPa

fb=γffce=47.6*0.75=35.7 MPa

W/B=αafb/（fcu,o+αaαbfb）=0.53*35.7/(38.225+0.53*0.20*35.3)

=0.45

根据国标GB/T 50476，其中关于普通混凝土的最低强度等级和最大水胶比的关系值做出来限制，如表所示。

表3.5 单位体积普通混凝土最大水胶比

如表所示，上述计算所得水胶比等于0.45满足标准。

用水量计算

本设计混凝土要求为塌落度180 mm，粗骨料为碎石，碎石最大粒径31.5 mm，且市面上大部分混凝土为塑性混凝土。通过查表3.6，塌落度75~90 mm，最大粒径31.5 mm，单位混凝土用水量为205 kg/m3。

表3.6 混凝土单位用水量

未掺减水剂时，根据计算经验，取设计塌落度值180 mm和表中塌落度最大值90 mm，计算塌落度180 mm时的单位用水量为：

mw1=(180-90)/20*5+205=227.5 kg/m3

掺减水率25%减水剂的用水量：

mw=227.5*(1-25%)=170.6 kg/m3

胶凝材料和粉煤灰用量计算

每单位混凝土的胶凝材料用量计算公式[24]如下：

前文计算得到水胶比W/B为0.45，掺入外加剂用水量为170.6 kg，每立方胶凝材料计算过程为：

mb=170.6÷0.45=379.1 kg/m3

根据GB/T1596-2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》，拟定粉煤灰掺量为30%，计算过程如下：

mf=379.1*30%=113.7 kg/m3

水泥和减水剂用量计算

水泥用量计算过程如下：

mc=379.1-113.7=265.4 kg/m3

根据GB50119-2003《混凝土外加剂应用技术规范》，拟定减水剂掺量设定为2.0%，减水剂用量mo计算过程如下：

mo=379.1*2.0%=7.6 kg/m3

确定合理砂率

根据本设计要求，已知水灰比0.45，碎石最大粒径31.5 mm，表3.7为混凝土砂率选用表，通过插值计算，水灰比0.45位于0.40和0.50中间，碎石最大粒径31.5 mm位于20 mm和40 mm中间，所以根据本设计条件的砂率应为29%到37%的中值，选取砂率βs为33%。

表3.7 混凝土砂率选用表

塌落度＞60 mm的方法的砂率计算方法，塌落度为60 mm时，每增加20 mm，其砂率增加1%。坍落度180 mm的砂率为：

1%*(180-60)÷20+33%=39%

砂子、碎石用量计算并确定初步计算配合比

采用体积法计算，α为混凝土的含气量百分率，在本设计里（无引气剂）α=1，已知ρc=3.1 kg/m3，ρs=2.65 g/cm3，ρg=2.70 g/cm3，ρf=1.06 kg/m3。

计算公式[24]如下：

式中：mc水泥质量，mw水质量，ms砂子质量，mg碎石质量，ρc水泥密度，ρw水密度，ρs砂子密度，ρg碎石密度。

因为有矿物掺合料，所以式中的水泥是水泥加粉煤灰，带入数值，联立二元一次方程解得单位混凝土砂石含量为：

ms=657.3 kg mg=1027.1 kg

物料初步配合比为：

表3.8 物料配合比

C30施工配合比计算

在施工生产中砂石中都有一定的水分在其中，根据工地骨料的含水量情况，把设计配合比换算成实际施工配合比。

根据GB50164-2011《混凝土质量控制标准》，拟定砂的含水率为3%，石的含水率为1%，单位混凝土的水和骨料的施工实际用量计算过程如下：

mw=水用量-砂子碎石含水量=170.6-657.3*3%-1027.1*1%=140.6 kg

ms=砂子用量+砂子含水量=657.3+657.3*3%=677.0 kg

mg=碎石用量+碎石含水量=1027.1+1027.1*1%=1037.4 kg

C30施工配合比为：

表3.9 C30物料配合比

C40配合比计算

混凝土配制强度计算

根据本设计要求，我们需要设计强度为C40的混凝土，根据表3.3中数据，混凝土强度标准差σ=5.0 MPa。计算过程如下所示：

fcu,o=40+1.645*5.0 MPa

fcu,o=48.225 MPa

水灰比计算

当混凝土设计强度等级小于C60时，水灰比（W/B）计算如下所示：

根据本设计要求，我们需要设计强度为C40的混凝土，满足小于C60的水灰比计算公式，根据GB/T1596-2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》，粉煤灰掺量取30%，影响系数取0.75，根据表采购的原料为碎石，结合表3.4中数据， αa、αb取值为0.53和0.20。计算过程如下所示：

fce=γcfce，g=1.12*42.5=47.6 MPa

fb=γffce=47.6*0.75=35.7 MPa

W/B=αafb/（fcu,o+αaαbfb）=0.53*35.7/(48.225+0.53*0.20*35.3)

