混凝土配合比方案

高性能混凝土配合比设计方案一、混凝土配制强度的确定混凝土配制强度应按下式计算：公式1：fcu，0≥fcu，k+1.645σ，式中fcu，0———混凝土配制强度（MPa）；fcu，k———混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）；σ———混凝土强度标准差（MPa）。σ是检验混凝土生产质量水平的标准之一。其值应由搅拌站提供的近期生产混凝土的强度统计值计算。当无历史资料时，其值应符合下列规定：当混凝土强度等级为C10和C15级时，σ应不小于2.0MPa；当混凝土强度等级为C20和C25级时，σ应不小于2.5MPa；当混凝土强度等级大于或等于C30级时，σ应不小于3.0MPa。二、混凝土水灰比的确定我们知道，混凝土的强度与水泥强度成正比，与水灰比成反比。那么，则有：公式2:fcu，0=Afce/W/C式中fcu，0———混凝土配制强度（MPa）；fce———水泥28d抗压强度实测值（MPa）；A———经验系数；W/C———水灰比。我们可将公式2变化为：公式3:W/C=Afce/fcu,o公式3与现行行业标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000中水灰比的计算公式相比，则较为简单实用。关于经验系数A的取值，一般为0.40~0.45。我们可以根据28d时的混凝土强度实测值和水泥强度实测值反过来进行推定、验证。我们应该根据混凝土的各种原材料、拌合物性能等，确定不同的A值，用于指导混凝土水灰比的确定。三、混凝土用水量的确定所谓混凝土用水量是指混凝土的和易性（流动性、黏聚性和保水性等）良好，坍落度和扩展度能够达到一定标准时的单方用水量。影响混凝土用水量的因素可以概括为：1.混凝土中整个颗粒的级配情况。包括砂、石等相对大颗粒的级配和水泥、掺合料等相对小颗粒的级配。若颗粒级配好，则混凝土用水量低（孔隙少，则游离水少）；反之，则用水量高。2.混凝土中吸水性材料（包括与水反应的材料）的含量情况，如砂石的含泥量、石粉含量、有害物质等；水泥和掺合料中的游离氧化钙、铝酸三钙等。若吸水性材料（包括与水反应的材料）的含量低，则混凝土用水量低；反之，则用水量高。3.混凝土中表面活性剂（减水剂等）的含量情况。若混凝土中表面活性剂的含量高，则混凝土用水量低（分散作用强，能够释放出更多的水泥絮凝体中被包裹的水分子）；反之，则用水量高。在一般情况下，对含泥量为3%的天然砂中砂，其混凝土每立方米用水量可假定为185kg；对石粉含量为5%的机制砂中砂，其混凝土每立方米用水量可假定为195kg（掺用掺量合适的外加剂和掺合料等）。此处为5mm～31.5mm连续级配的碎石。一般来讲，含泥量（或石粉含量）降低或提高1%，其每立方米混凝土用水量可相应降低或提高3kg～5kg。对于其他的影响因素，其混凝土用水量应按上述三点并结合假定值进行相应的调整与确定。四、混凝土水泥用量的确定水灰比已知，用水量已知，则水泥用量即知。公式4:mco=mwo/W/C式中mwo———每立方米混凝土的用水量（kg）；mco———每立方米混凝土的水泥用量（kg）。在此，应注意每立方米混凝土的最小胶料用量（水泥+掺合料）不能低于300kg。五、混凝土掺合料用量的确定一般常用的掺合料有粉煤灰、超细矿渣粉和硅灰等。混凝土掺合料用量的确定应符合以下两点：1.必须满足各类工程和各种施工工艺的要求；2.必须满足混凝土的和易性、凝结时间和强度的要求。根据以上两点，并结合水泥的品种、强度等级、实测强度和大气温度，以及掺合料的质量确定掺合料的最佳掺量。一般可采用等量取代法、超量取代法和外加法。在一般情况下，掺用两种或两种以上的掺合料比掺用单一的掺合料效果要好，可以改善其细微颗粒的级配。混凝土的掺合料用量应按下列公式计算：公式5:mfo=mco×B×C式中mfo———每立方米混凝土掺合料的用量（kg）；B———混凝土掺合料的取代率，一般为：10%～50%；C———混凝土掺合料的取代系数，一般为0.8～2.0。