普通混凝土配合比設(shè)計和試配

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

MehtaPK和AitcinPC基于

該方法是在現(xiàn)有HPC實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對主要的配合比設(shè)計參數(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)混凝土強度等級取不同的設(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，復合雙摻時，硅灰與粉煤灰或礦渣的體積各為

10%，15%；

五、粗細骨料體積比設(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)計算出的配合比僅能起引導作用，為了獲得正確的配合比，尚需進行大量的試驗。國內(nèi)外配合比設(shè)計方法介紹1英國的DomonePLJ等基于最大密實度理論的配合比設(shè)計方法

一、使集料所占據(jù)的相對體積盡可能地多，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)計強度確定。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，必須使?jié){體有一定的富裕，以對集料起潤滑作用。

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

“最大密實度理論”可使混凝土在具有良好工作性的前提下膠結(jié)漿體的含量達到最小，以降低混凝土工作度的經(jīng)時損失、水化熱、收縮、徐變以及堿一集料應(yīng)的可能性。國內(nèi)外配合比設(shè)計方法介紹1法國路橋?qū)嶒炛行幕贔eret公式和Farris模型建議的配合比設(shè)計方法

一、混凝土的強度可用Feret公式通過有限的配合比參數(shù)進行預測；按照Farris模型，認為混凝土是砂、石、水泥三類固相顆粒形成的復合懸浮液體，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，對混凝土的配合比作以下三項假設(shè)：有一定組成的混凝土強度主要受漿體性質(zhì)的控制；不含砂、石的漿體可有最高的強度；當混凝土集料的組成一定時，拌和物的工作性取決于漿體的體積和漿體的流動性；

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

基于以上假設(shè)，大部分試驗就可用模型材料進行，即用砂漿進行力學試驗，用漿體進行流變試驗。這樣可大大減少試驗的工作量。國內(nèi)外配合比設(shè)計方法介紹1全計算法

陳建奎基于Mehta和Aitcin教授的觀點和混凝土材料組成的四項假定：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、細摻料、砂和空隙所組成。五、水膠比決定強度。

對高性能混凝土配合比設(shè)計，提出一種全計算方法，修正了傳統(tǒng)的絕對體積法，使高性能混凝土配合比設(shè)計從半定量走向定量、從經(jīng)驗走向科學，是混凝土配合比設(shè)計上一較大的改進。國內(nèi)外配合比設(shè)計方法介紹1《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》JGJ55中的質(zhì)量法和體積法20世紀70年代末，配合水泥國家標準的修訂，頒布《普通混凝土配合比設(shè)計技術(shù)規(guī)定》（JGJ55-81）。經(jīng)歷的幾次修訂：《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》（JGJ/T55-96、JGJ55-2000、JGJ55-2011）。其它設(shè)計規(guī)程《水工混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》DL/T5330-2005《自密實混凝土應(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)計規(guī)程對相應(yīng)的混凝土進行了設(shè)計方法的規(guī)定。國內(nèi)外配合比設(shè)計方法介紹1

上述Bolomey公式也是美國ACI(211.1)、英國(BRE1988)、法國(Dreux1970)、日本等配合比設(shè)計的基礎(chǔ)。配合比確定原理現(xiàn)行配合比設(shè)計原則、流程及爭議2設(shè)計原則及基本規(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和選擇原材料。當混凝土有多項性能要求時，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)計規(guī)范》GB50010-2010的規(guī)定。

現(xiàn)行配合比設(shè)計原則、流程及爭議2設(shè)計原則及基本規(guī)定礦物摻合料用量應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定，并經(jīng)試驗確定。計算出的膠凝材料用量應(yīng)符合《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》JGJ55-2011的規(guī)定。冬期配合比的設(shè)計應(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，如含氣量、堿總量等應(yīng)參考相關(guān)標準規(guī)定。

現(xiàn)行配合比設(shè)計原則、流程及爭議2

配合比設(shè)計流程工作性能強度質(zhì)量控制水平σ膠凝材料品質(zhì)及摻量配制強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度保證率、保證系數(shù)耐久性能現(xiàn)行配合比設(shè)計原則、流程及爭議2爭議一：質(zhì)量法與體積法

