談混凝土配合比設(shè)計(jì)

侯文康

(山西建筑工程(集團(tuán))總公司建筑工程研究所，山西 太原 030006)

0 引言

混凝土是由水泥、砂子、石子和水按一定的比例拌和而成。凝固后堅(jiān)硬如石，受壓能力很好。雖然其受拉能力差，容易因受拉而斷裂，但在其受拉區(qū)域內(nèi)或相應(yīng)部位加入一定數(shù)量的鋼筋，使兩種材料粘結(jié)成一個(gè)整體，共同承受外力，從而得到了良好的應(yīng)用。而混凝土配合比的設(shè)計(jì)直接決定了混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量的好壞，是混凝土施工前最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

以下我就將混凝土配合比設(shè)計(jì)的步驟及其注意事項(xiàng)做一簡(jiǎn)要介紹。

1 配合比設(shè)計(jì)的定義

1)確定混凝土各組成材料之間的數(shù)量比例關(guān)系的過(guò)程叫配合比設(shè)計(jì)。

2)表示方法:

a.單位體積混凝土內(nèi)各項(xiàng)材料的質(zhì)量用量，如:mb=270.0 kg;ms=706 kg;mg=1 255 kg;mw=180 kg。

b.單位體積內(nèi)各項(xiàng)材料用量的比值。如:W/B=0.63(水膠比)。膠凝材料∶水∶砂子∶石子 =1∶0.63∶2.3∶4.0。

2 普通混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本要求

1)混凝土應(yīng)滿足便于攪拌、運(yùn)輸和澆搗密實(shí)的施工和易性。

2)混凝土應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度等級(jí)。

3)混凝土應(yīng)滿足工程所處環(huán)境條件所必需的耐久性。

4)混凝土在滿足上述三項(xiàng)要求的前提下，最大限度地降低水泥用量，節(jié)約成本，即經(jīng)濟(jì)合理性。

為了滿足上述四項(xiàng)基本要求，就必須研究原材料性能，研究影響混凝土和易性、強(qiáng)度、耐久性、變形性能的主要因素，從而確定合理的配合比以滿足質(zhì)量要求。

3 確定試配強(qiáng)度

1)當(dāng)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)小于C60時(shí)，配制強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算:fcu，0=fcu，k+1.645σ。

2)當(dāng)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)不小于C60時(shí)，配制強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算:fcu，0≥1.15fcu，k。

其中，fcu，0為混凝土配制強(qiáng)度，MPa;fcu，k為混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，這里取混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)值，MPa;σ為混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，MPa。

注意:混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差的選擇應(yīng)符合JGJ 55-2011普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程的要求。

4 確定初步的配合比

4.1 計(jì)算水膠比

水與膠凝材料的比例稱為水膠比。水膠比是影響混凝土和易性、強(qiáng)度和耐久性的主要因素，水膠比的大小是根據(jù)強(qiáng)度和耐久性確定，在滿足強(qiáng)度和耐久性要求的前提下，選用較大水膠比，這有利于節(jié)約水泥。

水膠比宜按下式計(jì)算(混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)小于C60時(shí)):

其中，W/B為混凝土水膠比;aa，ab均為回歸系數(shù)，按《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》規(guī)定取值;fb為膠凝材料28 d膠砂抗壓的強(qiáng)度。

4.2 確定用水量

用水量是指1 m3混凝土拌合物中水的用量，單位為kg/m3。在水灰比確定后，混凝土中單位用水量也表示水泥漿與集料之間的比例關(guān)系。為節(jié)約水泥，單位用水量在滿足流動(dòng)性條件下，取較小值。

注意:摻外加劑時(shí)，應(yīng)考慮外加劑的減水率。

4.3 計(jì)算礦物摻合料、水泥等膠凝材料的用量

膠凝材料應(yīng)按其28 d膠砂抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值來(lái)考慮，當(dāng)無(wú)實(shí)測(cè)值時(shí)，可按下式計(jì)算:

其中，γf，γs分別為粉煤灰影響系數(shù)和粒化高爐礦渣粉影響系數(shù);fce為水泥28 d膠砂抗壓強(qiáng)度的實(shí)測(cè)值(如無(wú)實(shí)測(cè)值時(shí)可參照普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程進(jìn)行取值)。

