35m?箱梁?C50?水泥混凝土配合比设计实例
35m箱梁作为公路桥梁核心承重构件，其混凝土需兼具高强度、高耐久性与良好施工和易性，C50混凝土因适配性成为主流选择。本文结合某高速公路35m预制箱梁工程实践，依据《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T3650-2020），从设计依据、参数确定、分步计算到试验验证，完整呈现配合比设计过程，为同类工程提供实操范本。
一、设计依据与核心要求
（一）工程背景
该项目35m简支预制箱梁长35.2m、梁高1.8m，采用工厂化预制、龙门吊吊装施工，混凝土设计强度等级C50，需满足28d抗压强度≥50MPa，同时适配预应力张拉工艺对混凝土早期强度（7d强度≥40MPa）的要求，施工环境为湿润地区（最大相对湿度85%）。
（二）设计标准与材料基础
1.核心规范：《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T3650-2020）、《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011）；
2.原材料性能（均经进场检验合格）：
?水泥：P?O?52.5级普通硅酸盐水泥，28d抗压强度48.2MPa，密度3100kg/m3，初凝时间185min；
?粗骨料：5~25mm连续级配碎石，表观密度2720kg/m3，含泥量0.8%，针片状含量4.2%（符合GB/T14685—2011要求）；
?细骨料：Ⅱ区中砂，细度模数2.6，表观密度2680kg/m3，含泥量1.2%；
?外加剂：聚羧酸高性能减水剂，减水率25%，固含量18%；
?拌合水：饮用水，pH值7.2。
二、配合比设计核心参数确定
（一）强度与耐久性指标
1.配制强度fcu,0：按公式fcu,0=fcu,k+1.645σ计算，其中fcu,k=50MPa（设计强度标准值），σ=5.0MPa（强度标准差，依据同类工程统计数据），得：
fcu,0=50+1.645×5.0=58.2MPa
2.耐久性控制：最大水胶比≤0.38，最小胶凝材料用量≥420kg/m3，氯离子含量≤0.06%（预应力混凝土要求）。
（二）工作性参数
结合预制箱梁浇筑工艺（布料机+插入式振捣），确定坍落度180±20mm，扩展度≥550mm，初凝时间≥180min（满足长距离运输与浇筑需求）。
三、配合比分步计算过程
（一）确定水胶比（W/B）
采用胶凝材料强度计算公式：
W/B=αa×fce/(fcu,0+αa×αb×fce)
其中αa=0.46（碎石回归系数），αb=0.07（碎石回归系数），fce=γc×fce,g=1.05×42.5=44.6MPa（水泥实际强度，γc取1.05），代入得：
W/B=0.46×44.6/(58.2+0.46×0.07×44.6)≈20.52/59.7≈0.344
取整为0.34（满足≤0.38要求）。
（二）确定单位用水量（mw0）
根据粗骨料粒径（5~25mm）、坍落度180mm及外加剂减水率25%，查规范表得基准用水量225kg/m3，计算掺外加剂后用水量：
mw=225×(1-25%)=168.75kg/m3，取169kg/m3。
（三）计算胶凝材料总量（mb0）与水泥用量（mc0）
1.胶凝材料总量：mb0=mw/(W/B)=169/0.34≈497kg/m3（满足≥420kg/m3要求）；
2.水泥用量：采用“单掺水泥”方案（无矿物掺合料），故mc0=mb0=497kg/m3。
（四）确定砂率（βs）
根据水胶比0.34、粗骨料粒径5~25mm及中砂细度模数2.6，查规范得合理砂率范围34%~38%，取中间值36%。
（五）计算砂石用量（体积法）
依据体积法公式联立求解：
1.mc0/ρc+ms0/ρs+mg0/ρg+mw0/ρw+α=1
2.βs=ms0/(ms0+mg0)×100%
其中ρc=3100kg/m3（水泥密度），ρs=2680kg/m3（砂密度），ρg=2720kg/m3（石密度），ρw=1000kg/m3（水密度），α=1%（含气量），代入得：
497/3100+ms0/2680+mg0/2720+169/1000+0.01=1
ms0/(ms0+mg0)=0.36
解得：ms0≈632kg/m3，mg0≈1120kg/m3，取整为砂632kg/m3，石1120kg/m3。
（六）确定外加剂用量（ma0）
按胶凝材料总量的1.2%掺加（厂家推荐范围1.0%~1.5%）：
ma0=497×1.2%≈5.96kg/m3，取6.0kg/m3。
四、基准配合比与试验室调整
（一）