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原材料参数
设计要求：C50混凝土，坍落度T=240，抗渗等级P12，抗冻D100。
原材料：P·042.5水泥，RC=50MPa，细度0.08mm方孔筛筛余3%，需水量W=27
胶凝材料：
比表面积：Sc=320m2/kg，SK=400m2/kg，SF=150m2/kg
密度：ρC=3.0×103kg/m3，ρK=2.4×103kg/m3， ρF=1.8×103kg/m3
粉煤灰需水量比:βF=1.05
矿渣粉需水量比:βK=1.0
粉煤灰活性系数:α1=0.67
矿渣粉活性系数:α2=0.8
外加剂减水率: n=15%
砂子：紧密堆积密度1850kg/m3，含石率7%，含水率2%
石子：堆积密度1650kg/m3，空隙率41.5%，吸水率2%，表观密度2820kg/m3
配制强度
水泥标准稠度浆强度
水泥在配制设计强度等级的混凝土时是提前确定的，取水泥为唯一胶凝材料，在基准混凝土配比计算时σc的取值等于水泥标准砂浆的理论强度值σc，计算如下：
1、水泥在标准胶砂中体积比的计算公式
标准砂、水、水泥分别是ρS0=2700 kg/m3，ρW0=1000 kg/m3，ρC0==3.0×103kg/m3，代入得：
VC0=(450÷3000)÷(450÷3000+1350÷2700+225÷1000)
=0.15÷(0.150+0.500+0.225)
=0.15÷0.875
=0.171
2、水泥水化形成的强度
水泥实测强度值为R28=50Mpa，代入公式：σ0=50÷0.171=292
水泥基准用量
代入原材料参数求得标准稠度水泥浆的表观密度值，依据是多组分混凝土理论和配合比设计石子填充模型，具体公式如下：
式中: W0=27（kg），ρC0=3000（kg/m3）代入数据计算：
ρ0=3000×（1+27÷100）÷（1+3000×27÷100000）=2104（kg/m3）；用下式计算每兆帕混凝土对应的水泥浆质量，其单位为kg/MPa，具体公式如下：
式中:ρ0=2104、σ0=292、C=2104÷292=7.2（kg/MPa）。配制强度为fcu，p=56.5的混凝土基准水泥用量为 C01=7.2×56.5=407。
胶凝材料分配
因为水泥为C50混凝土配合比计算值C01，所以需要矿粉和粉煤灰等活性替换。考虑到此次填充效应的作用小于反应活性，因此只考虑反应活性在胶凝材料分配过程中的影响。预先设定XC=70%，XF=10%，XK=20%时，
计算出基准水泥用量需对应水泥、粉煤灰和矿渣粉。
再用对应的水泥用量除以胶凝材料对应的活性指数α1. α2和α3。准确的水泥、粉煤灰和矿粉用量就可以得到了。
得：水泥用量C=285、粉煤灰用量F=62、矿渣粉K=51
减水剂和用水量
1、胶凝材料需水量的确定
以上求得水泥和粉煤灰的准确用量后，通过加权求和按照胶凝材料的需水量比计算得到搅拌胶凝材料所需水量W1。
2、外加剂用量的确定
采用以上0.271水胶比，进行外加剂的最佳掺量试验用推荐掺量2%，本设计使用聚羧酸减水剂，250mm的净浆流动扩展度，一小时保留值245mm，与设计坍落度240mm一致，可以保证不离析不泌水。
砂子用量
1、砂子用量的确定
石子的空隙率p=41.5%。混凝土中的砂子完全填充于石子的空隙中，每立方米混凝土中砂子的准确用量为砂子的紧密堆积密度1850乘以石子的空隙率41.5%，则砂子用量计算公式如下：
2、砂子润湿用水量的确定
本设计用的砂子含水2%，故吸水率的取值下限为5.7%-2%=3.7%，上限为7.7%-2%=5.7%：
即W2min = 3.7%S=31，W2max = 5.7%S=48
石子用量
1、石子用量的确定
根据混凝土体积组成石子填充模型，计算过程不考虑含气量和砂子的孔隙率。用石子的堆积密度1650扣除胶凝材料的体积以及胶凝材料水化用水的体积126升对应的石子，即可求得每立方混凝土石子的准确用量，则石子用量计算公式如下：
2、石子润湿用水量的确定
石子吸水率2%，用吸水率乘以石子用量即可求得润湿石子的水量：
W3 = G ×吸水率=717×2%=14
总用水量
通过以上计算，可得混凝土搅拌胶凝材料所用水量为W1；
=126
润湿砂子所需的水W2=31--48；润湿石子所需的水W3=14；
混凝土总的用水量W = W1 + W2 + W3=171～188。
C50混凝土配合比设计计算结果
作者：朱效荣
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