水胶比计算公式(混凝土配合比计算公式)

水胶比、用水量和砂率是混凝土配合比的重要参数。这三个参数一旦确定，混凝土配合比就基本确定了。水胶比是指混凝土用水量与胶凝材料用量之比。水胶比是混凝土配合比的重要参数，混凝土的许多性能都与水胶比直接相关，如工作性、强度和耐久性等。因此，了解和控制水胶比对控制混凝土质量非常重要。

(一)水胶比与强度的关系

在胶凝材料品种、质量和用量不变的情况下，水胶比直接决定了混凝土的强度。一般来说，混凝土强度随着水胶比的减小而增大，混凝土强度随着水胶比的增大而减小。但是，水胶比的变化与混凝土强度的变化之间并不是简单的线性关系。在不同的水胶比范围内，水胶比0.01的变化对强度有很大的影响。水胶比越小，相同变化和相同水胶比对强度的影响越大。也就是说，混凝土强度等级越高，水胶比波动越小，对混凝土强度的影响就越大。一般来说，水胶比变化0.01，抗压强度变化5%左右。

在过去，只有水泥被用作混凝土的胶结材料。一旦水泥的种类和质量确定，水灰比直接影响混凝土的强度。现在的胶凝材料不仅仅是单一的水泥，还有矿物掺合料。水胶比和强度之间的关系变得相对复杂。相同水胶比的强度不一定相同，有时甚至相差很大。比如同样水胶比为0.5，粉煤灰掺量为30%，粉煤灰掺量为50%的混凝土，其28天强度明显不同。例如，在相同的水胶比0.5下，掺30%粉煤灰和30%矿粉的混凝土28天强度也不同。再比如，水胶比相同为0.5时，相同掺量30%的ⅰ级粉煤灰和ⅱ级粉煤灰配制的混凝土28天强度也不同。等等......

这些都表明水胶比和混凝土强度的影响不再是单一的，而是两者之间的关系非常复杂。受矿物掺合料的品种、质量、细度(比表面积)、活性、掺量等多种因素制约，甚至同一种矿物掺合料在同一质量等级也会有很大差异。但一旦确定了原材料和掺量，仍然符合水胶比与强度的反比关系，只是更加非线性。

(B)水胶比对工作性的影响

水胶比对混凝土浆体的稠度有直接影响。水胶比越大，浆体稠度越低，浆体抑制骨料下沉的浮力越小，混凝土越容易分层。相反，水泥浆的稠度越大，混凝土的抗离析能力越强。高水灰比的低强度混凝土，浆体浓度低，混凝土的粘结性差，保水性不足，混凝土容易泌水、离析。宜采用低掺量外加剂，并适当增加砂率以提高保水性。然而，在低水胶比的高强混凝土中，浆体浓度高，混凝土具有良好的粘结性和保水性，但粘度高，和易性差。因此，在不增加用水量的情况下，应使用较高掺量的外加剂来改善混凝土的和易性。

(3)水胶比和矿物掺合料含量

在水胶比不变的情况下，混凝土的早期强度随着矿物掺合料掺量的增加而降低，这是因为矿物掺合料的活性低于水泥。为了获得满意的早期强度，在增加矿物掺合料掺量的同时，应适当降低水胶比，提高混凝土的早期强度，以满足施工需要。当矿物掺合料增加时，需要降低的水胶比的量与混凝土的水胶比密切相关。如混凝土水胶比在0.6左右时，粉煤灰掺量增加10%，水胶比降低0.04左右，以保证混凝土28天强度不会明显降低。水胶比在0.4左右时，粉煤灰掺量增加10%，水胶比降低0.01，混凝土28天强度不会明显下降。此外，随着粉煤灰掺量的增加，水胶比下降幅度逐渐增大。利用外加剂配制低水胶比混凝土并不难，但混凝土的水胶比越低越好。过低的水胶比增加了外加剂的用量，增加了用水量的敏感性，给混凝土质量控制带来困难。因此，不应盲目追求大掺量矿物掺合料和低水胶比，而应根据工程实践的需要选择合适的矿物掺合料掺量和合适的水胶比。

(4)如何考虑骨料中细颗粒对水胶比的影响？

骨料中不可避免地掺有粒径小于0.075mm的细粉颗粒，尤其是在目前广泛使用机制砂的情况下，石粉的含量不容忽视。虽然这些颗粒有时没有活性，但在混凝土中只起填充作用。计算水胶比时，需要考虑这些颗粒吗？也就是说这些颗粒的增加会影响实际水胶比吗？它们应该包含在胶结材料中吗？控制有效水胶比，要具体问题具体分析。骨料中夹杂的细粉颗粒非常复杂，有的是石粉或砂粉，能起到填充作用。但也有一些细泥粉颗粒，吸收水分和添加剂，阻碍水泥与骨料的粘结，降低混凝土的强度。不要把它作为胶凝材料的一部分，要区别对待。

