混凝土配合比设计十篇

混凝土配合比设计篇1

【关键词】建筑；材料；混凝土；配合比；设计

在建筑领域内，结构材料是研究重点，对基础的混凝土配合比设计与优化是新型科技发展下的产物，也是提升混凝土性能的关键性环节，在以强度、耐久性能为重点的混凝土配合比设计必须以其理念和定则为指引，在实践应用中要改变传统以经验为主的半定量设计方法，优化高效减水剂和矿物掺和料为主的新型混凝土，从而全面提升混凝土拌和物的性能，确保混凝土的质量。

一、混凝土配合比设计面临的现状分析

在现代混凝土的快速发展的背景下，传统以经验为主的混凝土配合比设计理念已经不适应新时代的需求，在新的科技手段和环境中，现代建筑的混凝土结构材料使用了复合型的超塑化剂和超细矿物质掺合料，这使得混凝土的配合比设计更为复杂，主要包括：混凝土配合比指标由抗压转为了耐久性设计；掺合料的新型技术采用了粉煤灰、磨细矿渣粉和硅灰，它们影响了混凝土的力学结构和耐久性能；新型高效减水剂的广泛运用，尤其是聚羧酸减水剂的应用，降低了低水胶比混凝土的黏度，改变了混凝土的流变性能。

由上可知，混凝土的配合比设计的控制难度和复杂性都已加大，在水泥工业迅猛发展的社会环境中，水泥因其矿物组分发生了改变，水泥的强度和细度都有较大程度的提高，这不利于当前对混凝土耐久性能的要求，而新型矿物掺合料掺入混凝土中则有助于提高混凝土的耐久性能，对其强度和耐久性进行综合的提升与改善。而在现实情况下，我国却呈现出混凝土用量与矿物掺合料的供求矛盾与冲突，由于矿物掺合料的供应不及混凝土的实际用量需求，因而两者出现紧张的态势，伴之而来的则是劣质矿物掺合料的涌入，这给建筑安全生产带来了极大的质量隐患。另外，还有诸如：砂石、其他原材料资源的枯竭，也使混凝土的质量面临巨大的挑战。

总之，对混凝土配合比的设计在当前形势下显得至关重要，必须在有限的原材料供给条件下，进行综合比较、确定合理的混凝土配合比设计，以保证混凝土的用量需求。

二、混凝土配合比设计的理论及定则阐述

我们要明晰混凝土配合比设计的概念，它是指对相关原材料进行组分设计，而达到混凝土的强度和耐久性、工作性能要求的设计。首先，混凝土配合比的强度要求是当前主要的应用要求，在对混凝土进行配合比的设计中要注重胶凝材料组分和水胶比，才能提升混凝土的抗压强度；其次，混凝土的耐久性能也在逐渐成为当前混凝土配合比设计的关注焦点，实践证明 ，混凝土结构极易受到外来的有害介质的侵蚀，因此，必须在对混凝土配合比设计之时，首要一点即是对其渗透性能进行控制，对混凝土的密实度进行主要设计控制分析。

在多年的实践经验之中，对于混凝土配合比设计的研究积累了相当的资料，下面进行混凝土配合比设计的四项定则阐述：

1、灰水比定则。混凝土灰水比的大小与混凝土的强度和密实度密切相联，需要在混凝土配合比设计中加以重点关注。

2、混凝土密实体积定则。混凝土的内在骨架由砂石等构成，在砂石进行堆积的过程中必然会产生空隙，这时，需要用浆体对砂石当中的空隙进行填充，这样，混凝土之中的砂、石、水、胶凝材料混合在一起，聚合为混凝土的总体积，这一绝对体积即可成为混凝土配合比设计的基础性依据。

3、最小单位加水量或最小胶凝材料用量定则。混凝土需要硬化保持其稳定性，就必须在原材料和灰水比固定的前提下，进行浆体最小数量的设计控制，以满足混凝土混合比设计的经济性目标。

4、最小水泥用量定则。混凝土在早期阶段，要进行胶凝材料的最小用量选择，这样可以降低混凝土的水化过程，提升其抗侵蚀的性能。

三、混凝土配合比设计方法探讨

1、混凝土配合比设计之前要充分考虑的问题

对于混凝土配合比的设计，在设计之前要做好三个方面的准备：其一，要对混凝土原材料进行能力和质量的评估和了解。由于我国原材料资源呈现枯竭和供不应求的态势，因而，原材料的供应的质量水准不一，在进行混凝土配合比设计之前要对自身的实际状况进行“量体裁衣”式的估算。其二，混凝土使用的环境也是进行其配合比设计的考虑因素之一，由于混凝土使用部位的不同，结构布置也不同，因而要对混凝土的材料进行合理的选择。其三，建筑企业的自身生产状况和机械设备水平也是混凝土配合比设计要考虑的因素，建筑企业是否有能力进行混凝土配合比设计方案的实施、是否有足够的机械设备如：下料斗等，这些都涉及到混凝土配合比设计的方法应用。

2、混凝土配合比设计过程要有针对性。

由于建筑工程有不同的特点，因而混凝土的工程应用也体现在不同的部位和环境之中，为了达到混凝土配合比设计的合理化设计要求，要进行有针对性的设计。例如：在对一些承重部位结构的设计，如：桩基、桥墩、承重柱等，就要适当地提高混凝土配合比设计的等级，以保证建筑结构的稳定和可靠性能；而对于一些不具有承重功能的大型结构混凝土应用部位，如：地下室底板、承台等，就在保证其部位基础功能满足的前提下，进行胶凝材料用量的节约。

3、混凝土配合比设计要进行灵活的调整

由于新型材料减水剂的加入，混凝土配合比原材料的成本有所提高，在进行混凝土配合比设计时，要进行水胶比、用水量、胶凝材料、矿物掺合物、减水剂等的综合考虑，不能一味地控制昂贵原材料：减水剂的用量，这样会导致建筑工程质量的下降，必须依据实际建筑情况，进行统筹的考虑，灵活的调整。

4、采用振实密度法进行混凝土配合比设计。

混凝土在实践应用中必须有良好的粘弹性能，因此对于其配合比设计过程中要采用振实密度的方法，使混凝土中的石子与砂浆在混凝土总体积中占有适宜的比例，不会产生机械咬合作用；同时，混凝土浆体的粘度要适中，粘度过大或者过小，都会影响混凝土的质量，影响施工。

5、混凝土配合比设计还要关注砂浆和浆体的拨开系数。

混凝土结构是一个体积庞大的密实体，设总体积为1，砂浆体积为石子空隙体积的A倍（A即为砂浆拨开系数），水泥浆的体积是砂子空隙的B倍（B为净浆的拨开系数），在这个系数条件之下，采用混凝土配合比设计的体积模型计算方法。

四、结束语

在现代化建筑工程结构之中，混凝土的高性能化应用对混凝土的质量提出了更高的要求，这主要表现在混凝土不但要达到规定的工作性和强度要求，还要达到结构设计的使用寿命的抗裂性和耐久性要求。这对于混凝土配合比设计而言，是一个更为复杂而系统的课题，需要运用相关设计理论方法，以保证混凝土工作性能为前提，进行全面的统筹考虑，灵活的把握。

参考文献：

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[3]成振林，王小东.粗骨料对混凝土性能的影响[J].混凝土与水泥制品.2012（06）

[4]王林，王栋民.关于当代混凝土配合比设计方法的探讨[J].新型建筑材料.2012（05）

[5]廉慧珍.评《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011）――兼谈如何认识和编制及使用技术标准和规范[J].混凝土世界.2012（03）

混凝土配合比设计篇2

[关键词] 浆骨比; 试配; 配合比; 高性能混凝土

中图分类号：TV331文献标识码： A

对已知骨料试配，获得骨料的最紧密堆积及最佳浆骨比，然后根据影响混凝土主要性能的已知规律 ,推导建立出基于最佳浆骨比的混凝土配合比计算方法 ,也就是 试配―计算―试配法 。而一般混凝土配合比设计方法是 根据普通混凝土的一般经验规律的 计算―试配法，虽然经过试配以及调整但最终的配合比并不是最优的 ,不能适应骨料变异大以及耐久性指标的要求。实例表明 试配 ―计算―试配法 可以适应不同原材料条件下高性能混凝土配合比设计的要求。

1 引言

随着材料科学的不断发展，混凝土的用途也越来越广泛，己成为跨学科、跨行业、互相渗透的领域。混凝土是现代土木工程中应用最广泛的结构材料。对于这种人造复合材料来说 ,随着组成材料的复杂化和对其性能的高要求 ,做好混凝土配合比设计是满足各类工程结构要求的基本保证。

混凝土配合比主要设计涉及到以下几个方面的内容：一要保证混凝土的强度和耐久性以及所要求的其他性能；二要满足施工工艺，易于操作的工作性；三要在满足上述两项要求下选用合适的材料和计算各种材料的用量；四要对上述设计的结果进行试配、调整，使之达到工程的要求；主要在满足以上各项要求的前提下，设法降低混凝土成本。

我国几十年来一直沿用这种试配法。这种方法的不足之处是没有考虑到骨料的粒形、表面粗糙度等不利因素的影响。它仅将骨料类型划分为碎石和卵石 ,以碎石、卵石的最大粒径和坍落度要求为标准确定用水量 ,也忽略了骨料大小、表面结构类型和吸水率等因素的影响 ,迁就施工工作性 ,忽视了耐久性对于用水量的限制和高效减水剂对工作性的调节作用。 符合级配区范围就算级配合格 ，然后通过查表选择砂率 ,其实这样得到的混合骨料并不处于最紧密堆积状态。按此方法获得的混凝土配合比往往水泥浆用量偏大 ,对于骨料差异、以及耐久性指标的要求很难适应 ,尤其是配制多组分的高性能混凝土时，更能体现其不足之处。

为力求针对具体原材料 ,通过试配获得骨料最紧密堆积和最佳浆骨比。基于已知的混凝土组成材料与性能间的规律 ,通过计算得到满足性能及工艺要求的混凝土配合比。本方法的本质是试配 ―计算 ―试配法 ,其主要特点是 :通过试配确定粗骨料的级配和砂率 ,获得混合骨料最紧密堆积状态时的参数。然后通过试配法获得最佳浆骨比 ;采用绝对体积法 ,并考虑外加剂和掺合料对混凝土主要性能的影响 ,建立混凝土配合比计算公式 ,通过计算获得混凝土初步配合比 ;再通过试配、调整得到符合设计要求的最终配合比。

