重庆年产140万方的中型混凝土搅拌站施工组织设计方案-毕业论文.doc

重庆年产140万方的中型混凝土搅拌站的设计

目录
1. 绪论
2. 厂址的选择。
2. 工艺流程的确定。
3. 物料平衡计算。
4. 搅拌主机设计。
5. 骨料配料系统设计。
6. 皮带输送系统设计。
7. 计量系统设计。
8. 环保收尘系统设计。
9. 质量控制与检测。
10. 绘图。
11. 撰写毕业设计说明书。

1.绪论
1.1 搅拌站的起源发展史
古代的混凝土的胶结材料主要是由粘土、石灰、石膏、火山灰等骨料进行凝结硬化而形成的。自19世纪20年代出现了波特兰水泥后，波特兰水泥因起源于英国 “Portland”而得名，在我国称作硅酸盐水泥。由于用它配制成的混凝土具有工程所需要的强度和耐久性，而且原料易得，造价较低，特别是能耗较低，因而用途极为广泛。
1861年钢筋混凝土得到了第一次的应用，首先建造的是水坝、管道和楼板。1875年，法国的一位园艺师蒙耶（1828～1906年）建成了世界上第一座钢筋混凝土桥。

20世纪初，有人发表了水灰比学说，初步奠定了混凝土强度的理论基础，以后，相继出现了轻集料混凝土、加气混凝土及其他混凝土，各种混凝土外加剂也开始使用。20世纪30年代美国、德国发明了引气剂和减水剂在混凝土中应用使混凝土的耐久性、流动性得到前所未有的提高。此后多种化学外加剂先后制成并在工程中迅速得到应用，被认为是预应力混凝土技术以后的又一次技术大突破。与此同时，美国为开发中西部水利而兴建不少混凝土大坝工程时，采用集中拌合的大型化工厂生产方式，为近代盛行的预拌商品混凝土工业奠定了基础。40年代德国将聚氯乙烯掺入混凝土中以改善其脆性，提高抗渗、抗蚀能力，首创了聚合物混凝土。60 年代，美国发明了聚合物浸渍混凝土，苏联开发了钢丝网水泥，中国则用玻璃纤维增强水泥。此后，各国纷纷开发钢钎维、碳纤维、聚合物纤维作为增强材料，使混凝土的性能由于增强的结果而大为改观、1980年，美国首先提出水泥基复合材料的名词，突出了复合化的地位，现已被人们所接受，成为以水泥为基材的各种材料的总称。随着近代材料科学的发展，水泥基材料的复合化使品种不断增加，性能不断改进，满足了土建工程不断提高的需求。
混凝土搅拌站是随着水泥的诞生而产生和发展的，最初搅拌设备仅以单机的形式出现，随着技术的发展及对混凝土要求的提高，出现了各种不同型式带有计量装置的搅拌设备，从而产生了混凝土搅拌站。德国于1903年建立了世界上第一个混凝土搅拌站，随后，美国于1913年，法国于1933年，日本于1949年建立各国的搅拌站。国外60年代到70年代是商品混凝土发展速度最高的阶段,也是混凝土搅拌设备发展最快的时期。目前，德国、美国、意大利、日本等国家生产搅拌设备在技术水平和可靠性方面处于领先地位[1] 高佳珍. 混凝土搅拌站（楼）综述（一） [J]. 建筑机械技术与管理, 2000, (1): 14-16.。
