当前，利用碳纤维（CF）增强钢筋混凝土的配合比设计，处于“无须改变设计混凝土的配合比，也不取代原设计的受力钢筋”^[1]的阶段。为此，以聚丙烯为代表的碳纤维混凝土配合比设计，只是在混凝土配合比设计的基础上，每立方混凝土掺入一定数量的碳纤维，并且在设计流程上使掺入碳纤维恰到好处。

通常，一般情况下每立方混凝土掺入碳纤维量为0.6～1.2kg，碳纤维长度尺寸控制在15～19mm范围。碳纤维在加入砂、石子和水泥等干料之后，及加水之前这个时段投入。其设计配合比流程如图4.1所示。

实践表明，当按上述配合比设计的碳纤维混凝土，采取厚65mm的耐磨、防寒及抗裂的铺装层为例，造价仅为9.6元/m2，比钢丝网（26元/m2）、钢纤维混凝土（29.3元/m2）的造价均低。

碳纤维增强钢筋混凝土的配合比设计，基于“传统混凝土配合比设计”（图4.2），重点放在耐久性考量的“致密配合比设计”上（图4.3）^[2]。

图4.2　传统混凝土配合比设计流程图

fcu，k—设计的混凝土强度标准值，MPa；σ—施工单位的混凝土强度标准差，MPa

在图4.2的流程图中，混凝土强度标准差（σ）计算式为

式中　fcu，i——统计周期内第i组混凝土试件的立方体抗压强度值；

　　　n——统计周期内相同强度等级的混凝土试件组数，该值不得少于25组；

　　　μfcu——统计周期内n组混凝土试件立方体抗压强度的平均值；

图4.3　重点耐久性考量的致密混凝土配合比设计流程图

mw—水百分率；mc—水泥百分率；mSA—砂百分率；mCA—石子百分率；mF—粉煤灰百分率；mCF—碳纤维百分率；my—外加剂百分率；n—组数

　　　σ——混凝土强度标准差，对于小于C20等级的混凝土，σ=4.0 MPa；对于C20～C35等级的混凝土，σ=5.0MPa；而大于C35等级的混凝土，σ=6.0MPa。

混凝土各强度等级（C7.5～C45）与σ的关系，见表4.1。

表4.1　混凝土配置强度（等级—标准差关系）表

在正常情况下，图4.2中的fcu，0≥fcu，k＋1.645σ公式，一般取其等号；只有当现场施工条件与试验条件有显著差别时，或重要工程以及C30级及其以上强度混凝土，则取其大于号。(www.daowen.com)

式中　K——由粘结强度确定的常数，对圆直纤维取K=4.5；扁平纤维取K=5.7；

　　　s——纤维平均间距，对于二维乱向分布，按式（4.3）计算；

　　　sc——当纤维起到增强作用时纤维间距的上限值；

　　　fmu——混凝土抗拉强度；

　　　df——直径或等效直径；

　　　η0——纤维方向有效系数；

　　　P——纤维体积百分数，P=100ρf；

　　　ρf——纤维重度。