2 最佳浆骨比的混凝土配合比设计方法

2.1 混凝土配合比设计必须满足的基本要求及其控制方法

现代混凝土工程 ,根据所处的工程设计使用年限和环境类别 ,对混凝土提出了更高的耐久性要求和相应的施工工作性、强度及体积稳定性等要求。主要有:

(1)混凝土强度达到设计强度等级要求。

(2)混凝土耐久性等级符合设计和规范要求。

(3)体积稳定性。

(4)施工工作性。

(5)经济性。

2.2 混凝土配合比设计步骤和方法

2.2.1 根据最大密实理论试配确定最紧密堆积状态时的混合骨料参数。

(1)试配确定粗骨料级配

将两种或两种以上的单粒级粗骨料 ,取不少于 5 组比例组合 ,然后分别测定混合后各组骨料的捣实堆积密度 ,作图并取堆积密度最大的一组为粗骨料合理级配。

(2)合理砂率(βs)的确定

将细度模数 2.6 以上、级配合格的砂与粗骨料按不少于 5组的比例组合 ,分别测定混合骨料的捣实堆积密度 ,作图并取堆积密度最大的一组为合理砂率。

2.2.2 试配确定浆骨比

(1)确定水泥浆组成和稠度

为试配简单易行，故采取采用纯水泥浆控制稠度的办法。由于包裹骨料表面的浆体厚度主要取决于浆体稠度 ,故采取采用纯水泥浆控制稠度的办法可行。强度根据水灰比定则控制 ,满足耐久性的水灰比按下表（表1）取值。

氯离子扩散系数(10- 10cm2/ s) 饱盐混凝土电导率(10- 4s/ m) 渗透性评价 参考混凝土种类

水胶比 f28/ MPa

> 1000 > 2000 很高 > 016 < 30

500～1000 1000～2000 高 0145～016 30～40

100～500 200～1000 中 0140～0145 40～60

50～ 100 100～200 低 0135～0140 60～80

5～50 10～100 很低 0130～0135 80～100

< 5 < 10 可忽略 < 0130 > 100

表 1 混凝土中氯离子扩散系数与其渗透性的关系( NEL 法)

(2)试配确定最佳浆骨比

通过进行混凝土强度、变形、氯离子渗透性等试验调整混凝土浆骨比，得出在现有水泥、骨料、外加剂等原材料的基础上的混凝土的最佳浆骨比，它的值一般在35∶65左右。

本研究按浆骨比在 30∶70 至 37.5∶62.5 间选取不少于 4 组比例进行混拌成型后 ,测各组 28d 强度、坍落度、Cl-扩散系数和振实密度 ,综合确定出最佳浆骨比。

(Vw+ Vc+ VFA)÷(Vg+ Vs′) = x (1)

式中 :Vw、Vc、VFA―――分别为每 m3混凝土中水、水泥及混合材料的体积(m3) ;

Vg、Vs′―――分别为每 m3混凝土中石子、砂子的密实体积(即不含开口孔体积) (m3)

混凝土配合比设计篇3

关键词：水泥混凝土 配合比设计强度检测

水泥混凝土由于具有强度高、原材料储量大、可塑性能优异、成本低廉，在土木工程中起着极其重要的作用，是现代应用最广泛的建筑材料。它是由水泥、砂、石、添加剂、外加剂和适量水混合逐渐硬化形成的人工石材，因此原材料的种类、性质和用量等因素直接关系到混凝土的质量、成本和性能，进而关系到土木结构物的品质、造价和寿命，但是现有水泥混凝土配合比设计存在经验成分多，应用中不宜量化控制的问题，这就限制了此类结构的推广及应用。本文概述了混凝土的配合比设计，探讨了混凝土强度的检测方法。

一、现代土木工程对水泥混凝土提出新的要求

1、混凝土品种增多，出现了高性能混凝土、轻骨料混凝土、纤维混凝土、防水混凝土、加气混凝土、低温混凝土、泵送混凝土和喷射混凝土等。其中高性能混凝土（HPC）是近期混凝土技术发展的主要方向，国外学者曾称之为21世纪混凝土。近年来，不同性能混凝土的研究和应用日益受到人们重视。.坍落度应不小于120 mm，且粘聚性和保水性良好。

2、混凝土的成分更加丰富，粉煤灰及其他掺合料和外加剂等被广泛使用到混凝土的配制中，使混凝土的应用更加广泛。

3、混凝土需要满足的性能指标进步，1.76精品传奇从单一的强度指标扩展到若干龄期的强度、工作性能和耐久性能等多项指标。

4、对结构物寿命的要求延长。工程实践证实，在正常使用条件下普通混凝土的使用期限可达50年～100年；而在恶劣环境条件下经十几年或更短时间就遭到严重破坏，需要修补，甚至更新重建。高性能混凝土的耐久性应从目前50年～100年的使用期限，进步到500年～l000年，且具有广泛的环境适应性。

5、施工工艺多样化。水泥混凝土面层可以采用多种施工方法进行展筑：小型机具摊展和振实；轨道式摊展机摊展和振实，配以其他工序的配套机械；滑模式摊展机摊展和振实，配以其他工序的配套机械；平地机摊展和振动压路机碾压，配以其他小型机具；沥青混合料摊展机摊展和初步压实，压路机碾压配以其他机具和机械。

二、混凝土配合比设计

1、传统配合比设计方法存在的问题。传统配合比设计方法是一种基于经验的方法，混凝土结构对材料性能提出的要求比较简单，配制混凝土的原材料种类也比较少，因此传统的配合比设计方法还存在许多不足之处。混凝土配合比设计理应是一个完善的体系，包括原材料选择、配合比计算、性能设计和性能检测。事实上，人们在进行配合比设计时已经有意或无意地采用了这一体系，但所采用的体系的完善程度各不相同，而且大都不完善。

（1）从原材料选择来看，多数是依据个人经验知识进行的，带有很大的主观性。各人的经验知识不同，知识量也不等。这就为混凝土配合比设计带来了一定的随机性。

（2）从配合比设计计算来看，各种没计方法的计算方法互不相同。配合比计算的实质就是四元（单位混凝土中水、水泥和粗细集料用量）一次方程组求解。从数学角度来讲，四元一次方程组求解需要四个独立方程式的联立才能解出。而配合比设计中一般都采用需水性定则、水灰比定则和绝对体积法或假定容重法，这就提供了三个方程式；各配合比设计方法的不同在于第四个方程式的确定。为了完成配合比设计，各种方法都引进了不同的关系式。我国引入了砂率；前苏联引入了砂浆拨开系数；英国引入了骨灰比；美国引入了粗集料最佳用量。另外因对高性能混凝土的认识不足，对它的配合比设计主要依赖于经验和大量的试配，计算过程在各种设计方法中似乎都不甚重要。

（3）从性能设计来看，理想的配合比设计应能实现对混凝土的主要性能（即：工作性能、强度和耐久性）的设计，虽然目前的各种设计方法基本都考虑到了这三方面的性能，但是似乎还没有一种方法真正做到了对这三方面性能的设计。虽然最终都可能配出满足三方面性能要求的混凝土，但这似乎不能归功于该配合比设计体系的先进性，而应归功于设计人员的大量试配工作。

（4）从性能检测来看，每一种配合比设计体系也都是不甚完善的。对混凝土力学性能和耐久性的检测相对来说还比较完善，而对新拌混凝土性能（主要是工作性）的检测应该说是不合理、不完善的。各个设计体系大都采用Abrams的坍落度试验（塑性混凝土）和维勃稠度试验（干硬性混凝土）来检测新拌混凝土的工作性。但这两种试验都不能全面有效地反映新拌混凝土的工作性。当然，研究者在试验室内可能会使用其他方法来检测新拌混凝土的工作性，但它们毕竟没有很好地应用到混凝土施工中去。

2、现代水泥混凝土配合比设计思想。随着现代建筑工程技术要求的提高，水泥混凝土配合比设计的指导思想应从强度设计向多种性能设计转化，从可行性设计向优化设计转化。F∞指出：合理的材料配合比设计应该在符合相关规范给出的包括强度、耐久性、均匀性、和易性、渗透性和经济性等要求的前提下，确定各种成分的用量，获得最经济和适用的混凝土。配合比设计中主要考虑的因素有：

（1）水灰比。有关水灰比、水泥品种、外加剂、粗集料级配等因素对路面混凝土性能影响的试验表明，无论28d抗折强度还是抗压强度，上述因素的主次为：水灰比一水泥品种一外加剂一粗集料级配。由此可见，水灰比对路面强度的影响是很大的。水灰比过大，多余水在硬化后的混凝土中形成气孔，减小了混凝土抵抗荷载作用的有效断面，在孔隙周围产生应力集中。水灰比愈小，水泥混凝土的强度也愈高，因此在满足和易性要求的前提下，应尽可能采用小的水灰比。此外，路面混凝土水灰比大小还应考虑道路等级、气候因素等。

（2）砂率。其大小主要影响混凝土的稠度，在水灰比低时这种影响表现得比较迟钝，但砂率的改变会使混凝土的空隙率和集料的总表面积有显著改变，直接影响硬化混凝土的品质。砂率过大，在水泥浆用量不变的情况下，会使混凝土的水泥浆显得过少，成型的路面表现砂浆层过厚，对耐磨耗、减少收缩不利。另外，从混凝土抗断裂的角度考虑，砂浆也不宜过大。试验表明，混凝土的抗裂能力随粗集料的增加而增加，因此在正常砂率的基础上，适当减少砂率，增加粗集料用量，对提高路面混凝土的抗折性能是必要的。

（3）集灰比。对混凝土强度的影响在混凝土强度较高时表现得较明显，当水灰比相同时，混凝土随集灰比的增长呈增长趋势，这与集料数量增大、集料吸收的水分量增大、实际水灰比变小有关，与混凝土内部孔隙总体积减少有关，还与较高标号混凝土水泥用量较大有关。在适当增大集灰比后，水泥胶结作用和集料的连锁作用得到了充分的发挥。

