混凝土配合比研究

楊科俠 楊莉娜

(1.寶雞市勘察測繪院，陜西寶雞 721000;2.寶雞市第一建筑工程有限責任公司，陜西寶雞 721000)

1 混凝土配合比設計依據

混凝土配合比設計應滿足混凝土配制強度、拌合物性能、力學性能和耐久性能的設計要求。混凝土拌合物性能、力學性能和耐久性能的試驗方法應分別符合現行國家標準GB/T 50080普通混凝土拌合物性能試驗方法標準，GB/T 50081普通混凝土力學性能試驗方法標準和GB/T 50082普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準的規定。混凝土配合比設計應采用工程實際使用的原材料，并應滿足國家現行標準的有關要求;配合比設計應以干燥狀態骨料為基準，細骨料含水率應小于0.5%，粗骨料含水率應小于0.2%。普通混凝土的配合比設計參照 JGJ 55-2011普通混凝土配合比設計規程。對于有特殊要求的混凝土的配合比設計(包括抗滲混凝土、抗凍混凝土、高強混凝土、泵送混凝土、大體積混凝土)，亦可參照上述規程經過試配確定。在施工過程中，應及時積累資料，為合理調整混凝土配合比提供依據。

2 材料的選用

混凝土是由水泥、細骨料砂子、粗骨料石子及水等構成，混凝土中各種材料之間的比例關系稱為混凝土的配合比。混凝土配合比是決定混凝土強度的一項重要技術指標，需要具體的設計試配等工作才能確定合適的混凝土配合比應用到工程當中去。

1)水泥。水泥是決定混凝土成本的主要材料，又起到粘結、填充等重要作用，所以水泥的選用格外重要。水泥的選用主要是考慮到水泥的品種和強度等級。選擇水泥應根據工程的特點和所處的環境氣候條件等因素進行分析，并考慮當地水泥的供應情況作出選擇。其中以硅酸鹽系列水泥生產量最大、應用最為廣泛。

2)粗骨料。粗骨料是指粒徑大于4.75 mm的巖石顆粒。人工破碎而形成的石子稱為碎石，天然形成的石子稱為卵石。混凝土用的石子粒徑應根據混凝土性能要求、結構斷面尺寸、鋼筋間距等進行選擇。其中最大粒徑不得超過結構斷面最小尺寸的1/4，且不得超過鋼筋最小間距的3/4，對混凝土實心板，石子最大粒徑不宜超過板厚的1/2，且不超過50 mm。

3)細骨料。粒徑4.75 mm以下的骨料稱為細骨料，俗稱砂。砂按產源分為天然砂、人工砂兩類。天然砂是由自然風化、水流搬運和分選、堆積形成的粒徑小于4.75 mm的巖石顆粒，但不包括軟質巖、風化巖石的顆粒。天然砂包括河砂、湖砂、山砂和淡化海砂。人工砂是經除土處理的機制砂、混合砂的統稱。《水工混凝土施工規范2001》對細骨料(人工砂、天然砂)的要求:a.細骨料應質地堅硬、清潔、級配良好;人工砂的細度模數宜在2.4～2.8范圍內，天然砂的細度模數宜在2.2～3.0范圍內。使用山砂、粗砂，應采取相應的試驗論證。b.細骨料在開采過程中應定期或按一定開采的數量進行堿活性檢驗，有潛在危害時，應采取相應措施，并經專門試驗論證。c.細骨料的含水率應保持穩定，人工砂飽和面干的含水率不宜超過6%，必要時應采取加速脫水措施。

4)粉煤灰。粉煤灰在結構混凝土中，可置換水泥量高達60%，且不管是新拌混凝土還是硬化混凝土，都具有優越的性能。摻用粉煤灰對新拌混凝土的明顯好處是增大漿體的體積，用粉煤灰等量代替水泥，粉煤灰的體積要比水泥約大30%;再根據強度要求，用粉煤灰超量代替水泥時，多加的粉煤灰增大了細粉含量，因此增大了漿體—骨料比，大量的漿體填充骨料間的孔隙，包裹并潤滑了骨料顆粒，從而使新拌混凝土具有更好的粘聚性和可塑性。粉煤灰的骨料顆粒可以減少漿體—骨料間的界面摩擦，在骨料的接觸點起軸承潤滑作用，從而改善了新拌混凝土的和易性，并在不同程度上降低了需水量。混凝土中粉煤灰的火山灰反應生成水化硅酸鈣可以填充其中的孔隙，因而增強了抗滲能力，改善了抗腐蝕性能。

