混凝土拌合物性能和配合比設(shè)計培訓

1、.混凝土拌合物性能和配合比設(shè)計一、概念混凝土是指膠結(jié)料（如水泥）、水、細集料（如砂子）、粗集料（如石子）以及必要時摻入化學外加劑和礦物摻合料，按一定比例混合，通過攪拌成為塑性狀態(tài)的拌和物，稱為未凝固混凝土。未凝固混凝土在一定條件下，隨著時間的推移逐漸硬化成具有強度和其他性能的塊體，則稱作硬化混凝土1。在影響混凝土結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量與成本的諸多因素中，配合比設(shè)計至關(guān)重要，是根據(jù)工程要求、結(jié)構(gòu)形式和施工條件確定混凝土的組份，即水泥、集料、水及外加劑的配合比例。配合比設(shè)計不同于其它項目的檢測，需要試驗人員熟悉各種原材料的性能，且需要具備豐富的實踐經(jīng)驗。在配制混凝土時需要掌握混凝土拌合物和試件的制作方法，因

2、此將拌合物性能的試驗方法也列入本部分。二、檢測依據(jù)1、普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程（JGJ 55-2011）2、普通混凝土拌合物性能試驗方法標準GB/T 50080-20023、普通混凝土力學性能試驗方法標準（GB/T 50081-2002）三、混凝土配合比設(shè)計及試驗方法1、混凝土配合比設(shè)計的基本原則1.1配合比設(shè)計的基本原則混凝土配合比設(shè)計的基本原則是根據(jù)選用的材料，通過試驗定出既能滿足工作性、強度、耐久性和其他要求而且經(jīng)濟合理的混凝土各組成部分的用量比例。配合比設(shè)計的基本參數(shù)有： 混凝土的強度要求強度等級。 所設(shè)計混凝土的稠度要求坍落度。 所使用的水泥品種、強度等級及其質(zhì)量水平，即強度富余系數(shù)

3、gc。 粗細集料的品種、最大粒徑、細度以及級配情況。 可能摻用的外加劑或摻合料。 除強度及稠度以外的其他性能要求。1.2混凝土配合比設(shè)計的基本原理混凝土配合比設(shè)計的基本原理是建立在混凝土和混凝土混合料的性能變化規(guī)律的基礎(chǔ)上的。如普通混凝土的配合比有四個基本變量：水泥、水、細集料和粗集料，可分別用C、W、X和Y表示單位體積混凝土的用量，配合比設(shè)計就是要確定這四個基本變量。為此，必須建立起四個表示各未知數(shù)之間相互關(guān)系的方程式。這些方程式體現(xiàn)出混凝土和混凝土混合料性能的變化規(guī)律。2、混凝土配合比設(shè)計步驟為了正確地設(shè)計配合比，在設(shè)計前，必須做好調(diào)查研究工作，并掌握下列資料：混凝土工程情況，包括強度要求

4、、結(jié)構(gòu)物種類、部位尺寸，周圍環(huán)境是否侵蝕、鋼筋分布情況等。原材料的性能指標，掌握水泥的品種、強度等級，集料的密度、容重、空隙率、級配等試驗數(shù)據(jù)及拌和混凝土用水情況。施工情況，混凝土拌和、搗實方法及其他施工技術(shù)等?；炷僚浜媳仍O(shè)計可以遵循以下步驟進行：2.1計算混凝土配制強度 1. 當混凝土的設(shè)計強度等級小于C60時，配制強度應(yīng)按下式確定：混凝土配制強度，MPa； 混凝土立方體抗壓強度標準值，MPa； 混凝土強度標準差，MPa。2. 當混凝土的設(shè)計強度等級不小于C60時，配制強度應(yīng)按下式確定：混凝土強度標準差宜根據(jù)同類混凝土統(tǒng)計資料計算確定，其試件組數(shù)不應(yīng)少于30組。注：對預拌混凝土廠，統(tǒng)計資料

5、可取1個月；對現(xiàn)場拌制混凝土的施工單位，統(tǒng)計周期可根據(jù)實際情況確定，但不宜超過3個月。當混凝土強度等級為不大于C30時，如計算得到的<3.0MPa，取=3.0 MPa；當混凝土強度等級C30C60時，計算得到的<4.0 MPa，取不小于4.0 MPa。當無統(tǒng)計資料計算混凝土強度標準差時，其值可參考原國家標準混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范中的取值方法，見下表。 標準差混凝土強度標準值C20C25C35C50C554.05.06.0注：現(xiàn)場條件與試驗室條件有顯著差異時，應(yīng)調(diào)高混凝土配制強度。 應(yīng)根據(jù)施工單位實際情況加以適當調(diào)整。值的確定與混凝土生產(chǎn)質(zhì)量水平有關(guān)。當混凝土的生產(chǎn)方能對生產(chǎn)過

6、程實施有效的質(zhì)量控制，具有健全的管理制度時，可適當降低，反之要提高。2.2確定用水量的方程1. 混凝土水膠比在0.40-0.80范圍時，可按下表選取；2. 混凝土水膠比小于0.40時，可通過試驗確定。干硬性混凝土的用水量(kg/m3)拌和物稠度卵石最大粒徑(mm)碎石最大粒徑(mm)項目指標102040162040維勃稠度（s）16-2017516014518017015511-151801651501851751605-10185170155190180165 塑性混凝土的用水量（kg/m3）項目指標碎石最大粒徑（mm）162031.540坍落度（mm）1030355055707590200

7、210220230185190205215175185195205165175185195注： 1. 上表用水量系用中砂時的平均取值，如采用細砂，每立方米混凝土用水量可增加510kg，采用粗砂時，則可減少510kg。2. 摻用各種外加劑或摻合料時，可相應(yīng)增減用水量。4. 對于流動性和大流動性混凝土的用水量可按下列步驟計算： 以表中坍落度90mm的用水量為基礎(chǔ)，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg，計算出未摻外加劑的混凝土的用水量； 摻外加劑時的混凝土用水量可按下式計算： 式中：摻外加劑混凝土每立方米混凝土的用水量（kg）； 未摻外加劑混凝土每立方米混凝土的用水量（kg）； 外加劑的減水率（%

