在建筑工程中，混凝土配合比的设计是确保结构质量与性能的关键环节。配合比不仅决定了混凝土的强度、耐久性，还影响其施工性能和经济性。因此，掌握混凝土配合比的计算方法对于工程技术人员来说至关重要。
本文将围绕一道典型的混凝土配合比计算题进行分析，帮助读者理解相关原理和计算步骤。
一、题目描述
某工程需要配置C30等级的混凝土，已知以下条件：
- 水泥：P·O 42.5级普通硅酸盐水泥
- 砂：中砂，细度模数为2.6
- 石子：碎石，最大粒径为25mm
- 混凝土坍落度要求为80~100mm
- 施工单位无历史统计资料，采用标准法设计配合比
请根据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ 55-2011）进行初步配合比设计，并计算每立方米混凝土各材料用量。
二、计算步骤
1. 确定混凝土强度等级及目标配制强度
- 强度等级：C30
- 根据规范，C30的配制强度为：
$ f_{cu,0} = f_{cu,k} + 1.645 \sigma $
其中，$ f_{cu,k} = 30 \, \text{MPa} $，σ取值为5 MPa（无历史数据时）
$ f_{cu,0} = 30 + 1.645 \times 5 = 38.225 \, \text{MPa} $
2. 选择水泥强度等级及水灰比
- 水泥强度等级为42.5，查表得水泥强度富余系数为1.13
- 根据公式：
$ f_{ce} = \gamma_c \cdot f_{ce,k} = 1.13 \times 42.5 = 48.025 \, \text{MPa} $
- 计算水灰比：
$ W/C = \frac{f_{cu,0}}{f_{ce} + 0.46 \cdot f_{cu,0}} = \frac{38.225}{48.025 + 0.46 \times 38.225} \approx 0.57 $
3. 确定用水量
- 根据坍落度80~100mm，查表得用水量约为190kg/m³（碎石）
4. 计算水泥用量
- $ C = \frac{W}{W/C} = \frac{190}{0.57} \approx 333 \, \text{kg/m}^3 $
5. 确定骨料用量
- 假设砂率为35%，粗骨料体积为0.75 m³，细骨料体积为0.25 m³
- 砂的密度约为1500 kg/m³，石子密度约为1600 kg/m³
- 砂用量：$ 0.25 \times 1500 = 375 \, \text{kg/m}^3 $
- 石子用量：$ 0.75 \times 1600 = 1200 \, \text{kg/m}^3 $
三、最终配合比（单位：kg/m³）
| 材料 | 用量 |
|------|------|
| 水泥 | 333|
| 砂 | 375|
| 石子 | 1200 |
| 水 | 190|
四、总结
通过上述步骤，我们完成了C30混凝土的初步配合比设计。需要注意的是，实际施工中还需根据现场材料特性进行试拌调整，以确保混凝土的工作性和强度满足设计要求。此外，不同工程对耐久性、抗渗性等有特殊要求时，还需进一步优化配合比。
掌握混凝土配合比的计算方法，有助于提高工程质量和施工效率，是建筑行业技术人员必须具备的基本技能之一。