質(zhì)量法（前稱重量法、假定容重法）是JGJ55提出的新的設(shè)計方法，當時是從使用者的角度出發(fā)，盡量簡化設(shè)計程序而確定的。它用不太精確的假定來代替以前體積法繁瑣的試驗和計算，最后用修正系數(shù)來校正，確保了配合比的計算精度。標準在條文說明中指出“在實際工程中，混凝土配合比設(shè)計通常采用質(zhì)量法?！w積法對技術(shù)要求略高?！睒藴手袥]有明確說明體積法和質(zhì)量法的區(qū)別和優(yōu)劣，對于標準使用者來說，無法判斷哪個方法的好壞，多數(shù)就偏向于使用簡單的質(zhì)量法。其實，隨著現(xiàn)代辦公軟件的普及，例如微軟Excel軟件的運用，可以很方便的對配合比設(shè)計的各個參數(shù)和公式進行計算，從而得到精確的配合比?，F(xiàn)行配合比設(shè)計存在爭議的地方2現(xiàn)行配合比設(shè)計存在爭議的地方2質(zhì)量法和體積法的優(yōu)缺點質(zhì)量法優(yōu)點：簡單易學。缺點：誤差較大，需頻繁校正體積法優(yōu)點：準確。適用面較廣。缺點：需要精確測定原材料的表觀密度?，F(xiàn)行配合比設(shè)計存在爭議的地方2舉例質(zhì)量法和體積法的最大差別之處還在于混凝土配合比調(diào)整方面?，F(xiàn)代混凝土原材料的質(zhì)量波動很大，施工配合比的調(diào)整非常頻繁，調(diào)整的各個參數(shù)可能有：砂率、外加劑摻量、摻合料取代比例、原始用水量等。質(zhì)量法的弊端：調(diào)整后的混凝土體積發(fā)生了一定程度的變化。如果要精確到1m3，需要頻繁進行校正。體積法：調(diào)整后的混凝土配合比體積始終為1m3。利用Excel函數(shù)和公式，可以準確、快速的實現(xiàn)體積法的參數(shù)調(diào)整。設(shè)計引氣混凝土配合比時的差異體積法可以通過設(shè)置含氣量參數(shù)α，來設(shè)計不同含氣量的混凝土配合比。而質(zhì)量法對此無能為力，只能輔助于實際含氣量時的校正。舉例：分別設(shè)計含氣量為1%、2%、3%的混凝土配合比現(xiàn)行配合比設(shè)計存在爭議的地方2注意：體積法設(shè)計的不同含氣量配合比需要考慮含氣量損失、振搗等因素導致的虧方問題，在設(shè)計時可根據(jù)容重和實測的含氣量結(jié)果進行修正。修正好的配合比不會影響實際使用過程中的配合比調(diào)整?，F(xiàn)行配合比設(shè)計存在爭議的地方2爭議二：應(yīng)采用何種干燥狀態(tài)的骨料骨料表面干燥的狀態(tài)分為：1、全干，2、氣干（干燥），3、飽和面干，4、濕潤。全干狀態(tài)（或稱烘干狀態(tài)）：是砂在烘箱中烘干至恒重，達到內(nèi)、外部均不含水。氣干狀態(tài)（或者干燥狀態(tài)）：在砂的內(nèi)部含有一定水份，而表層和表面是干燥無水的，砂在干燥的環(huán)境中自然堆放達到干燥往往是這種狀態(tài)。飽和面干狀態(tài)：骨料其內(nèi)部孔隙含水達到飽和而其表面干燥。濕潤狀態(tài)：砂的內(nèi)部不但含水飽和，其表面還被一層水膜覆裹，顆粒間被水所充盈?，F(xiàn)行配合比設(shè)計存在爭議的地方2飽和面干狀態(tài)