8、）。 外加劑的減水率應(yīng)經(jīng)實驗確定。2.3 確定水灰比和水泥用量的方程1.根據(jù)混凝土配制強度確定水灰比?；炷翉姸扰c水灰比在0.40.84之間近似地成線性關(guān)系： 水膠比； 配制強度，MPa； 、回歸系數(shù)； 膠凝材料28d抗壓強度，MPa；當膠凝材料28d膠砂抗壓強度值（）無實測值時，可按下式計算： 粉煤灰影響系數(shù)和?；郀t礦渣粉影響系數(shù)， 摻量（%）粉煤灰影響系數(shù)?；郀t礦渣粉影響系數(shù)01.001.00100.850.951.00200.750.850.951.00300.650.750.901.00400.550.650.800.9050-0.700.85 水泥28d抗壓強度等級值，MPa；

9、水泥標號富余系數(shù)，按1.101.16取值。2. 為水泥的28d抗壓強度實測值，該值在配合比設(shè)計時可能難以取得。一般采用富余系數(shù)或根據(jù)已有的3d強度或快測強度推定28d強度關(guān)系式推定值。以上推定值的方法都是根據(jù)已有的經(jīng)驗推測，所以在使用時要注意留足強度富余。在當?shù)厝狈ε浜媳葘嶋H資料的情況下，回歸系數(shù)可按下表采用?；貧w系數(shù)選用表 石子品種 系數(shù)碎 石卵 石0.530.490.200.133.每立方混凝土的膠凝材料用量（）應(yīng)按下式計算： 式中：計算配合比每立方米混凝土中膠凝材料用量（Kg/m3） 計算配合比每立方米混凝土中用水量（Kg/m3） 水膠比。4.每立方混凝土的礦物摻和料用量（）應(yīng)按下式計算

10、： 式中：計算配合比每立方米混凝土中礦物摻和料的用量（Kg/m3） 礦物摻和料摻量（%） 5.每立方混凝土的水泥用量（）應(yīng)按下式計算：=式中：計算配合比每立方米混凝土中水泥用量（Kg/m3） 2.4 確定粗、細集料比例的方程確定砂率砂(細集料)在集料總量中所占的比例稱為砂率。砂率對混凝土拌和物的流動性及粘聚性有較大的影響，在配合比設(shè)計時應(yīng)確定合理的砂率值。合理砂率值，就是在用水量及水泥用量一定的情況下，能使混凝土拌和物獲得最大的流動性，且能保持粘聚性及保水性能良好時的砂率值2。影響砂率的因素很多，如：粗集料粒徑大砂率小，粗集料粒徑小砂率大；細砂的砂率小，粗砂的砂率大；碎石的砂率大，卵石的砂率小

11、；水灰比大則砂率大，水灰比小則砂率??；水泥用量大則可降低砂率，水泥用量小則可提高砂率?？赏ㄟ^下列方法確定砂率：（1）查表法按普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程要求，可按集料品種、規(guī)格及水灰比值，通過查表6確定。表6 混凝土的砂率（%）水灰比（W/C）卵石最大粒徑（mm）碎石最大粒徑（mm）1020401620400.4026-3225-3124-3030-3529-3427-320.5030-3529-3428-3333-3832-3730-350.6033-3832-3731-3636-4135-4033-380.7036-4135-4034-3939-4438-4336-41 注：1.本表數(shù)值系中砂

12、的選用砂率，對細砂或粗砂，可相應(yīng)地減小或增大砂率 2.只用一個單粒級粗集料配制混凝土時，砂率應(yīng)適當增大； 3.對薄壁構(gòu)件砂率取偏大值； 4.本砂率表適用于坍落度為1060mm的混凝土，坍落度大于60mm，也可在表1-5的基礎(chǔ)上，按坍落度每增大20mm，砂率增大1%的幅度予以調(diào)整，坍落度小于10mm時，其砂率應(yīng)經(jīng)試驗確定； 5.摻有外加劑和摻合料的摻量應(yīng)通過試驗確定； 6.本表中的砂率系指砂與集料總量的質(zhì)量比。（2）試驗法需要比較準確地確定合理砂率的范圍或需要了解砂率變化對混凝土拌和物性能的影響時，應(yīng)經(jīng)試驗來確定合理砂率。混凝土拌和物的合理砂率是指在一定用水量及水泥用量的情況下，能使混合物獲得最

13、大的流動性，且能保持粘聚性及保水性能良好時的砂率值。其步驟如下： 至少拌制五組不同砂率的混凝土拌和物，它們的用水量及水泥用量均相同，唯砂率值以每組相當23的間隙變動。 測定每組拌和物的坍落度(或維勃稠度)并同時檢驗其粘聚性和保水性。 用坐標紙作坍落度砂率關(guān)系圖，如圖上具有極大值，則極大值所對應(yīng)的砂率即為該拌和物的合理砂率值。如果因粘聚性能不好而得不出極大值，則合理砂率值應(yīng)為粘聚性及保水性能保持良好而混凝土坍落度最大時的砂率值。 砂率對混凝土強度的影響，在一定范圍內(nèi)并不明顯。因此，合理砂率值主要應(yīng)根據(jù)混合物的坍落度及粘聚性、保水性等特征來確定。各組強度試驗結(jié)果作為分析時參考之用。（3）計算法計算

14、法確定砂率的原則是以砂子來填充石子空隙，并稍有富余來確定。由于計算較復雜，不做詳細介紹。5、確定集料總用量的方程體積法和重量法在算出單位體積混凝土的用水量和水泥用量后，即可應(yīng)用絕對體積方法或假定表觀密度方法計算出單位體積混凝土中的集料總用量(絕對體積或質(zhì)量)。（1）體積法是假設(shè)混凝土組成材料絕對體積的總和等于混凝土的體積，因此得下列方程式： 式中：、分別為每m3混凝土中水泥、砂、石和水的用量（kg/m3）； 、分別為水泥、水的密度，砂、石的表觀密度(單位g/cm3，計算時換算成kg/m3)； 1000指1m3的體積為1000L。式中：可取2.93.1，=1.0 混凝土的含氣量百分數(shù)，在不使用引

