混凝土配合比方案.doc

高性能混凝土配合比設(shè)計方案一、混凝土配制強度的確定 混凝土配制強度應(yīng)按下式計算： 公式1：fcu，0fcu，k+1.645， 式中fcu，0混凝土配制強度（MPa）； fcu，k混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）； 混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差（MPa）。 是檢驗混凝土生產(chǎn)質(zhì)量水平的標(biāo)準(zhǔn)之一。其值應(yīng)由攪拌站提供的近期生產(chǎn)混凝土的強度統(tǒng)計值計算。當(dāng)無歷史資料時，其值應(yīng)符合下列規(guī)定：當(dāng)混凝土強度等級為C10和C15級時，應(yīng)不小于2.0MPa；當(dāng)混凝土強度等級為C20和C25級時，應(yīng)不小于2.5MPa；當(dāng)混凝土強度等級大于或等于C30級時，應(yīng)不小于3.0MPa。 二、混凝土水灰比的確定 我們知道，混凝土的強度與水泥強度成正比，與水灰比成反比。那么，則有： 公式2:fcu，0=Afce/W/C 式中fcu，0混凝土配制強度（MPa）； fce水泥28d抗壓強度實測值（MPa）； A經(jīng)驗系數(shù)； W/C水灰比。 我們可將公式2變化為： 公式3:W/C=Afce/fcu,o 公式3與現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程JGJ55-2000中水灰比的計算公式相比，則較為簡單實用。 關(guān)于經(jīng)驗系數(shù)A的取值，一般為0.400.45。我們可以根據(jù)28d時的混凝土強度實測值和水泥強度實測值反過來進行推定、驗證。我們應(yīng)該根據(jù)混凝土的各種原材料、拌合物性能等，確定不同的A值，用于指導(dǎo)混凝土水灰比的確定。 三、混凝土用水量的確定 所謂混凝土用水量是指混凝土的和易性（流動性、黏聚性和保水性等）良好，坍落度和擴展度能夠達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)時的單方用水量。 影響混凝土用水量的因素可以概括為： 1.混凝土中整個顆粒的級配情況。包括砂、石等相對大顆粒的級配和水泥、摻合料等相對小顆粒的級配。若顆粒級配好，則混凝土用水量低（孔隙少，則游離水少）；反之，則用水量高。 2.混凝土中吸水性材料（包括與水反應(yīng)的材料）的含量情況，如砂石的含泥量、石粉含量、有害物質(zhì)等；水泥和摻合料中的游離氧化鈣、鋁酸三鈣等。若吸水性材料（包括與水反應(yīng)的材料）的含量低，則混凝土用水量低；反之，則用水量高。 3.混凝土中表面活性劑（減水劑等）的含量情況。若混凝土中表面活性劑的含量高，則混凝土用水量低（分散作用強，能夠釋放出更多的水泥絮凝體中被包裹的水分子）；反之，則用水量高。 在一般情況下，對含泥量為3%的天然砂中砂，其混凝土每立方米用水量可假定為185kg；對石粉含量為5%的機制砂中砂，其混凝土每立方米用水量可假定為195kg（摻用摻量合適的外加劑和摻合料等）。此處為5mm31.5mm連續(xù)級配的碎石。 一般來講，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應(yīng)降低或提高3kg5kg。 對于其他的影響因素，其混凝土用水量應(yīng)按上述三點并結(jié)合假定值進行相應(yīng)的調(diào)整與確定。 四、混凝土水泥用量的確定 水灰比已知，用水量已知，則水泥用量即知。 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，應(yīng)注意每立方米混凝土的最小膠料用量（水泥+摻合料）不能低于300kg。 五、混凝土摻合料用量的確定 一般常用的摻合料有粉煤灰、超細(xì)礦渣粉和硅灰等。 混凝土摻合料用量的確定應(yīng)符合以下兩點：1.必須滿足各類工程和各種施工工藝的要求；2.必須滿足混凝土的和易性、凝結(jié)時間和強度的要求。 根據(jù)以上兩點，并結(jié)合水泥的品種、強度等級、實測強度和大氣溫度，以及摻合料的質(zhì)量確定摻合料的最佳摻量。 一般可采用等量取代法、超量取代法和外加法。 在一般情況下，摻用兩種或兩種以上的摻合料比摻用單一的摻合料效果要好，可以改善其細(xì)微顆粒的級配。 