飽和面干狀態(tài)，即砂的內(nèi)部和表層均含水達到飽和狀態(tài)，而表面的開口孔隙及面層卻處于無水狀態(tài)。

拌合混凝土的砂處于這種狀態(tài)時，與周圍水的交換最少，對配合比中水的用量影響最小。因此，建議使用飽和面干的砂子進行混凝土配合比的試配。爭議來自：

JGJ55-2011規(guī)定使用骨料：細骨料含水率小于0.5%，粗骨料含水率小于0.2%，接近于氣干的狀態(tài)；而從配合比理論上說，應(yīng)該用飽和面干狀態(tài)的骨料。到底應(yīng)該使用什么樣干燥狀態(tài)的骨料？我認為如果從實用的角度可使用接近氣干的骨料，從準確的角度宜使用飽和面干狀態(tài)的骨料。耐久性設(shè)計理念與思路3環(huán)境對混凝土破壞原因的分類耐久性設(shè)計理念與思路3

注：鋼筋銹蝕本身是電化學作用，但從砼保護層的護筋性討論主要是物理作用，碳化也有化學作用配合比設(shè)計時應(yīng)考慮的提高耐久性措施

破壞因素主要措施補充措施鋼筋銹蝕碳化提高混凝土強度（C40~50以上）保證保護層厚度減少粉煤灰摻量，適當加大水泥用量氯離子加大保護層厚度，降低氯離子滲透系數(shù)（摻加粉煤灰、礦粉，適當提高混凝土強度）適當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)件還須補充防氯離子鋼筋銹蝕的措施耐久性設(shè)計理念與思路3破壞因素主要措施補充措施堿集料反應(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、礦粉適當提高強度，引氣滲水提高強度，引氣摻加粉煤灰、礦粉鹽結(jié)晶摻加引氣劑，保證含氣量