（4）单位用水量。单位用水量的选取通常参照《规定》进行，即根据混凝土的坍落度、粗骨料的品种以及粗细骨料的最大粒径确定。只有水灰比w／C

坍落度按lO～30mm、35～50mm、55～70mm 、75～90mm的顺序每调一档，用水量应增加lOkg／m3 左右；

细骨料按粗、中、细的顺序每调一档，用水量应增加18kg／m3 左右；

碎石比卵石的用水量应增加15kg／m3 左右；

粗骨料最大粒径按40 mm 、31.5 mm、20mm、16mm的顺序每调一档，用水量应增加12kg／m3左右。

三、混凝土强度检测

1、重量法表示混凝土配合比的设计结果。《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204-2002（以下简称《规范》）规定，工地现场混凝土拌和均采用实物过磅计量。因此，为了方便施工操作以及提高施工配合比的可靠度，混凝土配合比的设计结果最好采用重量法表示。按重量法进行配合比设计需要确定混凝土拌合物的假定密度，以便计算单位体积混凝土中各种材料的用量。在《规定》中，混凝土拌合物假定密度的范围为2350～2450kg／m3 。为了设计操作的统一性，不同强度等级均取混凝土拌合物的假定密度为2400kg／m3 进行计算。经过对混凝土密度的大量试验统计分析，发现在一定范围内混凝土的表观密度随着强度等级的升高而增大，除C10混凝土之外，基本在2450kg／m以上。因此，将高于C10的混凝土拌合物的假定密度调整为2450kg／m3，基本上满足混凝土表观密度假定计算值与实测值之差的绝对值不超过假定计算值的2％的要求，同时使重量和体积相吻合。

2、混凝土试件。《规范》针对留置强度试件的作用，强调应留置3种混凝土强度试件：第1种为混凝土标准养护试件；第2种为用于确定施工期间混凝土强度的同条件养护试件；第3种为用于结构实体检验的同条件养护试件。混凝土标准养护试件主要是验证混凝土的实际质量与混凝土配合比设计要求的一致性，并用于混凝土的强度检验评定，它能反映出原材料、配合比及材料的计量等混凝土施工质量方面的控制情况。这种混凝土试件每次取样都应该留置，并标准养护28d进行试压，用于确定施工期间混凝土强度的同条件养护试件，即确定构件拆模、出池、厂、吊装、张拉、放张等施期间临时负荷时的混凝土强度。工程中应用比较多的是确定拆模强度，这种混凝土试件应根据实际情况确定其试压日期。用于结构实体检验的混凝土试件，即与结构实体混凝土组成、养护条件相同的混凝土试件，其强度可以作为检验结构实体混凝土强度的依据，能够较准确地反映混凝土结构实体的真实强度。

3、混凝土取样。对于按照既定配合比施工的混凝土工程，全方位地加强施工质量的检测与评定，是保证混凝土工程满足混凝土结构承载力性能要求较直接的手段。混凝土试件强度作为混凝土强度评定的依据，是混凝土结构质量控制的重点。根据《规范》，混凝土试件类型与数量的确定应满足几个基本原则，即独立的试件类型、足够的试件数量和试件取样频率的代表性。

《规范》针对留置强度试件的作用，强调应留置3种混凝土强度试件：第1种为混凝土标准养护试件；第2种为用于确定施工期间混凝土强度的同条件养护试件；第3种为用于结构实体检验的同条件养护试件。

4、根据《混凝土强度检验评定标准》（GBJ 107-87）要求评定。根据《混凝土强度检验评定标准》（GBJ 107-87）要求评定，试验检测技术人员除了在试验室依据混凝土试件对现场浇筑的混凝土工程质量进行检洲评定之外，当需要对被检测的混凝土结构构件做出准确的判断时，还需要根据混凝土结构的具体情况及检测条件进行现场检测。

目前，在施工现场对混凝土进行强度检测的方法很多，例如超声法、回弹法、超声回弹综合法、钻芯法、后装拔出法、抗拔法等，其中以回弹法、超声法、钻芯法较为常用。至于采用何种方法为宜，需要对检测数据的可靠性、检测结构构件的适用性、检测费用、检测速度以及对结构构件的破坏程度等条件综合考虑。一般情况下，当需要准确判定混凝土的强度等级且有条件时，可优先考虑采用钻芯法或采用钻芯法修正；当混凝土质量比较均匀时，可采用回弹法和超声回弹法，如果用钻芯法进行校核，可以提高回弹法和超声回弹法的精确度。

四、结束语

合理的材料配合比设计应该在符合相关规范给出的包括强度、耐久性、均匀性、和易性、渗透性和经济性等要求的前提下，确定各种成分的用量，获得最经济和适用的混凝土。要对水泥混凝土路面配合比设计深入系统的研究，使混凝土配合比设计体系更加科学合理、方便快捷，从而推动水泥混凝土科学的发展。

混凝土配合比设计篇4

关键词：配合比；水胶比；砂率；单位用水量

引言

随着材料科学的不断发展，混凝土的用途也越来越广泛，已经发展到了跨行业、跨学科、互相渗透的广泛领域。普通混凝土配合比设计，实质是确定胶凝材料、水、砂子、石子用量间的三个关系，即水与胶凝材料之间的比例关系，用水胶比表示；砂与石子之间的比例关系，用砂率表示；水泥浆与骨料之间的比例关系，用单位用水量（1立方米混凝土的用水量）来反映。混凝土配合比的三个基本参数就是水胶比、砂率、单位用水量。

三个参数与混凝土基本要求密切相关，正确地确定这三个参数，能使混凝土满足施工配合比设计的基本要求。水胶比的大小直接影响混凝土的强度和耐久性，因此确定水胶比的原则必须是同时满足强度和耐久性的要求；用水量的多少，是控制混凝土拌和物流动性大小的重要参数，确定单位用水量的原则是以拌和物达到要求的坍落度为准；砂率反映了砂石的配合关系，砂率的改变不仅影响拌和物的流动性，而且对黏聚性和保水性也有很大的影响，确定砂率的原则是选定合理砂率。

1 混凝土配合比设计前的准备工作

在混凝土配合比设计前，设计人员要做好下列工作：

1.1 掌握设计图纸对混凝土结构的全部要求，重点是各种强度和耐久性要求及构件截面的大小、钢筋布置的疏密，以便考虑采用水泥品种及石子粒径的大小等参数。

1.2 熟悉施工工艺，如输送、浇筑的措施，使用机械化的程度；了解施工过程中对混凝土坍落度、凝结时间的要求，以便于确定单位用水量和选用外加剂及其渗量。

1.3 了解对混凝土是否有特殊性能的要求，以便于确定所用水泥的品种、粗骨料粒径的大小和是否掺加掺合料等；同时对所采购原材料的质量和材料的供应能力也应做到心中有数。

1.4 对配合比设计所用到的材料进行检测，了解各个材料的性能。

2 混凝土配制强度的确定

根据《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ―2000) 和《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204―2002) 的规定，混凝土强度应具有一定的保证率，这就使得混凝土的配制强度必须高于设计强度等级值。

即：fcu,o ≥ fcu,k + tσ （1）

式中：fcu,o ―混凝土配制强度（Mpa）；

fcu,k ―混凝土立方体抗压强度标准值（Mpa）；

t ―与要求的保证率相对应的概率度；

σ ―混凝土强度标准差（Mpa）。

当混凝土强度保证率为95%时，对应取t =1.645，混凝土配制强度如式（2）：

fcu,o ≥ fcu,k +1.645σ （2）

由式（2）可知，设计要求的混凝土强度保证率越大，所对应的t 值越大，配制强度就越高；混凝土质量稳定性越差时（σ 越大），配制强度就越高。

混凝土强度标准差宜根据同类混凝土统计资料计算确定，当无统计资料时其值应按现行的国家标准的规定取用《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204）。见表1

3 混凝土配合比的试拌和调整。

3.1确定水胶比

根据设计要求或参考规范和以往经验，初步确定基准配合比水胶比，然后在基准水胶比基础上增加和减少0.05个水胶比进行试拌，形成一个系列配合比。

3.2确定骨料最大粒径和骨料掺配比例。

根据设计要求或参考规范、设计图纸构件截面的大小、钢筋布置的疏密，确定石子最大粒径；然后根据试验最大紧密密度确定骨料最佳掺配比例。

3.3确定混凝土拌合物容重（假定容重法）

根据规范和以往经验初步确定混凝土拌合物容重。

3.4确定单位用水量和外加剂掺量。

根据设计和施工要求，参考规范和以往经验及减水剂减水率，初步确定单位用水量和减水剂掺量，然后根据试拌最终确定用水量和减水剂掺量。有抗冻要求的应掺引气剂，掺量根据试验确定。

3.5.确定砂率

根据规范和以往经验初步先确定一个砂率，然后通过试拌最终确定，并使混凝土拌合物有较好的和易性。

3.6混凝土配合比调整。

试拌结束后，实测混凝土拌合物容重，用实测容重除以设计容重得一系数，然后给每个材料乘以这个系数得理论配合比，然后用每个理论配合比分别成型七天和二十八天抗压试块，有要求的话还应成型抗冻、抗渗等其他试件，最后根据试件检测结果确定最终设计配合比。

4 现场施工配合比的调整

4.1 调整施工配合比时，应准确测量生产现场砂、石的实际含水率，石料的超逊径，外加剂浓度等，确保施工配合比按设计配合比执行。

4.2 严格控制混凝土施工时的用水量。在实际生产中，操作者为方便施工，往往追求较大的坍落度，擅自增加用水量而不管强度是否能达到要求；再加上现场质检人员的管理不到位，对水灰比缺少严格的控制等原因，均使混凝土实际用水量大于理论用水量，从而导致砼强度的降低。因此，在实际施工过程中，应加大质检抽查力度，控制操作者不得随意增加用水量；若发现混凝土工作性能较差，操作者应及时向试验员反馈实际情况，经试验员现场查找原因、分析情况后采取相应对策，并按试验员的指令调整配合比；现场质检人员也应按规范要求经常检查混凝土的质量动态信息，及时进行调整，确保混凝土按要求进行施工。

4.3 调整施工配合比时，应严格控制混凝土各组成材料的质量。混凝土各组成材料的质量均须满足相应的技术标准，且各组成材料的质量与规格必须满足工程设计与施工的要求。

4.4 严格控制各组成材料的用量，做到称量准确，各组成材料的计量差须满足《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)的规定，即水泥、渗合料、水、外加剂的误差控制在2%以内，粗、细骨料的计量误差控制在3%以内，并应随时测定砂、石骨料的含水率，以保证混凝土配合比的准确性。

4 结束语

在规范要求允许的条件下，施工配合比的设计应从经济、工作性能、质量等方面综合考虑，择优选用，并应针对不同施工部位、不同评定方法给予适当调整，尽量避免同一强度均使用一个配合比的做法。试验室还应注意收集每次配合比设计以及施工情况的详细数据，并对这些数据进行统计分析，以便得出本施工单位试验室的水灰比、单位用水量、砂率以及σ 的数值，日积月累，对以后的施工将会起到不可估量的参考作用。

参考文献：

[1] 宋岩丽, 王社欣. 建筑材料与检测[M]. 北京: 人民交通出版社, 2007.

