混凝土是由胶凝材料、水和粗、细骨料按适当比例配合、拌制成拌合物，经一定时间硬化而成的人造石材。在土木工程中，应用最为广泛的是以水泥为胶凝材料，以砂、石为骨料，加水拌制成混合物，经一定时间硬化而成的水泥混凝土。
二、混凝土原材料
水泥
水泥是混凝土中最重要的胶凝材料。常用的水泥品种有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥等。
不同品种的水泥具有不同的特性和适用范围。例如，硅酸盐水泥早期强度高、水化热大，适用于早期强度要求高的工程和冬季施工的工程；矿渣硅酸盐水泥耐热性好、水化热低，但早期强度较低，适用于大体积混凝土工程和耐热工程。
在选择水泥时，应根据工程特点、所处环境以及设计要求等因素综合考虑。同时，要注意水泥的强度等级，应与混凝土的设计强度相匹配。
细骨料
细骨料一般指粒径小于4.75mm的岩石颗粒，通常采用天然砂，如河砂、海砂和山砂，也可采用人工砂。
河砂颗粒表面光滑、洁净，是配制混凝土的理想细骨料；海砂中常含有贝壳等杂质，且可能含有氯盐，使用前需进行处理；山砂颗粒多棱角、表面粗糙，含泥量一般较高。
细骨料的质量要求包括颗粒级配、含泥量、泥块含量、有害物质含量等。良好的颗粒级配可以使混凝土拌合物具有较好的和易性，减少水泥用量。
粗骨料
粗骨料指粒径大于4.75mm的岩石颗粒，常用的有碎石和卵石。
碎石是由天然岩石或卵石经破碎、筛分而得，颗粒表面粗糙、多棱角，与水泥浆的粘结力较强；卵石是由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的，颗粒表面光滑，拌制的混凝土拌合物流动性较好，但粘结力相对较弱。
粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，同时不得大于钢筋间最小净距的3/4。对于实心板，粗骨料的最大粒径不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm。
混凝土用水应符合国家现行标准《混凝土用水标准》（JGJ63）的规定。一般来说，凡是符合国家标准的饮用水，均可直接用于拌制混凝土；未经处理的海水严禁用于钢筋混凝土和预应力混凝土。
水中的有害物质如酸、碱、盐等会影响水泥的水化反应，降低混凝土的强度和耐久性。因此，当使用非饮用水源时，应进行水质检验，合格后方可使用。
外加剂
外加剂是在混凝土拌制过程中掺入的，用以改善混凝土性能的物质。常用的外加剂有减水剂、早强剂、缓凝剂、引气剂等。
减水剂可以在不增加用水量的情况下提高混凝土的流动性，或在保持流动性不变的情况下减少用水量，从而提高混凝土的强度和耐久性；早强剂能加速混凝土早期强度的发展，适用于冬季施工和紧急抢修工程；缓凝剂可延长混凝土的凝结时间，适用于大体积混凝土和高温季节施工；引气剂能在混凝土中引入大量微小、封闭的气泡，改善混凝土的抗冻性和抗渗性。
掺合料
掺合料是为了改善混凝土性能、节约水泥、调节混凝土强度等级，在混凝土拌制时掺入的天然或人工的矿物材料。常用的掺合料有粉煤灰、矿渣粉、硅灰等。
粉煤灰具有火山灰活性，能降低混凝土的水化热，改善混凝土的工作性能和耐久性；矿渣粉可提高混凝土的后期强度，增强混凝土的抗侵蚀能力；硅灰具有很高的活性，能显著提高混凝土的强度和耐久性，但成本相对较高。
三、混凝土配合比设计
设计原则
混凝土配合比设计应满足以下四项基本要求：满足结构设计的强度等级要求；满足施工所要求的混凝土拌合物的和易性；满足混凝土的耐久性要求；在保证上述三项要求的前提下，尽量节约水泥，降低成本。
设计步骤
1.初步配合比计算
确定配制强度：根据混凝土设计强度等级和施工单位的施工管理水平，按公式$f_{cu,0}=f_{cu,k}+1.645\sigma$计算配制强度，其中$f_{cu,0}$为混凝土配制强度，$f_{cu,k}$为混凝土立方体抗压强度标准值，$\sigma$为混凝土强度标准差。
计算水胶比：根据混凝土的配制强度和水泥的实际强度，按公式$W/B=\frac{\alpha_{a}f_{b}}{f_{cu,0}+\alpha_{a}\alpha_{b}f_{b}}$计算水胶比，其中$W/B$为水胶比，$\alpha_{a}$、$\alpha_{b}$为回归系数，$f_{b}$为胶凝材料28d胶砂抗压强度。
确定用水量：根据混凝土拌合物的坍落度要求和粗骨料的品种、最大粒径，参考经验表格选取用水量。
计算胶凝材料用量：根据用水量和水胶比，计算胶凝材料用量$m_{b0}=\frac{m_{w0}}{W/B}$，其中$m_{b0}$为胶凝材料用量，$m_{w0}$为用水量。
确定砂率：根据粗骨料
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