普通混凝土配合比設(shè)計(jì)和試配43

普通混凝土配合比設(shè)計(jì)和試配李彥昌2012-12-18～20國(guó)內(nèi)外配合比設(shè)計(jì)方法介紹1目錄現(xiàn)行配合比設(shè)計(jì)原則、流程及爭(zhēng)議2耐久性設(shè)計(jì)理念與思路3攪拌站常用配合比設(shè)計(jì)與試配4最佳漿骨比配合比設(shè)計(jì)方法

MehtaPK和AitcinPC基于

該方法是在現(xiàn)有HPC實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)主要的配合比設(shè)計(jì)參數(shù)作出一些假設(shè)，從而得到試拌用的第一盤配料的配合比。

其主要假設(shè)有：一、水泥漿與骨料的體積比為35∶65。

二、用水量根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)取不同的設(shè)定值。

三、假定含氣量，再根據(jù)用水量和水泥漿體積，算出水泥用量。四、近似假設(shè)水泥與礦物摻合料(粉煤灰、硅灰及礦渣等)的體積

比

為75∶25，復(fù)合雙摻時(shí)，硅灰與粉煤灰或礦渣的體積各為

10%，15%；

五、粗細(xì)骨料體積比設(shè)為60∶40；六、高效減水劑的摻量設(shè)為1%。

由于這種方法中有許多假設(shè)，所以第一盤配料經(jīng)計(jì)算出的配合比僅能起引導(dǎo)作用，為了獲得正確的配合比，尚需進(jìn)行大量的試驗(yàn)。國(guó)內(nèi)外配合比設(shè)計(jì)方法介紹1英國(guó)的DomonePLJ等基于最大密實(shí)度理論的配合比設(shè)計(jì)方法

一、使集料所占據(jù)的相對(duì)體積盡可能地多，集料顆粒之間的空隙由具有一定水膠比的漿體填充。二、漿體的水膠比根據(jù)混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度確定。但是如果漿體僅僅填充集料間的空隙，則混凝土拌和物將不能流動(dòng)，必須使?jié){體有一定的富裕，以對(duì)集料起潤(rùn)滑作用。

三、此外還要考慮細(xì)集料顆粒的表面積效應(yīng)，使實(shí)際使用的最優(yōu)砂率小于集料顆粒堆積最密實(shí)時(shí)的砂率。

“最大密實(shí)度理論”可使混凝土在具有良好工作性的前提下膠結(jié)漿體的含量達(dá)到最小，以降低混凝土工作度的經(jīng)時(shí)損失、水化熱、收縮、徐變以及堿一集料應(yīng)的可能性。國(guó)內(nèi)外配合比設(shè)計(jì)方法介紹1法國(guó)路橋?qū)嶒?yàn)中心基于Feret公式和Farris模型建議的配合比設(shè)計(jì)方法

一、混凝土的強(qiáng)度可用Feret公式通過有限的配合比參數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)；按照Farris模型，認(rèn)為混凝土是砂、石、水泥三類固相顆粒形成的復(fù)合懸浮液體，混凝土的工作性與拌合物的粘性密切相關(guān)。

二、根據(jù)上述理論，對(duì)混凝土的配合比作以下三項(xiàng)假設(shè)：有一定組成的混凝土強(qiáng)度主要受漿體性質(zhì)的控制；不含砂、石的漿體可有最高的強(qiáng)度；當(dāng)混凝土集料的組成一定時(shí)，拌和物的工作性取決于漿體的體積和漿體的流動(dòng)性；

三、滿足一定的強(qiáng)度及工作性要求時(shí)，需要漿體體積最小的砂率為最優(yōu)砂率；對(duì)于等體積、等粘度、不同組成的漿體，最優(yōu)砂率相同。

基于以上假設(shè)，大部分試驗(yàn)就可用模型材料進(jìn)行，即用砂漿進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)，用漿體進(jìn)行流變?cè)囼?yàn)。這樣可大大減少試驗(yàn)的工作量。國(guó)內(nèi)外配合比設(shè)計(jì)方法介紹1全計(jì)算法

