混凝土配合比优化总结（精选7篇）
近年来,国内对高性能混凝土配合比设计进行了很多研究,也提出了许多方法,但高性能混凝土组分复杂,诸多因素相互影响,往往表现为特定的`非线性规律,使得以往的配合比设计存在一些不足之处,基于此,本文对高性能混凝土配合比设计进行深入研究,提出相应的设计方法.
作 者：徐进勋 作者单位：中铁七局武汉公司 刊 名：广东科技 英文刊名：GUANGDONG SCIENCE & TECHNOLOGY 年，卷(期)：2009 “”(4) 分类号：U4 关键词：高性能混凝土 配合比设计 参数选择 外加剂
1具体的不同要求与影响因素
1.1工程特点不同, 对混凝土的配合比有不同的要求, 如水池要求混凝土具有较高的密实性和抗渗性能;大体积的混凝土则要求较小的水化热, 以避免过大的温度应力产生裂缝;路面混凝土要求具有较高的耐磨强度;一般承重结构要求混凝土具有可靠的力学性能;钢筋过密的构件要求有适宜的坍落度和控制石子的最大粒径;而建筑外墙则要求一定的保温性能等。
1.2施工条件对配合比的影响
泵送工艺要求混凝土有较好的流动性, 应适当加大含砂率和水泥用量;而滑模或大模板施工工艺, 则要求混凝土有适宜的坍落度和较高的早期强度。
1.3原材料性能不同对配合比的影响
普通水泥有较高的水化热, 不适于大体积和混凝土;而矿渣水泥或火山灰水泥的水化热较小, 使用大体积混凝土, 但其早期强度低, 又不适于拆模期要求早的工程;矾土水泥具有早强、硬化快的优点, 适于紧急抢修、拆模早的工程。不同产区的骨料, 具有不同料径和形状, 其总体表面积也不尽相同, 影响水泥用量;各种粒径在骨料中所占比例的不同, 影响骨料的颗粒级配和混凝土的密实度。此外, 骨料中有机物的含量、含泥量、含水率等等, 对配合比都有桌不同的影响。
2如何确定科学的合理的混凝土配合比
2.1混凝土配合比, 是指各项组成材料之间的组成比例, 配合比设计的四项基本要求为:
2.1.1施工性能
硬化后的混凝土应满足工程操作的和易性。
2.1.2力学性能
硬化后的混凝土应满足工程结构设计或施工进度所要求的强度和其他有关力学性能。
2.1.3耐久性
硬化后的混凝土应满足与使用条件相适应的耐久性, 如抗动性、抗渗性等。
2.1.4经济性能应在保证混凝土全面质量的前提下, 尽量节约水泥, 合理利用原材料, 降低成本。
在进行混凝土配合比设计时, 须事先掌握的基本资料有: (1) 水泥品种及强度等级; (2) 砂、石特征, 品种、砂的细度模数、石子的最大粒径及密度等; (3) 工程混凝土设计强度等级; (4) 工程耐久性要求, 抗渗、抗冻、抗侵蚀、抗磨耗等; (5) 工程特征, 工程所处环境、结构断面、钢筋最小净距等; (6) 施工方法, 搅拌方法、运输方法、浇注方法、振捣、养护方法等。
2.2混凝土配合比设计的三个重要的参数
混凝土配合比设计, 实质上即是确定四项材料用料之间的三个对比关系, 三个参数为:
2.2.1水灰比
2.2.2砂率
2.2.3单位用水量
2.3混凝土配合比设计程序
2.3.1计算配合比 (又称理论配合比)
2.3.2基准配合比
2.3.3试验室配合比
2.3.4施工配合比
2.4混凝土配合比设计方法
2.4.1配制强度的确定fCU.O≥FCU.K+1.645σ;混凝土强度标准差 (σ) 的确定。
2.4.2混凝土配合比设计中三个参数的选取:
初步确定: (1) 水灰比 (W/C) ; (2) 砂率; (3) 单位用水量。
2.4.3用水量的确定Mwaa=Mwao (1-β) ;外加剂的减水率应经试验确定。
2.4.4计算水泥用量
2.4.5混凝土的砂率确定
2.4.6混凝土中粗骨料和细骨料用量的确定
2.4.7混凝土基准配合比的确定
2.4.8混凝土试验室配合比的确定
2.4.9混凝土施工配合比的确定
2.5普通混凝土配合比设计实例
某工程采用现浇钢筋混凝土梁;最小截面尺寸为300mm, 钢筋最小净距离为60mm, 设计要求强度等级为C20。施工要求混凝土拌合物坍落度为30～50mm。原材料条件:水泥为32.5级普通硅酸盐水泥、密度3.1kg/cm3;砂为中砂, 级配合格, 表观密度2.60kg/cm3;碎石最大粒径40mm, 级配合格, 表观密度2.65kg/cm3;水为自来水。采用机械搅拌和振动成形。试设计该混凝土的配合比 (按干燥材料计算) 。施工现场实测砂的含水率为3%, 石子含水率为1%, 求施工配合比。