[2] 建设部. JGJ-2000 混凝土配合比设计规程[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2000.

混凝土配合比设计篇5

关键词：水泥混凝土；配合比设计；强度检测

引言

水泥混凝土它是由水泥、砂、石、添加剂、外加剂和适量水混合逐渐硬化形成的人工石材，因此原材料的种类、性质和用量等因素直接关系到混凝土的质量、成本和性能，进而关系到土木结构物的品质、造价和寿命，但是现有水泥混凝土配合比设计存在经验成分多，应用中不宜量化控制的问题，这就限制了此类结构的推广及应用。

1.混凝土配合比设计

传统的混凝土配合比设计方法，是以采用标准试验方法所得的经过28d期龄标准养护的抗压强度为依据来设计和调整混凝土配合比，这种方法存在着试配周期长、不能适应材料变化和现代快速施工的需要等缺点。为了解决这个问题，试验室可采用早期推定混凝土强度进行快速配制的方法，即通过检测水泥3d强度值来推算水泥28d的强度值，具体为按公式，来推测出混凝土28d的强度值。

1.1水灰比的确定

根据水灰比定律可知，在材料品种相同的条件下，混凝土的强度随着水灰比的增大而降低，其变化规律呈曲线关系，而混凝土强度与水灰比的变化规律呈直线关系。在关系曲线未建立之前，可以采用《凝土配合比设计技术规定》JGJ 55-2011（以下简称《规定》）提供的公式 进行初步计算，该式中的回归系数A和B随所用材料的品种及质量不同而异，在试验条件许可的情况下，应结合丁程实际使用的材料通过试验求出；当缺乏试验条件时，可参照《规定》中的有关数据：碎石混凝土A取0.46，B取0.48；卵石混凝土，A取0.07，B取0.33。为水泥28d抗压强度实测值。

但是，从多年来水泥的实测28d强度结果看，不同水泥厂的水泥富裕强度不尽相同，同一水泥厂同一品种水泥在不同时期也存在着一定的差异；若仅以这一次送检结果作为整个工程的材料质量指标是不适宜的，因此，可以将此次检测结果仅作为一个参考性的指标，在实际配合比设计时采用一个系数加以折算修正，该系数可取0.7～0.9，这样既考虑到水泥富裕强度的变化，又可以不使折减值低于标准值以致影响合格判定。

1.2单位用水量的确定

单位用水量的选取通常参照《规定》进行，即根据混凝土的坍落度、粗骨料的品种以及粗细骨料的最大粒径确定。只有水灰比w/C，坍落度按l0～30mm、35～50mm、55～70mm、75～90mm的顺序每调一档，用水量应增加l0kg/m3 左右；

1.3重量法表示混凝土配合比的设计结果

《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2011（以下简称《规范》）规定，工地现场混凝土拌和均采用实物过磅计量。在《规定》中，混凝土拌合物假定密度的范围为2350～2450kg/m3。为了设计操作的统一性，不同强度等级均取混凝土拌合物的假定密度为2400kg/m3 进行计算。经过对混凝土密度的大量试验统计分析，发现在一定范围内混凝土的表观密度随着强度等级的升高而增大，除C10混凝土之外，基本在2450kg/m以上。因此，将高于C10的混凝土拌合物的假定密度调整为2450kg/m3，基本上满足混凝土表观密度假定计算值与实测值之差的绝对值不超过假定计算值的2%的要求，同时使重量和体积相吻合。

2.混凝土强度检测

2.1重量法表示混凝土配合比的设计结果。《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204-2011（以下简称《规范》）规定，工地现场混凝土拌和均采用实物过磅计量。因此，为了方便施工操作以及提高施工配合比的可靠度，混凝土配合比的设计结果最好采用重量法表示。在《规定》中，混凝土拌合物假定密度的范围为2350～2450kg/m3。为了设计操作的统一性，不同强度等级均取混凝土拌合物的假定密度为2400kg/m3 进行计算。经过对混凝土密度的大量试验统计分析，发现在一定范围内混凝土的表观密度随着强度等级的升高而增大，除C10混凝土之外，基本在2450kg/m3以上。因此，将高于C10的混凝土拌合物的假定密度调整为2450kg/m3，基本上满足混凝土表观密度假定计算值与实测值之差的绝对值不超过假定计算值的2%的要求，同时使重量和体积相吻合。

2.2混凝土试件。《规范》针对留置强度试件的作用，强调应留置3种混凝土强度试件：第1种为混凝土标准养护试件；第2种为用于确定施工期间混凝土强度的同条件养护试件；第3种为用于结构实体检验的同条件养护试件。混凝土标准养护试件主要是验证混凝土的实际质量与混凝土配合比设计要求的一致性，并用于混凝土的强度检验评定，它能反映出原材料、配合比及材料的计量等混凝土施工质量方面的控制情况。这种混凝土试件每次取样都应该留置，并标准养护28d进行试压，用于确定施工期间混凝土强度的同条件养护试件，即确定构件拆模、出厂、吊装、张拉、放张等施期间临时负荷时的混凝土强度。

2.3混凝土取样。对于按照既定配合比施工的混凝土工程，全方位地加强施工质量的检测与评定，是保证混凝土工程满足混凝土结构承载力性能要求较直接的手段。混凝土试件强度作为混凝土强度评定的依据，是混凝土结构质量控制的重点。

2.4根据《混凝土强度检验评定标准》（GB/T50107-2010）要求评定。试验检测技术人员除了在试验室依据混凝土试件对现场浇筑的混凝土工程质量进行检测评定之外，当需要对被检测的混凝土结构构件做出准确的判断时，还需要根据混凝土结构的具体情况及检测条件进行现场检测。

3.结束语

合理的材料配合比设计应该在符合相关规范给出的包括强度、耐久性、均匀性、和易性、渗透性和经济性等要求的前提下，确定各种成分的用量，获得最经济和适用的混凝土。要对水泥混凝土路面配合比设计深入系统的研究，使混凝土配合比设计体系更加科学合理、方便快捷，从而推动水泥混凝土科学的发展。

混凝土配合比设计篇6

[论文摘要]近年来，随着混凝土工程的日益增多，及其规模的日益扩大，泵送混凝土技术及施工方法在水利工程方面的应用得到了巨大的发展。详细介绍泵送技术，并结合实例，阐明泵送混凝土配合比的设计。

目前，由于国家大兴水利工程，如南水北调工程、三峡工程等，使得泵送混凝土技术及施工方法在水利工程方面的应用得到充分体现。我国混凝土泵送技术已有50多年的历史，泵送水平和泵送技术日益提高和完善，泵送混凝土的应用正日趋扩大。一些发展泵送混凝土较早的城市，泵送混凝土在混凝土工程量中占的比例和泵送技术已接近世界先进水平，但全国整体水平与世界先进国家相比仍有较大差距。

一、配合比的设计原则

泵送混凝土配合比设计方法，是在普通方法施工的混凝土配合比设计方法的基础上结合混凝土可泵性要求进行确定。泵送混凝土对其可泵性有特殊的要求，即:要求混凝土具有建筑工程所要求的强度需求，同时要满足长距离泵送的需要。换句话说，就是混凝土在达到可泵性要求时应服从于阿布拉姆斯水灰比定则。而且，泵送混凝土的骨料分离系数要尽可能小。换句话说，混凝土要有足够的粘聚性，使其在运输、泵送、施工中不发生分离。混凝土配合比的设计一定要遵循以下原则:稳定骨料所需骨料用量原则；最大限度密度填充原则；混凝土可泵性原则；骨料离析系数最小原则。

二、配合比设计思路

泵送混凝土除了根据工程设计所需的强度外，还需要根据泵送工艺所需的流动性、不离析、少泌水的要求配制可泵性的混凝土混合料。泵送混凝土具体的配合比设计思路如下：以一定数量的粗骨料（5mm-50mm）形成密布的骨架空间网格，以相当数量的细骨料（小于5mm）最大限度地填充骨架空隙，以胶凝材料浆体最大限度地填满粗骨料和细骨料的间隙，并包裹粗、细骨料的颗粒。形成均匀密实的混凝土，以满足强度和耐久性的要求。泵送混凝土对粗骨料有特殊的要求。如125输送管要求可用卵石最大粒径为40mm，碎石为30mm，150输送管要求混凝土所用卵石最大粒径为50mm，碎石为40mm。同时，泵送混凝土对粗骨料的级配也十分敏感。根据以上思路，参考绝对体积设计法，有方程如下：

Ks=（S/rso）/[（1/rso）-（1/1 000rg）]·G

a=（ W+C/rc+F/rg）/（1 000/rso-1/rs）·S

W=K·（C+F）

W+C/rc+S/rs+G/rg+F/rf=1 000

F/（C+F）=Kf

联立以上各式求解：

S=1 000/[a（1 000/rgo-1/rs）+1/rs+1 000rg/（1 000rg-rgo）·Ksrso]

G=1 000S/[（100/rso-1/rg）·Ksrso

C=（1 000-S/rs-G/rg）/[K+k·kf/（1-kf）+1/rc+kf/（1-kf）rf]

F=[kf/（1-kf）]·C

W=K·（C+F）

其中，Ks为砂料裕度系数；a为灰浆裕度系数；rso为砂料振实密度，kg/m3；rgo为石料振实密度，kg/m3；rg为石料表观密度，kg/L；rs为砂料表观密度，kg/L；G为石用量，kg/m3；S为砂用量，kg/m3；F为粉煤灰用量，kg/m3；C为水泥用量，kg/m3；Rc为水泥真实密度，kg/L；rf为粉煤灰真实密度，kg/L；W为水用量，kg/m3；K为水灰比；Kf为粉煤灰掺量系数。