15、氣型外加劑時，可取為1； 砂率（%）（2）重量法是假定混凝土混合物濕表觀密度值為已知，求出單位體積混凝土的集料總用量(質(zhì)量)：當采用重量法時，應(yīng)按下列公式計算： + + + = 式中：每m3混凝土拌和物的假定質(zhì)量(kg)，其值可取23502450kg。6、得出初步配合比配合比表示形式有兩種。第一種以1m3混凝土中各材料的用量(kg)表示；第二種以混凝土中砂子、石子用量比例(以水泥用量為1的質(zhì)量比)和水灰比表示。即水泥砂石QXY水灰比：7、試配與調(diào)整，得出試驗室配合比（又叫理論配合比）。以上求出的初步配合比的各種材料用量，是借助于一些經(jīng)驗公式和數(shù)據(jù)計算得到，或是利用經(jīng)驗資料查得的，實際工作中，所

16、用材料情況往往變化很大，同時影響混凝土性能的因素又很多，所以用以上辦法得到的數(shù)據(jù)僅是初步配合比，需要經(jīng)過試配進行調(diào)整。下面介紹調(diào)整方法：初步配合比確定后，即可稱取材料試配，試配拌和量應(yīng)根據(jù)集料最大粒徑確定，見表7。表7 混凝土試配用拌和量集料最大粒徑（mm）拌和物數(shù)量（L）30或以下154030注：1.需進行抗凍、抗?jié)B或其他項目的試驗，則應(yīng)根據(jù)試驗項目的需要計算用量。 2.采用機械攪拌時，拌和量應(yīng)不小于攪拌機定額拌量的1/4。（1）和易性調(diào)整按計算量稱取各材料進行試拌，攪拌方法應(yīng)盡量與生產(chǎn)時使用的方法相同。攪拌均勻后測坍落度并觀察有無分層、泌水和流漿等情況。如果坍落度不符合設(shè)計要求，可保持水灰

17、比不變，增加適量水泥漿，并相應(yīng)減少砂、石用量。對于普通混凝土，增加l0mm坍落度，約需增加水泥漿2-5。然后重新拌和，直至坍落度符合要求為止。如果坍落度大于要求時，且拌和物粘聚性不足，可減小水泥漿用量，并保持砂、石總質(zhì)量不變，適當提高砂率(增加砂用量同時，相應(yīng)地減少石子用量，以保持砂石總質(zhì)量不變)，重新拌和，試驗直至滿足坍落度要求為止。另外，為簡化起見，也可只增減水泥漿數(shù)量不相應(yīng)改變砂石數(shù)量使和易性合格。坍落度的調(diào)整時間不宜過長，一般不超過20min為宜。經(jīng)過調(diào)整后，應(yīng)重新計算每m3混凝土的水泥、砂子、石子和水的用量，提出供檢驗混凝土強度用的基準配合比。（2）水灰比調(diào)整檢驗混凝土強度時至少應(yīng)采

18、用三個不同的配合比。除基準配合比以外，另外兩個配合比的水灰比值應(yīng)按基準配合比分別相應(yīng)增加及減少0.05，其用水量應(yīng)該與基準配合比相同，砂率可分別增加和減少1%。應(yīng)調(diào)整使不同水灰比的三組混凝土拌合物均滿足和易性要求，并制作混凝土強度試塊。每種配合比應(yīng)至少制作一組（三塊）試塊，標準養(yǎng)護28d試壓。在有條件的單位可同時制作一組或n組試塊，供快速檢驗或較早齡期時試壓，以便提前定出混凝土配合比供施工使用。但以后仍必須以標準養(yǎng)護28d的檢驗結(jié)果為基準調(diào)整配合比。根據(jù)試驗得出的混凝土強度與其相對應(yīng)的灰水比（C/W）關(guān)系，用作圖法或計算法求出混凝土配制強度和與之相對應(yīng)的灰水比，即可定出調(diào)整后的配合比(稱理論配

19、合比)。將實測表觀密度除以計算表觀密度得混凝土配合比校正系數(shù)，即： 式中：混凝土表觀密度實測值（kg/m3）；混凝土表觀密度計算值（kg/m3）。將配合比中每項材料用量均乘以校正系數(shù)，即得試驗室配合比。8、確定施工配合比試驗室配合比是以干燥材料為基準。實際施工現(xiàn)場存放的砂、石材料都含有一定的水分并且含水率經(jīng)常變化，所以應(yīng)隨時根據(jù)現(xiàn)場砂石含水情況調(diào)整配合比，調(diào)整后的配合比稱為施工配合比。實測砂子含水率為a，石子含水率為占b，則換算施工配合比，其材料用量為： 水泥 無變化 砂子 = (1+a)(kg) 石子 =(1+b)(kg) 水 =-×a-× b(kg) 水泥砂子石子=1X

20、Y9、有特殊要求的混凝土配合比設(shè)計（1）抗?jié)B混凝土抗?jié)B混凝土所用原材料應(yīng)符合下列規(guī)定： 粗骨料宜采用連續(xù)級配，其最大粒徑不宜大于40mm，由于骨料含泥及泥塊對混凝土抗?jié)B特別不利，因此，含泥量不得大于1.0%，泥塊含量不得大于0.5%。細骨料的含泥量不得大于3.0%，泥塊含量不得大于1.0%； 外加劑宜采用防水劑、膨脹劑、引氣劑、減水劑或引氣減水劑，正確使用外加劑對提高混凝土的抗?jié)B性能有好處，但是摻用引氣劑的抗?jié)B混凝土，其含氣量宜控制在3%5%； 礦物摻和料能改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)，提高混凝土耐久性能，抗?jié)B混凝土宜摻用礦物摻合料?？?jié)B混凝土配合比設(shè)計除遵守普通混凝土配合設(shè)計的要求外，尚應(yīng)符合下列規(guī)定