1.2 搅拌站国外发展现状
自从世界上开发了水泥这种建筑材料，混凝土搅拌设备就跟随诞生和发展。早期的混凝土设备也是采用单机搅拌形式，真正进入集中搅拌要从商品混凝土应用才开始起步。国外最早使用商品混凝土的是德国，于1903年在德国的施塔贝尔建立起世界上第一个商品混凝土搅拌站。十年之后，也就是1913年美国在梅利兰特州的巴鲁奇毛亚市建成了美国第一个商品混凝土搅拌站。建站初期都是用机动翻斗车或自卸卡车运送混凝土，质量很难满足用户要求，因此发展速度极其缓慢。从本世纪初到50年代末，商品混凝土并不普及，美国到1925年才建25个搅拌站，法国在1933年才开始建成第一个商品混凝土搅拌站，日本到1949年11月才在东京建成第一个商品混凝土搅拌站。
20世纪60年代到70年代，这十多年商品混凝土得到高速发展。在这一阶段由于液压技术的应用和第二次世界大战后的大规模经济建设，世界各国经济发展都较快，促使商品混凝土的迅猛发展。到1973年美国的混凝土搅拌站达到1万个，商品混凝土年产量达1.773×108m3。日本商品混凝土搅拌站在1973年达3533个，商品混凝土年产量为1.4954×108m3。20世纪80年代到90年代，商品混凝土趋于饱和状态。据统计，1986年美国商品混凝土搅拌站仍为1万个，而商品混凝土年产量为1.4×108m3，比1973年下降了21%。日本至今搅拌站数量在5000个左右。在技术上混凝土搅拌设备有了很大发展，单机搅拌已基本淘汰，仅在一些维修工程中才有使用。商品混凝土已全面推广，商品混凝土所占比例一般在60%～70%，多的已达90%以上。搅拌设备的发展动态大致有如下几点： 搅拌站和搅拌楼同时存在，其生产率和技术性能都无甚差异。但从工地转移拆迁方便性来看，拆迁式和移动式混凝土搅拌站发展较快。
当前，国际上生产混凝土搅拌楼具有代表性的厂商，如美国的Johnson公司、Coneool公司、REX公司；德国的ELBA公司、Stetetr公司、BlSl公司；意大利的CFIA公司、ICOMA公司；日才又的石川岛(IH)I公司、新泻铁工等公司，在技术上都各具特色，各有各的优势。每个国家的国情又不同，例如德国大都用高强度等级混凝土，美国大都用普通强度等级混凝上，各国的用户要求和习惯不同，而选用和发展不同类型的搅拌机，对机型没有统一的选择原则，但都是以综合经济性最佳为原则。