2.5.1初步计算配合比
2.5.1.1确定配制强度:FCU.O=FCU.K+1.645σ=20+1.645×4=26.6MPa
2.5.1.2确定水灰比;若水泥实际统计富余系数γc=1.08。
fcu.o=1.08×32.5=35.1MPa
W/C=0.58
2.5.1.3确定用水量:对于中砂, 最大粒径为40mm的碎石混凝土, 当所需坍落度为30-50mm时, 1m3混凝土的用水量可确定为175kg。
2.5.1.4计算水泥用量Mco=302kg
2.5.1.5计算砂、石用量:用体积法计算, 求得:求得mso=637时, mgo=1237kg
该混凝土初步计算配合比为:Mco:mso:mgo=302:637:1237:=1:2.11:4.10
Mwo/mco=0.58确定基准配合比。
按照初步计算配合比, 计算出15L混凝土拌合物材料的用量:
水泥:4.53kg;水:2.63kg砂:9.56kg;石:18.56kg
搅拌均匀后作坍落度试验, 测得坍落度为20mm, 不符合设计要求。进行调整, 增加5%的水泥浆量, 即水泥用量增加到4.76kg, 水用量增加到2.76kg;测得坍落度为35mm, 粘聚性、保水性均良好。试拌调整后的材料用量为:水泥4.76kg;水:2.76kg;砂:9.56kg;石:18.56kg。混凝土拌合物的实测值表观密度为2410kg/m3, 拌制1m3混凝土的用量为:
水泥:砂:石:水=322:646:1255:187=1:2.01:3.90:0.58
2.5.1.6确定试验室配合比:配制三种不同水灰比的混凝土, 并制作三组试件。一组水灰比为0.58, 另外两组的水灰比分别为0.53及0.63。三组混凝土经过试拌, 检查和易性满足要求。制作试件进行强度检验, 结果表明, 三组中以水灰比为0.58的一组, 水泥用量小, 强度能满足26.6MPa的混凝土配置强度要求。因此该组配合比可确定为试验室配合比, 即:水泥:砂:石:水=322:646:1255:187=1:2.01:3.90:0.58
2.5.1.7确定施工配合比:若施工现场施测砂的含水率为3%, 石子含水率为1%, 则施工配合比为:水泥:322kg砂:665kg石:1268kg水:155kg
所以调整后的施工混凝土每m3材料用量为:水泥:砂:石:水=322:665:1268:155若以两袋水泥 (100kg) 为标准, 则:水泥100kg:砂206kg:石394kg:水48kg。
按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000规定:
根据本单位常用的材料, 可设计出常用的混凝土配合比备用;在使用过程中, 应根据原材料情况及混凝土质量检验的结果予以调整。但遇有对混凝土性能损坏标有特殊要求时;水泥、外加剂或矿物掺合料品种、质量有显著变化时;或该配合比的混凝土生产间断半年以上时, 应重新进行混凝土配合比设计。
3结束语
综上所述, 不能用一个通用的配合比去适应种种情况。混凝土的配合比, 必须根据各种不同的客观条件, 为获得最大密实度, 在满足强度要求的前提下, 取得最小水泥用量, 经过理论计算和试配才确定, 没一种配合比只能满足某一、两个或几个方面的要求, 不可能用一个“万灵”的通用配合比, 在任何情况下都能适用。
关键词：无砂透水混凝土；透水系数；抗压强度；骨料粒径
无砂透水混凝土是由骨料、水泥和水拌制而成的一种多孔轻质混凝土，它不含细骨料，由粗骨料表面包覆一薄层水泥浆相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构，故具有透气、透水和重量轻的特点，作为环境负荷减少型混凝土，无砂透水混凝土的研究开发越来越受到重视。为此本文重点探讨了不同配合比设计对无砂透水混凝土综合性能的影响规律。
1 配合比设计
