（五）混凝土的配制强度
从上述分析可知，如果混凝土的平均强度与设计强度等级相等，强度保证率系数t=0，此时保证率为50%，亦即只有50%的混凝土强度大于等于设计强度等级，工程质量难以保证。因此，必须适当提高混凝土的配制强度，以提高保证率。这里指的配制强度实际上等于混凝土的平均强度。根据我国JGJ55—2000的规定，混凝土强度保证率必须达到95%以上，此时对应的保证率系数t=1.645，由下式得：
（4-22）
式中：
——混凝土的配制强度（MPa）；
——当生产单位或施工单位具有统计资料时，可根据实际情况自行控制取值，但强度等级小于等于C25时，不应小于2.5MPa；当强度等级≥C30时，不应小于3.0 MPa；当无统计资料和经验时，可参考下表4-22取值。
表4-22 标准差的取值表 混凝土设计强度等级 （MPa） ＜C20 4.0 C20～C50 5.0 ＞C50 6.0 四、混凝土强度检验评定标准
1．当混凝土的生产条件在较长时间内能保持一致，且同一品种混凝土的强度变异性能保持稳定时，应由连续的三组试件代表一个验收批，其强度应同时符合下列要求：
（4-23） （4-24）
当混凝土强度等级不高于C20时，尚应符合下式要求：
（4-25）
当混凝土强度等级高于C20时，尚应符合下式要求：
（4-26）
式中：
——同一验收批混凝土强度的平均值（N/mm2）； ——设计的混凝土强度的标准值（N/mm2）； ——验收批混凝土强度的标准差（N/mm2）； ——同一验收批混凝土强度的最小值（N/mm2）。
验收批混凝土强度的标准差，应根据前一检验期内同一品种混凝土试件的强度数据，按下式确定：
43
（4-27）
式中：
——前一检验期内第i验收批混凝土试件中强度的最大值与最小值之差； m——前一检验期内验收批总批数。
2．当混凝土的生产条件不能满足上述条件的规定时，或在前一检验期内的同一品种混凝土没有足够的强度数据用以确定验收批混凝土强度标准差时，应由不少于10组的试件代表一个验收批，其强度应同时符合下列要求：
（4-28） （4-29）
式中：
——验收批混凝土强度的标准差（N/mm），当——合格判定系数。按下表取值。
表4-23 合格判定系数 试件组数 合下列要求：
（4-30）
式中：
——验收批混凝土强度的标准差（N/mm），当——合格判定系数。按下表取值。
表4-23 合格判定系数 试件组数 10～14 1.7 0.9 15～24 1.65 0.85 ≥25 1.60 22
的计算值小于0.06时，取=0.06；
10～14 1.7 0.9 15～24 1.65 0.85 ≥25 1.60 3．对零星生产的预制构件或现场搅拌批量不大的混凝土，可采用非统计方法评定，验收批强度必须同时符
（4-31）
的计算值小于0.06时，取=0.06；
3．对零星生产的预制构件或现场搅拌批量不大的混凝土，可采用非统计方法评定，验收批强度必须同时符合下列要求：
（4-30）
（4-31）
44
4．当对混凝土的试件强度代表性有怀疑时，可采用从结构、构件中钻取芯样或其他非破损检验方法，对结
构、构件中的混凝土强度进行推定，作为是否应进行处理的依据。
五 铁路轨枕混凝土强度检验评定 1标准差已知方法检验
当混凝土的原材料、生产工艺及施工管理水平在较长的时间内能保持一致，且同一品种混凝土的强度变异性又能保持稳定时，宜采用标准差已知方法检验混凝土强度。此时应取连续四组试件组成一个验收批，其强度应同时满足下列要求
M1fcu≧fcu,k+0.8σ0, f1cu,min≧fcu,k-0.85σ0, f1cu,min≧0.85fcu,k
公式中m1fcu 同一验收批4组混凝土试件的抗压强度平均值（N/mm2） fcu,k,混凝土立方体试件抗压强度标准值；
σ0，前一个检验期内同一品种混凝土试件的抗压强度标准差，可按下式计算：
ficu,min，同一验收批4组混凝土试件抗压强度中的最小值；
前一个检验期（检验期限不应超过三个月，且在该期间内的验收批总数不应少于12批，或试件总组数不少于48组）内的同一品种混凝土试件的抗压强度标准差可以按上式计算。 2标准差未知方法检验
当混凝土的原材料、生产工艺及施工管理水平在较长时间内不能保持一致，且同一品牌混凝土的强度变异性又不能保持稳定时；或在前一个检验期内的同类混凝土没有足够数据能确定验收批混凝土试件的抗压强度标准差时，应采用标准差未知方法检验混凝土强度。此时应由5组或5组以上的试件组成一下验收批，其强度应同时满足下列要求：
m2fcu≧fcu,k+0.95sfcu f2cu,min≧fcu,k-A.B
公式中，m2fcu是指同一验收批5组或5组以上混凝土试件的抗压强度平均值； sfcu指同一验收批5组或5组以上混凝土试件抗压强度标准差； f2cu,min指同一验收批5组或5组以上混凝土试件抗压强度中的最小值； A、B是指混凝土强度检验系数，可以按下表取用 混凝土强度检验系数A