陳建奎基于Mehta和Aitcin教授的觀點(diǎn)和混凝土材料組成的四項(xiàng)假定：一、混凝土各組成材料（包括固、氣、液相）具有體積加和性；

二、石子的空隙由干砂漿來填充；

三、干砂漿的空隙由水來填充；四、干砂漿由水泥、細(xì)摻料、砂和空隙所組成。五、水膠比決定強(qiáng)度。

對(duì)高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)，提出一種全計(jì)算方法，修正了傳統(tǒng)的絕對(duì)體積法，使高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)從半定量走向定量、從經(jīng)驗(yàn)走向科學(xué)，是混凝土配合比設(shè)計(jì)上一較大的改進(jìn)。國(guó)內(nèi)外配合比設(shè)計(jì)方法介紹1《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55中的質(zhì)量法和體積法20世紀(jì)70年代末，配合水泥國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的修訂，頒布《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》（JGJ55-81）。經(jīng)歷的幾次修訂：《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ/T55-96、JGJ55-2000、JGJ55-2011）。其它設(shè)計(jì)規(guī)程《水工混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》DL/T5330-2005《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》CECS203：2006《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》（JGJ51-2002）這些設(shè)計(jì)規(guī)程對(duì)相應(yīng)的混凝土進(jìn)行了設(shè)計(jì)方法的規(guī)定。國(guó)內(nèi)外配合比設(shè)計(jì)方法介紹1

上述Bolomey公式也是美國(guó)ACI(211.1)、英國(guó)(BRE1988)、法國(guó)(Dreux1970)、日本等配合比設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。配合比確定原理現(xiàn)行配合比設(shè)計(jì)原則、流程及爭(zhēng)議2設(shè)計(jì)原則及基本規(guī)定應(yīng)根據(jù)工程性質(zhì)和所處的環(huán)境確定混凝土性能指標(biāo)和選擇原材料。當(dāng)混凝土有多項(xiàng)性能要求時(shí)，應(yīng)采取措施確保主要技術(shù)要求，并兼顧其他性能要求。最大水膠比應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010的規(guī)定。

現(xiàn)行配合比設(shè)計(jì)原則、流程及爭(zhēng)議2設(shè)計(jì)原則及基本規(guī)定礦物摻合料用量應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定，并經(jīng)試驗(yàn)確定。計(jì)算出的膠凝材料用量應(yīng)符合《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55-2011的規(guī)定。冬期配合比的設(shè)計(jì)應(yīng)符合《建筑工程冬期施工規(guī)程》JGJ/T104-2011的要求。

其它的性能指標(biāo)，如含氣量、堿總量等應(yīng)參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