1.1 试验材料选取
水泥：四川星船城水泥股份有限公司生产的普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5。骨料采用5mm～10mm、10mm～20mm两种单一粒级的卵石，材料产地：四川腾龙资中石料场，严格控制针片状颗粒。拌合及养护用水为饮用水。
1.2 试验过程
首先根据试验要求将全部骨料与约3%的水装入搅拌机中预拌（搅拌采用水泥包裹法），再加入水泥拌合，最后加入剩的水搅拌均匀。这样的投料顺序和搅拌程序能使骨料表面形成均匀厚度的水泥浆层，以保证混凝土的强度和透水性。试件以3～6个为一组，将混凝土拌合物一次装入试模。经自然养护28天后，分别在万能试验机上测试混凝土抗压强度，在透水系数测定仪上测定其定水位透水系数。试件大小为长×宽×高均为100mm的正方体试件。
2 影响因素分析
2.1 透水系数影响因素分析
（1）灰骨比（C/S）对透水系数影响
在骨料类型和水灰比等都基本相同的情况下，改变灰骨比。其设计配合比见表2—1。
由上图可知：随着无砂透水混凝土灰骨的增加，透水系数逐渐降低，但当灰骨比在0.2～0.22之间时，对于骨料粒径为5～10mm的无砂透水混凝土，其透水系数最佳。
（2）水灰比（W/C）对透水系数的影响
根据图2—1的测试结果，选取透水系数最佳的灰骨比（C/S=0.22），改变水灰比，设计配合比见表2—2。
由上图可知：无砂透水混凝土的透水性，随水灰比的增大，透水系数增大，且粒径小的比粒径大的混凝土的透水系数略高，对于骨料粒径为5～10mm的无砂透水混凝土，当水灰比约在0.28～0.3之间，其透水系数最佳。
2.2 抗压强度影响因素分析
（1）灰骨比（C/S）的选择
增大灰骨比，即在保持骨料用量不变的情况下，增加水泥用量。灰骨比的增加使得骨料周围所包覆的水泥薄膜厚度加大，增大了粘结面，进而提高了无砂混凝土强度。但由于粘结面的增大，降低了内部有效孔隙度，导致其透水系数变弱。因此，在保持无砂透水混凝土合理透水性前提下，尽可能提高水泥用量，才能比较合理地选定灰骨比。根据水灰比、灰骨比对透水系数的影响规律，当水灰比为0.3时，改变灰骨比得抗压强度与灰骨比关系如图2—3所示。
由上图可知：无砂透水混凝土的抗压强度，随灰骨比的增大，抗压强度逐渐增大，且粒径小的比粒径大的混凝土的抗压强度更高。
（2）水灰比（W/C）的选择
无砂透水混凝土的水灰比既影响无砂混凝土的强度，又影响其透水性。对某一特定的骨料，存在一个最佳的水灰比，当水灰比小于最佳值时，无砂混凝土因干燥拌料不易均匀，达不到适当的包裹，使无砂混凝土骨料之间粘结不牢，不利于强度的提高。反之，如果水灰比过大，水泥浆可能把透水孔隙部分或全部堵死，既不利于透水，也不利于强度的提高。
由上图可知：在灰骨比相同的情况下，随着水灰比得增加，混凝土的抗压强度先增加后降低，最佳水灰比在0.28～0.30之间，粒径为5～10mm的骨料其抗压强度比粒径为10～20mm骨料的抗压强度高出约35%。
3 结论
（1）无砂透水混凝土的抗压强度与水泥用量和水灰比有关，抗压强度随灰骨比增加而增加，随水灰比先增加后减低；对粒径为5～10mm的骨料拌制无砂混凝土，最佳灰骨比范围为（0.2～0.22）和水灰比范围为（0.28～0.30）。
（2）无砂透水混凝土的透水系数随水泥用量增大而降低，且粒径小的比粒径大的透水性略高。
（3）无砂透水混凝土质量与原材料的选择、配合比的确定、搅拌运输浇筑、养护均有较大的关系，只有施工人员按照行业规范标准，结合工程实际，严格履行各自职能，才能保证施工质量。
参考文献
[1] 姜健，金怡，陈元元.无砂透水混凝土透水系数影响因素分析研究[J].2006，226（8），91—92.
[2] 魏丽，魏柯.无砂混凝土的施工质量控制[J].山西建筑，2010，36（14），209—210.
钢纤维混凝土配合比试验研究
影响钢纤维混凝土强度的因素很多,文章运用正交试验法对钢纤维混凝土的水灰比、钢纤维体积率、砂率与钢纤维混凝土强度的关系进行了讨论,从而找到钢纤维混凝土的.最佳配合比,并采用直观法和方差法对结果进行处理,得到了许多有价值的结论.