取代后的混凝土水泥用量（mcl）应为：公式6:mc1=mco×（1-B）目前，用海鑫水泥配制的一般强度等级泵送混凝土中掺合料的掺量为：海鑫P·S·A32.5矿渣硅酸盐水泥。彤阳S95级超细矿渣粉：20%的取代率×1.0的取代系数。河津Ⅱ级粉煤灰：10%的取代率×1.5的取代系数。海鑫P·S·A42.5矿渣硅酸盐水泥。彤阳S95级矿渣粉：30%的取代率×1.0的取代系数。河津Ⅱ级粉煤灰：10%的取代率×1.5的取代系数。以上可作为参考。在此要注意的是，比表面积大的掺合料的掺量应大，比表面积小的掺合料的掺量应小，要追求胶凝材料中颗粒的最佳级配。六、混凝土外加剂用量的确定首先，必须选用适应性良好（初始好、坍损小、凝结时间正常）的外加剂。一般为：减水率20%以上，凝结时间12h～14h。其次，应确定外加剂的最佳掺量。若掺量高，则气泡多、沉淀扒底、离析、泌水、凝结时间长（或不凝固）；若掺量低，则料稠、料黏、流动性差、坍落度损失大。在此，我们应该判断区分是减水组分或是缓凝组分的多与少。混凝土的外加剂用量（myo）应按下列公式计算：公式7:myo=（mc1+mfo）×D式中D———外加剂掺量（%）。最后，应按照“外加剂掺量定混凝土的坍落度”的理论，进行混凝土外加剂用量的确定与使用。即若需要较大坍落度的混凝土，则增大外加剂的掺量；反之，则降低外加剂的掺量。七、混凝土砂率的确定泵送混凝土的最佳砂率可按表选取1.差0.01水胶比,砂率差0.5%。2.差0.1砂细度模数,砂率差1%。3.此为砂含泥量（或石粉含量）4%时选用。含泥量（或石粉含量）提高或降低1%，砂率降低或提高1%。4.此为粗骨料﹙碎石﹚粒径为5mm～31.5mm时选用。粗骨料粒径越大，砂率越小；反之，则越大。粗骨料粒径为5mm～19.0mm时，砂率应提高5%左右；粗骨料粒径为5mm～9.5mm时，砂率应提高10%左右。5.此为混凝土坍落度180mm时选用。坍落度越大，砂率则越大；反之，则越小。坍落度每增大或减小20mm～30mm，砂率则提高或降低1%关于泵送混凝土最佳砂率确定的几点补充：1.配制泵送混凝土宜优先选用Ⅱ区砂。当采用Ⅰ区砂时，应提高砂率；当采用Ⅲ区砂时，应降低砂率。2.在多数情况下，砂的颗粒级配是不符合规定的。若0.60mm以上颗粒超标，则应提高砂率，可按每超标10%，提高砂率1%计算；若0.60mm以下颗粒超标，则应降低砂率，可按每超标10%，降低砂率1%计算。3.通过0.30mm筛孔的颗粒含量不应少于15%，通过0.15mm筛孔的颗粒含量不应少于5%。如果这两部分颗粒较少时，可掺加粉煤灰或超细矿渣粉等掺合料予以弥补。4.若Ⅱ级以下粉煤灰用量比较大（黏性大）时，则应适当降低砂率。5.在一般情况下，可通过“差多少胶料差多少砂”来进行简单计算。例如：首先根据混凝土所用原材料确定两个砂率合适的配合比，混凝土所用原材料不同，其X值也不同。（注：该砂含石率为30.0%）。则有：X〔（292+83+62）-（250+54+71）〕＝（1055-950）经计算可知：X=1.7那么，在此混凝土所用原材料的情况下，可通过“差1kg胶料差1.7kg砂”来进行简单计算。例如：对350kg/m3的胶料用量，其砂可取1098kg/m3；对400kg/m3的胶料用量，其砂可取1012kg/m3。6.自卸的混凝土（特别是路面混凝土）应降低砂率。总之，追求最佳砂率，再加上以上所述的追求胶凝材料颗粒的最佳级配，即是追求混凝土中整个颗粒的最佳级配，即是追求混凝土拌合物最佳的和易性。此时，混凝土的性能最好、强度最高。八、混凝土配合比的计算一般采用重量法，应按下列公式计算：公式8:mc1+mfo+ms1+mgo+mwo+myo=mcp公式9:βs=(mso/mso=mgo)×100%公式10:ms1=mso/（1-E）式中mso———每立方米混凝土的细集料用量（kg）；ms1———换算含石率后每立方米混凝土的细集料用量（kg）；mgo———每立方米混凝土的粗集料用量（kg）；E———砂的含石率（%）；mcp———每立方米混凝土拌合物的假定重量（kg），其值可取2350kg～2450kg。