三、配合比设计参数

（一）混凝土配制强度

区分数理统计及非数理统计方法评定混凝土强度的不同，根据JGJ 552000普通混凝土配合比设计规程，混凝土配制强度应按下式计算：

式中：fcu.o混凝土配制强度，MPa；

fcu.k混凝土立方体抗压强度标准值，MPa；

σ混凝土强度标准差，MPa。

由施工单位自己历年的统计资料确定，无历史资料时应按现行国家标准GB 502042002混凝土结构工程施工质量验收规范的规定取用（高于C35，σ=6．0 MPa）。

根据此公式，以C40混凝土为例，C40混凝土的配制强度为：

在正常情况下，上式可以采用等号，但当现场条件与试验条件有显著差异或重要工程对混凝土有特殊要求时，或C30及其以下强度混凝土在工程验收采用非数理统计方法评定时，则应采用大于号。

GBJ107-87混凝土质量检验评定标准中对混凝土抗压强度合格标准的评定方法分数理统计和非数理统计两种。

在实际工程中，由于结构部位的不同，往往要求不同的评定方法，但很多单位仅按数理统计的方法进行混凝土配合比设计，导致实际试配强度均达不到49.9MPa。

对于一般单位而言，在一个工程中通常只有混凝土配合比，加之管理不到位，也往往用于要求非数理统计的工程部位，结果只能出现混凝土强度达不到设计要求的后果。

（二）水灰比

泵送混凝土的水灰比除对混凝土强度和耐久性有明显影响外，对泵送粘性阻力也有影响。试验表明：当水灰比小于0.45时，混凝土的流动阻力很大，泵送极为困难。随着水灰比增大粘性阻力系数（η）逐渐降低，当水灰比达到0.52后，对混凝土η影响不大，当水灰比超过0.6时，会使混凝土保水性、粘聚性下降而产生离析易引起堵泵。因此，泵送混凝土水灰比选择在0.45～0．6之间，混凝土流动阻力较小，可泵性较好。在Ⅲ＃滑坡体剩余工程施工中，泵送混凝土水灰比为0.48。

（三）泵送混凝土外加剂及其掺量

湖北某水闸改建工程过程中，用于泵送混凝土的外加剂，主要是SW1缓凝型高效减水剂。混凝土中加入外加剂，增大混凝土拌合物的流动性，减少水或水泥用量，提高混凝土强度及耐久性，降低大体积混凝土水化热，同时有利于泵送和夏季施工。

SW1减水剂能使混凝土的凝结时间延缓1～3h，对泵送大体积混凝土夏季施工有利。其掺量越多，在一定范围内减水效果越明显；但若掺量过多，会使混凝土硬化进程变慢，甚至长时间不硬化，降低混凝土的强度，因此，须严格控制掺量。SW1减水剂掺量为水泥用量的0．6％～0．8％，夏季温度较高，混凝土坍落度损失大，掺量取大值；冬季施工，掺量取小值。SW1减水剂对不同水泥有不同的适应性，当使用的水泥品种或水泥的矿物成分含碱量及细度不同时，减水剂的掺用效果不同，其最佳适宜掺量也不同。

四、小结

在工程实际中，应根据结构设计所规定的混凝土强度及特殊条件下混凝土耐久性、和易性等技术要求，合理选用原材料及其用量间的比例关系，并设计出经济、质量好、泵送效率高的混凝土。水利工程多为野外施工，施工场地受地理条件的限制。

参考文献：

[1]曹文达，新型混凝土及其应用[M].北京.金盾出版社，2001.

混凝土配合比设计篇7

关键词： 碾压混凝土；基层；配合比设计

国内高速公路路面结构中常采用水泥稳定材料作为基层，由于交通量的增加，车辆轴载以及重车比例的增大，国内已建高速公路路面出现了较多的早期破坏。根据调查发现，在高等级公路尤其是重交通路段，由于水泥稳定基层存在耐冲刷性、抗裂性和强度不足等缺点造成路面早期损坏，因此需要采用新的强度更高的基层材料，以保证路面的使用品质。碾压混凝土是一种单位用水量较少、坍落度为零的超干硬性混凝土，适用于大体积混凝土工程。自1981年日本建成世界上第一座碾压混凝土重力坝一坝高89m的岛地川坝以来，碾压混凝土技0 引言

术在世界各国得到了广泛应用。碾压混凝土不仅适用于坝体工程，也适用于同样属于大体积混凝土工程的道路工程，它的主要特点是强度高、板体性强、承载能力大。本文依托某高速公路探讨了碾压混凝土基层原材料技术要求、配合比设计的控制指标，对配合比设计方法进行研究。

1 原材料技术要求

1．1 水泥

根据《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(下称施工规范)相关规定，碾压混凝土用作基层时，可使用各种硅酸盐类水泥。不掺用粉煤灰时，宜使用强度等级32．5以上的水泥。掺用粉煤灰时，只能使用道路水泥、硅酸盐水泥和普通水泥。根据不同的施工条件和工程条件也可以选择矿渣水泥及火山灰水泥。最好采用凝结时间稍长，强度增长快、干缩性小的水泥。针对夏季炎热天气及不掺加缓凝剂时，考虑水泥凝结时间对混合料的运输、碾压的影响，宜参考《公路路面基层施工技术规范》的要求，应选用初凝时间3h以上和终凝时间较长(宜在6h以上)的水泥。

1．2 粗集料

粗集料应使用质地坚硬、耐久、洁净的碎石、碎卵石和卵石。碾压混凝土可使用Ⅲ级粗集料。由于RCC用水量低，粒径较大的集料会引起离析而影响路面的平整度，碾压混凝土基层粗集料的最大公称粒径不应大于31．5mm。集料中针、片状颗粒含量最好控制在15％ 以内。集料中含泥量大易造成混凝土内界面缺陷而降低混凝土的强度、耐磨性和耐久性，所以也要严格控制，含泥量不宜大于1．5％ 。

1．3 细集料

细集料宜采用质地坚硬、耐久、洁净的天然砂、机制砂或混合砂，碾压混凝土基层可采用Ⅲ级砂。研究资料表明石屑可代替部分砂用于碾压混凝土基层，但要求不具有塑性或塑料指数低，否则会增大混合料的用水量及收缩性。由于河砂资源短缺，而开采石料用做混凝土粗集料的同时，常伴随着石屑的产生，石屑代替部分砂用于普通混凝土、碾压混凝土的可实施性也已经得到证实。石屑的加入虽会加大混凝土的用水量，但粗糙多棱角的石屑颗粒在砂浆中起着骨架的作用限制了水泥石的变形及骨料颗粒的滑动，同时石屑与水泥石有良好的黏结界面使界面空隙少，减少了应力集中，石粉提高了水化产物的结晶程度.

2 原材料试验

2．1 水泥

本项目水泥采用中材天山（云浮）水泥有限公司生产的天山牌普通硅酸盐水泥P•C 32．5复合硅酸盐水泥，水泥

的各项指标检测结果见表1。

2．2 粗集料

本项目的粗集料来源于建业石场生产的10～30mm、10～20mm碎石，碎石的各项指标检测结果见表2。

2．3 细集料

本项目采用的细集料为河砂和石屑，河砂产于漠阳江砂，表观密度为2．640 g／cm3 ，含泥量为0．3％；石屑产于建业石场，表观密度为2．690 g／cm 3。

2．4 其它材料

本项目水泥采用复合硅酸盐水泥，因此不掺人粉煤灰，考虑施工拌和便利性及节约成本的考虑，不掺人外加剂。

3 配合比设计

3．1 碾压混凝土基层配合比设计指标

碾压混凝土配合比设计的基本思想是满足设计弯拉强度、工作性、耐久性和经济性的要求。因此碾压混凝土基层配合比设计时主要考虑的是前3项技术要求，在满足上述前3项技术要求的前提下，碾压混凝土配合比应尽可能经济，以单位重量水泥(胶材总量)获得的弯拉强度最大为经济性评价标准。

3．1．1 强度指标

由于我国尚未制定碾压混凝土基层相应的技术规范指标及施工控制指标，此种混凝土水泥剂量与贫混凝土大体相当，基于路面结构中碾压混凝土用作刚性基层，弯拉强度指标可参考贫混凝土。《公路沥青路面设计规范》(JTG D50―2006)所述贫混凝土刚性基层的强度要求如表3所示，碾压混凝土基层可参考采用28d抗弯拉强度为设计指标，采用7d抗压强度作为RCC施工的主要控制指标，同时其28d抗弯拉强度用于工程验收评定。

3．1．2 施工和易性

碾压混凝土基层的工作性采用改进VC值来评定，碾压混凝土出搅拌口的VC值宜为5～10 s，碾压时的改进VC值宜控制在30±5s.

3．2 配合比设计方法

碾压混凝土配合比设计方法有多种，主要有填充包裹法、经验公式法、正交试验法、综合试验法等。这些方法各有其特点，但其主要是适应于碾压混凝土坝及碾压混凝土面层，对于碾压混凝土基层，不能一味套用。在比较分析后，本文参照综合设计法进行碾压混凝土基层配合比设计。综合设计法是根据设计要求及原材料性能，试算混合料级配确定集料组成比例，按照经验初选用水量及水泥用量；采用绝对体积计算，进行初步试拌；根据初步试拌情况，选用正交试验因素及水平，通过正交试验，优选出满足弯拉强度要求及施工和易性的理论配合比；通过现场试拌，再经修正，得到施工配合比。

3．2．1 设计要求

根据试验路段要求，碾压混凝土基层28d抗弯拉强度≥3．0MPa，7d抗压强度要求≥15．0MPa，改进VC值30±5s。

3．2．2 配合比设计方法及步骤

3．2．2．1 试算及确定级配

施工规范规定碾压混凝土基层的级配要求同《公路路面基层施工技术规范》水泥稳定料粒的级配规定，采用计算机试算，确定各组成材料的百分比，石屑取代砂的百分率为20％。为比较不同级配对碾压混凝土性能的影响，设计出三种级配，其中1 级配接近《公路沥青路面设计规范》骨架密实结构级配，2 、3 级配符合级配范围要求，如表4所示。

3．2．2．2 计算配合比试配强度

参考施工规范里碾压混凝土试配弯拉强度的计算公式，计算试配弯拉强度，计算公式如下：

按计算公式及选取如下参数可计算得试配强度为3．73MPa。

式中:fc 一碾压混凝土试配弯拉强度／MPa；

fr一碾压混凝土设计弯拉强度标准值／MPa；

s一碾压混凝土弯拉强度试验样本的标准差，选取1．25;

t一保证率系数，按样本数n和判别概率P参照施工规范相关要求选取0．45；

3．2．2．3 配合比正交设计

根据试拌结果，设定正交试验水平、因素组合表。从组成材料分析可得出制约碾压混凝土性能的因素主要为水泥用量(水胶比)、用水量、级配，设计水平因素组合见表5。

按照正交试验方法确定各个混凝土理论配合比，采用“绝对体积法”(假设空隙率为零)进行配合比材料用量计算。按照试验号对应的试验条件分别进行7d抗压强度、28d抗折强度和改进 值的试验。碾压混凝土试件成型采用《水泥及水泥混凝土试验规程》中T 0552―2005碾压混凝土抗弯拉试件的制作方法，试件密实度为97％；抗压、抗折试验分别采用T 0558―2005水泥混凝土抗弯拉强度试验方法和T0562―2005水泥混凝土抗弯拉试件断块抗压强度试验方法；VC值测定方法采用T 0524―2005碾压混凝土拌合物稠度试验方法

(改进VC法)。用数理统计方法对试验数据整理得到正交试验分析(表6).