试件组数 45 5-9 10-19 ≧20 值 混凝土强度检验系数B值 3小样本方法检验
A 强度等级 B 0.35 ＜C20 3.5 1.10 C20-C40 4.5 1.20 ＞C40 5.5 采用小样本方法检验混凝土强度时，应由2-4个试件组成一个验收批，其强度应同时满足下述的要求：
m3fcu≧fcu,k+C f3cu,min≧fcu,k-D
公式中，m3fcu指同一验收批2-4组混凝土试件的抗压强度平均值； f3cu,min指同一验收批2-4组混凝土试件抗压强度中的最小值； C、D指混凝土强度检验系数，可以按下表取用，
混凝土强度等级 C D 4混凝土强度的合格判定
当混凝土强度经检验能分别满足上述要求时，判定为该批混凝土强度评定为合格，当不能满足上述要求时，则此批混凝土强度评定为不合格；当对验收批混凝土试件的强度代表性有怀疑时，可从结构或构件中钻取试件或采用非破损检测方法，按有关标准的规定对混凝土强度进行评定。
＜C20 3.6 2.4 C20-C40 4.7 3.1 ＞C40 5.8 3.9 第六节 普通混凝土的配合比设计
一、混凝土配合比设计基本要求
混凝土配合比是指1m3混凝土中各组成材料的用量，或各组成材料之重量比。配合比设计的目的是为满足以下四项基本要求： 1．满足施工要求的和易性。
2．满足设计的强度等级，并具有95%的保证率。 3．满足工程所处环境对混凝土的耐久性要求。 4．经济合理，最大限度节约水泥，降低混凝土成本。 二、混凝土配合比设计中的三个基本参数
为了达到混凝土配合设计的四项基本要求，关键是要控制好水灰比（W/C）、单位用水量（W0）和砂率（Sp）三个基本参数。这三个基本参数的确定原则如下： 1．水灰比。
水灰比根据设计要求的混凝土强度和耐久性确定。确定原则为：在满足混凝土设计强度和耐久性的基础上，选用较大水灰比，以节约水泥，降低混凝土成本。 2．单位用水量。
单位用水量主要根据坍落度要求和粗骨料品种、最大粒径确定。确定原则为：在满足施工和易性的基础上，尽量选用较小的单位用水量，以节约水泥。因为当W/C一定时，用水量越大，所需水泥用量也越大。 3．砂率。
合理砂率的确定原则为：砂子的用量填满石子的空隙略有富余。砂率对混凝土和易性、强度和耐久性影响很大，也直接影响水泥用量，故应尽可能选用最优砂率，并根据砂子细度模数、坍落度要求等加以调整，有条件时宜通过试验确定。 三、混凝土配合比设计方法和原理
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混凝土配合比设计的基本方法有两种：一是体积法（又称绝对体积法）；二是重量法（又称假定表观密度法），基本原理如下：
1. 体积法基本原理。体积法的基本原理为混凝土的总体积等于砂子、石子、水、水泥体积及混凝土中所含的少量空气体积之总和。若以Vh、Vc、Vw、Vs、Vg、Vk分别表示混凝土、水泥、水、砂、石子、空气的体积，则有：
（4-32）
若以C0、W0、S0、G0分别表示1m3混凝土中水泥、水、砂、石子的用量（kg），以别表示水、水泥的密度和砂、石子的表观密度（g/cm3），10
、
、
、
分
表示混凝土中空气体积，则上式可改为：
（4-33）
式中，
为混凝土含气量百分率（%），在不使用引气型外加剂时，可取
=1。
2. 重量法基本原理。重量法基本原理为混凝土的总重量等于各组成材料重量之和。当混凝土所用原材料和三项基本参数确定后，混凝土的表观密度（即1m3混凝土的重量）接近某一定值。若预先能假定出混凝土表观密度，则有：
（4-34）
式中
为1m3为混凝土的重量（kg），即混凝土的表观密度。可根据原材料、和易性、强度等级等信息
在2350～2450kg/m3之间选用。
混凝土配合比设计中砂、石料用量指的是干燥状态下的重量。水工、港工、交通系统常采用饱和面干状态下的重量。
四、混凝土配合比设计步骤
混凝土配合比设计步骤为：首先根据原始技术资料计算“初步计算配合比”；然后经试配调整获得满足和易性要求的“基准配合比”；再经强度和耐久性检验定出满足设计要求、施工要求和经济合理的“试验室配合比”；最后根据施工现场砂、石料的含水率换算成“施工配合比”。 （一）初步计算配合比计算步骤 1．计算混凝土配制强度（
）。
（4-35）
2．根据配制强度和耐久性要求计算水灰比（W/C）。 （1）根据强度要求计算水灰比。
由式：，则有：
（2）根据耐久性要求查表4-18，得最大水灰比限值。
（3）比较强度要求水灰比和耐久性要求水灰比，取两者中的最小值。
3．根据施工要求的坍落度和骨料品种、粒径、由表4-12选取每立方米混凝土的用水量（W0）。 4．计算每立方米混凝土的水泥用量（C0）。 （1）计算水泥用量：
5．确定合理砂率（Sp）。
（2）查表4-18，复核是否满足耐久性要求的最小水泥用量，取两者中的较大值。
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