混凝土的摻合料用量應(yīng)按下列公式計算： 公式5:mfo=mcoBC 式中mfo每立方米混凝土摻合料的用量（kg）； B混凝土摻合料的取代率，一般為：10%50%； C混凝土摻合料的取代系數(shù)，一般為0.82.0。 取代后的混凝土水泥用量（mcl）應(yīng)為： 公式6:mc1=mco（1-B） 目前，用海鑫水泥配制的一般強度等級泵送混凝土中摻合料的摻量為： 海鑫PSA32.5礦渣硅酸鹽水泥。彤陽S95級超細(xì)礦渣粉：20%的取代率1.0的取代系數(shù)。河津級粉煤灰：10%的取代率1.5的取代系數(shù)。 海鑫PSA42.5礦渣硅酸鹽水泥。彤陽S95級礦渣粉：30%的取代率1.0的取代系數(shù)。河津級粉煤灰：10%的取代率1.5的取代系數(shù)。 以上可作為參考。在此要注意的是，比表面積大的摻合料的摻量應(yīng)大，比表面積小的摻合料的摻量應(yīng)小，要追求膠凝材料中顆粒的最佳級配。 六、混凝土外加劑用量的確定 首先，必須選用適應(yīng)性良好（初始好、坍損小、凝結(jié)時間正常）的外加劑。一般為：減水率20%以上，凝結(jié)時間12h14h。 其次，應(yīng)確定外加劑的最佳摻量。若摻量高，則氣泡多、沉淀扒底、離析、泌水、凝結(jié)時間長（或不凝固）；若摻量低，則料稠、料黏、流動性差、坍落度損失大。在此，我們應(yīng)該判斷區(qū)分是減水組分或是緩凝組分的多與少。 混凝土的外加劑用量（myo）應(yīng)按下列公式計算： 公式7:myo=（mc1+mfo）D 式中D外加劑摻量（%）。 最后，應(yīng)按照“外加劑摻量定混凝土的坍落度”的理論，進行混凝土外加劑用量的確定與使用。即若需要較大坍落度的混凝土，則增大外加劑的摻量；反之，則降低外加劑的摻量。 七、混凝土砂率的確定泵送混凝土的最佳砂率可按表選取 1.差0.01水膠比,砂率差0.5%。2.差0.1砂細(xì)度模數(shù),砂率差1%。3.此為砂含泥量（或石粉含量）4%時選用。含泥量（或石粉含量）提高或降低1%，砂率降低或提高1%。4.此為粗骨料碎石粒徑為5mm31.5mm時選用。粗骨料粒徑越大，砂率越?。环粗?，則越大。粗骨料粒徑為5mm19.0mm時，砂率應(yīng)提高5%左右；粗骨料粒徑為5mm9.5mm時，砂率應(yīng)提高10%左右。5.此為混凝土坍落度180mm時選用。坍落度越大，砂率則越大；反之，則越小。坍落度每增大或減小20mm30mm，砂率則提高或降低1%關(guān)于泵送混凝土最佳砂率確定的幾點補充： 1.配制泵送混凝土宜優(yōu)先選用區(qū)砂。當(dāng)采用區(qū)砂時，應(yīng)提高砂率；當(dāng)采用區(qū)砂時，應(yīng)降低砂率。 2.在多數(shù)情況下，砂的顆粒級配是不符合規(guī)定的。若0.60mm以上顆粒超標(biāo)，則應(yīng)提高砂率，可按每超標(biāo)10%，提高砂率1%計算；若0.60mm以下顆粒超標(biāo)，則應(yīng)降低砂率，可按每超標(biāo)10%，降低砂率1%計算。 3.通過0.30mm篩孔的顆粒含量不應(yīng)少于15%，通過0.15mm篩孔的顆粒含量不應(yīng)少于5%。如果這兩部分顆粒較少時，可摻加粉煤灰或超細(xì)礦渣粉等摻合料予以彌補。 4.若級以下粉煤灰用量比較大（黏性大）時，則應(yīng)適當(dāng)降低砂率。 5.在一般情況下，可通過“差多少膠料差多少砂”來進行簡單計算。 例如：首先根據(jù)混凝土所用原材料確定兩個砂率合適的配合比，混凝土所用原材料不同，其X值也不同。（注：該砂含石率為30.0%）。則有： X（292+83+62）-（250+54+71）（1055-950） 經(jīng)計算可知：X=1.7 那么，在此混凝土所用原材料的情況下，可通過“差1kg膠料差1.7kg砂”來進行簡單計算。例如：對350kg/m3的膠料用量，其砂可取1098kg/m3；對400kg/m3的膠料用量，其砂可取1012kg/m3。 6.自卸的混凝土（特別是路面混凝土）應(yīng)降低砂率。 總之，追求最佳砂率，再加上以上所述的追求膠凝材料顆粒的最佳級配，即是追求混凝土中整個顆粒的最佳級配，即是追求混凝土拌合物最佳的和易性。此時，混凝土的性能最好、強度最高。 