現(xiàn)行配合比設(shè)計(jì)原則、流程及爭(zhēng)議2配合比設(shè)計(jì)流流程工作性能強(qiáng)度質(zhì)量控制水平σ膠凝材料品質(zhì)及摻量配制強(qiáng)度水膠比原始用水量外加劑膠凝材料、集料、砂石用量系列水膠比試配砂石種類砂率強(qiáng)度保證率、保證系數(shù)耐久性能現(xiàn)行配合比設(shè)計(jì)原則、流程及爭(zhēng)議2爭(zhēng)議一：質(zhì)量量法與體積法法質(zhì)量法（前稱重量量法、假定容容重法）是JGJ55提出的新的設(shè)設(shè)計(jì)方法，當(dāng)當(dāng)時(shí)是從使用用者的角度出出發(fā)，盡量簡(jiǎn)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)程序序而確定的。。它用不太精精確的假定來來代替以前體體積法繁瑣的的試驗(yàn)和計(jì)算算，最后用修修正系數(shù)來校校正，確保了了配合比的計(jì)計(jì)算精度。標(biāo)準(zhǔn)在條文說說明中指出““在實(shí)際工程程中，混凝土土配合比設(shè)計(jì)計(jì)通常采用質(zhì)質(zhì)量法。……體積法對(duì)技術(shù)術(shù)要求略高。。”標(biāo)準(zhǔn)中沒有明明確說明體積積法和質(zhì)量法法的區(qū)別和優(yōu)優(yōu)劣，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)使用者來說，無法判斷哪哪個(gè)方法的好好壞，多數(shù)就就偏向于使用用簡(jiǎn)單的質(zhì)量量法。其實(shí)，隨著現(xiàn)現(xiàn)代辦公軟件件的普及，例例如微軟Excel軟件的運(yùn)用，，可以很方便便的對(duì)配合比比設(shè)計(jì)的各個(gè)個(gè)參數(shù)和公式式進(jìn)行計(jì)算，，從而得到精精確的配合比比。現(xiàn)行配合比設(shè)計(jì)存在爭(zhēng)議的地方2現(xiàn)行配合比設(shè)計(jì)存在爭(zhēng)議的地方2質(zhì)量法和體積積法的優(yōu)缺點(diǎn)點(diǎn)質(zhì)量法優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單易易學(xué)。缺點(diǎn)：誤差較較大，需頻繁繁校正體積法優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確。。適用面較廣廣。缺點(diǎn)：需要精精確測(cè)定原材材料的表觀密密度?，F(xiàn)行配合比設(shè)計(jì)存在爭(zhēng)議的地方2舉例質(zhì)量法和體積積法的最大差差別之處還在在于混凝土配配合比調(diào)整方方面?，F(xiàn)代混凝土原原材料的質(zhì)量量波動(dòng)很大，，施工配合比比的調(diào)整非常常頻繁，調(diào)整整的各個(gè)參數(shù)數(shù)可能有：砂率、外加劑劑摻量、摻合合料取代比例例、原始用水水量等。質(zhì)量法的弊端端：調(diào)整后的的混凝土體積積發(fā)生了一定定程度的變化化。如果要精精確到1m3，需要頻繁進(jìn)進(jìn)行校正。體積法：調(diào)整整后的混凝土土配合比體積積始終為1m3。利用Excel函數(shù)和公式，，可以準(zhǔn)確、、快速的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)體積法的參參數(shù)調(diào)整。