5)混凝土外加劑。混凝土外加劑可分為四類:改善混凝土拌合物流變性的外加劑。如減水劑、引氣劑;調節混凝土凝結時間、硬化性能的外加劑。如緩凝劑;改善混凝土耐久性的外加劑。如引氣劑;改善混凝土其他性能的外加劑。如膨脹劑。a.外加劑應根據外加劑的特點，結合使用目的，通過技術、經濟比較來確定外加劑的使用品種。如果使用一種以上的外加劑，必須經過配比設計，并按要求加入到混凝土拌合物中。在外加劑的品種確定后，摻量應根據使用要求、施工條件、混凝土原材料的變化進行調整。b.不同類型的外加劑各具特性，都有各自的適宜摻量范圍和限值。通常，無機鹽類早強劑摻量為膠凝材料質量的1%～2%;有機緩凝劑摻量為0.02%～0.1%;引氣劑摻量為 0.002%～0.1%;普通減水劑為0.2%～0.3%;高效減水劑為0.5%～1%。同一種外加劑用于不同混凝土時摻量也不盡相同。

3 配合比設計的基本步驟

3.1 配合比設計的基本要求

1)要滿足混凝土結構設計及施工要求的強度等級和混凝土配制強度。2)要使混凝土拌合物具有足夠的坍落度、良好的和易性、可塑性、不易產生離析現象。3)要滿足工程使用環境及氣候條件所要求的抗滲、抗凍、耐腐蝕等耐久性。

3.1.1 初步計算配合比

1)確定混凝土的配制強度;2)確定水灰比;3)確定水泥用量;4)計算砂率;5)確定砂石用量。

3.1.2 基本配合比

1)檢驗調整動作性;2)試拌材料總量;按初步配合比試拌一定體積混凝土拌合物，計算水泥、水、砂、石子等各種材料用量，經試拌后滿足和易性要求，并測得混凝土拌合物的體積密度，從而確定混凝土的基準配合比。混凝土應使用機械攪拌，混凝土最短攪拌時間，應該是粗細骨料、水泥、摻合料、外加劑以及一半水投入攪拌開始計算(另一半水可中途投入)，直到新拌混凝土出料計時停止。不得低于表1的規定。

表1 混凝土最短攪拌時間

3.1.3 試驗室配合比

1)根據基準配合比和水灰比，配制一組混凝土試件。2)檢驗混凝土拌合物的性能。3)確定水灰比，并重新計算水泥和砂石用量。

3.1.4 施工配合比

1)測定現場砂石料的實際含水率。2)將砂石中含水量扣除，并相應的增加砂石料的稱量值。

3.2 生產配合比的調整及施工中的控制

1)嚴格控制混凝土施工時的用水量;2)調整生產配合比時，應準確測量生產現場砂、石的實際含水量;3)砂、石材料應準確計量。

表2 混凝土拌合物運輸時間限制

4 混凝土的運輸

混凝土運輸的含義是指混凝土拌合料自攪拌機中出料至澆筑入模這一段運送距離，以及在運送過程中所消耗的時間。不論采用何種運輸手段，都必須保證在運輸過程中，混凝土的勻質性不遭破壞，坍落度不受或少受影響，并在混凝土初凝前完成。運輸時間不宜超過表2的規定。

5 結語

在實習期間，通過自己的親身實踐，混凝土的配合比需要良好的試驗經驗和耐心的按步驟試驗，否則混凝土的質量得不到良好效果，既浪費了材料又耽誤了時間，更加嚴重的是如果按照不符合要求的配合比制作出來的混凝土，達不到抗壓抗折強度，制作出來的樁和橋梁將會產生不可估計的工程失誤，釀成了悲劇，造成不必要的損失，給國家、社會、公司會造成不可逆轉的后果。由于目前混凝土配合比報批時須提供原材料檢驗報告和總堿量及氯離子指標的計算成果，因此，混凝土配合比設計試驗前應按鐵建設［2005］160號鐵路混凝土工程施工質量驗收補充標準要求對水泥，粗細骨料，拌合用水，外加劑，粉煤灰，礦渣粉等原材料進行所有指標檢驗，在配合比試驗前完成常規項目的試驗。合理的配合比設計應該在符合相關規范給出的包括強度、耐久性、均勻性、和易性、滲透性和經濟性等要求的前提下，確定各種成分的用量，從而獲得最經濟和適用的混凝土。

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