2. 厂址的选择

2.1 厂址选择
搅拌站因其自身特点对场地的要求应从经济、便利、安全生产和环保等方面统筹考虑。综合评定，选择重庆市璧山区河边镇龙江村同心水库旁，距县城约6km。

2.2 厂址选择依据
2.2.1 供水充足
搅拌站建设在河流或者水库边无疑是最好的选择，同心水库属长江水系璧南河右岸支流，库区由三条溪沟汇成，集雨面积20.4平方公里。水库大坝为均质坝，坝高26m，坝顶宽4m，坝顶长219m，坝顶高程346.78m，总库容1386万立方米，正常库容1154万立方米，兴利库容820万立方米，水域面积0.119万亩。充分利用水库水资源，省去了打机井添置深井泵的费用，同时水质方面也符合混凝土使用标准，为可饮用的淡水，在混凝土用水中要尽可能使用含离子少的水，比如含Cl- 较多的水会缓慢腐蚀钢筋，影响钢筋混凝土使用寿命等。
2.2.2 远离人口密集区域
首先应避开了人口密集区域，远离百姓居住区是最好的选择。由于社会的进步，人们的环境保护意识都在增强。搅拌站的绿色环保、零排放也成为国家对本行业新建搅拌站的首要标准。场区小范围的环保标准，固然可作为硬性指标落实，可是，一个年产140万立方米混凝土的搅拌站，每年运进运出的原材料和混凝土就达700万吨左右，每天车辆进出700多趟（按300天考核），如此频率，它产生的车流、路面的扬尘、路面的噪音以及厂区内的装载机、推土机、锅炉房等设备所产生的噪声，无时不在影响着周围百姓的安全出行和生息。所以在选址建站规划前必须充分考虑这个重要因素，否则，搅拌站投产之后将会陷入百姓无休止的民扰以及索赔等一系列的纷争之中，它将严重影响搅拌站的生产经营和经济效益.
2.2.3 交通便利
距离城区仅6Km，附近s208省道，交通方便，原料、产品运输成本降低。商品混凝土属于低附加值的商品，单方混凝土的原材料（砂、石、水泥）就占了总容重的90%以上；一个年产140万立方米混凝土的搅拌站，每年所涉及原材料运输吨位就达350万吨，其运费就达9500万元左右，占年产值20%以上。所以厂址选择交通便利是必须的，还有就是尽可能的使搅拌站与原材料和混凝土浇筑工地的距离最短，尽可能减少运输成本。
2.2.4 供电方便
本设计选址属于璧山周边，电网发达，璧山供电公司供电辖区内有220千伏变电站3座，110千伏变电站9座，35千伏变电站6座，变电容量2018.1兆伏安，所有变电站全部实现无人值班。管辖运维的输电线路共有49条，总长度为 440.9公里。其中：220千伏代维线路7条84.7公里，110千伏线路25条197.2公里，35千伏线路17条159公里；管辖运维1千伏配电线路99条1677.2公里。供电方面没有问题。
2.2.5 地价低廉
本设计选择在璧山城郊农村，地价相对低廉，在这种情况下能尽可能扩大料场的面积，多存储一些骨料。首先满足本搅拌站的使用，其次可利用淡旺季的时差和价格差来争取更多的利润空间。
2.2.6 地形地貌
现代混凝土搅拌站具有配置的灵活性、使用的可靠性、价格的经济性、安装的适应性和维修的方便性等特点。无论是平坦地形还是有坡度的地形都可以作为混凝土搅拌站选址依据。地形平坦的地方，可减少平整场地费用，而由于重庆周边山区较多，也可有效的利用高低场地，进一步缩减生产成本，比如料场可比机楼海拔高十几米乃至几十米，可缩减皮带传输骨料所消耗的能量。

3. 工艺流程的确定
3.1 混凝土生产工艺流程图
细骨料堆放仓库
粗骨料堆放仓库

物料传输皮带
物料传输皮带

水
粉料仓桶
细骨料仓桶
粗骨料仓桶

称量系统
称量系统
称量系统
称量系统

称量系统
搅拌主机

外加剂
罐车运输至工地
放料斗

其中，粉料又包括水泥、矿渣粉、粉煤灰、膨胀剂

3.2 配料选择
混凝土搅拌站所用配料分为骨料、粉料、外加剂、水等几类。其中骨料包括天然砂、人工砂（天然砂和人工砂又称集料）、0-1石子、1-2石子等，粉料包括水泥、煤灰、矿渣粉、膨胀剂等。
3.2.1 砂
砂的粗细程度按照细度模数μf分为粗、中、细、特细四个级别，他们的范围依次是：
粗砂：μf =3.1～3.7
中砂：μf =2.3～3.0
细砂：μf =1.6～2.2
特细砂：μf =0.7～1.5
除特细砂之外，砂的颗粒级配可按照公称直径630μm筛孔的累计筛余量（以质量百分率计算），分成三个级配区，必须保证砂的颗粒级配应处于表内某一区内。
表3.2.1砂颗粒级配区
级配区