八、混凝土配合比的計算 一般采用重量法，應(yīng)按下列公式計算： 公式8:mc1+mfo+ms1+mgo+mwo+myo=mcp 公式9:s=(mso/mso=mgo)100% 公式10:ms1=mso/（1-E） 式中mso每立方米混凝土的細(xì)集料用量（kg）； ms1換算含石率后每立方米混凝土的細(xì)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2350kg2450kg。 九、混凝土配合比的試配、調(diào)整與確定 按計算的配合比進行試拌，以檢查拌合物的性能。當(dāng)試拌得出的拌合物坍落度（或坍落度經(jīng)時損失）不能滿足要求，或和易性（流動性、黏聚性和保水性等）不好時，應(yīng)在保證水灰比不變的條件下相應(yīng)調(diào)整用水量、外加劑摻量或砂率，直到符合要求為止；然后提出混凝土強度試驗用的基準(zhǔn)配合比。摻合料的摻量應(yīng)根據(jù)混凝土的和易性、凝結(jié)時間，以及強度進行調(diào)整與確定。 我們可將基準(zhǔn)配合比的水灰比分別增加和減少0.05（高強混凝土為0.02），再設(shè)計兩個對比配合比，然后進行試配、調(diào)整并校正。將3個配合比分別制作成試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護到28d時試壓。 最后，選取最合理、最經(jīng)濟的配合比作為確定的設(shè)計配合比。 十、混凝土施工配合比的換算 一般情況下，砂、石均含有水分。那么，則有： 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再換算含水率后每立方米混凝土的細(xì)集料用量（kg）； mg1再換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對比原材料種類普通混凝土耐久性混凝土（客運專線）細(xì)骨料粗砂、中砂、細(xì)砂、特細(xì)砂人工砂、山砂、沖洗符合條件的海砂應(yīng)選用天然河砂，也可選用人工砂，不宜使用山砂。在不具備可靠沖洗條件的情況下不得使用海砂，宜優(yōu)先選用中粗砂。用海砂拌制混凝土氯離子含量不得大于0.06%;用山砂拌制C30混凝土壓碎指標(biāo)不得大于35%;堿活性砂漿棒膨脹率0.10吸水率2堅固性：硫酸鈉溶液浸泡5次循環(huán)后質(zhì)量損失率8Cl-含量0.02%堿活性砂漿棒膨脹率0.10外加劑第一代第二代 全用第三代聚羧酸鹽高效減水劑減水率20含氣量：用于配制非抗凍混凝土?xí)r3.0 用于配制抗凍性混凝土?xí)r4.5坍落度保留值：30min180mm 60min150mm收縮率比135相對耐久性指標(biāo)（200次）803. 硅灰技術(shù)要求序號名 稱技術(shù)要求1燒失量(%)6122Cl-含量(%)不宜大于0.023SiO2含量(%)854比表面積(m2/kg )180005需水量比(%)1251006含水率(%)3.07活性指數(shù)(%)，28 d85混凝土用水飲用水符合條件中水不能采用海水混凝土拌合用水品質(zhì)指標(biāo)項 目預(yù)應(yīng)力砼鋼筋砼素 砼pH值4.54.54.5不溶物(mg/L)200020005000可溶物(mg/L)2000500010000氯化物Cl- (mg/L)50010003500硫酸鹽SO42-(mg/L)60020002700堿含量（當(dāng)量Na2O）(mg/L)150015001500 混凝土拌合物性能結(jié)構(gòu)物名稱灌注樁基礎(chǔ)、承臺墩臺、涵洞支承墊石預(yù)應(yīng)力梁梁面纖維混凝土入模坍落度220mm180mm120mm180mm120mm混凝土配合比設(shè)計就是要在滿足混凝土設(shè)計技術(shù)指標(biāo)、適應(yīng)施工技術(shù)方案的前提下，盡可能降低混凝土單位用水量。配合比優(yōu)化的目標(biāo)是在滿足設(shè)計技術(shù)指標(biāo)及施工要求的前提下，達(dá)到高性能混凝土的要求，使混凝土具有較高的耐久性、抗裂性、低熱性、體積穩(wěn)定性、良好工作性和經(jīng)濟合理性。為此，我們在混凝土配合比試驗設(shè)計過程中，根據(jù)昆凝土設(shè)計指標(biāo)要求和地材的特點，對原材料進行了優(yōu)選，采取小水膠比和增大粉煤灰摻量等技術(shù)路線，對配合比進行了優(yōu)化。