作 者：刘增华 王进勇 曾玉 LIU Zeng-hua WANG Jin-yong ZENG Yu 作者单位：刘增华,曾玉,LIU Zeng-hua,ZENG Yu(重庆交通大学土木建筑学院,重庆,400074)王进勇,WANG Jin-yong(重庆交通科研设计院,重庆,400067)
刊 名：西部交通科技 英文刊名：WESTERN CHINA COMMUNICATION SCIENCE & TECHNOLOGY 年，卷(期)：2009 “”(3) 分类号：U416.2 关键词：纲纤维混凝土 最佳配合比 正交试验法《JGJ 55-2011》 基本规定
3.0.1 混凝土配合比设计应满足混凝土配制强度、拌合物性能、力学性能和耐久性能的设计要求。混凝土拌合物性能、力学性能和耐久性能的试验方法应分别符合现行国家标准《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080、《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081和《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082的规定。
3.0.2 混凝土配合比设计应采用工程实际使用的原材料，并应满足国家现行标准的有关要求；配合比设计应以干燥状态骨料为基准，细骨料含水率应小于0.5%，粗骨料含水率应小于0.2%。3.0.3 混凝土的最大水胶比应符合《混凝土结构设计规范》GB50010的规定。
3.0.4 混凝土的最小胶凝材料用量应符合表3.0.4的规定，配制C15及其以下强度等级的混凝土，可不受表3.0.4的限制。
表3.0.4 混凝土的最小胶凝材料用量
最大水胶比
最小胶凝材料用量(kg/m3)
素混凝土
钢筋混凝土
预应力混凝土 0.60
250
280
300 0.55
280
300
300 0.50
320 ≤0.4
5330 3.0.5矿物掺合料在混凝土中的掺量应通过试验确定。钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量宜符合表3.0.5-1的规定；预应力钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量宜符合表3.0.5-2的规定。表3.0.5-1 钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量 矿物掺合料种类
水胶比
最大掺量（%）
硅酸盐水泥
普通硅酸盐水泥 粉煤灰
≤0.40
≤45
≤35
＞0.40
≤40
≤30
粒化高炉矿渣粉
≤0.40
≤65
≤55
＞0.40
≤55
≤45 钢渣粉
－
≤30
≤20 磷渣粉
－
≤30
≤20 硅灰
－
≤10
≤10
复合掺合料
≤0.40
≤60
≤50
＞0.40
≤50
≤40
注：① 采用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥之外的通用硅酸盐水泥时，混凝土中水泥混合材和矿物掺合料用量之和应不大于按普通硅酸盐水泥用量20%计算混合材和矿物掺合料用量之和；
② 对基础大体积混凝土，粉煤灰、粒化高炉矿渣粉和复合掺合料的最大掺量可增加5％；
③ 复合掺合料中各组分的掺量不宜超过任一组分单掺时的最大掺量。
表3.0.5-2 预应力钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量 矿物掺合料种类
水胶比
最大掺量（%）
硅酸盐水泥
普通硅酸盐水泥 粉煤灰
≤0.40
≤3
5≤30
＞0.40
≤25
≤20
粒化高炉矿渣粉
≤0.40
≤55
≤45
＞0.40
≤45
≤35 钢渣粉
－
≤20
≤10 磷渣粉
－
≤20
≤10 硅灰
－
≤10
≤10
复合掺合料
≤0.40
≤50
≤40
＞0.40
≤40
≤30
注：①粉煤灰应为Ⅰ级或Ⅱ级F类粉煤灰；
②在复合掺合料中，各组分的掺量不宜超过单掺时的最大掺量。
3.0.6 混凝土拌合物中水溶性氯离子最大含量应符合表3.0.6的要求。混凝土拌合物中水溶性氯离子含量应按照现行行业标准《水运工程混凝土试验规程》JTJ 270中混凝土拌合物中氯离子含量的快速测定方法进行测定。
表3.0.6 混凝土拌合物中水溶性氯离子最大含量
环境条件
水溶性氯离子最大含量（%，水泥用量的质量百分比）
钢筋混凝土
预应力混凝土
素混凝土 干燥环境