累计筛余%

公称粒径

Ⅰ区

Ⅱ区

Ⅲ区
5.00mm
10～0
10～0
10～0
2.50mm
35～5
25～0
15～0
1.25mm
65～35
50～10
25～0
630μm
85～71
70～41
40～16
315μm
95～80
92～70
85～55
160μm
100～90
100～90
100～90
配置混凝土应该优先选用Ⅱ区砂。当采用Ⅰ区砂时，应该提高砂率，并保证足够的水泥用量，满足混凝土的和易性；当采用Ⅲ区砂时，应当适当降低砂率；当采用特细砂时，应符合相关规定。
关于含泥量应当符合国家规定
天然砂含泥量
混凝土强度等级
≤C25
C30～C55
≥C60
含泥量（质量计，%）
≤5.0
≤3.0
≤2.0
对于有抗冻、抗渗或者其他特殊要求的小于等于C25的混凝土，其用砂含泥量也不应当大于3.0%。
砂中泥块含量
混凝土强度等级
≤C25
C30～C55
≥C60
泥块含量（按质量计，%）
≤2.0
≤1.0
≤0.5
对于有抗冻、抗渗或者其他特殊要求的小于或者等于C25混凝土用砂，其泥块含量不应大于1.0%。
人工砂中石粉含量
混凝土强度等级
≤C25
C30～C55
≥C60
石粉含量（%）
MB小于1.4（合格）
≤10.0
≤7.0
≤5.0
MB≥1.4（不合格）
≤5.0
≤3.0
≤2.0
另外，对于砂的坚固性，压碎指标以及有害物质含量都均符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ52）的规要求。
3.2.2 碎石
其颗粒级配范围、针片状颗粒含量（如表1）、含泥量（如表1）、坚固性及有害物质含量要符合《普通混凝土用碎石粒径或卵石质量标准及检验方法》（JGJ53）的规定。
① 混凝土用石应采用连续级配，单粒级应当用于组成满足要求的连续粒级；也可与连续粒级混合使用，以改善其级配或者配成较大粒级的连续粒级，当遇到特殊情况时候，应当采取措施并经过试验证实能确保工程质量后，才能允许使用。
② 碎石或卵石中针、片状颗粒含量应符合表1的规定
针、片状颗粒含量
混凝土强度等级
≤C25
C30～C55
≥C60
针、片状颗粒含量（按质量计，%）
≤25
≤15
≤8
③ 碎石或卵石中含泥量应符合表2的规定
碎石或卵石含泥量
混凝土强度等级
≤C25
C30～C55
≥C60
含泥量（质量计，%）
≤2.0
≤1.0
≤0.5
对于有抗冻、抗渗或者其他特殊要求的混凝土，其所用碎石或卵石含泥量不应大于1.0%。当碎石或卵石的含泥量是非黏性石粉时，其含泥量可分别增加至1.0%、1.5%、3.0%。
碎石或卵石中泥块含量
混凝土强度等级
≤C25
C30～C55
≥C60
泥块含量（按质量计，%）
≤0.7
≤0.5
≤0.2
对于有抗冻、抗渗或其他特殊要求的强度等级小于C30的混凝土，其所用碎石或卵石中泥块含量不应大于0.5%。
④ 碎石的强度可用岩石的抗压强度和压碎指标表示。岩石的抗压强度应比所配置的混凝土强度至少高20%。当混凝土强度等级大于等于C60时，应该进行岩石抗压强度检测。岩石强度首先应该由生产单位提供，工程中可采用压碎指标进行质量监控。
⑤当碎石中含有颗粒状硫酸盐或者硫化物杂质时，应该进行专门检测，确认能满足混凝土耐久性要求后，才能使用。
当确定骨料存在潜在碱-硅反应危害时，应该控制混凝土中碱含量不超过3Kg/m3，或者采取能够抑制碱-骨料反应的优先措施。
另外还需注意的是，泵送混凝土碎石粒径不大于输送管内径的1/3，卵石则不大于2/5。