21、： 每立方米混凝土中的水泥和礦物摻合料總量不宜小于320kg，以避免缺漿而影響混凝土的密實性。砂率宜為35%45%。 供試配用的最大水灰比應(yīng)符合表8的要求。表8 抗?jié)B混凝土最大水灰比抗?jié)B等級最大水灰比C20C30C30以上P6P8P120.600.550.550.50P12以下0.500.45 試配要求的抗?jié)B水壓值應(yīng)設(shè)計值提高0.2MPa。（2）抗凍混凝土抗凍混凝土所用原材料應(yīng)符合下列規(guī)定： 由于火山灰硅酸鹽水泥的需水量大，對抗凍性不利，因此，應(yīng)選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。 粗骨料宜采用連續(xù)級配，由于骨料含泥及泥塊對混凝土抗凍性能不利，因此，含泥量不得大于1.0%，泥塊含量不得大于0.5%

22、。細骨料的含泥量不得大于3.0%，泥塊含量不得大于1.0%；抗凍等級F100及以下的混凝土所用骨料均應(yīng)進行堅固性試驗。 抗凍混凝土宜采用減水劑，對抗凍等級F100及以上的混凝土就摻引氣劑，摻用用混凝土的含氣量宜根據(jù)骨粒徑確定。抗凍混凝土的配合比設(shè)計除遵守普通混凝土配合比設(shè)計要求外，其最大水灰比還應(yīng)符合表9的要求。表9 抗凍混凝土最大水灰比抗凍等級最大水灰比無引氣劑時摻引氣劑時F50F100F150以上0.550.600.550.50（3）高強混凝土配制高強混凝土所用原材料要求： 水泥應(yīng)選用質(zhì)量穩(wěn)定、強度等級不低于42.5級的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。 粗骨料強度與粒徑成反比，即加工的粒徑越小

23、，內(nèi)部缺陷越少，在混凝土受力越均勻，顆粒強度越高。粒形越接近圓形，受力狀態(tài)亦越好。強度等級為C60級的混凝土，其粗骨料的最大粒徑不應(yīng)大于31.5mm，對強度等級高于C60級的混凝土，其粗骨料的最大粒徑不應(yīng)大于25mm；針片狀顆粒含量不宜大于5.0%，含泥量不應(yīng)大于0.5%，泥塊含量不宜大于0.2%。 細骨料的細度模數(shù)宜為2.6-3.0，含泥量不應(yīng)大于2.0%，泥塊含量不應(yīng)大于0.5%。 高效減水劑是高強混凝土的特征組分，配制高強混凝土時應(yīng)摻用高效減水劑或緩凝高效減水劑。配制高強混凝土還應(yīng)摻用活性較好的礦物摻合料，且宜復合使用礦物摻合料，活性礦物摻合料的使用，可調(diào)整水泥顆粒級配，起到增密、增塑。

24、減水效果和火山灰效應(yīng)，改善骨料界面效應(yīng)，提高混凝土性能。隨著混凝土強度的提高，在保持膠結(jié)材料不超過限值時必須提高減水劑的減水率。高強混凝土的配合比設(shè)計要求： 鮑羅米公式在C60及以上等級的混凝土強度，其線性關(guān)系較差，離散性較大，因此，基準配合比中的水灰比，可根據(jù)現(xiàn)有試驗資料選取。 配制高強混凝土所用砂率及所采用的外加劑和礦物摻合料的品種、摻量，應(yīng)通過試驗確定。 高強混凝土的水泥用量不應(yīng)大于550kg/m3；水泥和礦物摻合料的總量不應(yīng)大于600 kg/m3。 高強混凝土配合比的試配進行調(diào)整時的兩個配合比的水灰比宜較基準配合比分別增加和減少0.020.03。 高強混凝土設(shè)計配合確定后，應(yīng)進行多次重

25、復試驗進行驗證，其平均值不應(yīng)低于配制強度。（4）泵送混凝土泵送混凝土所用原材料要求： 由于火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥需水量大，易泌水，因此泵送混凝土不宜采用火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥。 粗骨料宜采用連續(xù)級配，針片狀顆粒含量不宜大于10%。 泵送混凝土宜采用中砂，其通過0.315mm篩孔的顆粒含量不應(yīng)少于15%。 泵送混凝土應(yīng)摻用泵送劑或減水劑，并宜摻用粉煤灰或其他活性礦物摻合料，粉煤灰的摻入能減少混凝土對管壁的磨阻力。確定泵送混凝土試配用坍落度時，一定要考慮坍落度的經(jīng)時損失。泵送混凝土配合比設(shè)計要求： 泵送混凝土的用水量與水泥和礦物摻合料的總量之比不宜大于0.60，否則漿體的粘度太小，制成的混凝土容易離析。水

26、泥與礦物摻合料的總量不宜小于300kg/m3，否則漿量不夠，混凝土顯得干澀，不利于泵送。 泵送混凝土的砂率宜為35%45%。 摻用引氣型外加劑時，其混凝土含氣量不宜大于4%。因為引入的空氣在混凝土形成無數(shù)細小可壓縮體，會吸收泵壓。（5）大體積混凝土大體積混凝土所用原材料要求： 水泥應(yīng)選用水化熱低和凝結(jié)時間長的水泥，以免短時間內(nèi)產(chǎn)生大量水化熱，在混凝土表面和內(nèi)部產(chǎn)生溫差，產(chǎn)生溫度應(yīng)力，引起混凝土開裂。 粗骨料宜采用連續(xù)級配，細骨料宜采用中砂。 大體積混凝土應(yīng)摻用緩凝劑、減水劑和減少水泥水化熱的摻合料。大體積混凝土在保證強度及坍落度要求的前提下，應(yīng)提高摻合料及骨料含料，以降低每立方米混凝土的水泥用