九、混凝土配合比的试配、调整与确定按计算的配合比进行试拌，以检查拌合物的性能。当试拌得出的拌合物坍落度（或坍落度经时损失）不能满足要求，或和易性（流动性、黏聚性和保水性等）不好时，应在保证水灰比不变的条件下相应调整用水量、外加剂掺量或砂率，直到符合要求为止；然后提出混凝土强度试验用的基准配合比。掺合料的掺量应根据混凝土的和易性、凝结时间，以及强度进行调整与确定。我们可将基准配合比的水灰比分别增加和减少0.05（高强混凝土为0.02），再设计两个对比配合比，然后进行试配、调整并校正。将3个配合比分别制作成试件，标准养护到28d时试压。最后，选取最合理、最经济的配合比作为确定的设计配合比。十、混凝土施工配合比的换算一般情况下，砂、石均含有水分。那么，则有：公式11:ms2=ms1（1+F）公式12:mg1=mgo（1+G）公式13:mw1=mwo-｛﹙ms2-ms1）+（mg1-mgo）｝公式14:mc1+mfo+ms2+mg1+mw1+myo=mcp式中ms2———再换算含水率后每立方米混凝土的细集料用量（kg）；mg1———再换算含水率后每立方米混凝土的粗集料用量（kg）；F———砂的含水率（%）；G———石的含水率（%）。十一、普通混凝土、耐久性混凝土及高性能混凝土原材料对比原材料种类普通混凝土耐久性混凝土（客运专线）细骨料粗砂、中砂、细砂、特细砂人工砂、山砂、冲洗符合条件的海砂应选用天然河砂，也可选用人工砂，不宜使用山砂。在不具备可靠冲洗条件的情况下不得使用海砂，宜优先选用中粗砂。用海砂拌制混凝土氯离子含量不得大于0.06%;用山砂拌制≤C30混凝土压碎指标不得大于35%;碱活性砂浆棒膨胀率＜0.10％吸水率≯2％坚固性：硫酸钠溶液浸泡5次循环后质量损失率≯8％Cl-含量≤0.02%碱活性砂浆棒膨胀率＜0.10％外加剂第一代第二代全用第三代聚羧酸盐高效减水剂减水率≥20％含气量：用于配制非抗冻混凝土时≥3.0％用于配制抗冻性混凝土时≥4.5％坍落度保留值：30min≥180mm60min≥150mm收缩率比≤135％相对耐久性指标（200次）≥80％3.硅灰技术要求序号名称技术要求1烧失量(%)≤6≤122Cl-含量(%)不宜大于0.023SiO2含量(%)≥854比表面积(m2/kg)≥180005需水量比(%)≤125≤1006含水率(%)≤3.07活性指数(%)，28d≥85混凝土拌合物性能结构物名称灌注桩基础、承台墩台、涵洞支承垫石预应力梁梁面纤维混凝土入模坍落度≤220mm≤180mm≤120mm≤180mm≤120mm混凝土配合比设计就是要在满足混凝土设计技术指标、适应施工技术方案的前提下，尽可能降低混凝土单位用水量。配合比优化的目标是在满足设计技术指标及施工要求的前提下，达到高性能混凝土的要求，使混凝土具有较高的耐久性、抗裂性、低热性、体积稳定性、良好工作性和经济合理性。为此，我们在混凝土配合比试验设计过程中，根据昆凝土设计指标要求和地材的特点，对原材料进行了优选，采取小水胶比和增大粉煤灰掺量等技术路线，对配合比进行了优化。在优化过程中主要采取了如下几项技术措施：1掺用I级粉煤灰改善混凝土性能通过对3个厂家不同品质的粉煤灰进行的品质检验及混凝土用水量试验，发现：(1)I级粉煤灰具有一定的减水效果，Ⅱ级粉煤灰没有减水作用，而Ⅲ级粉煤灰反而增加了混凝土的用水量；(2)粉煤灰需水量比X与混凝土用水量W存在特别显著的相关关系，其相关关系式为：W＝8．166＋1．341X(kg／m3)，相关系数r=0，993，均方差S=0．96。试验分析表明，粉煤灰需水量比是反映粉煤灰品质的重要指标，它直接影响混凝土单位用水量的大小。I级粉煤灰不同掺量对各级配混凝土用水量的影响结果见表1。表11级粉煤灰掺量对混凝土用水量的影响粉煤灰掺量／％混凝土用水量／(kg·m-3)减水剂掺量／％二级配三级配01621611