3.2.3 水泥
宜选择强度等级为混凝土强度等级的1.0~1.5倍的水泥为宜。根据《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)选择的水泥规格为：P.O42.5，水泥强度等级值的富余系数为1.10~1.13。
3.2.4 粉煤灰
粉煤灰的主要化学成分是氧化硅、氧化铝和氧化铁。优质粉煤灰可以减少用水量，提高混凝土拌合物的坍落度、流动度，又能改善混凝土的和易性及可泵性；同时还能降低混凝土泌水率和干缩率。
粉煤灰的选用应该根据《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596-2005)标准将其分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级三种。
本设计采用Ⅱ级粉煤灰。取代水泥量为10%。
3.2.5 矿渣粉
矿渣粉是由高炉炼铁产生的熔融矿渣骤冷时，来不及结晶而形成的玻璃态物质。矿渣粉颗粒呈球状，表面光滑致密，主要是由CaO、MgO、SiO2和A1203组成，共占矿渣粉总量的95％以上，且具有较高的潜在活性，在激发剂的作用下，可与水化合生成具水硬性的胶凝材料。将其掺人水泥中，水化时活化SiO2和A1203，与混合胶凝体系中产生的Ca(OH)2反应，进一步形成水化硅酸钙产物，填充于空隙中。较细的矿渣掺和料将增加与其它掺和料的接触面积，即影响其与Ca(OH)2生反应的有效面积，从而影响其与Ca(OH)2反应程度及水化产物的数量和质量。
矿渣粉在水淬时形成的大量玻璃体，具有微弱的自身水硬性。细度大于350m2／kg，一般为400~600m2／kg。其活性比粉煤灰高。用于高性能混凝土的矿渣粉磨至比表面积超过400m2／kg，以较充分地发挥其活性，减少泌水性。研究表明矿渣粉磨得越细，其活性越高，掺入混凝土中后，早期产生的水化热越多，越不利于控制混凝土的温升，而且成本较高。
3.2.6 各类外加剂
①合成减水剂
合成减水剂是外加剂品种中最重要的产品，可以单独使用，也可以作为各种复配产品的母料使用。我国合成减水剂的产量居世界产量的第一位。按照GB8076《混凝土外加剂》的划分，合成减水剂分为三种：高性能减水剂(以聚羧酸系减水剂为代表)、高效减水剂(以萘
系等减水剂为代表)和普通减水剂(以木质素磺酸盐类为代表)。
②膨胀剂
膨胀剂的主要特性是掺入混凝土后起抗裂防渗作用，它的膨胀性能可补偿混凝土硬化过程中的收缩，在限制条件下成为自应力混凝土。我国生产膨胀剂主要品种有：U型膨胀剂(生、熟明矾石，硬石膏等组成)、复合膨胀剂(CEA)、铝酸钙膨胀剂(AEA一高强熟料、天然明矾
石、石膏)、EA—L膨胀剂(生明矾石、石膏等组成)、FN—M膨胀剂(硫铝酸盐混凝土膨胀剂)、CSA微膨胀剂。
③引气剂引气剂是在搅拌时加入的能够在砂浆和混凝土中引入大量均匀分布的、封闭的、微小气泡，并能使气泡保留在硬化混凝土中的外加剂。引气剂常用来改善塑性砂浆和混凝土和易性，减少泌水和离析；同时提高抗冻性，大幅度提高砂浆和混凝土的耐久性。目前国内应用量较多的引气剂是松香热聚合物和皂甙类引气剂。
本次设计选择减水剂，减水剂作为混凝土最常用的外加剂之一，一般的减水剂主要有：脂肪族减水剂、木质素硫酸钙等。查木钙减水率为18%，减水剂=胶凝材料含量×2.2%。
3.2.7 水
常用的拌合用水为自来水、地下水。应注意对水温的控制，防止水中含有异物。按JGJ63—1989《混凝土拌合用水标准》进行质量控制。