設(shè)計(jì)引氣混凝凝土配合比時(shí)時(shí)的差異體積法可以通通過設(shè)置含氣氣量參數(shù)α，來設(shè)計(jì)不同同含氣量的混混凝土配合比比。而質(zhì)量法法對(duì)此無能為為力，只能輔輔助于實(shí)際含含氣量時(shí)的校校正。舉例：分別設(shè)設(shè)計(jì)含氣量為為1%、2%、3%的混凝土配合合比現(xiàn)行配合比設(shè)計(jì)存在爭(zhēng)議的地方2注意：體積法法設(shè)計(jì)的不同同含氣量配合合比需要考慮慮含氣量損失失、振搗等因因素導(dǎo)致的虧虧方問題，在在設(shè)計(jì)時(shí)可根根據(jù)容重和實(shí)實(shí)測(cè)的含氣量量結(jié)果進(jìn)行修修正。修正好好的配合比不不會(huì)影響實(shí)際際使用過程中中的配合比調(diào)調(diào)整?，F(xiàn)行配合比設(shè)計(jì)存在爭(zhēng)議的地方2爭(zhēng)議二：應(yīng)采采用何種干燥燥狀態(tài)的骨料料骨料表面干燥燥的狀態(tài)分為：1、全干，2、氣干（干燥燥），3、飽和面干，4、濕潤(rùn)。全干狀態(tài)（或稱烘干狀態(tài)）：是砂在烘箱中烘干至恒重重，達(dá)到內(nèi)、、外部均不含含水。氣干狀態(tài)（或或者干燥狀態(tài)態(tài)）：在砂的內(nèi)部含含有一定水份份，而表層和和表面是干燥燥無水的，砂砂在干燥的環(huán)環(huán)境中自然堆堆放達(dá)到干燥燥往往是這種種狀態(tài)。飽和面干狀態(tài)：骨骨料其內(nèi)部孔孔隙含水達(dá)到到飽和而其表表面干燥。濕潤(rùn)狀態(tài)：砂的內(nèi)部不但但含水飽和，，其表面還被被一層水膜覆覆裹，顆粒間間被水所充盈。現(xiàn)行配合比設(shè)計(jì)存在爭(zhēng)議的地方2飽和面干狀態(tài)態(tài)飽和面干狀態(tài)，即即砂的內(nèi)部和和表層均含水水達(dá)到飽和狀狀態(tài)，而表面面的開口孔隙隙及面層卻處處于無水狀態(tài)態(tài)。拌合混凝土的砂處于這種種狀態(tài)時(shí)，與與周圍水的交交換最少，對(duì)對(duì)配合比中水水的用量影響響最小。因此，建議使使用飽和面干干的砂子進(jìn)行行混凝土配合合比的試配。。爭(zhēng)議來自：JGJ55-2011規(guī)定使用骨料料：細(xì)骨料含水率率小于0.5%，粗骨料含水水率小于0.2%，接近于氣干干的狀態(tài)；而而從配合比理理論上說，應(yīng)應(yīng)該用飽和面面干狀態(tài)的骨骨料。到底應(yīng)該使用什么樣干燥狀狀態(tài)的骨料？？我認(rèn)為如果果從實(shí)用的角角度可使用接接近氣干的骨骨料，從準(zhǔn)確確的角度宜使使用飽和面干干狀態(tài)的骨料料。耐久性設(shè)計(jì)理念與思路3環(huán)境對(duì)混凝土土破壞原因的的分類耐久性設(shè)計(jì)理念與思路3注：鋼筋銹蝕蝕本身是電化化學(xué)作用，但但從砼保護(hù)層層的護(hù)筋性討討論主要是物物理作用，碳碳化也有化學(xué)學(xué)作用配合比設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)應(yīng)考慮的提提高耐久性措措施破壞因素主要措施補(bǔ)充措施鋼筋銹蝕碳化提高混凝土強(qiáng)度（C40~50以上）保證保護(hù)層厚度減少粉煤灰摻量，適當(dāng)加大水泥用量氯離子加大保護(hù)層厚度，降低氯離子滲透系數(shù)（摻加粉煤灰、礦粉，適當(dāng)提高混凝土強(qiáng)度）適當(dāng)引氣凍融交替摻合優(yōu)質(zhì)引氣劑，保證混凝土的含氣量