4.4 確定砂率

砂子在砂、石總量中所占的百分率稱為砂率。合理砂率的選擇尤為重要，對(duì)混凝土的和易性好壞起著決定性的作用，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看關(guān)系到混凝土的耐久性、堅(jiān)固性。注意:用水量、砂率的選擇均應(yīng)符合JGJ 55-2011普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程的要求。

4.5 計(jì)算粗細(xì)骨料的用量

可采用體積法或質(zhì)量法進(jìn)行計(jì)算。采用體積法計(jì)算時(shí)應(yīng)以每立方米混凝土為單位;當(dāng)采用質(zhì)量法計(jì)算時(shí)應(yīng)取每立方米混凝土的假定質(zhì)量為2 350 kg/m3～2 450 kg/m3。

5 計(jì)算出實(shí)驗(yàn)室配合比

實(shí)驗(yàn)室配合比即單位體積內(nèi)各項(xiàng)材料用量的比值。

如:W/B=0.63。

膠凝材料∶砂子∶石子∶水 =1∶2.3∶4.0∶0.63。

6 混凝土施工配合比計(jì)算

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)砂、石實(shí)際含水率，調(diào)整配合比。

假定實(shí)驗(yàn)室配合比為:膠凝材料∶砂∶石 =mb∶ms∶mg。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得砂、石含水率分別為Ws，Wg。

實(shí)際用水量mw=mw0(原用水量)－Wsms－Wgmg。

水膠比保持不變，則必須扣除砂、石中的含水量，則施工配合比為:

膠凝材料∶砂∶石子 =mb∶ms(1+Ws)∶mg(1+Wg)。

實(shí)際用水量mw=mw0－Wsms－Wgmg。

7 實(shí)例

某建筑工程混凝土施工實(shí)驗(yàn)室配合比為1∶1.75∶3.12，水膠比0.5，每立方米混凝土的膠凝材料為380 kg，測(cè)得砂、石的含水率分別為4%，2%。求:混凝土施工配合比。

解:計(jì)算出砂、石及水的用量分別為:

由膠凝材料∶砂∶石子 =mb∶ms(1+Ws)∶mg(1+Wg)。

得到膠凝材料∶砂∶石子=380∶665×(1+4%)∶1 186× (1+2%)=380∶693∶1 210=1∶1.82∶3.18。

實(shí)際用水量 mw=mw0－Wsms－Wgmg=190－692×4% －1 210×2%=138。

每立方米混凝土中各種材料的用量:

膠凝材料:380 kg，砂:692 kg，石子:1 210 kg，水:138 kg。

則混凝土施工配合比為:1∶1.82∶3.18∶0.36。

這樣得出的配合比就可以直接使用到混凝土現(xiàn)場(chǎng)攪拌中了。

8 注意事項(xiàng)

1)施工中應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土拌合料的用水量。在實(shí)際施工中，操作者為圖施工方便，任意增加用水量，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度偏低的質(zhì)量事故。因此，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配備專業(yè)人員監(jiān)督計(jì)量，做到信息化施工，確保混凝土施工質(zhì)量。

2)及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)配合比。砂、石、骨料在混凝土中也起著重要的作用，施工中除了考慮其含泥量是否超標(biāo)以外，實(shí)際含水量的準(zhǔn)確測(cè)量也不容忽視，因此，在現(xiàn)場(chǎng)混凝土的配置中應(yīng)考慮這部分用水量。

3)應(yīng)準(zhǔn)確計(jì)量砂、石材料。施工單位在實(shí)際的生產(chǎn)中，要做到每車砂、石過(guò)稱，把材料計(jì)量控制在規(guī)范允許偏差范圍之內(nèi)。因?yàn)樯啊⑹^(guò)多或過(guò)少都會(huì)影響到混凝土的和易性，對(duì)施工造成不利因素。

可見(jiàn)，混凝土配合比設(shè)計(jì)的合理與否至關(guān)重要，關(guān)系到混凝土結(jié)構(gòu)的安全可靠，是關(guān)乎國(guó)計(jì)民生的大事，應(yīng)引起我們施工人員的足夠重視。