0.3
0.06
1.0 潮湿但不含氯离子的环境
0.2
潮湿而含有氯离子的环境、盐渍土环境
0.1
除冰盐等侵蚀性物质的腐蚀环境
0.06
3.0.7 长期处于潮湿或水位变动的寒冷和严寒环境、以及盐冻环境的混凝土应掺用引气剂。引气剂掺量应根据混凝土含气量要求经试验确定；掺用引气剂的混凝土最小含气量应符合表3.0.7的规定，最大不宜超过7.0%。
表 3.0.7 掺用引气剂的混凝土最小含气量
粗骨料最大公称粒径（mm）
混凝土最小含气量（％）
潮湿或水位变动的寒冷和严寒环境
盐冻环境 40.0
4.5
5.0 25.0
5.0
5.5 20.0
5.5
6.0
注：含气量为气体占混凝土体积的百分比。
3.0.8 对于有预防混凝土碱骨料反应设计要求的工程，混凝土中最大碱含量不应大于3.0kg/m3，并宜掺用适量粉煤灰等矿物掺合料；对于矿物掺合料碱含量，粉煤灰碱含量可取实测值的1/6，粒化高炉矿渣粉碱含量可取实测值的1/2。混凝土配制强度的确定
4.0.1 混凝土配制强度应按下列规定确定：
1．当混凝土的设计强度等级小于C60时，配制强度应按下式计算：
（4.0.1-1）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，这里取设计混凝土强度等级值（MPa）；
σ——混凝土强度标准差（MPa）。
2．当设计强度等级大于或等于C60时，配制强度应按下式计算：
（4.0.1-2）4.0.2 混凝土强度标准差应按照下列规定确定：
1．当具有近1个月～3个月的同一品种、同一强度等级混凝土的强度资料时，其混凝土强度标准
差σ应按下式计算：
（4.0.2）
式中，fcu,i——第i组的试件强度（MPa）；
mfcu——n组试件的强度平均值（MPa）；
n——试件组数，n值应大于或者等于30。
对于强度等级不大于C30的混凝土：当σ计算值不小于3.0MPa时，应按照计算结果取值；当σ计算值小于3.0MPa时，σ应取3.0MPa。对于强度等级大于C30且不大于C60的混凝土：当σ计算值不小于4.0MPa时，应按照计算结果取值；当σ计算值小于4.0MPa时，σ应取4.0MPa。
2．当没有近期的同一品种、同一强度等级混凝土强度资料时，其强度标准差σ可按表4.0.2取值。表4.0.2 标准差σ值（MPa）
混凝土强度标准值
≤C20
C25~C45
C50~ C55 σ
4.0
5.0
6.0 混凝土配合比计算 5.1 水胶比
5.1.1 混凝土强度等级不大于C60等级时，混凝土水胶比宜按下式计算：
（5.1.1-1）
式中 a、b——回归系数，取值应符合本规程5.1.2的规定；
fb——胶凝材料（水泥与矿物掺合料按使用比例混合）28d胶砂强度（MPa），试验方法应按现行国家标准《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》GB/T 17671执行；当无实测值时，可按下列规定确定：
1．根据3d胶砂强度或快测强度推定28d胶砂强度关系式推定fb值；
2．当矿物掺合料为粉煤灰和粒化高炉矿渣粉时，可按下式推算fb值：
（5.1.1-2）
式中 f、s ——粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数，可按表5.1.1选用；
fce,g——水泥强度等级值（MPa）。
表5.1.1粉煤灰影响系数f和粒化高炉矿渣粉影响系数s
掺量（%）
种类
粉煤灰影响系数f
粒化高炉矿渣粉影响系数s 0
1.00
1.00 10
0.90～0.95
1.00 20
0.80～0.85
0.95～1.00 30
0.70～0.75
0.90～1.00 40
0.60～0.65
0.80～0.90 50
0.70～0.85
越广泛, 已到了跨行业、跨学科、互相渗透的非常广
泛的领域。混凝土配合比设计牵涉到几个方面的内
容: 一要保证混凝土成型后的强度和所要求的其他
性能和耐久性;二要满足施工工艺易于操作的工作
性;三是在符合上述两项要求下选用合适的材料和
计算各种材料用量;四是对上述设计的结果进行试
配、调整, 使之达到工程的要求;五是达到上述要求的同时, 设法降低成本。普通混凝土是由水泥、水、砂、石4 种材料组成的, 混凝土配合比设计就是解决种材料的用量和3 个比例, 即水灰比、砂率、胶骨
比(胶凝体与骨料的比例)。
根据笔者的观察和较深入的了解, 认为混凝土
在配合比设计方面应注意以下几个问题: ①配合比
设计前的准备工作应充分;②区分数理统计及非数