=0.36

根据国标GB/T 50476，规定了普通混凝土的最低强度等级最大水胶比限度值，如表所示。

如表所示，上述计算所得水胶比等于0.36满足标准。

用水量计算

本设计混凝土要求为塌落度120 mm，粗骨料采用的碎石，碎石最大粒径31.5 mm，且市面上大部分混凝土为塑性混凝土。通过查表3.6，塌落度75~90 mm，最大粒径31.5 mm，单位混凝土用水量为205 kg/m3。

未掺减水剂时，根据计算经验，取设计塌落度值120mm和表3.6中塌落度最大值90 mm，计算塌落度180 mm时的单位用水量为：

mw1=(120-90)/20*5+205=212.5 kg/m3

掺减水率25%减水剂的用水量：

mw=212.5*(1-25%)=159.4 kg/m3

胶凝材料和粉煤灰用量计算

每单位混凝土的胶凝材料用量计算公式如下：

前文计算得到水胶比W/B为0.36，掺入外加剂用水量为159.4 kg，每立方胶凝材料计算过程为：

mb=159.4÷0.36=442.8 kg/m3

根据GB/T1596-2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》，拟定粉煤灰掺量为30%，计算过程如下：

mf=442.8*30%=132.9 kg/m3

水泥和减水剂用量计算

水泥用量计算过程如下：

mc=442.8-132.9=309.9 kg/m3

根据GB50119-2003《混凝土外加剂应用技术规范》，拟定减水剂掺量设定为2.0%，减水剂用量mo计算过程如下：

mo=442.8*2.0%=8.9 kg/m3

确定合理砂率

根据本设计要求，已知水灰比0.36，碎石最大粒径31.5 mm，表为混凝土砂率选用表，通过插值法，已知水灰比为0.40砂率选取30.5%，水灰比0.50时选取33.5%，所以水灰比每降低0.10时，砂率降低0.03%，水灰比0.36时选取砂率为：

βs=30.5%-4*0.03%=30.38%

在坍落度60 mm的基础上，坍落度每增加20 mm，砂率增加1%。坍落度120 mm的砂率为：

1%*(120-60)÷20+30.38%=33.38%

砂子、碎石用量计算并确定初步计算配合比

采用体积法，α=1（无引气剂），已知ρc=3.1 kg/m3，ρs=2.65 g/cm3，ρg=2.70 g/cm3，ρf=1.06 kg/m3。

计算公式如下：

式中：mc水泥质量，mw水质量，ms砂子质量，mg碎石质量，ρc水泥密度，ρw水密度，ρs砂子密度，ρg碎石密度。

因为有矿物掺合料，所以式中的水泥是水泥加粉煤灰，带入数值，联立二元一次方程单位混凝土砂石含量解得：

ms=560.4 kg mg=1120.7 kg

物料初步配合比为：

表3.10 物料配合比

C40施工配合比计算

根据GB50164-2011《混凝土质量控制标准》，拟定砂的含水率为 3%，石的含水率为 1%，单位混凝土的水和骨料的施工实际用量计算过程如下：

mw=水用量-砂子碎石含水量=159.4-560.4*3%-1120.7*1%=131.4 kg

ms=砂子用量+砂子含水量=560.4+560.4*3%=577.2 kg

mg=碎石用量+碎石含水量=1120.7+1120.7*1%=1131.9 kg

C40施工配合比：

表3.11 C40物料配合比

混凝土物料量计算

本搅拌站产量设计要求为年产200万方混凝土，C30占比其中3/4，C40占比其中1/4。除去节假日，因为本设计搅拌站产量较大，所以站内工作要加紧，计划搅拌站全年生产320天，搅拌站每天工作6小时，三班倒分上午班下午班和夜班，那么搅拌站一天的工作时间为18小时，日产量和每小时产量计算过程如下：