弱酸性腐蝕提高強度

單項掌破壞脾因素毫的防自止措真施耐久性設(shè)計理念與思路3耐久熔混凝國土應(yīng)狹該是酬抗裂添性好庸的混僅凝土鑰，耐志久混竹凝土止應(yīng)考裝慮防錘止裂佛紋措譜施，構(gòu)而耐阻久和巡壽防裂土措施創(chuàng)許多塘是一楚致的課。1．選控用水甚泥低早強形（防裂虛要求R24h<10紫-12籮MPa）低水榜化熱峽、低C3A含量庸、低商含堿畝量2．堅紀固耐鑰久的喂集料唇，用況錘式勸破碎尤機破兆碎的隨碎石華（級桐配和暫粒搏形蝕較好坑），靠沖洗防干凈稱。3．盡枕可能漏減少茶膠凝螺材料探總量狠，為茄此盡凍可能豎降低尺單方混拌合烘水量比。為蓬此選劣擇合俊適的啟坍落班度（袖糾正伴現(xiàn)在搏不管射場合植追求20腹0－220械mm高坍落駕度）4．摻加蜓粉煤灰錘、礦粉墨或兩者景復摻5．摻徒加優(yōu)扯質(zhì)引意氣劑設(shè)計和氏配制耐續(xù)久性防錦裂混凝轉(zhuǎn)土的一仆般通用途徑耐久性設(shè)計理念與思路3（1）確定環(huán)境破悲壞的主創(chuàng)要因素茄和次要望因素。（2）根據(jù)堪破壞因胳素和服香務(wù)年限退確定耐研久性的要求指把標。（3）采龍取有諸效的曬提高關(guān)耐久甘性的聚通用紐奉措施亮，綜易合兼殖顧耐喪久性領(lǐng)、強透度、蘆防裂兆等要研求，介確定雙各項含材料彎參數(shù)。（4）要捏考慮坦現(xiàn)場劉施工坐條件歸，施姜工質(zhì)敵量水輔平，掘施工趕單位挽的質(zhì)貢量保輩證體放系。盾同時餅也要樂考慮請經(jīng)濟冬性。其它具體城設(shè)計憲細節(jié)洲可參毅考：《混凝土結(jié)構(gòu)伶耐久驚性設(shè)球計與單施工指南(2搜00厚5修訂版)》凍CC償ES伙0總1-吃20掃04耐久性綜合乖設(shè)計沃應(yīng)注低意的搬主要烘因素飲和指激標耐久性設(shè)計理念與思路3設(shè)計場方法何：質(zhì)量法奴、體積狼法。攪拌站常用配合比設(shè)計與試配4攪拌站常用配合比設(shè)計與試配4攪拌站常用配合比設(shè)計與試配4配合攤比設(shè)計性細化攝思路結(jié)合圣混凝念土性烘能進復行配堆合比芹設(shè)計不同強緣瑞度等級鼠混凝土擁的性能給，決定對了設(shè)計駁采取的紀思路和池策略。檢例如C10醒~C1劉5，C2膏0~撈C4蔑5，C50述~C6鐮0這三個訴系列的舒混凝土急特性不謎同，需腿要分開蹤蝶進行設(shè)跡計。目前攪拌臥站常衡用的系嶄列配平合比卡設(shè)計罰方法球是對《普通察混凝包土配賺合比察設(shè)計欣規(guī)程》JG累J5員5的擴播展和惡深化厘，比籍較適癥合攪清拌站秤的實嶼際情而況。必但系化列配樸合比同設(shè)計鋪應(yīng)以繭設(shè)計含參數(shù)室基本喉相同攪為原欠則，少水膠稱比跨怨度不籍宜過菠大。攪拌站常用配合比設(shè)計與試配4攪拌站常用配合比設(shè)計與試配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提高用水量適當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降低適當提高砂率砂率適中適當降低砂率適當降低外加劑用量外加劑用量居中適當提高外加劑用量結(jié)合工程怎部位扣特征評進行設(shè)計墻柱覺、頂悅板、衡大體梁積、笨地面更等工釋程部屢位，襲對混寺凝土認的要熄求不惰一，旁需要奇根據(jù)溪不同范部位螞進行約配合假比設(shè)輛計。享例如用大體島積混均凝土忌采用廳高摻狗合料卸用量勵以減蠶少水晶化熱伏、地剩面保鞏證較糞高的劣水泥神用量刮和較下小的康坍落出度以滑防止淋起砂積、墻貌柱采紀取較諸高的枝強度滅保證庸率以握確保倉驗收販時的癥回彈同強度班等。攪拌站常用配合比設(shè)計與試配4攪拌站常用配合比設(shè)計與試配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)合攪襖拌站可困用材料拆性能進揭行設(shè)計攪拌樸站正溪在使定用的芝原材脅料品勻種直廟接影摟響混癥凝土播配合管比的鋒設(shè)計沸思路艱。例遍如粉伙煤灰擁和外緊加劑損的質(zhì)翻量影衣響原胞始用擋水量萍選擇運，砂單的質(zhì)計量影庸響砂汁率的底選擇胳等等劃。結(jié)合攪質(zhì)拌站生扔產(chǎn)工藝并進行骨料毯的存肌儲與羽計量希情況拌、攪畝拌機的生字產(chǎn)能胸力、胃罐車棍的性族能也鳴同樣剝影響脅混凝襖土配挑合比勁設(shè)計玩思路嚴。攪拌站常用配合比設(shè)計與試配4試配與配焰合比確海定注意灣事項試配前濤的準冒備應(yīng)作有束配計煤劃準備充足灑的原材料所有原材幣料要右進行檢測完善劣試驗徹條件攪拌機求葉片間訓隙過大普要及時昌修理或測更換試模涂正刷隔離妹劑應(yīng)盡貌可能少微膨脹罷混凝土策應(yīng)采用盡鐵試模攪拌析機、炎振動鼓臺均叢應(yīng)有囑計時鄙器等攪拌站常用配合比設(shè)計與試配4試配與瓜配合李比確毒定注荒意事駁項試配過破程保證筍稱量戶數(shù)據(jù)擾及試罵驗數(shù)高據(jù)的巡壽準確皮性盡量采用蓮攪拌孕機攪拌保證攪秤拌最小集量，不灰能小于20L同系列配投合比盡鏡可能在同該一時境間段測做完不同強絮度等級畝混凝土翠拆模時緞間應(yīng)當射不同等螺。攪拌站常用配合比設(shè)計與試配4試配與確贈定注意別事項環(huán)境溫逐度、濕邀度記錄根據(jù)不廳同目的塵留置