理统计方法评定混凝土强度的不同;③施工配合比的调整及施工中的控制;④在保证质量的前提下, 应
注重经济效益。配合比设计前的准备工作应充分
在配合比设计前, 设计人员要做好下列工作:
a.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结构件截面的大小、钢筋布置的疏密, 以考虑采用水泥品种及石子粒径的大小等参数;
b.了解是否有特殊性能要求, 便于决定所用水
泥的品种和粗骨料粒径的大小;
c.了解施工工艺, 如输送、浇筑的措施, 使用机
械化的程度, 主要是对工作性和凝结时间的要求, 便
于选用外加剂及其掺量;
d.了解所能采购到的材料品种、质量和供应能
力。
根据这些资料合理地选用适当的设计参数, 进
行配合比设计。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《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55—
2000), 混凝土配制强度应按下式计算:
f cu, 0≥f cu, k+ 1.645R, ⋯⋯⋯⋯(1)
式中: f cu, 0——混凝土配制强度,M Pa;
f cu, k—— 混凝土立方体抗压强度标准值,M Pa;
R ——混凝土强度标准差,M Pa。
施工单位自己的历年统计资料确定, 无历史资
料时应按现行国家标准《混凝土结构工程施工质量 验收规范》(GB 5020440.1 =
5.9M Pa, 这就正好对应了《普通混凝土配合比设计 规程》(JGJ 55—2000)中“3.0.2 遇到下列情况时应 提高混凝土配制强度: 1.⋯⋯;2.C30 级及其以上强 度等级的混凝土, 采用非统计方法评定时”。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设计要求。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, 结果只能出现砼强度达不到设计要 求的后果。施工配合比的调整及施工中的控制
3.1 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。
防治措施: 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。
3.2 调整施工配合比时应准确测量生产现场砂、石 的实际含水量
经到现场检查和了解, 有部分试验人员没有按
规定要求准确测量, 而是采用目测法来估计砂、石的 实际含水量, 这样做会导致施工配合比不准确。防治措施: 砂、石中若含泥量超标, 应在混凝土 浇筑前3 d冲洗完毕, 并应在施工前按规范要求取样 并准确测量砂、石的实际含水量, 调整施工配合比以 从用水量中扣除含水量, 补回砂、石量, 严禁边冲洗 边拌制混凝土。
3.3 砂、石材料应准确计量
不少施工单位在生产时, 第一车砂、石用磅称一 下, 随后就采用在小推车上画线的办法来控制重量, 从而导致了砂、石材料的用量偏差。
防治措施: 有条件的单位尽量采用混凝土拌和
楼, 利用电脑准确计量;若实在没有, 应不怕麻烦, 坚
持每车过磅, 以控制材料用量。在保证质量的前提下应注重经济效益
不少施工单位在配合比设计时纯粹是为了达到
设计强度, 按规范要求或以往经验进行一组配合比 设计, 试配后强度达到要求就算完成了;若达不到要 求, 唯一的方法就是增加水泥用量, 很少有人从材料 调配、经济效益、混凝土工作质量等方面综合考虑。水泥用量过多, 往往导致混凝土收缩裂缝的产生和 徐变增大, 而且也相应增加了施工成本。
防治措施: 在规范要求允许的条件下, 试验室应
配制不同的配合比, 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, 尽量避免凡是同一强度均使 用一个配合比的做法。试验室还应收集每次配合比 及施工情况的详细数据, 并注意对这些数据进行统 计分析, 以便得出本试验室的水灰比、用水量、砂率、水泥用量范围及R 数值, 日积月累,(下转第30 页)·28·山西交通科技3 期
片石进行施工, 对于片石要求采用边长大于15 cm 的材料, 对超过30 cm 的大片石要进行破碎, 采用人 工码砌的方法, 把片石的小面和尖角向下, 大面向 上, 要求厚度必须达到30 cm 以上, 待摆平之后, 采 用50 t振动碾进行强振压5 遍以上, 等到片石碾压平整和无下沉之后, 在片石上面用砂卵石进行嵌缝, 整平后, 再用振动压路机进行碾压平整, 然后分层碾 压砂砾, 砂砾的压实厚度不超过30 cm , 按每层 25 cm 厚度进行控制。