日产量=2000000÷320=6250.0 m3

每小时产量=6250÷18=347.2 m3

C30物料量计算

本搅拌站产量设计要求为年产200万方混凝土，C30占比其中3/4。

因为运输和施工技术的原因，拟定生产损耗2%，物料每小时用量计算过程如下：

水泥用量 265.4*(1+2%)*347.2*3/4=70.49 t

粉煤灰用量 113.7*(1+2%)*347.2*3/4=30.20 t

水用量 140.6*(1+2%)*347.2*3/4=37.19 t

砂用量 677.0*(1+2%)*347.2*3/4=179.82 t

石用量 1037.4*(1+2%)*347.2*3/4=275.36 t

减水剂 无生产损失 7.6*347.2*3/4=1.98 t

假定生产损耗2%，物料每日用量计算过程如下：

水泥用量 265.4*(1+2%)*6250*3/4=1268.95 t

粉煤灰用量 113.7*(1+2%)*6250*3/4=543.63 t

水用量 140.6*(1+2%)*6250*3/4=669.37 t

砂用量 677.0*(1+2%)*6250*3/4=3236.91 t

石用量 1037.4*(1+2%)*6250*3/4=4960.7 t

减水剂 无生产损失 7.6*6250*3/4=35.63 t

假定生产损耗2%，物料每年用量计算过程如下：

水泥用量 265.4*(1+2%)*2000000*3/4=406062 t

粉煤灰用量 113.7*(1 +2%)*2000000*3/4=17961 t

水用量 140.6*(1+2%)*2000000*3/4=215118 t

砂用量 677.0*(1+2%)*2000000*3/4=1035810 t

石用量 1037.4*(1+2%)*2000000*3/4=1587222 t

减水剂 无生产损失 7.6*2000000*3/4=11400 t

C40物料量计算

本搅拌站产量设计要求为年产2000000 m3混凝土，C40占比其中1/4。

因为运输和施工技术的原因，拟定生产损耗2%，物料每小时用量如下：

水泥用量 341.6*(1+2%)*347.2*1/4=30.24 t

粉煤灰用量 146.4*(1+2%)*347.2*1/4=12.96 t

水用量 131.4*(1+2%)*347.2*1/4=11.63 t

砂用量 577.2*(1+2%)*347.2*1/4=51.10 t

石用量 1131.9*(1+2%)*347.2*1/4=100.21 t

减水剂 无生产损失 8.9*347.2*1/4=0.77 t

假定生产损耗2%，物料每日用量如下：

水泥用量 341.6*(1+2%)*6250*1/4=544.43 t

粉煤灰用量 146.4*(1+2%)*6250*1/4=233.33 t

水用量 131.4*(1+2%)*6250*1/4=209.42 t

砂用量 577.2*(1+2%)*6250*1/4=919.91 t

石用量 1131.9*(1+2%)*6250*1/4=1803.97 t

减水剂 无生产损失 8.9*6250*1/4=13.91 t

假定生产损耗2%，物料每年用量如下：

水泥用量 341.6*(1+2%)*2000000*1/4=174216.00 t

粉煤灰用量 146.4*(1 +2%)*2000000*1/4=74664 t

水用量 131.4*(1+2%)*2000000*1/4=67014 t

砂用量 577.2*(1+2%)*2000000*1/4=294372 t

石用量 1131.9*(1+2%)*2000000*1/4=577269 t

减水剂 无生产损失 8.9*2000000*1/4=4450 t

C30和C40总物料量计算

物料每小时总用量如下：

水泥用量 70.49+30.24=100.73 t

粉煤灰用量 30.20+12.96=43.16 t

水用量 37.19+11.63=48.82 t

砂子用量 179.82+51.10=230.92 t

碎石用量 275.36+100.21=375.57 t

减水剂 1.98+0.77=2.75 t

物料每日总用量如下：

水泥用量 1268.95+544.43=1813.38 t

粉煤灰用量 543.63+233.33=776.96 t

水用量 669.37+209.42=878.79 t

砂子用量 3236.91+919.91=4156.82 t

碎石用量 4960.7+1803.9=6044.60 t

减水剂 35.63+13.91=49.54 t

物料每年总用量如下：

水泥用量 406062+174216=580278 t

粉煤灰用量 17961+74664=92625 t

水用量 215118+67014=282132 t

砂子用量 103581+294372=397953 t

碎石用量 1587222+577269=2164491 t

减水剂 11400+4450=15850 t