27、量。進行泵送混凝土配合比時，除遵守普通混凝土配合設(shè)計要求時，宜在配合比確定后進行水化熱的驗算或測定。（6）高性能混凝土配合比設(shè)計原則隨著混凝土技術(shù)發(fā)展，近幾年來高性能混凝土出現(xiàn)了蓬勃發(fā)展的勢頭。高性能混凝土是最近十幾年來出現(xiàn)的混凝土新品種，是經(jīng)過漫長時間的發(fā)展，在長期研究與實踐中創(chuàng)造的至今較完善的混凝土。高性能混凝土的力學性能、長期性能、抗侵蝕性能要能得到保證，抗裂性好和體積穩(wěn)定性好，其表現(xiàn)是低滲透性（包括水密性和抗化學侵蝕性）、無龜裂，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的自愈性和長期強度緩慢持續(xù)發(fā)展。高性能混凝土在施工環(huán)節(jié)上也應(yīng)達到最適應(yīng)的工作性。環(huán)保性是高性能混凝土應(yīng)具備的基本性能，這也是高性能混凝土中一般大量摻加

28、粉煤灰、礦粉等混合材的原因3。以耐久性為主的高性能混凝土配合比設(shè)計應(yīng)考慮如下幾點： 低用水量系指在滿足工作性條件下盡量減少用水量。混凝土高拌和水量的后果是：抗壓和抗折強度降低、吸水率和滲透性增大、水密性降低、干縮裂縫出現(xiàn)的幾率加大、砂石與水泥石界面粘結(jié)力和鋼筋與混凝土握裹力減小、混凝土干濕體積變化率加大和抗風化能力降低。一般高性能混凝土用水量要求165kg/m3。 低水泥用量系指滿足混凝土工作性和強度條件下盡量減小水泥用量，這是提高混凝土體積穩(wěn)定性和抗裂性的一條重要措施。過高的水泥漿會產(chǎn)生大的水化熱，大的坍落度損失，塑性裂縫出現(xiàn)的幾率大，彈性模量降低，干燥收縮與徐變值增大。 最大堆積密度系指優(yōu)

29、化混凝土中集料的級配設(shè)計，獲取最大堆積密度和最小空隙率，以便盡可能減少水泥漿的用量，來達到降低含砂率，減少用水量和水泥用量之目的。 水灰比適當在一定范圍內(nèi)混凝土抗壓強度與其拌合物的灰水比（W/C）成正比，減小W/C，混凝土抗壓強度和體積穩(wěn)定性提高，但為保證混凝土的抗裂性能，水膠比應(yīng)適當，不宜過小，過小的W/C易導致混凝土自生收縮增大。 活性摻合料與高效減水劑雙摻高性能混凝土的配制必須發(fā)揮活性摻合料與高效減水劑的超疊加效應(yīng)，從而達到減少水泥用量和用水量、密實混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使混凝土強度持續(xù)發(fā)展，耐久性得以改善。使混凝土具有高電阻和低電滲4?？傊途眯院玫腍PC配合比設(shè)計關(guān)鍵是用水量低（減少滲透性

30、，摻減水劑改善工作性），水泥用量少（降低受侵蝕、減少堿含量、氫氧化鈣和C3A含量），集料多（增加混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性），采用摻合料（抗?jié)B與固體）。上述有特殊要求的混凝土配合比設(shè)計只是就混凝土耐久性的某一因素進行了要求，在工程實際中，混凝土大都是在兩種或兩種以上因素的作用下，如抗凍融作用與鋼筋銹蝕、堿集料反應(yīng)與氯鹽腐蝕、還可能有碳化、硫酸鹽侵蝕等參與，因此，混凝土配合比設(shè)計會更加復雜，對原材料、水灰比、集料和砂率等又有不同的要求。五、計算實例1、設(shè)計要求設(shè)某工程制作鋼筋混凝土梁，混凝土設(shè)計強度等級為C30，機械拌和、振搗，坍落度為120160mm，設(shè)計配合比。 2、原材料水泥：強度等級為32.5M

31、Pa，密度為3.1 g/cm3，普通水泥，=1.15；砂子：中砂；石子：碎石，粒級520mm；高效減水劑（粉劑）：=20%，摻量為1%（內(nèi)摻）。水：自來水。3、設(shè)計步驟（1）確定混凝土配制強度（），取標準差=5MPa，=30+1.645×5=38.2(MPa)（2）計算水膠比（W/B）采用的集料是碎石，最大粒徑為20mm。對照表1-6符合耐久性要求。（3）確定用水量（）坍落度為90mm時，=215kg/m3，要求坍落度為120160mm，碎石最大粒徑為20mm，查表1-3，因此設(shè)計用水量為 kg/m3，減水劑減水率為20%，實際用水量為230×（1-20%）=184 kg/

32、m3（4）計算膠凝材料用量（）水泥用量為：-=400-0=400 kg/m3外加劑用量為：400×1%=4.00 kg/m3（5）確定砂率（）采用查表法，查表1-5可知，W/C=0.46，碎石最大粒徑為20mm，坍落度為60mm時的砂率為33%，坍落度為120160mm時砂率為：=（6）采用重量法，計算砂、石用量（、）用下列兩個關(guān)系式計算 解聯(lián)立方程 得=699( kg) =1165(kg) （7）計算初步配合比，見表10=4006931155；W/C=0.46表10 混凝土設(shè)計初步配合比用料名稱水膠凝材料砂石水泥外加劑每m3混凝土材料用量1844004.006991165配合比0.