4. 配合比设计
4.1 配合比设计的原则
“配合比设计”主要是确定混凝土中各组分材料的用量，即1m3 混凝土各成分的的质量，以单位kg/ m3表示。配合比设计必须考虑以下几个方面：
（1）涉及新拌混凝土（Fresh Concrete）浇筑的各种参数，如工作性能、运输时间、温度、塌落度损失、钢筋密度等。
（2）硬化混凝土（Hardened Concrete）的服役工程性能要求，如强速、耐久性、干缩、徐变、弹性模量等。
（3）可供选择的原料，即水泥、骨料、化学外加剂等。
混凝土配合比设计方面的工作开展了超过100年，人们获得了丰富的经验。一方面，确定了一些新拌混凝土和硬化混凝土性能的关系；另一方面，还确定了一些混凝土性能与组成材料的关系。这些关系主要表现为：
（1）水灰比（water-cement ratio，w/c）。水灰比是影响强度、耐久性、渗透性、干缩和徐变等混凝土性能的最重要的参数。
（2）骨料（Aggregate）的选择，包括骨料的种类（天然的或者人工破碎的）的粒径。在水灰比一定的情况下，骨料会对混凝土的拌合用水量产生影响，进而影响水泥用量（c）以及由其决定的所有性能。如与水泥水化热相关的温度梯度、收缩等。
（3）化学外加剂（Chemical Admixtures）的应用，特别是减水剂。化学外加剂能够改善新拌混凝土和硬化混凝土的诸多性能，如工作性、抗压强度、耐久性等。
（4）水泥用量（c）。水泥用量也是混凝土的主要参数，它对其它参数的确定产生影响。水泥的品种和强度等级是其两大重要指标。水泥的品种会影响混凝土的性能，如为了提高混凝土耐久性，在海事工程中防止海水盐类离子侵蚀优先选择矿渣水泥CEMⅢ、火山灰水泥CEMⅣ和复合水泥CEMⅤ制成的混凝土，因为它们抗化学侵蚀的能力比其它混凝土更强。水泥的强度等级是水泥的的另一项重要指标，提高水泥的强度等级不仅可以缩短冬季施工的脱模时间，还可以配置满足特殊要求的高强混凝土。
4.2 混凝土设计的主要步骤
应根据施工条件、结构型式、工程要求和原材料情况，设计出既满足工作性、强度、耐久性等要求又能最大程度的降低材料成本，最终确定各项材料的用量；在满足工作性要求的前提下，尽量选用较小用水量；在满足强度、耐久性以及其他要求的前提下，选用合适的水胶比；选用最佳砂率，即在保证混凝土拌合物具有良好粘聚性并达到要求的工作性是用水量最小、拌合物密度较大所对应的砂率；应该选择最大粒径较大的骨料以及最佳级配。
主要步骤：
（1）根据设计要求的强度和耐久性选定水胶比；
（2）根据施工要求的工作度和式子最大粒径等选定用水量和砂率，用水量除以选定水胶比计算出水泥用量（胶凝材料用量）；
（3）根据体积法或质量法计算砂、石用量；
（4）通过实验和必要的调整，确定每立方米混凝土各项材料用量和配合比。
进行混凝土配合比设计，应收集有关原材料，并按照《通用硅酸盐水泥》（GB 175）、中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥，低热矿渣硅酸盐水泥（GB 200）、《水泥密度检测方法》（GB/T 208）、《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》（GB 1344）、《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检测方法》（GB/T 1346）、《水泥胶砂强度检测方法》（GB/T 17671）、《用于水泥和混凝土中粒化高炉矿渣粉》（GB/T 18046）、《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》（DL/T 5055）、《水工混凝土外加剂技术规程》（DL/T 5100）、《水工混凝土砂石骨料试验规程》（DL/T 5151）、《水工混凝土水质分析试验教程》（DL/T 5152）等要求对水泥、掺合料、外加剂、砂石骨料以及拌合用水等等性能惊醒试验，并符合《水工混凝土施工规范》（DL/T 5144）的规定。试验内容包括：
① 水泥的品种、质量、强度等级、密度等；
② 掺合料的品种、品质、密度等；
③ 外加剂种类、品质等；
④ 粗骨料岩性、种类、级配、表观密度，吸水率等；
⑤ 细骨料岩性、种类、级配、表观密度、细度模数、吸水率等；
⑥ 拌合用水品质。
进行混凝土配合比设计时，应当收集相关工程设计资料，明确以下设计要求：
① 混凝土强度及保证率；
② 混凝土的抗渗等级、抗冻等级一其他相关性能指标；
③ 混凝土的工作性；
④ 骨料最大粒径。
进行混凝土配合比设计时，应根据原材料的性能及混凝土的技术要求进行配合比计算，并通过实验室适配、调整后确定。室内试验确定的配合比还应该根据现场情况进行必要的调整。
4.3 配合比设计
4.3.1 混凝土强度的确定
混凝土配置强度按照下式计算：
fcu,0≥fcu,k + 1.645σ
式中 fcu,0——混凝土配制强度，MPa；
fcu,k——混凝土试块抗压强度标准值，MPa；
σ——混凝土强度标准差，MPa。
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4-1为

