淺析普通混凝土配合比設計方法

宰文軻

摘 要：混凝土配合比設計是混凝土設計、生產和應用的最重要環節之一。混凝土配合比設計應滿足混凝土配制強度及其他力學性能、拌合物性能、長期性能和耐久性能的設計要求。

關鍵詞：混凝土；配合比設計；強度；試拌調整

混凝土一般是由水泥、砂、石和水組成。為改善混凝土的某些性能，還常加入適量的外加劑和摻合料。混凝土中各種材料之間的比例關系稱為混凝土的配合比。主要的參數為水膠比，砂率，用水量。混凝土隨著科學的不斷發展，其用途也越來越廣泛。

1 普通混凝土配合比設計的基本要求

普通混凝土配合比設計的基本要求是：混凝土配合比設計不僅僅應滿足配制強度要求，還應滿足施工性能，其他力學性能、長期性能和耐久性能的要求。并且應盡可能經濟合理，環保節能。普通混凝土應用于建設工程的重要結構部位，為保證配合比的設計正確合理，應注意以下幾個問題：（1）做好配合比設計前的準備工作；（2）掌握并檢驗各種材料的特性及指標；（3）設計混凝土的配合比并進行相應實驗得到實驗室配合比；（4）按照施工的條件進行混凝土配合比設計的調整和控制；（5）在保證混凝土質量的前提下，應注重經濟效益，并作出相應的防治措施。

2 原材料選擇

2.1 水泥

應根據設計、施工要求及工程所處環境確定水泥品種與強度等級。對于一般建筑結果及預制構件的普通混凝土，宜采用通用硅酸鹽水泥；有特殊要求的混凝土也可采用其他品種的水泥。水泥強度等級的選擇，應與混凝土的設計強度等級相適應。一般以水泥強度等級為混凝土強度等級的1.5～2.0倍為宜，對于高強度等級混凝土可取0.9～1.5倍。用低強度等級水泥配制高強度等級混凝土時，會使水泥用量過大，不經濟，而且還會影響混凝土的其他技術性質。用高強度等級水泥配制低強度等級混凝土時，會使水泥用量偏少，影響和易性及密實度，導致該混凝土耐久性差，故必須這么做時應摻入一定數量的混合材料。在配合比設計時，一半根據混凝土單位用水量和水膠比來確定膠凝材料用量，然后根據礦物摻合料的類型和摻量確定水泥用量，最后結合設計和耐久性等要求，選擇適宜的水泥用量。

2.2 礦物摻合料

為改善混凝土性能、節約水泥、調整混凝土強度等級，在混凝土拌合時加入的天然的或人工的礦物材料，統稱為混凝土摻合料。混凝土摻合料分為活性礦物摻合料和非活性礦物摻合料。非活性摻合料基本不與水泥組分起反應。活性礦物摻合料本身不硬化或硬化速度很慢，但能與水泥水化生成的Ca（OH）2起反應，生成具有膠凝能力的水化產物，如粉煤灰、粒化高爐礦渣粉、硅灰、沸石粉等。

2.3 粗骨料

粗骨料應符合現行行業標準《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》JGJ52的規定。宜選用規模生產能力、技術裝備先進、質量穩定、質量管理嚴格的大型廠家生產的骨料。宜選用反擊式破碎機生產的碎石。粗骨料的級配和粒形不好，必然要加大混凝土的膠凝材料用量和用水量，這樣會增加混凝土的收縮開裂和滲透性。理想的石子應該是清潔、顆粒盡量接近等徑、、連續級配、針片狀顆粒盡量少、無潛活性。

2.4 細骨料

普通混凝土用細骨料按產源可分為：天然砂和人工砂。砂的粗細程度按細度模數可分為：粗砂：3.7-3.1；中砂：3.0-2.3；細砂：2.2-1.6；特細砂：1.5-0.7。砂按技術要求可分為三個級配區：I類：宜用于強度等級大于C60的混凝土；II類：宜用于強度等級小于C30-C60及抗凍、抗滲或其他要求的混凝土；III類：宜用于強度等級下于C30的混凝土。配制混凝土宜優先使用II區中砂。當采用I時應提高砂率，并保持足夠的水泥用量，滿足混凝土的和易性；當采用III區中砂時，宜適當降低砂率；當采用特細砂時，應符合相應的規定。

2.5 外加劑

在攪拌時加入的能顯著提高混凝土性能的材料稱為混凝土外加劑，其摻量不超過水泥質量的5%，個別情況下其用量可達到水泥用量的10%以上。在混凝土摻入少量外加劑。不僅可以顯著改善混凝土質量及施工性能，而且還可以有效提高混凝土工程的耐久性，滿足不同工程對混凝土性能的要求。

2.6 水

水是混凝土組成中比不可少的材料之一，水對混凝土的性能起著重要影響：混凝土澆筑后表面的泌出的水對混凝土性能的影響有利有弊；水灰比決定著混凝土的強度；一些有害離子（如氯離子）通過水向混凝土中摻入而進入混凝土中并對混凝土的性能產生不良影響，且有可能導致混凝土中的鋼筋生銹；飽水混凝土在受冰凍時結冰對混凝土產生膨脹壓，水的存在使混凝土更容易碳化，也使得混凝土中的堿骨料反應得以持續進行。

3 混凝土配置強度

通常用28d齡期強度作為結構設計、配合比設計和混凝土評定的參數。采用抗壓強度的主要原因為：在結構物中，混凝土主要承受壓力，其抗壓強度比抗拉強度要大得多；混凝土的其他性能往往與抗壓強度存在一定的相關關系；在結構設計過程中，常采用抗壓強度作為主要設計參數；抗壓試驗方便易行，成本較為低廉。

4 混凝土配合比確定及試拌調整

不論是采用抗壓強度還是抗折強度為設計指標，我國的配合比設計步驟多數如下：根據設計要求選定工程所用原材料；確定配制強度和耐久性指標；計算或選擇水膠比；確定單位用水量；計算礦物摻合料和外加劑用量；計算粗細骨料用量；確定計算配合比。

計算配合比應通過試拌測試并滿足拌合物性能要求；不管假定用水量如何，必須達到坍落度或擴展度要求；含氣量達到要求；測試實際容重；試驗室應仔細觀察混凝土工作性、抗離析性能和抹面性能。

隨后，應根據下面步驟進行配合比調整：（1）根據調整后凈用水量重新計算單位用水量；（2）如果沒有獲得所需含氣量（對于引氣混凝土），針對要求的含氣量應重新估計外加劑用量；（3）根據假定容重和實測容重之比進行調整，以保證混凝土產量。

混凝土配制強度應按下式計算：

cu，0≥fcu，k+1.645σ

fcu，0——混凝土配制強度（MPa）；

fcu，k——混凝土立方體抗壓強度標準值（MPa）；

σ——混凝土強度標準差（MPa）。

5 結束語

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，獲得最經濟和適用的混凝土。

參考文獻：

[1] 普通混凝土配合比設計規程（JGJ55-2011）

[2] 廉慧珍 評“普通混凝土配合比設計規程”JGJ55-2011