33、4610.011.742.91（8）試配與配合比調(diào)整用水量不變，水灰比分別增加和減少0.05，砂率相應(yīng)地分別增加和減少1%，見表11，12。表11 混凝土配合比調(diào)整（基準水灰比增加0.05）用料名稱水膠凝材料砂石水泥外加劑每m3混凝土材料用量1843543.547281162配合比0.5210.011.9363.090表12 混凝土配合比調(diào)整（基準水灰比減少0.05）用料名稱水膠凝材料砂石水泥外加劑 每m3混凝土材料用量1844484.486551139配合比0.4110.011.3882.413三組配合比的實測表觀密度與計算值之差的絕對值不超過計算值為2%，因此，不需進行表觀密度調(diào)整。三組配

34、合比試件的28d實測強度值分別為：W/B=2.439，W/B=0.41，=45W/B=2.173，W/B=0.46，=35W/B=1.923，W/B=0.52，=27繪制強度與膠水比關(guān)系曲線（見圖1）：由圖可知對應(yīng)于試配強度=38.2MPa的膠水比值為：B/W=2.361。圖1 實測強度與膠水比關(guān)系示意圖(38.2)(2.361)W/B（9）確定最終配合比設(shè)計值。 按強度修正配合比設(shè)計值。用水量：=184 kg/m3膠凝材料用量：=184×2.361=434 kg/m3其中減水劑為：434×1%=4.34 kg/m3砂、石用量：=（2450-）×37%=678 k

35、g/m3 =2450-=1154 kg/m3 最終配合設(shè)計值表13 混凝土配合比用料名稱水膠凝材料砂石水泥外加劑每m3混凝土材料用量184429.664.346781154配合比0.4211.5622.659四、混凝土拌合物性能試驗方法1、試驗室拌和方法（1）目的及適用范圍 通過混凝土的試拌確定配合比。 對混凝土拌和物性能進行試驗。 制作混凝土的各種試件。（2）拌和物取樣及試樣制備 混凝土拌和物取樣應(yīng)具有代表性，試驗用料應(yīng)根據(jù)不同要求，從同一盤攪拌或者同一車運送的混凝土中取出，取樣量應(yīng)多于試驗所需量的1.5倍，且宜不小于20L。 混凝土工程施工中取樣進行混凝土試驗時，取樣方法和原則應(yīng)按現(xiàn)行鋼筋

36、混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范（GB 50204-2002）及普通混凝土拌和物性能試驗方法標準（GB/T 50080-2002）有關(guān)規(guī)定進行：混凝土試樣應(yīng)在混凝土澆筑地點隨機抽取，取樣頻率應(yīng)符合如下要求：a 每100盤，且不超過100m3的同配合比的混凝土，取樣次數(shù)不得少于1次。b 每一工作班拌制的同配合比的混凝土不足100盤時，其取樣次數(shù)不得少于1次。c 采用多次采樣的方法。一般在同一盤混凝土或同一車混凝土的約1/4處、1/2處和3/4處之間分別取樣，從第一次取樣到最后一次取樣不宜超過15min，然后人工攪拌均勻。d 從取樣完畢到開始做各項性能實驗不宜超過5min。e 在試驗室拌制混凝土進行試

37、驗時，拌和用的骨料需提前運入室內(nèi)。拌和時試驗室的溫度應(yīng)保持在20±5，所用材料的溫度與實驗室溫度保持一致。對所拌制的混凝土拌和物應(yīng)避免陽光直射和風吹。注：需要模擬施工條件下所用的混凝土時，試驗室原材料的溫度宜保持與施工現(xiàn)場一致。f 試驗室拌制混凝土時，材料用量以質(zhì)量計，稱量的精確度：骨料±1%；水、水泥、摻合料和外加劑均為±0.5%.g 拌和物取樣后應(yīng)盡快進行試驗。試驗前，試樣應(yīng)經(jīng)人工略加翻拌，以保證其質(zhì)量均勻，水泥如有結(jié)塊，須用0.9mm篩孔將結(jié)塊篩除，并仔細攪拌均勻待用。h 拌制混凝土所用的各項用具（如攪拌機、拌和鋼板和鐵锨等），應(yīng)預先用水濕潤。i 混凝土拌合

38、物的制備應(yīng)符合普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程JGJ 55中的有關(guān)規(guī)定。（3）試驗步驟 人工拌和：在拌和前先將鋼板、鐵锨等工具洗刷干凈并保持濕潤。將稱好的砂、水泥倒在鋼板上，先用鐵锨翻拌至顏色均勻，至少翻拌3次，然后堆成錐形。將中間扒開一凹坑，加入拌和用水（外加劑一般隨水一同加入），翻拌均勻，拌和時間為加水完畢時算起，在10min內(nèi)完畢。 機械拌和：機械拌和混凝土時，先拌適量的混凝土進行掛漿（與正式配合比相同），避免在正式拌和時水泥漿的損失，并將掛漿用的混凝土倒在拌和鋼板上，使鋼板也粘有一層砂漿。將稱好的石子、水泥和砂按順序倒入機內(nèi)預拌同轉(zhuǎn)，然后將拌和用水倒入機內(nèi)拌和1.52min。將機內(nèi)拌和好的拌和

39、物倒在拌和鋼板上，并刮出粘在攪拌機上的拌和物，人工翻拌均勻。注：采用機械拌和時，一次拌和量不宜少于攪拌機容積的20%。2、稠度試驗方法稠度是一個綜合技術(shù)指標，通常包括三方面的含義：流動性、粘聚性和保水性。流動性是指混凝土混合物在自重作用下或者機械振搗下，能夠流動并均勻密實填滿模板的性質(zhì)；粘聚性是指混凝土混合物具有一定內(nèi)聚性，使運輸、澆灌和搗實過程中不致產(chǎn)生分層、離析、泌水。首先介紹坍落度與坍落擴展度法。坍落度試驗方法是世界各國廣泛應(yīng)用的現(xiàn)場測試方法，在細節(jié)上有所不同，但無顯著差別。（1）目的及適用范圍本方法適用于骨料最大粒徑不大于40mm、坍落度值不小于10mm的混凝土拌和物稠度測定。（2）儀