在優(yōu)化過程中主要采取了如下幾項技術(shù)措施：1 摻用I級粉煤灰改善混凝土性能 通過對3個廠家不同品質(zhì)的粉煤灰進行的品質(zhì)檢驗及混凝土用水量試驗，發(fā)現(xiàn)：(1)I級粉煤灰具有一定的減水效果，級粉煤灰沒有減水作用，而級粉煤灰反而增加了混凝土的用水量；(2)粉煤灰需水量比X與混凝土用水量W存在特別顯著的相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)關(guān)系式為：W81661341X(kgm3)，相關(guān)系數(shù)r=0，993，均方差S=096。試驗分析表明，粉煤灰需水量比是反映粉煤灰品質(zhì)的重要指標(biāo)，它直接影響混凝土單位用水量的大小。 I級粉煤灰不同摻量對各級配混凝土用水量的影響結(jié)果見表1。表1 1級粉煤灰摻量對混凝土用水量的影響粉煤灰摻量混凝土用水量(kgm-3)減水劑摻量二級配三級配 0 162 161 10 156 155 20 152 150 08 30 148 145 40 146 142可以看出，品質(zhì)優(yōu)艮的I級粉煤厭，叫以有雙頂少混凝土用水量，且混凝土用水量隨粉煤灰摻量的增加而減少。不同級配混凝土用水量與粉煤灰摻量關(guān)系規(guī)律基本一致。 摻加 I級粉煤灰后，混凝土的抗凍性顯著改善。二級配混凝土抗凍試驗結(jié)果(見表2)表明，其抗凍標(biāo)號已達(dá)D300。 I級粉煤灰對混凝土所產(chǎn)生的一系列效果，主要是由其形態(tài)效應(yīng)、火山灰效應(yīng)和微集料效應(yīng)產(chǎn)生的。I級粉煤灰的減水作用是由形態(tài)效應(yīng)和微集料填充效應(yīng)所決定的。粉煤灰中的玻璃微珠能使水泥砂漿粘度和顆粒之間的摩擦力降低，使水泥顆粒充分分散，在相同稠度下使混凝土用水量減少；顆粒較細(xì)，可以改善膠凝材料的顆粒級配，使填充膠凝材料孔隙的水量減少，因而也降低了混凝土用水量。I級粉煤灰顆粒細(xì)，水化反應(yīng)的表面積比級粉煤灰大，火山灰反應(yīng)更充分。另外，由于粉煤灰的火山灰反應(yīng)減少了界面區(qū)域的Ca(OH)；，改善了界面結(jié)構(gòu)，因而改善了混凝土的性能。表2 1級粉煤灰混凝土的抗凍性水膠比粉煤灰摻量相對動彈性模數(shù)重量損失5010020030025 956003 943009 931035 902079 040 30 958002 937014 911067 879121 35 954022 925083 895138 799326I級粉煤灰的這些效應(yīng)，使其具有改善混凝土拌和物和易性的作用，減少了混凝土的泌水量，減少了骨料下部水囊的形成，提高了水泥與骨料的粘結(jié)強度，改善了混凝土的力學(xué)性能，混凝土各項性能指標(biāo)均得到有益改善。因此，該工程混凝土配制過程中，I級粉煤灰作為非常重要的改性材料被采用。2 選用優(yōu)質(zhì)高效減水劑降低混凝土用水量通過優(yōu)選試驗，選擇出減水率大于20、其它指標(biāo)均滿足國標(biāo)一等品要求的ASD-9、PC-2000兩種緩凝高效減水劑供該工程使用，檢驗結(jié)果見表3。表3 減水劑按GB80761997檢驗結(jié)果減水劑品種與摻量減水率含氣量凝結(jié)時間差min泌水率比抗壓強度比初凝終凝3d7d28dASD-9082051026225561128 107109PC-2000102101129228764131124119在二級配、坍落度79cm、水膠比039、陽邏電廠I級粉煤灰條件下，2種減水劑分別與I級粉煤灰聯(lián)摻，混凝土用水量和強度試驗結(jié)果平均值見表4。試驗結(jié)果表明，2種減水劑在給定摻量的條件下，混凝土用水量基本相同，混凝土強度也基本相當(dāng)。表4 凝土平均用水量與平均抗壓強度關(guān)系減水劑品種與摻量平均用水量(kgm-3)平均抗壓強度MPa3d7d38dASD-9 08 1502 256 307 418 PC-2000 10 1497 264 315 4233 合理選擇水膠比確?；炷列阅?混凝土配合比參數(shù)主要包括水膠比、砂率、用水量及粉煤灰摻量等，合理選擇配合比參數(shù)可獲得性能優(yōu)良而且經(jīng)濟性好的混凝土。水膠比越大，混凝土孔隙率越大，強度越低，耐久性越差。過大的水膠比特別不利于摻加粉煤灰的混凝土的內(nèi)部微結(jié)構(gòu)的發(fā)展，同時影響混凝土的耐久性與強度。只有在低水膠比的前提下，粉煤灰的作用才能得以充分