淺析漿體比在混凝土配合比中的運用

■吳曉雯

（福建省交通建設工程監理咨詢有限公司，福州 350000）

淺析漿體比在混凝土配合比中的運用

■吳曉雯

（福建省交通建設工程監理咨詢有限公司，福州 350000）

結合廈蓉高速改擴建工程A合同段混凝土配合比實例，根據假定容重法設計混凝土配合比，分析在水膠比、砂率不變的情況下漿體比對混凝土工作性能及經濟性的影響，總結漿體在配合比設計中參考范圍及其經濟效益，為水泥混凝土配合比設計的應用提供參考。

配合比 水膠比 漿體比 工作性 經濟性

混凝土是當代工程建設中運用最廣泛的結構材料，配合比設計是混凝土制備前最重要的環節，它是混凝土從原材料走向成品的關鍵。然而，由于混凝土是一種高度非均質的多相復雜體系，隨著我國交通行業的發展，混凝土的組成與制備技術也發生著變化，粉煤灰、礦粉等礦物摻合料及化學外加劑的使用使得混凝土配合比設計越來越復雜，配合比設計要素也越來越多。

本文結合在廈蓉高速公路改擴建工程 A合同段C30、C50配合比設計驗證過程中遇到的漿體比對混凝土工作性能影響的實例進行驗證分析，為水泥混凝土配合比設計提供參考。

1 漿體比的概念

漿體比是指混凝土中膠凝材料和水的體積與混凝土總體積之比即：

式中：Vp——漿體比（%）；

Vw——水占拌合物的體積（m3）；

Vc——水泥占拌合物的體積（m3）；

VMA——摻合料占拌合物的體積（m3）；

V總——混凝土的總體積（m3）。

2 漿體比對混凝土性能的影響及驗證

2.1 漿體比對混凝土新拌性能的影響

混凝土的新拌性能又稱工作性能，主要是指混凝土的和易性，影響因素包括用水量、膠凝材料和骨料等，因此，漿體比的大小對混凝土的新拌性能影響很大。水泥漿的主要作用是包裹在骨料表面并填充其空隙。在硬化前，水泥漿起潤滑作用，賦予拌合物一定和易性，便于施工。水泥漿硬化后，則將骨料膠結成一個堅實的整體，減小水泥在混凝土硬化過程中所產生的收縮增加混凝土的耐久性。如果漿體比過小，混凝土中漿體含量較少，砂石表面包裹的漿量就少，骨料比重較大，不僅使混凝土流動性降低，而且易發生泌水、離析現象，特別是對于一些水下結構物或者樁基施工時易造成斷樁的現象，隨漿體比增加，包裹骨料的漿體變多，和易性會逐漸變好，但一味的增加漿體，骨料比重偏小則混凝土會坍落度變大，強度降低。因此選擇漿體比的原則是：在滿足混凝土各項性能要求的前提下，盡可能選擇最經濟的漿體比值。

2.2 合理漿體比范圍驗證

現階段，福建省高速公路混凝土配合比大多是摻礦料及外加劑，比起素混凝土，摻加了礦料及外加劑的配合比能產生更好的經濟效益，但由于水泥及外加劑種類和原材料地域性影響，配合比的施工和易性就和漿體有很大的關系。在廈蓉高速公路改擴建工程A合同段C30、C50配合比設計驗證過程中遇到在同一個水膠比、砂率下不同漿體比的配合比拌合物工作性能有偏差的情況，故通過一系列的試驗進行驗證分析，找出一個較為合適的摻量范圍以供參考。

C30、C50配合比采用的原材料及其檢測指標如下：

①水泥：華潤水泥（龍巖雁石）有限公司，潤豐牌P.O 42.5、P.O52.5。

②砂：豐田鎮度假村堆料場，河砂（中砂）。

③碎石：A、B兩種類型，A類5～31.5mm豐田碎石，用于 C30，摻配比例為 4.75～13.2mm∶13.2～19mm∶19～31.5mm=30%∶50%∶20%；B類4.75～19mm碎石豐田碎石，用于C50，摻配比例為4.75～9.5mm∶9.5～19mm=25%∶75%。