40、器設(shè)備圖2 坍落度筒 坍落度筒：由薄鋼板或其它金屬制成的圓臺形筒（見圖2）。其內(nèi)壁應(yīng)光滑、無凹凸部位，底面和頂面應(yīng)互相平行并與錐體的軸線垂直。在坍落筒外三分之二高度處安兩個手把，下端應(yīng)焊腳踏板。筒的內(nèi)部尺寸為。底部直徑200±2mm頂部直徑100±2 mm高度300±2 mm筒壁厚度不小于1.5 mm 搗棒：直徑16 mm、長600 mm的鋼棒，端部應(yīng)磨圓。（3）試驗步驟 濕潤坍落度筒及其它用具，并把筒放在不吸水的剛性水平底板上，然后用腳踩住二邊的腳踏板，使坍落度筒在裝料時保持位置固定。 把按要求取得的混凝土試樣用小鏟分三層均勻地裝入筒內(nèi)，使搗實后每層高度為筒高的

41、三分之一左右。每層用搗棒插搗25次。插搗應(yīng)沿螺旋方向由外向中心進行，各次插搗應(yīng)在截面上均勻分布。插搗筒邊混凝土時，搗棒可以稍稍傾斜。插搗底層時，搗棒應(yīng)貫穿整個深度，插搗第二層和頂層時，搗棒應(yīng)插透本層至下一層的表面。澆灌頂層時，混凝土應(yīng)灌到高出筒口。插搗過程中，如混凝土沉落到低于筒口，則應(yīng)隨時添加。頂層插搗完后，刮去多余的混凝土，并用抹刀抹平。 清除筒邊底板上的混凝土后，垂直平穩(wěn)地提起坍落度筒。坍落度筒的提離過程應(yīng)在510秒內(nèi)完成。從開始裝料到提坍落度筒的整個過程應(yīng)不間斷地進行，并應(yīng)在150秒內(nèi)完成。 提起坍落度筒后，量測筒高與坍落后混凝土試體最高點之間的高度差，即為該混凝土拌合物的坍落度值。（

42、4）結(jié)果評定 坍落度筒提離后，如混凝土發(fā)生崩坍或一邊剪壞現(xiàn)象，則應(yīng)重新取樣另行測定。如第二次試驗仍出現(xiàn)上述現(xiàn)象，則表示該混凝土和易性不好，應(yīng)予記錄備查。 觀察坍落后的混凝土試體的粘聚性及保水性。粘聚性的檢查方法是用搗棒在已坍落的混凝土錐體側(cè)面輕輕敲打。此時，如果錐體逐漸下沉，則表示粘聚性良好，如果錐體倒塌、部分崩裂或出現(xiàn)離析現(xiàn)象，則表示粘聚性不好。保水性以混凝土拌合物中稀漿析出的程度來評定，坍落度筒提起后如有較多的稀漿從底部析出，錐體部分的混凝土也因失漿而骨料外露，則表明此混凝土拌合物的保水性能不好。如坍落度筒提起后無稀漿或僅有少量稀漿自底部析出，則表示此混凝土拌合物保水性良好。當混凝土坍落度

43、大于220mm時，由于粗骨料堆積的偶然性，坍落度不能很好地反映混凝土拌和物的稠度，因此增加了坍落擴展度表征坍落度大于220mm的混凝土拌和物的稠度。用鋼尺測量混凝土擴展后最終的最大直徑和最小直徑，在這兩個直徑之差小于50mm的條件下，用其算術(shù)平均作為坍落擴展度值，否則，此次試驗無效。坍落擴展度的表觀形狀又可以反映混凝土的抗離析性能，若發(fā)現(xiàn)粗骨料在中央集堆或邊緣有水泥漿析出，正是混凝土在擴展的過程中產(chǎn)生離析而造成的，說明此混凝土抗離析性能不好?；炷涟韬衔锾涠群吞鋽U展度，測量精確至1mm，結(jié)果表達修約至5mm。3、凝結(jié)時間試驗方法凝結(jié)時間是混凝土拌合物的一項重要指標，將混凝土工程中混凝土的攪

44、拌、運輸以及施工具有重要的參考作用。（1）目的及適用范圍本方法適用于從混凝土拌合物中篩出的砂漿用貫入阻力法來確定坍落度值不為零的混凝土拌合物凝結(jié)時間的測定。（2）儀器設(shè)備 貫入阻力儀。貫入阻力儀由加荷裝置、測針、砂漿試驗筒和標準篩組成，可以是手動的，也可以的自動的，且要符合以下要求：a 加荷裝置：最大測量值應(yīng)不小于1000N，精度為±10N；b 測針：長為100mm，承壓面積為100mm2、50mm2和20mm2三種測針；在距貫入端25mm處刻有一圈標記。 標準篩：篩孔為5mm圓孔篩; 砂漿試驗樣筒。（3）試驗步驟 對制備或現(xiàn)場取樣的混凝土拌合物試樣中，用5mm標準篩篩出砂漿，篩砂漿

45、時應(yīng)注意盡量篩凈，然后將其拌合均勻。將砂漿一次分別裝入三個試樣筒中，做三個試驗。取樣混凝土坍落度不大于70mm的混凝土用宜采用振動臺振實砂漿；取樣混凝土坍落度大于70mm的宜用搗棒人工搗實。用振動臺振實砂漿時，將砂漿一次裝入筒內(nèi)，振動應(yīng)持續(xù)到表面出漿為止，不得過振；用搗棒人工搗實時，每層應(yīng)沿螺旋方向由外向中心均勻插搗25次，然后用橡皮錘輕輕敲打筒壁，直至插搗孔消失為止。振實或插搗后，砂漿表面應(yīng)低于砂漿試樣筒口約10mm；砂漿試樣筒應(yīng)立即加蓋。 環(huán)境溫度對混凝土拌合物凝結(jié)時間影響較大，因此，砂漿試驗制備完畢，編號后應(yīng)置于溫度為20±2的環(huán)境中或現(xiàn)場同條件下待試，并在以后的整個測試過程中