3．2．2．4 试验结果分析

从表6中的R值可以看出，在表6所列出的用水量和水泥用量范围之内，各因素对w 值的影响大小为：用水量>水泥用量>级配；对7d抗压强度及28d抗弯拉强度的影响相一致，大小为：水泥用量>用水量>级配。这说明了用水量对改进VC值起决定性作用，水泥用量对7d抗压强度及28d抗折强度起决定性作用，所选用的3种级配对强度及VC值影响不大。

3．2．2．5 选定最佳配合比

以满足设计指标要求及最经济角度选择最佳配合比，从强度指标分析水泥用量应该选择A2，从施工和易性指标VC值分析用水量的选择最优选择为B2，配合比性能指标次要因素的级配，最优选择为C3，所选配比恰好是正交试验里面的5号配比。试验结果表明，选定配合比改进VC值为28s，28d抗折强度为3．87MPa，7d抗压强度为17．5MPa，优于相应设计指标。

3．2．2．6 施工配合比的确定

室内试验配合比要通过试验路检验其对于施工设备的适应性(包括可碾性、易密性和抗分离性能)，确定施工参数(包括铺层厚度、碾压遍数、施工层面允许间隔时间等)和冷缝处理措施等。根据现场碾压试验结果，必要时对配合比进行调整，得出施工配合比。

4 试验路段简介

碾压混凝土基层施工在广东阳阳高速公路LK2+500~LK5+154段铺筑碾压混凝土基层试验段。碾压混凝土基层厚度为18cm。基层采用单幅机械化施工（拌和机厂拌、自卸汽车运料、摊铺机摊铺，压路机碾压的施工方法）。

4．1 试验路段施工CCS底

4．1．1 拌和

本试验段拌和楼采用徐工筑路机械有限公司XC500型连续式水泥稳定土拌和楼。根据设计配合比确定施工配合比，准确地进行配料，即通过调整料斗下面的电机转速和斗门高低来控制各种材料的流量，达到要求的配合比。同时还要严格控制好水泥剂量和拌和时的含水量。每次生产前应测定集料含水量，以确定拌和过程中的加水量。拌和厂与摊铺现场保持联系，应根据气温变化和现场混合料含水量变化及时调整加水量。拌和时混合料含水量应略大于最佳含水量1．O％ ～1．5％，以补偿摊铺及碾压过程中的水分损失。实时对拌和楼进行质量控制，随时观察混合料有无灰条、灰团，色泽是否均匀，有无离析现象，异常时立即进行检查。

4．1．2 摊铺

摊铺前要洒水保持下承层的湿润，如果气温较高须及时地均匀补充洒水。本工程摊铺使用2台RP951A型水泥稳定土摊铺机，2台摊铺机间距5～8m成梯队摊铺，摊铺速度控制在1．2～1．8 m／min。在摊铺机后面应设专人消除粗细集料离析现象，特别应注意铲除局部离析形成的粗集料“窝”，并用新拌混合料填补。

4．1．3 碾压

碾压混凝土的密实度主要取决于外界机械的压实效果，故压实工序直接关系到道路碾压混凝土的最终质量。本试验段碾压设备配备了2台BW 203 AD一4(自重13．2t)双钢轮振动压路机、1台DYNAPAC CA602D(自重18．6t)单钢轮振动压路机、1台徐工XP一261(自重加配重24t)胶轮压路机组合碾压。具体碾压顺序见表7。

4．1．4 养生及切缝

碾压完成后，采用薄膜养生，养生期间保持长期湿润。养生时间根据强度增长情况确定，不应小于7d。养生期间禁止车辆通行。在碾压完成后36h进行切缝，切缝深度为板厚的1／3，切缝间距为10m。灌缝前从底清除横缝内的杂物，灌缝时槽缝壁处于干燥，在开放交通前已将灌缝封好。

4．2 试验路段检测

试验路段检测主要内容为混合料强度、压实度、平整度、钻芯强度、路段裂纹检测。检测结果如表8所示。

从表8可见，压实度检测结果满足要求，试验段芯样抗压强度满足要求，平整度达到设计要求。通过钻取芯样的检测可知全部芯样完整、均匀、密实，抽检混合料28d平均抗折强度达到3．66MPa，满足设计要求。

5 结语

碾压混凝土基层具有强度高、板体性强、承载能力大的特点，根据本文的研究结果，在有效控制含泥量指标和不提高基层材料其他技术指标，不掺用外加剂，施工工艺采用水稳厂拌式的情况下，能达到高等级重交通贫混凝土设计要求，因此在重交通高速公路中具有较好的应用前景。

碾压混凝土基层配合比设计强度指标可以28d抗弯拉强度为设计指标，施工和易性以 值为设计指标，7d抗压强度可作为施工控制指标，强度技术要求可参照贫混凝土的设计要求。

本文所介绍的综合设计法能有效及较快捷地优选设计出满足设计要求的配合比。在碾压混凝土配合比设计中用水量和水泥用量分别对改进值和抗压抗折强度具有显著影响。

参考文献：

[1]徐江萍，王秉纲．道路基层碾压贫混凝土最大干密度确定方法的研究[J]．公路交通科技，2008:

[2]邓红，郝趁义．石屑代砂碾压混凝土配合比设计研究[J]．石家庄铁路工程职业技术学院学报，2007，：

混凝土配合比设计篇8

关键词：混凝土，配合比设计，影响因素

Abstract: In this paper, based on work experience and road performance, described the problems faced by modern cement concrete and cement concrete mix design precautions.

Keywords: concrete, with more than design, influencing factors

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

水泥混凝土由于具有强度高、原材料储量大、可塑性能优异、成本低廉，在公路工程中起着极其重要的作用，是现代应用最广泛的建筑材料。它是由水泥、砂、石、添加剂、外加剂和适量水混合逐渐硬化形成的人工石材，因此原材料的种类、性质和用量等因素直接关系到混凝土的质量、成本和性能，进而关系到水泥混凝土结构物的品质、造价和寿命，但是现有水泥混凝土配合比设计存在经验成分较多，应用中不宜量化控制的问题，这就限制了此类结构的推广及应用。因此如何准确确定组成材料及其用量，使其满足工作性、强度和耐久性要求是关键所在。

1 水泥混凝土面临的问题

(1）混凝土品种增多，出现了高性能混凝土、轻骨料混凝土、纤维混凝土、防水混凝土、加气混凝土、低温混凝土、泵送混凝土和喷射混凝土等。近年来，不同性能混凝土的研究和应用日益受到人们重视。坍落度满足要求，且粘聚性和保水性良好。

(2）混凝土的成分更加丰富，粉煤灰及其他掺合料和外加剂等被广泛使用到混凝土的配制中，使混凝土的应用更加广泛。

(3）混凝土需要满足的性能指标提高，从单一的强度指标扩展到若干龄期的强度、工作性能和耐久性能等多项指标。

(4）对结构物寿命的要求延长。工程实践证明，在正常使用条件下普通混凝土的使用期限可达50年～100年；而在恶劣环境条件下经十几年或更短时间就遭到严重破坏，需要修补，甚至更新重建。高性能混凝土的耐久性应从目前50年～100年的使用期限，提高到500年～l000年，且具有广泛的环境适应性。

(5）施工工艺多样化。水泥混凝土面层可以采用多种施工方法进行铺筑：小型机具摊铺和振实；轨道式摊铺机摊铺和振实，配以其他工序的配套机械；滑模式摊铺机摊铺和振实，配以其他工序的配套机械；平地机摊铺和振动压路机碾压，配以其他小型机具；沥青混合料摊铺机摊铺和初步压实，压路机碾压配以其他机具和机械。

2 水泥混凝土配合比设计注意事项

随着现代建筑工程技术要求的提高，水泥混凝土配合比设计的指导思想应从强度设计向多种性能设计转化，从可行性设计向优化设计转化。合理的材料配合比设计应该在符合相关规范给出的包括强度、耐久性、均匀性、和易性、渗透性和经济性等要求的前提下，确定各种成分的用量，获得最经济和适用的混凝土。配合比设计中主要考虑的因素有：

(1）水灰比有关水灰比、水泥品种、外加剂、粗集料级配等因素对路面混凝土性能影响的试验表明，无论28d抗折强度还是抗压强度，上述因素的主次为：水灰比一水泥品种一外加剂一粗集料级配。由此可见，水灰比对路面强度的影响是很大的。水灰比过大，多余水在硬化后的混凝土中形成气孔，减小了混凝土抵抗荷载作用的有效断面，在孔隙周围产生应力集中。水灰比愈小，水泥混凝土的强度也愈高，因此在满足和易性要求的前提下，应尽可能采用小的水灰比。此外，路面混凝土水灰比大小还应考虑道路等级、气候因素等。

(2）砂率其大小主要影响混凝土的稠度，在水灰比低时这种影响表现得比较迟钝，但砂率的改变会使混凝土的空隙率和集料的总表面积有显著改变，直接影响硬化混凝土的品质。砂率过大，在水泥浆用量不变的情况下，会使混凝土的水泥浆显得过少，成型的路面表现砂浆层过厚，对耐磨耗、减少收缩不利。另外，从混凝土抗断裂的角度考虑，砂浆也不宜过大。试验表明，混凝土的抗裂能力随粗集料的增加而增加，因此在正常砂率的基础上，适当减少砂率，增加粗集料用量，对提高路面混凝土的抗折性能是必要的。

(3）集灰比对混凝土强度的影响在混凝土强度较高时表现得较明显，当水灰比相同时，混凝土随集灰比的增长呈增长趋势，这与集料数量增大、集料吸收的水分量增大、实际水灰比变小有关，与混凝土内部孔隙总体积减少有关，还与较高标号混凝土水泥用量较大有关。在适当增大集灰比后，水泥胶结作用和集料的连锁作用得到了充分的发挥。

提高路面混凝土性能的核心在于提高集料与砂浆界面的粘结强度，这可以通过合理选择原材料和正确的配合比设计来实现。选用道路水泥或C3S和C4AF含量高的其他水泥品种；选用细度模数大，耐磨性好的细集料；岩石品种是选择粗集料的关键，应综合考虑岩石的物理力学性能，通过比较试验确定；配合比设计采用合适的水灰比、砂率及集灰比至关重要，也应尽量通过比较试验确定。

结论:

合理的配合比设计应该在符合相关规范给出的包括强度、耐久性、均匀性、和易性、渗透性和经济性等要求的前提下，确定各种成分的用量，获得最经济和适用的混凝土。要对水泥混凝土路面配合比设计深入系统的研究，使混凝土配合比设计体系更加科学合理、方便快捷，从而推动水泥混凝土科学的发展。

参考文献：

[1] 敖卓炳，黎骏昭，水泥混凝土配合比设计方法研究[J]. 中华民居 2011.12.