按试铺的松铺系数进行放线控制, 碾压过程中
严格控制含水量和平整度, 最后用灌砂法检查压实 度, 在整个施工过程中, 有些特别软的局部不良地 段, 干压片石后出现了翻浆、出水现象, 及时采用了 局部挖除和增加片石厚度的办法。软地基路段施工 逐段进行, 一段一段向前延伸, 每段长度不小于
200 m , 直到彻底处理完毕, 对于大新高速公路8、9、10标段的软基处理, 我们进行了彻底根治, 并取得了 较好的效果, 在路基的施工中, 10标段的路基工程被 评为全大新高速公路的样板工程。在2002 年的路面 基层施工之前, 我们对2001 年的路基标高的沉降进 行了观测, 发现下沉量基本为0 mm —2 mm 之内。对于桥头路堤和低路堤的袋装砂井和钻孔压浆 的施工, 由于是请专业队伍施工, 此处不再详述。通过软地基施工方案的确定和实施, 使我们体
会到, 在高等级公路的施工中, 首先要对原设计和实 2003 年第际施工现场进行认真调查, 并进行科学的验证, 提出 可靠的数据, 象大新高速公路K70+ 000—K97+ 000 之间的软地基处理, 经过省交通厅和设计院的有关 专家在我们申报的资料基础上, 下决心进行了合理 变更设计, 并进行了科学施工, 使工程达到了优良标 准。
(上接第28 页)就能成为一个很可观、很宝贵的参考 资料, 对以后的施工将会起到不可估量的作用。当 然, 这些事情的实际操作是比较枯燥无味的, 短期效 益是不明显的, 应选派工作责任心较强, 业务水平较 高的人员去组织或收集, 最重要的是单位领导及项 目经理应给予他们足够的理解和支持。结束语
遵义市处于云贵高原向湖南丘陵和四川盆地过渡的斜坡地带, 在云贵高原的东北部, 地形起伏大, 地貌类型复杂。海拔高度一般在1000~1500m, 在全国地势第二级阶梯上。全市平坝及河谷盆地面积占6.57%, 丘陵占28.35%, 山地占65.08%。遵义地区几乎找不到符合质量要求的河砂, 外购河砂价格较高, 为不增加工程成本, 不耽误工期, 经过多种方案反复比较, 杭瑞高速贵州段遵义至毕节第三合同段项目决定采用自产机制砂。可是机制砂通常是级配不良, 大颗粒 (2.36mm) 和小颗粒 (0.15mm) 多, 中间颗粒 (1.18~0.3mm) 少, 导致所配制的混凝土易离析泌水;石粉含量较多, 严重影响混凝土强度。所以, 为较好地掌握机制砂混凝土的性能特点, 配制出技术性能指标与经济指标均较合理的混凝土, 本试验中心以该合同段乐里大桥T梁的C50混凝土为研究对象, 对机制砂混凝土的配合比进行专项研究。
1 关于水灰比范围
水胶比对混凝土强度等性能的影响非常明显。通过研究w/c=0.41时, 水胶比的抗压强度处于C50混凝土配置强度边缘, 如水泥胶砂强度富余系数较低、水泥混合材比例从15%提高到20%等因素变化, 混凝土抗压强度不易满足, 甚至达不到要求;尤其是较高的水胶比会使收缩和徐变增大, 这对于机制砂混凝土是一个非常值得重视的问题。因此, 控制机制砂高强混凝土水胶比范围为0.32~0.38。这个水胶比范围不仅涵盖了JGJ55公式计算范围, 而且包括了掺粉煤灰、水灰比小于0.4的混凝土, 同时, 有利于保证混凝土的强度、长期性能和耐久性能, 也比较符合工程实际情况。
2 关于砂率取值范围
砂率选择是机制砂混凝土设计的关键。合理的砂率能使混凝土具有较大的流动性, 保持良好的性能, 尤其是影响混凝土的强度和工作性能。砂率偏低易造成混凝土粗糙、坍落度小, 不易拌合、浇筑和振捣, 混凝土易产生蜂窝麻面和水波纹, 导致外观质量差。砂率偏高, 会造成混凝土收缩徐变大, 强度偏低, 易产生表面裂纹, 影响耐久性。
与河砂相比, 机制砂级配较差, 细度模数较大, 通常采用砂率略高。参考DBJ52-55-2008《贵州省高速公路机制砂高强混凝土技术规程》的要求, 砂率取值范围38%~42%。
3 关于细度模数问题
由于机制砂的细度模数是重要的性能指标, 细度模数小, 含粉量大, 会使混凝土拌合物的需水量增大, 为得到满意的工作性, 就要选用较大的用水量。这样就不可避免地造成单方水泥用量偏高, 不仅经济上不合理, 技术上水泥用量过大也不可行。细度模数越大粗颗粒越多, 级配越不合理, 配制出的混凝土易产生蜂窝、麻面、气泡等外观质量问题, 拌合物松散、和易性较差。参考贵州机制砂地方标准, 当地施工环境和机制砂性质, 所以机制砂的细度模数控制范围2.8~3.3。
