3.2.1 混凝土的制备

混凝土制备技术主要包括计算混凝土的强度以及准备混凝土的配料。混凝土的制备属于混凝土工程中的一个重要的环节，而施工前的准备工作又是混凝土制备能否成功的很重要的因素。混凝土的施工准备包括材料的准备、机具的准备以及作业条件的考查。材料的准备包括原材料的选择、混凝土配合比的确定等方面的内容。混凝土结构施工宜采用预拌混凝土。

1．原材料的选择

普通混凝土的组成材料有水泥、水、砂子、石子。砂子、石子在混凝土中起到骨架作用，抑制了混凝土的收缩。水泥和水构成水泥浆，水泥浆包裹在砂粒的表面并填充砂粒间的空隙而形成水泥砂浆，水泥砂浆又包裹石子表面并填充石子间的空隙，形成混凝土。水泥浆凝结硬化前起填充、润滑、包裹的作用，凝结硬化后起胶结作用。

2．混凝土配合比的确定

混凝土配合比指的是混凝土组成材料中各组成材料（水泥、水、砂子和石子）的用量之比。

（1）配合比的表示方法

通常用1m3混凝土各材料的质量来表示，如1m3混凝土中，水泥300kg，水180kg，砂子720kg，石子2400kg；或以各种组成材料用量的比例来表示：水泥∶砂∶石＝1∶2.4∶4，水灰比为0.60，其中水泥为300kg。

（2）普通混凝土设计的基本要求

1）满足混凝土拌和物和易性的要求；

2）满足结构要求的强度等级；

3）满足与使用环境相适应的耐久性要求。

（3）配合比设计的三个重要参数

1）水灰比W／C：表示水与水泥的用量之比；

2）单位用水量：指的是1m3混凝土中水的用量；

3）砂率∶砂所占的体积与砂、石总体积的百分比。其公式为

（4）普通混凝土配合比设计的步骤

1）初步配合比的设计：主要是利用经验公式或经验资料而获得的初步配合比。

①确定水灰比W／C：水灰比的大小直接影响混凝土的强度和耐久性。因此，确定水灰比应分别根据强度和耐久性两方面来考虑。

a．求满足强度要求的水灰比（W／C）1：

式中：fcu, o ——混凝土的配置强度；

fcu, k ——混凝土的设计强度；

σ——混凝土强度标准差，可查表3-6。

b．求满足耐久性要求的水灰比（W／C）2：

主要是根据结构的类型以及使用环境，查表3-7可求得该环境下结构的最大水灰比（W／C）2，即为满足耐久性要求的水灰比。

②确定单位用水量mwo：

单位用水量是指1m3混凝土中水的用量，主要控制了混凝土拌和物的流动性，而流动性主要用坍落度来表示。单位用水量是根据混凝土施工要求的坍落度（如表3-8所示）和已知的粗颗粒的种类以及最大粒径Dmax（如表3-9所示）来确定的。

③确定混凝土的单位水泥用量mco。

单位水泥用量是指1m3混凝土中水泥的用量。根据水灰地W／C，通过mco＝mwo／（W／O），再根据结构的类型和使用的环境，确定混凝土的最小水泥用量，最后取两者的较大值作为单位水泥用量mco。

④确定混凝土的砂率βs：

确定砂率的原则是以砂来填充石子的空隙，并稍有富余。砂率主要根据水灰比、骨料的类型（卵石或碎石）以及最大粒径来确定。

⑤体积法确定1m3混凝土中砂、石的用量mso、mgo：

假定混凝土拌合物的总体积（1m3）等于各组成材料的绝对体积以及拌和物中所含空气的体积之和，则

式中：ρc, ρw——水泥、水的密度（kg／m3）；

ρs , ρg ——砂、石的表观密度（kg／m3）；

α——混凝土含气百分数，无外加剂时取1。

通过上述五步，我们求出了单位体积（1m3）混凝土中水泥、水、砂和石的用量分别为mco、mwo、mso和mgo，最终得到混凝土的初步配合比为水泥、水、砂和石的用量之比，为mco∶mwo∶mso∶mgo，水灰比W／C＝mwo∶mco。

2）实验室配合比的设计：由初步配合比出发，经过实验调整，主要对初步配合比进行和易性的调整及强度的校核。

①和易性的调整：目的是使和易性满足施工的要求，水灰比满足强度和耐久性的要求。

②强度的校核：分别用W／C,W／C＋0.05,W／C－0.05三个水灰比，拌制三个混凝土试样，测量其28d的抗压强度值，判断是否满足强度的要求。强度的验证公式为

经和易性的调整和强度校核后，可以计算出实验室调整后的1m3混凝土中各材料的用量：

其中，mcb,mwb,msb,mgb表示实验室调整后，水泥、水、砂和石的实际拌和量；ρc, t表示实验室调整后混凝土的实测表观密度；Csh,Wsh,Ssh,Gsh分别表示实验室调整后，1m3混凝土中水泥、水、砂、石子的用量。

3）施工配合比的设计：考虑砂、石的含水率，计算出满足施工要求的配合比。

混凝土施工配合比的调整：实验室所确定的混凝土配合比，其和易性不一定能与实际施工条件完全适合，或当施工设备、运输方法或运输距离、施工气候等条件发生变化时，所要求的混凝土坍落度也随之改变。为保证混凝土和易性符合施工要求，需将混凝土含水率及用水量做适当调整（保持水灰比不变）。

在一般情况下，砂、石中含有一定的水，设砂的含水率为a%，石的含水率为b%，则施工配合比为：

水泥：C′＝Csh；

砂：S′＝Ssh（1＋a%）；

石：G′＝Gsh（1＋b%）；

水：W′＝Wsh－Ssh×a%－Gsh×b%。

3．混凝土制备应符合的规定

混凝土制备应符合下列规定：

1）预拌混凝土应符合现行国家标准《预拌混凝土》（GB／T 14902—2012）的有关规定；

2）现场搅拌混凝土宜采用具有自动计量装置的设备集中搅拌；

3）当不具备以上两条规定的条件时，应采用符合现行国家标准《混凝土搅拌机》（GB／T 9142—2000）的搅拌机进行搅拌，并应配备计量装置。