混凝土配合比设计篇9

关 键 词：高性能混凝土；特性；配合比设计；应用

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

一、高性能混凝土(HPC)特性

1.1新拌混凝土的工作性：新拌混凝土的工作性是一个综合指标，如流动性、可泵性、填充性、均匀性等。HPC要求新拌混凝土具有大流动性(坍落度15cm～25cm)及流动度经时损失小，以满足混凝土集中搅拌、运输、泵送、浇注的工艺要求。甚至在浇注时要求混凝土不振捣自流平，即好的填充性。最终得到均匀稳定的混凝土。

1.2硬化混凝土的性能：现代建筑向高层化、大跨度方向发展,在高层建筑中需要更高强的混凝土，同时HPC可能比普通混凝土要耐久得多，这是因为在设计配合比时,就考虑到耐久性问题。特别是早期下沉和硬化收缩小、干缩小、水化放热低,因而提高了混凝土抗裂缝能力，无初始结构缺陷。硬化后的混凝土密实、渗透性低。这些都使混凝土抵抗外部因素的能力得到提高，最终得到耐久性好的混凝土。

二、高性能混凝土的原料选择

高性能混凝土配制后要同时满足符合高性能混凝土的3个基本要求：①新伴混凝土良好的工作性；②硬化混凝土的高强度；③硬化混凝土的高耐久性。

2.1水泥的品种、标号及水泥的用量选择

原则上说，配制高性能混凝土应尽可能采用C3A含量低、强度等级高的水泥。但考虑生产成本等因素，不同强度和性能要求的高性能混凝土可选择不同标号及不同品种的水泥。另外，水泥强度等级的选择还与所采用的减水剂和活性超细粉的种类、品质及施工工艺有一定关系。一般说来，如果采用较先进的施工工艺和选用减水率较大的减水剂及比表面积较高的活性超细粉，品种则应优先考虑采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。对于一些体积较大的混凝土工程，仍应注意因水化热温升过大引起的破坏，应选用中低热水泥。和配制普通混凝土一样，水泥用量不仅影响新拌混凝土的和易性，而且影响混凝土的强度，耐久性用收缩变形等一系列性能。水泥用量低，混凝土的强度降低，但水泥用量过高，又会出现水化热彩旗过高并引起混凝土化学收缩、干湿变形和蠕变性增加。

2.2粗集料（石子）选择

高性能混凝土强度和耐久性提高的主要原因之一是集料与硬化水泥浆体界面得到了改善和强化。最好选用质量致密坚硬、强度高的花岗石、大理岩等品种的粗集料。粗集料的最大粒径控制应控制在10～20mm之间。在粗集料的级配上，宜采用连续级配，以利于增加混凝土结构的致密程度。

2.3细集料（砂）选择

砂的品质应达到GB/T14684-93建筑用砂标准中规定的优质砂标准。砂的细度模数应控制在MX=2.6~3.7之间，对于要求混凝土标号在C50~C60的高性能混凝土，可以在2.2~2.6之间。

2.4 活性超细粉

活性超细粉的种类（火山灰活性）和细度是影响高性能混凝土的关键因素之一。活性超细粉的火山灰活性越高，细度越高，对高性能混凝土的强度及耐久性提高越是有利。

2.5 高效减水剂

减水剂对新拌混凝土工作的影响除减水率等本身的性能有关外，还与减水剂的掺量、掺入时间、水灰比、水泥种类、骨料种类和数量及砂率等因素有关。因此在确定采用何种减水剂时，最好应进行试配。配制高性能混凝土的高效减水剂应满足下列要求：

（1）高减水率。减水剂的减水率至少应大于20%，特别是配制泵送高性能混凝土，减水率应大于25%。

（2）新拌混凝土的坍落度经时损失要小。

（3）与所使用的水泥相容性好。

三、 高性能混凝土的配合比设计

3.1 配制强度的确定

高性能混凝土施工配制强度仍按GB50204-2002《混凝土结构工程施工及验收规范》规定的公式计算确定。 （2-1）

式中： ---施工配制强度，MPa；

---设计的混凝土强度标准值（强度等级），MPa；

σ---施工单位混凝土施工历史积累的强度标准差，MPa。

如果无施工单位积累的σ值，可以根据表2-1推荐的数值选取。

表2-1 混凝土配制强度标准差

3.2初步配合比的确定

(1) 水灰比的初步确定

当要求配制的高性能混凝土强度达到一定值时，水灰比与混凝土的强度的关系就开始偏离鲍罗米直线方程。根据归纳研究的大量实验研究及工程实例，推荐2-2作为W/C选取时的参考数值。表2-2 配制高性能混凝土时W/C推荐选取范围

选用水泥

注：1．本表W/C中，C为水泥用量和超细粉的总量。

(2) 用水量的确定

普通水泥混凝土配比设计时，一般可以先由混凝土要求的坍落度、粗集料的种类和粗集料的最大粒径查表确定。如前所述，配制高性能混凝土时，粗集料的最大粒径一般在10～20mm之间。参照普通混凝土，当坍落度要求在10～90mm之间时，碎石最大粒每期为16～20mm时混凝土用水量为185～215 kg/ m3。如按此用水量的选取范围，经验证明至多能配制出C55标号的混凝土，而且抗渗性、抗冻性都达不到高性能混凝土的要求。考虑到配制高性能混凝土必须掺入高效减水剂和超细粉这一事实，如果固定粗集料最大粒径对用水量的影响，混凝土的坍落度由高效减水剂来调节，则混凝土的强度及抗渗性和抗冻性与用水量和掺超细粉种类有如表2-3所示的关系。 表2-3高性能混凝土用水量选取范围/ kg ·m3

(3)水泥用量mc及超细粉用量mf的确定

水与总灰量（水泥+超细粉总量）之比及拌和水量确定后，很容易求得水泥和超细粉总量。但具体的水泥用量与超细粉用量仍需进一步确定。在配制以粉煤灰 外掺合料的普通混凝土时，可以首先按不掺粉煤灰时计算出基准混凝土中水泥、水、砂、石的配比，然后根据粉煤灰取代水泥的量（等量取代或超量取代）分别求得水泥的用量和粉煤灰的用量。如果是等量取代，可用绝对体积求得砂石的总体积。

(4) 集料掺量的初步确定

①确定合理砂率与普通混凝土配制一样，在集料品种确定的前提下，选用合理的砂率是很很重要的。普通混凝土砂率选取的依据是W/C和粗集料的最大粒径dmax，对于高性能混凝土而言，还要考虑结料（水泥+活性超细粉）的量和砂细度模数。一般说，胶结料用量越多，砂率应适当减小；砂的细度模数越大，砂率则应相应增大。砂率的选用可参考表2-5。 表2-5 高性能混凝土合理砂率

砂的细度模数（Mx） 混凝土中胶结料用量/ kg·m-3

②砂石用量的计算 砂石用量的选取仍用配制普通混凝土砂石用量的计算方法，通常采用假定重量法。 按下列二元一次方程组求出1 m3混凝土中砂石的用量。

式中，为新拌混凝土假定的表观密度。对于高性能混凝土，一般取2450～2500kg/m3

四、配合比的验证与调整

通过上述步骤求得的混凝土中水泥、活性超细粉、石子、砂子、水的用量是在一些经验数据的基础上选取或计算求得的。由于原料的差异及其他条件的差异，所求得的掺量不一定能符合设计混凝土要求的性能，所以必须进行验证和调整。验证和调整可按下列步骤进行（其他各种混凝土的试配调整都可参照此进行）。（1）把求得的1 m3混凝土所需的水泥、超细粉、砂、石、水、外加剂量及用水量折合成百分比。

（2）根据上述百分比，按10kg重量的混凝土量计算出胶结料（水泥+超细粉），砂、石、水的用量，并根据外加剂胶结料的配比数求出10kg混凝土所需的外加剂量。

（3）新拌混凝土坍落度的验证与调整。按照由2计算的各种原料量将各组分搅拌成新拌混凝土，测定其坍落度SL。当SL值偏离设计坍落度值超过±30mm时，应通过增加或减小胶结料（水泥+超细粉+水）浆量，来进行调整（W/C不变）。直至调整到坍落度与设计要求值偏差不超过±10mm时，即可得符合坍落度要求时1 m3混凝土中胶结料砂、石、水的用量mcp-1、mG-1 、mS-1、、mW-1 。

（4）混凝土强度的校核

在上述求得的mcf-1，mG-1，mS-1，mw-1的基础上，同时配制3组100mm×100mm×100mm立方体混凝土试块，每组试块配10kg湿混凝土，每组原料用量分别为A组：