4 关于原材料
(1) 水泥。水泥考虑厂家生产能力和运距的差异, 选择遵义新浦瑞安P.O 42.5水泥进行配合比设计。常规指标见表1。
(2) 粗集料。选用忠庄石料厂生产的4.75~19mm连续级配碎石。主要指标见表2。
(3) 细集料。遵义地区几乎找不到符合质量要求的河砂, 外购河砂价格较高, 为不增加工程成本, 不耽误工期, 经过多种方案反复比较, 项目决定采用自产机制砂。这样有利于控制机制砂的质量。经过调整生产筛, 共生产三种细度模数的机制砂, 供试配配合比用。具体性能指标见表3。
(4) 减水剂。外加剂供应商一般会提供产品最佳掺量, 但厂商提供的产品最佳掺量对于机制砂混凝土来说, 一般偏低。试配时可在厂商提供的产品最佳掺量或高一些的基础上逐步调整。试验表明, 在一般情况和范围内, 外加剂品种和掺量对强度与水胶比的关系影响不大。对于机制砂混凝土, 过于减小水胶比而增加外加剂掺量, 不仅会导致混凝土拌合物粘度较大, 影响施工, 还会增加成本。因此, 在满足混凝土性能的前提下, 本试验采用设计参数范围内较高水胶比和较高胶凝材料用量, 以减少外加剂掺量。
鉴于贵州岩石多为石灰岩和含白灰岩, 根据检验的贵州水质条件较好, 规定混凝土用水p H值大于6.0, 这样加强了采用聚羧酸高效减水剂的安全性。本研究采用山西黄腾HT-HPC聚羧酸高性能减水剂, 掺量范围为0.8%~1.3%。
(5) 水。直接取乐里河水, 经检验符合规范要求。
5 设计试配方案
此次研究主要考虑影响机制砂混凝土性能的四个重要的因素:水胶比、细度模数、砂率和外加剂掺量。运用正交试验设计配比, 从而找出最佳的组合, 通过混凝土拌合物的工作性、7d强度和28d强度来考核, 继而制定出最优的配合比。
5.1 正交试验方案设计
研究中有四因素三水平, 故采用L9 (34) 正交表安排试验 (见表4) 。排列组合之后方案见表5。
5.2 试拌
根据配合比设计规范、设计图纸和施工现场, 取坍落度120~160mm。混凝土假定容重设计为2450kg/m3, 用水量为158 kg。根据以上数据得出试配配合比和试验结果, 见表6。
5.3 结果分析
(1) 计算每列各水平的K1、K2、K3及K1、K2、K3, 每列的R。如表6。
(2) 画出因素与指标趋势图, 见图1~图3。
(3) 按照极差大小排列出各因素主次顺序。
主→次
坍落度ACBD
28d强度ACBD
所以四个因素的主次顺序为ACBD
按照每列各水平的数据和K1、K2、K3及各因素与指标趋势图确定各因素的最优水平组合:
对于坍落度:A3B3C2D3
对于28d强度:A1B2C2D3
对于坍落度和28d强度而言CD两个因素都是C2D3为最优, 故选C2D3。
对于A1、A3和B2、B3, 由于强度的影响因素大于坍落度的影响因素, 所以选择A1和B2。
(4) 综合个因素选出最优组合为A1B2C2D3。
5.4 配合比验证
根据优化后的配合比进行复核试验, 结果见表7。
备注:表中各项为一方用量。
根据此配合比试拌的混凝土, 和易性良好, 强度达到设计要求。运用到施工现场, 浇筑的混凝土构件外观致密、均匀、气泡较少, 外观光洁。
6 结语
(1) 机制砂颗粒及人工砂颗粒的形状为尖锐、棱角型, 故用机制砂拌制混凝土时使用的砂率较河砂宜提高2%~4%、经试配后分析得, 砂率在38%以下时, 拌合物泌水、保水性差, 和易性十分不好, 砂率大于41%强度开始变小。砂率在38%~41%之间强度稳定。
(2) 聚羧酸减水剂减水率较大, 对含粉量大的机制砂而言效果优异, 试配出的混凝土工作性能好。但是较小掺量, 体现不出聚羧酸减水剂的优势, 较大的掺量会使拌合物粘稠, 工作性能不稳定, 不利于施工。
(3) 遵义地区石材基本上都是灰岩和页岩, 且是中风化和强风化的, 硬度低耐磨性能差, 在加工过程中易产生石粉, 通过控制细度模数, 使细度模数在2.9~3.4之间, 可以控制石粉含量在3%~7%之间。这个区间的机制砂级配较好, 进一步控制和改善机制砂一般粗颗粒多, 细粉多, 而中间颗粒少的情况, 使配制的混凝土有较好的工作性能和强度。
参考文献
[1]胡传荣.试验设计与数据处理
[2]JGJ552000, 普通混凝土配合比设计规程
[3]DBJ52552008, 贵州省高速公路机制砂高强混凝土技术规程
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