式4-1

对于C20、C25级混凝土，σ计算值小于2.5MPa时,计算配制强度时取σ不小于2.5MPa；
对于C30级以上的混凝土，σ计算值小于3.0MPa时,计算配制强度时取σ不小于3.0MPa；
当无统计资料计算混凝土强度标准差时，其值应该按照现行国标《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204）的规定取用。
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4.1取值。
表4.1 混凝土强度标准差（σ）
混凝土设计强度等级
fcu,k
低于C20
C20～C35
高于C35
σ（MPa）
4.0
5.0
6.0
遇到下列情况是应该提高混凝土配制强度：
① 现场条件和实验室条件有显著差异时；
② C30级其以上强度等级的混凝土采用非统计方法评定时。
4.3.2 设计水灰比
（２）计算水灰比 （W/C）
根据强度公式计算水灰比：

式4-2

式4-3

式中 fcu,0——混凝土试配强度, MPa；
fce——水泥28d的实测强度,MPa；
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
4.3.3 选定单位用水量（ｍw0）
用水量根据施工要求的坍落度下表和骨料品种规格，参考表4.2选用。
表4.2 混凝土浇筑时的坍落度（GB50204-1992）
结构种类
坍落度（mm）
基础或地面的垫层，无筋配的大体积结构或者配筋疏松的结构
10～30
板、梁或大型及中型截面的柱子等
30～50
配筋密列的结构（薄壁、斗仓、筒仓、细柱等）
50～70
配筋特密的结构
70～90
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；
③ 需配制泵送混凝土时，应加掺外加剂，坍落度宜为120～180㎜。
表4.3 塑性混凝土的用水量（kg/cm3）(JGJ55-2000)
拌合物稠度
卵石最大粒径（mm）
碎石最大粒径（mm）
项目
指标
10
20
31.5
40
16
20
31.5
40

坍落度（mm）
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
70～90
215
195
195
175
230
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。
4.3.4 计算胶凝材料用量（ｍc0）
根据已确定的 W/C和ｍw0，可求出1m3混凝土中胶凝材料用量ｍc0：

式4-4

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. 4规定值，应取规定的最小水泥用量值。
表4.4 混凝土的最大水灰比和最小胶凝材料用量（JGJ55-2000）
环境条件
结构物类别
最大水灰比
最小水泥用量（kg）
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
正常居住或办公室用房屋内部件
不作规定
0.65
0.60
200
260
300

2.
潮湿环境
无冻害
高湿度的室内部件；
室外部件；
在非侵蚀性土或水中的部件

0.70

0.60

0.60

225

280

300
有冻害
受冻害的室外部件；
高湿度且经受冻害的室内部件

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

0.5

0.5

0.5

300

300

300
注：当使用活性掺和料取代部分水泥时，表中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
4.3.5 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，参考下表4.5选用。
表4.5 混凝土砂率选用表（%）（JGJ55-2000）
水灰比
卵石最大粒径（mm）
碎石最大粒径（mm）
10
20
40
16
20
40
0.4
26～32
25～31
24～30
30～35
29～34
27～32
0.5
30～35
29～34
28～33
33～38
32～37
30～35
0.6
33～38
32～37
32～37
36～41
35～40
33～38
0.7
36～41
35～40
35～40
39～44
38～43
36～41