水泥掺量=石子掺量=

砂子掺量=水用量=

外加剂用量=

ε为外加剂在胶结料中的百分含量。

B组：胶结料、石子、砂、外加剂掺量与A组相同，水用量比mW-1增加10%；

C组：胶结料、石子、砂、外加剂掺量与A组相同，水用量比mW-1减小10%。

制得的试块养护7天后，分别测A、B、C3组试样的强度，得到fAcu.7，fBcu.7，fCcu.7，必然会出现

同时，用经验公式可推算28d抗压强度。式中n为经验常数，与所用水泥的强度等级有关，表2-6 由7天强度推算28天强度的n值表

五、工程实例及应用

广东江门东华大桥是江门市区唯一的钢结构及钢筋混凝土组合的立交桥，南北引桥及主体基础、柱均采用C40～C50的高性能混凝土捣制。

5.1原材料：

（1）水泥：江门海螺水泥厂生产强度等级为42.5MPa的硅酸盐水泥，28d抗压强度56.4MPa

（2）集料：粗集料为江门杜阮碎石，公称粒径10～25mm；砂为江门产河砂，MX=2.93

（3）粉煤灰：广东珠海电厂粉煤灰，比表面积≥580m2/kg

（4）外加剂：江门强力牌PQL系列高效减水剂，减水率≥20%

5.2配合比设计

参照普通混凝土配合比规程的要求，计算出每m3材料的用量如下：

水泥451kg，粉煤灰80 kg，砂673kg，1～2碎石680kg，1～3碎石366kg，水154kg，减水剂PQL5.8 kg，水灰比为0.29

5.3混凝土性能

（1）混凝土拌合物坍落度为180mm，拌合物和易性良好。

（2）力学性能（抗压强度）①Fcu3d=41.6MPa ② Fcu7d=48.5MPa ③ Fcu28d=62.3MPa

（3）抗渗性合格

六、结语

近年以来,一些发达国家相继研制成功高性能混凝土(以下称HPC),使混凝土进入了高科技时代,日益受到国际材料界和工程界的重视。由于HPC的高强特性,可使混凝土结构尺寸大大减少,从而减轻结构自重和对地基的荷载,并减少材料用量,增加使用空间,大幅度的降低工程造价,同时可以减轻施工劳动强度,节约施工能耗,延长建筑物的使用寿命,减少维修费用及对环境带来的影响,具有显著的社会和经济效益。但是要使HPC在建筑工程中推广使用还需一个认识和实践的过程,随着我国经济的发展和建筑科技的进步，高性能混凝土在建筑工程中应用的比例将会逐年加大。我们应更加重视高性能混凝土的研究和应用，使高性能混凝土的技术获得更快的发展。

参考文献

[1] GB50204-2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》；

[2] JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》；

[3] 刘长俊主编《混凝土配合比设计计算手册》，辽宁科学技术出版社；

混凝土配合比设计篇10

【关键词】预应力；T梁；混凝土配合比；设计

中图分类号：TU375 文献标识码：A

一、前言

目前，我国公路工程项目的施工存在一定的问题，其中，混凝土配合比设计就存在很多不足，所以，研究高性能预应力T梁混凝土配合比设计很有运用意义。

二、项目概况

郧十高速第六合同段起点桩号为K31+600，终点桩号为K37+800，全长6.2km。本合同段共有3座桥梁，除头堰大桥连续刚构段外，其余桥梁上部构造均为预制T梁，上部构造具体结构形式见下表：

桥梁上部结构形式表

预制T梁分为30m、40m两种类型，其中30mT梁110片、40mT梁75片，共185片。各规格T梁参数统计见下表：

T梁设计参数统计

一片T梁重量统计

预制T梁主要材料数量统计

三、高性能混凝土概述

高性能混凝土具有高施工性、高体积稳定性、高耐久性及足够的力学强度，为此它能相对长时间承受随冲刷、磨耗、冰冻、水的渗入、侵蚀等恶劣环境，高性能混凝土在公路应用中，其耐久性优点极为突出，一方面它可以提高路基施工质量，确保路基不下沉;另一方面需解决公路混凝土强度等级低，水泥用量少，从而形成了水泥用量少与耐久性要求之间的矛盾。

高性能混凝土是以耐久性为主要指标，同时要具有高强、高早强、高施工性（高流动、高粘聚性、高可浇注性）等优异性能。其配制的基本思想是：通过对原材料进行选择，优化混凝土配比，掺入复合高效外加剂。同时掺人一些经过处理的工业废料如硅灰、粉煤灰、矿渣等，并从混凝土拌和物的流动性、施工工艺方面考虑，以获得高流态、低离析、质量均匀的高强混凝土。同时其耐久性要大大好于普通混凝土。

公路高性能混凝土应根据公路混凝土的特点，结合高性能混凝土的优点，综合考虑其各方面的性能要求来进行开发研究。但如果能从改变公路混凝土的施工工艺出发，不采用滑模摊铺施工，而采用高流态（接近自流平），坍落度达240~270mm 的混凝土来施工，则该方法进一步丰富了公路高性能混凝土的内涵，其带来的经济效益和社会效益将是不可估量的。

四、原材料的选择及混凝土配合比

1、原材料的选择

（一）水泥：配制高性能混凝土的水泥一般应为品质稳定的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级为42．5MPa；C3A含量不超过8%，比表面积不超过3500cm2/g，氯化钙不超过1.5%，含碱量不超过3.5kg/m3，标准稠度用水量28．12%。硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥与掺和料一起使用，混凝土应采用大掺量掺和料一起配制，能改善混凝土体积稳定性和抗裂性能；我们选用了湖北省十堰市郧县生产的华新（堡垒）PO42.5R水泥，该水泥各项指标均满足上述技术要求。

（二）优质粉煤灰：配制高性能混凝土所用的粉煤灰必须来自燃煤工艺先进的电厂，粉煤灰的烧失量宜尽可能低，并且不宜大于5%，细度不宜大于12%，三氧化硫含量≤3%，需水量比不大于95%；选用河南省南阳市南阳鸭河口发电有限责任公司生产的Ⅰ级优质粉煤灰。混凝土中掺入优质的粉煤灰具有改善混凝土拌和物和易性，减少了混凝土的泌水量，减少了骨料下部水囊的形成，提高了水泥与骨料的粘结强度，改善了混凝土的力学性能，并且改善混凝土的体积稳定性和密实性，使温度裂缝减少，提高混凝土的耐久性。

（三）粗骨料：必须质地坚硬、级配良好、针片状不大于5%、压碎值指标不大于10%的碎石；选用湖北省十堰市郧县秦顺石料厂生产的碎石，5~20mm连续级配，岩石抗压强度平均值103MPa。

（四）细骨料：级配良好、细度模数在2.6~2.9的中砂；选用湖北省十堰市郧县滔河沙场的河砂。

（五）聚羧酸高性能减水剂：选用山西黄腾化工有限公司生产的聚羧酸高性能减水剂，坍落度损失小、减水率大于25%。

（六）水：洁净引用水。

五、配合比设计的基本步骤

1、配合比设计的基本要求

（一）要满足混凝土结构设计及施工要求的强度等级和混凝土配制强度。

（二）要使混凝土拌合物具有足够的坍落度、良好的和易性、可塑性、不易产生离析现象。

（三）要满足工程使用环境及气候条件所要求的抗渗、抗冻、耐腐蚀等耐久性。

2、初步计算配合比

（一）确定混凝土的配制强度；

（二）确定水灰比；

（三）确定水泥用量；

（四）计算砂率；

（五）确定砂石用量。

3、基准配合比

（一）检验调整动作性；

（二）试拌材料总量；按初步配合比试拌一定体积混凝土拌合物，计算水泥、水、砂、石子等各种材料用量，经试拌后满足和易性要求，并测得混凝土拌合物的体积密度，从而确定混凝土的基准配合比。混凝土应使用机械搅拌，混凝土最短搅拌时间，应该是粗细骨料、水泥、掺合料、外加剂以及一半水投入搅拌开始计算(另一半水可中途投入)，直到新拌混凝土出料计时停止。不得低于表1的规定。

4、混凝土配合比试验

预制T梁采用C50混凝土，因钢筋间距较小，配合比设计时采用细石混凝土，碎石最大粒径20mm。

混凝土原材料应合格，砂、石做筛分试验，符合级配要求；水泥做强度、安定性试验。混凝土配合比通过设计和试验配制确定，以保证混凝土配合比满足施工所需的和易性，混凝土强度达到设计标号和满足耐久性等技术要求，施工中严格控制水泥用量。每次混凝土搅拌前检查砂、石的含水量确定施工配合比。

5、施工配合比

（一）测定现场砂石料的实际含水率。

（二）将砂石中含水量扣除，并相应的增加砂石料的称量值。

6、生产配合比的调整及施工中的控制

（一）严格控制混凝土施工时的用水量；

（二)调整生产配合比时，应准确测量生产现场砂、石的实际含水量；

（三)砂、石材料应准确计量。

六、混凝土搅拌、运输

1、砂、石等原材料采用装载机上料，上料时注意控制同一次搅拌混凝土拌合物尽量使用同一批次的砂石料，以避免因砂石料的粒径、含水量等的变化给混凝土生产质量造成较大的影响。

2、混凝土各种原材料掺合物采用电子计量控制，以确保各种原材料计量的准确，偏差控制在：水泥、外加剂±1%以内；砂、石及水±2%以内。

3、混凝土搅拌时间控制在90s以上，确保混凝土的各原材料充分搅拌均匀。

4、混凝土采用混凝土罐车运输，浇筑现场检测每车混凝土坍落度及和易性。

七、T梁腹板养生控制

在T梁场外设置蓄水池，配以高压水泵，塑料水管供水至喷淋系统。喷淋管采用3cm直径的塑料管，间距3m设一个三通接头，三通接头与一块20cm×20cm×3mm钢板焊接，可平稳放置在场地内，且可方便移动，三通接头上端连接高1.3m直径20mm的钢管，钢管顶端连接园艺场专用摇臂式喷头，在高压水作用下，摇臂式喷头雾化效果好，且梁板上无养生死角。

2.塑料薄膜养生

特别在柱、台身以及小型现浇构件,混凝土模板拆除后,立即用不透水、气的薄膜全部严密地覆盖起来,保证混疑土在不失水的情况下得到充足的养生。这种养生方法的优点是浇水次数少,操作方便,能保持薄膜内的水份,提高混凝土的早期强度。

七、结束语

总而言之，预应力T梁混凝土的施工过程中，一定要重视混凝土的配合比设计工作，确保混凝土的施工材料能够具有质量，提高工程项目的整体施工水平。

【参考文献】

[1]张勇,杨富民.高性能混凝土在我国高速铁路工程中的应用[A].建设工程混凝土应用新技术[C].2009.