鹽凍摻合優(yōu)質(zhì)引氣劑，含氣量高于普通凍融交替配筋構(gòu)件還須補(bǔ)充防氯離子鋼筋銹蝕的措施耐久性設(shè)計(jì)理念與思路3破壞因素主要措施補(bǔ)充措施堿集料反應(yīng)選用非活性或低活性集料，限制混凝土中堿含量摻加粉煤灰、礦粉硫酸鹽侵蝕選用低C3A水泥，摻加粉煤灰、礦粉適當(dāng)提高強(qiáng)度，引氣滲水提高強(qiáng)度，引氣摻加粉煤灰、礦粉鹽結(jié)晶摻加引氣劑，保證含氣量

弱酸性腐蝕提高強(qiáng)度

單項(xiàng)破壞因素素的防止措施施耐久性設(shè)計(jì)理念與思路3耐久混凝土應(yīng)應(yīng)該是抗裂性性好的混凝土土，耐久混凝凝土應(yīng)考慮防防止裂紋措施施，而耐久和和防裂措施許許多是一致的的。1．選用水泥低早強(qiáng)（防裂裂要求R24h<10-12MPa）低水化熱、低低C3A含量、低含堿堿量2．堅(jiān)固耐久的的集料，用錘錘式破碎機(jī)破破碎的碎石（（級(jí)配和粒形形較好）），沖洗干凈凈。3．盡可能減少少膠凝材料總總量，為此盡盡可能降低單單方拌合水量量。為此選擇擇合適的坍落落度（糾正現(xiàn)現(xiàn)在不管場(chǎng)合合追求200－220mm高坍落度）4．摻加粉煤灰灰、礦粉或兩兩者復(fù)摻5．摻加優(yōu)質(zhì)引引氣劑設(shè)計(jì)和配制耐耐久性防裂混混凝土的一般般通用途徑耐久性設(shè)計(jì)理念與思路3（1）確定環(huán)境破壞的主主要因素和次次要因素。（2）根據(jù)破壞因因素和服務(wù)年年限確定耐久久性的要求指標(biāo)。（3）采取有效的的提高耐久性性的通用措施施，綜合兼顧顧耐久性、強(qiáng)強(qiáng)度、防裂等等要求，確定定各項(xiàng)材料參參數(shù)。（4）要考慮現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)施工條件，，施工質(zhì)量水水平，施工單單位的質(zhì)量保保證體系。同同時(shí)也要考慮慮經(jīng)濟(jì)性。其它具體設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)節(jié)可參考：《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)設(shè)計(jì)與施工指南(2005修訂版)》CCES01-2004耐久性綜合設(shè)計(jì)應(yīng)注注意的主要因因素和指標(biāo)耐久性設(shè)計(jì)理念與思路3設(shè)計(jì)方法：質(zhì)量法、體積積法。攪拌站常用配合比設(shè)計(jì)與試配4攪拌站常用配合比設(shè)計(jì)與試配4攪拌站常用配合比設(shè)計(jì)與試配4配合比設(shè)計(jì)細(xì)化思路路結(jié)合混凝土性性能進(jìn)行配合合比設(shè)計(jì)不同強(qiáng)度等級(jí)級(jí)混凝土的性性能，決定了了設(shè)計(jì)采取的的思路和策略略。例如C10~C15，C20~C45，C50~C60這三個(gè)系列的的混凝土特性性不同，需要要分開進(jìn)行設(shè)設(shè)計(jì)。目前攪拌站常用的系列配合比比設(shè)計(jì)方法是是對(duì)《普通混凝土配配合比設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)程》JGJ55的擴(kuò)展和深化化，比較適合合攪拌站的實(shí)實(shí)際情況。但但系列配合比比設(shè)計(jì)應(yīng)以設(shè)設(shè)計(jì)參數(shù)基本本相同為原則則，水膠比跨跨度不宜過大大。攪拌站常用配合比設(shè)計(jì)與試配4攪拌站常用配合比設(shè)計(jì)與試配4C10~C15C20~C45C50~C60盡可能提高粘聚性保持粘聚性適中盡可能降低粘聚性用水量適當(dāng)提高用水量適當(dāng)居中盡量降低用水量摻合料取代量提高摻合料取代量居中摻合料取代量適當(dāng)降低適當(dāng)提高砂率砂率適中適當(dāng)降低砂率適當(dāng)降低外加劑用量外加劑用量居中適當(dāng)提高外加劑用量結(jié)合工程部位特征征進(jìn)行設(shè)計(jì)墻柱、頂板、、大體積、地地面等工程部部位，對(duì)混凝凝土的要求不不一，需要根根據(jù)不同部位位進(jìn)行配合比比設(shè)計(jì)。例如如大體積混凝凝土采用高摻摻合料用量以以減少水化熱熱、地面保證證較高的水泥泥用量和較小小的坍落度以以防止起砂、、墻柱采取較較高的強(qiáng)度保保證率以確保保驗(yàn)收時(shí)的回回彈強(qiáng)度等。。攪拌站常用配合比設(shè)計(jì)與試配4攪拌站常用配合比設(shè)計(jì)與試配4部位(構(gòu)件)坍落度用水量水泥用量摻合料用量外加劑用量砂率窄剪力墻220mm以上高高適中適中大頂板180mm適中適中適中適中適中底板（大體積）180mm低低高高低地面160mm較高高低低低柱160mm適中較低較高較高較低結(jié)合攪拌站可可用材料性能能進(jìn)行設(shè)計(jì)攪拌站正在使使用的原材料料品種直接影影響混凝土配配合比的設(shè)計(jì)計(jì)思路。例如如粉煤灰和外外加劑的質(zhì)量量影響原始用用水量選擇，，砂的質(zhì)量影影響砂率的選選擇等等。結(jié)合攪拌站生生產(chǎn)工藝進(jìn)行行骨料的存儲(chǔ)與與計(jì)量情況、、攪拌機(jī)的生產(chǎn)能力、、罐車的性能能也同樣影響響混凝土配合合比設(shè)計(jì)思路路。攪拌站常用配合比設(shè)計(jì)與試配4試配與配合比確確定注意事項(xiàng)項(xiàng)試配前的準(zhǔn)備應(yīng)作有配計(jì)劃準(zhǔn)備充足的原材料所有原材料要進(jìn)行行檢測(cè)完善試驗(yàn)條件件攪拌機(jī)葉片間間隙過大要及及時(shí)修理或更更換試模涂刷隔離離劑應(yīng)盡可能能少微膨脹混凝土土應(yīng)采用鐵試試模攪拌機(jī)、振動(dòng)動(dòng)臺(tái)均應(yīng)有計(jì)計(jì)時(shí)器等攪拌站常用配合比設(shè)計(jì)與試配4試配與配合比確確定注意事項(xiàng)項(xiàng)試配過程保證稱量數(shù)據(jù)據(jù)及試驗(yàn)數(shù)據(jù)據(jù)的