4.3.6 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：
ｍc0＋ｍg0＋ｍs0＋ｍw0＝ｍcp
式4-5
式中 ｍc0 —— 每立方米混凝土水泥的用量（kg）；
ｍg0 —— 每立方米混凝土粗骨料的用量（kg）；
ｍs0 —— 每立方米混凝土细骨料的用ββ量（kg）；
ｍw0 —— 每立方米混凝土水的用量（kg）；
βs —— 砂率（%）；
ｍcp —— 每立方米混凝土拌合物假定的重量（kg）（可取2400～2450kg）
② 采用体积法时，应按照下式计算：
式4.6
式中 ρc —— 水泥的密度（kg/m3），可取2900～3100 kg/m3；
ρz —— 粗骨料表观密度（kg/m3）；
ρs —— 细骨料表观密度（kg/m3）；
ρw —— 水的密度（kg/m3），可取1000kg/m3；
βs —— 砂率（%）；
α —— 为混凝土含气百分数，在不加引气外加剂情况下，可取1
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。
5.4 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。
5.4.1 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。
5.4.2 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。
5.4.2 配合比的确定
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。
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，c），然后按下式得出校正系数δ，即

式4-7

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。
5.5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%
5.6 配合比实例计算
以C30为例假，设已知混凝土设计强度等级为C30，施工要求混凝土坍落度为30mm左右，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；
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

由表4.4可知，干燥环境下容许最大水灰比为0.65，故可确定水灰比为0.53。
③确定用水量（mw0）
查表4.3，对于最大粒径为30㎜的碎石混凝土，当所需坍落度为30mm左右时,1m3混凝土的用水量可选用170kg。
④计算胶材用量（mc0）

按表 4.4，对于干燥环境的钢筋混凝土，最小水泥用量为260kg，再考虑掺入煤灰降低成本，故可取水泥质量270kg/m3，粉煤灰50 kg/m3。
⑤确定砂率（βs）
查表4.5，对于采用最大粒径为40mm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（ｍs0、ｍg0）
用体积法计算，将mc0=320kg；mw0=170kg代入方程组

100%=35%
解联立方程，得：ms0=697kg，
mg0=1485kg
再根据石子级配选择0-1石子400kg，1-2石子1085kg。
⑦最终确定混凝土计算配合比为：
1m3混凝土中各材料用量为：水泥：270 kg；粉煤灰50kg；水：170 kg，砂：697 kg；碎石0-1：400kg；碎石1-2：1085kg。
如果该混凝土为泵送混凝土，则应该提高砂率和坍落度，1m3混凝土中各材料用量为：水泥：270 kg；粉煤灰50kg；水：170 kg，河砂：143kg；机砂：697kg；碎石0-1：210kg；碎石1-2：815kg。
同理，表4.6给出各标号参考配合比：
表4.6 夏季理论施工配合比（泵送）
强度等级
水泥
河沙
机砂
0-1石子
1-2石子
粉煤灰
矿粉）
外加剂
水

容重
C20
205
237
632
170
830
95
0
5.85
185
2360
C25
240
200
655
190
815
80
0
6.4
178
2364
C30
270
143
692
210
815
50
0
6.4
170
2368
C35
310=
140
669
215
815
50
0
7.2
163
2369
C40
340
120
641
245
818
40
0
7.89
157
2374
C45
375
126
590
241
825
40
0
9.02
153
2384
C50
410
100
607
250
800
0
75
10.19
150
2402
C55
420
100
575
296
790
0