46、，環(huán)境溫度應(yīng)始終保持20±2。現(xiàn)場同條件測試時，應(yīng)與現(xiàn)場條件保持一致，但應(yīng)避免陽光直射。在整個測試過程中，除在吸取泌水或進行貫入試驗外，試樣筒應(yīng)始終加蓋。 凝結(jié)時間測定從水泥與水接觸開始計時。根據(jù)混凝土拌合物的性能，確定測針試驗時間，以后每隔0.5h測試一次，在臨近初、終凝時可增加測定次數(shù)。 在每次測試前2min，將一片20mm厚的墊塊墊入筒底一側(cè)使其傾斜，用吸管吸去表面的泌水，吸水后平穩(wěn)地復原。 測試時將砂漿試樣筒置于貫入阻力儀上，測針端部與砂漿表面接觸，然后在10±2s內(nèi)均勻地使測針貫入砂漿25±2mm深度，記錄貫入壓力，精確至10N；記錄測試時間，精確至1m

47、in；記錄環(huán)境溫度，精確至0.5。 各測點的間距應(yīng)大于測針直徑的兩倍且不小于15mm，測點與試樣筒壁的距離應(yīng)不小于25mm。 為確保試驗精度，貫入阻力測試在0.228MPa之間應(yīng)至少進行6次，直至貫入阻力大于28MPa為止。 在測試過程應(yīng)根據(jù)砂漿凝結(jié)狀況，適時更換測針，更換測針宜按表14選用表14 測針選用規(guī)定表貫入阻力（MPa）0.23.53.5202028測針面積（mm2）1005020（4）結(jié)果評定 貫入阻力的結(jié)果計算以及初凝時間和終凝時間的確定應(yīng)按下述方法進行：貫入阻力應(yīng)按下式計算： 式中：貫入阻力（MPa）； 貫入壓力（N）； 測針面積（mm2）。計算應(yīng)精確至0.1MPa 凝結(jié)時間宜

48、通過線性回歸方法確定，是將貫入阻力和時間分別取自然對數(shù)和，然后把作自變量，作因變量作線性回歸得到回歸方程： =A+B 式中A、B為線性回歸系數(shù)。根據(jù)上式求得當貫入阻力為3.5MPa時為初凝時間，貫入阻力為28MPa時為終凝時間： = = 凝結(jié)時間也可用繪圖擬合方法確定，是以貫入阻力為縱坐標，經(jīng)過的時間為橫坐標（精確至1min），繪制出貫入阻力與時間之間的關(guān)系曲線，以3.5MPa和28MPa時劃兩條平行橫坐標之間的關(guān)系曲線，分別與曲線相交的兩個交點的橫坐標即為混凝土拌合物的初凝和終凝時間。 用三個試驗結(jié)果的初凝和終凝時間的算術(shù)平均值作為此次試驗的初凝和終凝時間。如果三個測值的最大值和最小值中有一

49、個與中間值之差超過中間值的10%，則是以中間值為試驗結(jié)果；如果最大值和最小值與中間值之差均超過中間值的10%時，則此次試驗無效。 凝結(jié)時間用hmin表示，并修約至5min。4、沁水與壓力泌水試驗泌水也是一種離析，混凝土凝結(jié)以前，新鮮混凝土內(nèi)懸浮的固體粒子在重力作用下下沉，當混凝土保水能力不足時，混凝土表面會出現(xiàn)一層水，這種現(xiàn)象叫泌水6?；炷涟韬衔锩谒阅苁腔炷涟韬衔镌谑┕ぶ械闹匾阅苤唬绕涫菍τ诖罅鲃有缘谋盟突炷羴碚f更為重要。在混凝土的施工過程中泌水過多，會使混凝土喪失流動性，從而嚴重影響混凝土可泵性和工作性，并會給工程質(zhì)量造成嚴重影響。混凝土中細砂含量不足，水泥顆粒太粗，水泥用量太

50、少或混凝土用水量太多均容易發(fā)生泌水。正確選擇混凝土配合比可以在很大程度上控制泌水，如降低粗集料的最大粒徑，盡可能用小坍落度的混凝土，必要時摻高效減水劑以減少用水量，增加混凝土內(nèi)細顆粒材料等。（一）泌水試驗（1）目的及適用范圍本方法適用于骨料最大粒徑不大于40mm的混凝土拌合物泌水測定。（2）儀器設(shè)備 臺秤：稱量為50kg、感量為50g； 量筒：容量為10mL、50mL、100mL的量筒及吸管； 振動臺、搗棒、試驗筒。（3）試驗步驟 裝料及密實成型應(yīng)用濕布濕潤試樣筒內(nèi)壁后立即稱量，記錄試樣筒的質(zhì)量。再將混凝土試樣裝入試樣筒，混凝土的裝料及搗實方法有兩種：用振動臺振實。將試樣一次裝入試樣筒內(nèi)，開啟

51、振動臺，振動持續(xù)到表面出漿為止，且應(yīng)避免過振；并使混凝土拌合物表面低于試樣筒筒口30±3mm，用抹刀抹平。抹平后立即計時并稱量，記錄試樣筒與試樣的總質(zhì)量。用搗棒搗實。采用搗棒搗實時，混凝土拌合物應(yīng)分兩層裝入，每層的插搗次數(shù)應(yīng)為25次；搗棒由邊緣向中心均勻的插搗，插搗底層時搗棒應(yīng)貫穿整個深度，插搗第二層時，搗棒應(yīng)插透本層至下一層的表面；每一層搗完后用橡皮錘輕輕沿容量外壁敲打510次，進行振實，直至拌合物表面插搗孔消失，不見大氣泡為止；使混凝土拌合物表面低于試樣筒筒口30±3mm，用抹刀抹平。抹平后立即計時并稱量，記錄試樣筒與試樣的總質(zhì)量。為了使混凝土拌合物外露面積的大小以及泌水后的蒸發(fā)量不受影響，在以下吸取混凝土拌合物表面泌水的整個過程中，應(yīng)使試樣筒保持水平、不受振動；除了吸水操作外，應(yīng)始終蓋好蓋子；由于環(huán)境溫度對混凝土拌合物泌水比較敏感，因此，室溫應(yīng)保持在20±2。 計時和稱重從計時開始后60min內(nèi)，每隔10