(6)水胶比的确定

(1)按规范确定水(胶)比。

根据《通用配合比设计规范》(JGJ55-2011)给出的水胶比计算公式，结合规范中确定水胶比公式中参数的方法，逐步确定参数，即可计算出混凝土配制强度对应的水胶比。虽然很多专家认为混凝土的水胶比不是计算出来的，而是测试出来的，但是规范中给出的公式可以计算出配制混凝土的大概水胶比，方便初学者测试。在原材料复杂的情况下，完全按照规范计算出来的水胶比可能无法满足实际生产的需要，需要进行试验和调整，最终确定一个合理的水胶比。

(2)建立水胶比的一元回归方程。

在混凝土生产过程中，根据使用的原材料和预拌混凝土的实际生产情况，建立“胶比-混凝土强度”的回归方程。在选择混凝土的水胶比时，不是某个值，而是水胶比的一个区间。矿物掺合料的范围应根据工程现场的强度、耐久性和和易性来确定，如表1所示。

表1各强度等级矿物掺合料掺量和水胶比推荐选用表

强度等级

粉煤灰单独混合

粉煤灰和矿粉的双掺

水胶比

剂量

水胶比

剂量

C10

0.70~0.66

30%~40%

0.68~0.64

40%~50%

C15

0.66~0.63

0.63~0.60

C10

0.68~0.64

40%~50%

0.66~0.62

50%~60%

C15

0.63~0.60

0.61~0.58

C20

0.62~0.57

20%~30%

0.60~0.58

30%~40%

C25

0.56~0.52

0.55~0.52

C20

0.59~0.54

30%~40%

0.57~0.53

40%~50%

C25

0.53~0.50

0.51~0.49

C20

0.57~0.53

35%~45%

0.55~0.52

45%~55%

C25

0.51~0.48

0.49~0.47

C30

0.49~0.46

20%~30%

0.48~0.45

30%~40%

C35

0.44~0.41

0.43~0.40

C30

0.47~0.44

30%~40%

0.47~0.43

35%~45%

C35

0.42~0.39

0.42~0.38

C40

0.41~0.38

15%~25%

0.40~0.37

20%~30%

C45

0.38~0.36

0.38~0.35

C40

0.40~0.37

20%~30%

0.39~0.36

30%~40%

C45

0.36~0.34

0.35~0.33

C50

0.34~0.32

≤15%

0.34~0.32

≤20%

C55

0.32~0.30

0.32~0.30

C60

0.31~0.29

0.31~0.29

C50

0.33~0.31

15%~25%

0.33~0.31

20%~30%

C55

0.32~0.29

0.32~0.29

C60

0.31~0.28

0.31~0.28

> C60，< C80

0.28~0.33

——

——

——

≥C80，< C100

0.26~0.28

——

——

——

C100

0.24~0.26

——

——

——

注意:

①所用水泥为P O42.5，根据长期统计28天平均抗压强度为47.0MPa，矿物掺合料为ⅱ级粉煤灰和S95矿渣粉；

②矿物掺合料的掺量可根据气温变化调整5%左右，即夏季比春秋冬季掺量逐渐增加；

③单一掺杂的用量比复合掺杂低10%左右；

④高强混凝土可采用P.O52.5水泥、S105级矿粉和硅灰。

(3)根据混凝土的耐久性确定水胶比。

在混凝土配合比设计中，根据工程环境的特点，混凝土耐久性是在混凝土强度的基础上必须满足的技术指标。混凝土的强度是所有指标中最容易检测的，在一定程度上，混凝土的强度可以反映混凝土的耐久性指标。然而，为了满足工程实践对耐久性的要求，胶凝材料的最大水胶比和最小总量应该有一个极限。

胶比:(w/b) ≤ (w/B0) max = 0.75-0.05h [1]

胶结材料总量:c0 ≥ cmin = 275+25 (h+I)

其中:H——耐久性环境作用水平；

I-强化。

根据《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T50746-2008)标准，耐久性所需的环境类别分为一般环境、冻融环境、海洋氯化物环境、除冰盐及其他氯化物环境、化学腐蚀环境，这些环境类别又分为A(轻度)、B(轻度)、C(中度)、D(重度)，对于I的取值，I = 1要求有钢筋，I = 0要求无钢筋。

当耐久性决定的最大水胶比小于强度决定的水胶比时，耐久性决定的水胶比用于试配。如果强度超过配制强度的要求，调整矿物掺合料的含量，调整混凝土的强度。最终找到经济合理的水胶比，满足混凝土耐久性和强度要求。