④粉煤灰：廈門市嵩能粉煤灰開發有限公司，F類II級（取代水泥率20%）。

⑤外加劑：廈門宏發先科新型建材有限公司，HPCA-600型聚羧酸緩凝高性能減水劑（摻量1.0%）。

表1 水泥檢測結果

各項檢測指標均符合現行國家標準 《通用硅酸鹽水泥》（GB 175-2007）中的規定值。

表2 粗細集料檢測結果

根據《公路工程集料試驗規程》（JTG E42-2005）檢測粗細集料，符合交通部標準 《公路橋涵施工技術規范》（JTG/T F50-2011）中II類集料要求。

表3 飲用水檢測結果

根據《混凝土用水標準》（JGJ 63-2006）檢測，符合交通部標準《公路橋涵施工技術規范》（JTG/T F50-2011）中用水要求。

表4 粉煤灰檢測結果

根據GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》標準，符合粉煤灰F類II級技術要求。

表5 外加劑檢測結果

根據 GB8076-2008《混凝土外加劑》標準，該外加劑符合高性能減水劑緩凝型技術要求。

按照標準配合比設計方法選定的各配合比設計技術參數如下：

C30：試配強度:38.2 MPa；設計塌落度：140～180（mm）；選定水膠比0.44；砂率40%；漿體比：24.0%。

C50：試配強度:59.9 MPa；設計塌落度：140～180（mm）；選定水膠比0.33；砂率35%；漿體比：26.0%。

表6 每m3混凝土配合比材料用量（kg/m3）

在上述選定的各配合比基礎上，保持水膠比不變，漿體比按照2%增減進行配制，計算方式如下:

以C30為例：漿體比24.0%時，總容重為2373kg/m3（外加劑摻量較少且不變，故不計入）水膠比不變，即

則

即

式中,ms——每立方米混凝土配合比中砂用量（kg/m3）；

mg——每立方米混凝土配合比中碎石用量（kg/m3）；

mc——每立方米混凝土配合比中水泥用量（kg/m3）；

mw——每立方米混凝土配合比中水用量（kg/m3）；

mf——每立方米混凝土配合比中粉煤灰用量（kg/m3）。

以假定容重法計算，當漿體比變為22.0%時根據公式（1）、（2）、（3）計算可得每立方米混凝土配合比材料用量為mw∶mc∶ms∶mg∶mf=160∶290∶740∶1110∶73。

其余漿體比每立方米混凝土配合比材料用量均按此方式計算。

漿體比變化后各配合比混凝土拌合物工作性能及強度試驗結果如下：

表7 C30配合比中漿體比混凝土性能的影響(水膠比為0.44)

表8 C50配合比中漿體比混凝土性能的影響(水膠比為0.33)

試驗結果表明：在水膠比不變的情況下，漿體比增大，混凝土強度呈增長趨勢，標號越高強度增長越明顯。隨著漿體比的增大，坍落度增大，棍度變好，粘聚性先增加后降低，保水性由少到無再到多，含砂情況從多到少。漿體比對混凝土工作性能影響顯著，且漿體比存在一個最佳范圍：C30為22.0%～26.0%，C50為24.0%～28.0%。

從上述試驗得出的漿體比范圍中與各擬定配合比的漿體比還存在富余空間，為了得到最經濟漿體比，對擬定漿體比與最小漿體比范圍間進行二次驗證，漿體比按照0.5%增加，試驗結果如下：

表9 C30配合比中漿體比混凝土性能的影響（水膠比為0.44）

表10 C50配合比中漿體比混凝土性能的影響(水膠比為0.33)

3 混凝土成本對比

根據試驗對比結果，在滿足混凝土工作性能及強度的情況下，C30最小漿體比為22.5%，C50最小漿體比為24.5%，改變漿體比后配合比參數變化見表11，依據廈蓉高速改擴建工程A合同段提供的混凝土各組分參考單價，最小漿體比與擬定漿體比的配合比混凝土各組分的費用見表12：

表11 調整漿體比后每立方米混凝土配合比材料用量（kg/m3）

表12 每立方米混凝土費用（元）

由上表對比可知，在最小漿體比的情況下C30每立方米混凝土節約成本6.50元，C50每立方米混凝土節約成本9.86元，達到了節約混凝土成本的目的，獲得較好的經濟性。

4 結語

本文提出基于現行混凝土配合比標準設計方法下，設計C30、C50混凝土時選定水膠比、砂率后，由于漿體比對混凝土工作性能有著較大的影響，應該考慮漿體含量的調整，漿體比調整參考范圍為22%～28%，在此范圍內，選擇滿足混凝土工作性能和強度的最小漿體比對于設計混凝土配合比具有優良的經濟效益，可節約水泥6%左右。

本文提出的漿體比參考范圍是本項目在C30、C50摻粉煤灰和高性能聚羧酸減水劑內通過試驗研究建立的，在此范圍之外，尚需進一步研究。

[1]GB 175-2007，通用硅酸鹽水泥[S].

[2]JTG/T F50-2011，公路橋涵施工技術規范[S].

[3]GB/T1596-2005，用于水泥和混凝土中的粉煤灰[S].

[4]GB8076-2008，混凝土外加劑[S].

[5]JGJ 55-2011，普通混凝土配合比設計規程[S].

[6]GB/T50080-2002，普通混凝土拌合物性能試驗方法標準[S].

[7]GB/T 50081-2002，普通混凝土力學性能試驗方法標準[S].

[8]陳文超，藍垂林，林歡，杜鵬，王玲，高春勇.漿體比對混凝土性能的影響[A].北京；2013.

[9]王國友,石亮,劉建忠.基于漿骨比的現代混凝土配合比設計[A].江蘇南京：2014.