混凝土配合比研究

楊科俠 楊莉娜

(1.寶雞市勘察測繪院，陜西寶雞 721000;2.寶雞市第一建筑工程有限責(zé)任公司，陜西寶雞 721000)

1 混凝土配合比設(shè)計(jì)依據(jù)

混凝土配合比設(shè)計(jì)應(yīng)滿足混凝土配制強(qiáng)度、拌合物性能、力學(xué)性能和耐久性能的設(shè)計(jì)要求。混凝土拌合物性能、力學(xué)性能和耐久性能的試驗(yàn)方法應(yīng)分別符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50080普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，GB/T 50081普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)和GB/T 50082普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定?；炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)應(yīng)采用工程實(shí)際使用的原材料，并應(yīng)滿足國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)要求;配合比設(shè)計(jì)應(yīng)以干燥狀態(tài)骨料為基準(zhǔn)，細(xì)骨料含水率應(yīng)小于0.5%，粗骨料含水率應(yīng)小于0.2%。普通混凝土的配合比設(shè)計(jì)參照 JGJ 55-2011普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程。對(duì)于有特殊要求的混凝土的配合比設(shè)計(jì)(包括抗?jié)B混凝土、抗凍混凝土、高強(qiáng)混凝土、泵送混凝土、大體積混凝土)，亦可參照上述規(guī)程經(jīng)過試配確定。在施工過程中，應(yīng)及時(shí)積累資料，為合理調(diào)整混凝土配合比提供依據(jù)。

2 材料的選用

混凝土是由水泥、細(xì)骨料砂子、粗骨料石子及水等構(gòu)成，混凝土中各種材料之間的比例關(guān)系稱為混凝土的配合比?；炷僚浜媳仁菦Q定混凝土強(qiáng)度的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)，需要具體的設(shè)計(jì)試配等工作才能確定合適的混凝土配合比應(yīng)用到工程當(dāng)中去。

1)水泥。水泥是決定混凝土成本的主要材料，又起到粘結(jié)、填充等重要作用，所以水泥的選用格外重要。水泥的選用主要是考慮到水泥的品種和強(qiáng)度等級(jí)。選擇水泥應(yīng)根據(jù)工程的特點(diǎn)和所處的環(huán)境氣候條件等因素進(jìn)行分析，并考慮當(dāng)?shù)厮嗟墓?yīng)情況作出選擇。其中以硅酸鹽系列水泥生產(chǎn)量最大、應(yīng)用最為廣泛。

2)粗骨料。粗骨料是指粒徑大于4.75 mm的巖石顆粒。人工破碎而形成的石子稱為碎石，天然形成的石子稱為卵石?；炷劣玫氖恿綉?yīng)根據(jù)混凝土性能要求、結(jié)構(gòu)斷面尺寸、鋼筋間距等進(jìn)行選擇。其中最大粒徑不得超過結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸的1/4，且不得超過鋼筋最小間距的3/4，對(duì)混凝土實(shí)心板，石子最大粒徑不宜超過板厚的1/2，且不超過50 mm。

3)細(xì)骨料。粒徑4.75 mm以下的骨料稱為細(xì)骨料，俗稱砂。砂按產(chǎn)源分為天然砂、人工砂兩類。天然砂是由自然風(fēng)化、水流搬運(yùn)和分選、堆積形成的粒徑小于4.75 mm的巖石顆粒，但不包括軟質(zhì)巖、風(fēng)化巖石的顆粒。天然砂包括河砂、湖砂、山砂和淡化海砂。人工砂是經(jīng)除土處理的機(jī)制砂、混合砂的統(tǒng)稱?！端せ炷潦┕ひ?guī)范2001》對(duì)細(xì)骨料(人工砂、天然砂)的要求:a.細(xì)骨料應(yīng)質(zhì)地堅(jiān)硬、清潔、級(jí)配良好;人工砂的細(xì)度模數(shù)宜在2.4～2.8范圍內(nèi)，天然砂的細(xì)度模數(shù)宜在2.2～3.0范圍內(nèi)。使用山砂、粗砂，應(yīng)采取相應(yīng)的試驗(yàn)論證。b.細(xì)骨料在開采過程中應(yīng)定期或按一定開采的數(shù)量進(jìn)行堿活性檢驗(yàn)，有潛在危害時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)措施，并經(jīng)專門試驗(yàn)論證。c.細(xì)骨料的含水率應(yīng)保持穩(wěn)定，人工砂飽和面干的含水率不宜超過6%，必要時(shí)應(yīng)采取加速脫水措施。

4)粉煤灰。粉煤灰在結(jié)構(gòu)混凝土中，可置換水泥量高達(dá)60%，且不管是新拌混凝土還是硬化混凝土，都具有優(yōu)越的性能。摻用粉煤灰對(duì)新拌混凝土的明顯好處是增大漿體的體積，用粉煤灰等量代替水泥，粉煤灰的體積要比水泥約大30%;再根據(jù)強(qiáng)度要求，用粉煤灰超量代替水泥時(shí)，多加的粉煤灰增大了細(xì)粉含量，因此增大了漿體—骨料比，大量的漿體填充骨料間的孔隙，包裹并潤滑了骨料顆粒，從而使新拌混凝土具有更好的粘聚性和可塑性。粉煤灰的骨料顆?？梢詼p少漿體—骨料間的界面摩擦，在骨料的接觸點(diǎn)起軸承潤滑作用，從而改善了新拌混凝土的和易性，并在不同程度上降低了需水量?；炷林蟹勖夯业幕鹕交曳磻?yīng)生成水化硅酸鈣可以填充其中的孔隙，因而增強(qiáng)了抗?jié)B能力，改善了抗腐蝕性能。

5)混凝土外加劑?；炷镣饧觿┛煞譃樗念?改善混凝土拌合物流變性的外加劑。如減水劑、引氣劑;調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時(shí)間、硬化性能的外加劑。如緩凝劑;改善混凝土耐久性的外加劑。如引氣劑;改善混凝土其他性能的外加劑。如膨脹劑。a.外加劑應(yīng)根據(jù)外加劑的特點(diǎn)，結(jié)合使用目的，通過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較來確定外加劑的使用品種。如果使用一種以上的外加劑，必須經(jīng)過配比設(shè)計(jì)，并按要求加入到混凝土拌合物中。在外加劑的品種確定后，摻量應(yīng)根據(jù)使用要求、施工條件、混凝土原材料的變化進(jìn)行調(diào)整。b.不同類型的外加劑各具特性，都有各自的適宜摻量范圍和限值。通常，無機(jī)鹽類早強(qiáng)劑摻量為膠凝材料質(zhì)量的1%～2%;有機(jī)緩凝劑摻量為0.02%～0.1%;引氣劑摻量為 0.002%～0.1%;普通減水劑為0.2%～0.3%;高效減水劑為0.5%～1%。同一種外加劑用于不同混凝土?xí)r摻量也不盡相同。

3 配合比設(shè)計(jì)的基本步驟

3.1 配合比設(shè)計(jì)的基本要求

1)要滿足混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工要求的強(qiáng)度等級(jí)和混凝土配制強(qiáng)度。2)要使混凝土拌合物具有足夠的坍落度、良好的和易性、可塑性、不易產(chǎn)生離析現(xiàn)象。3)要滿足工程使用環(huán)境及氣候條件所要求的抗?jié)B、抗凍、耐腐蝕等耐久性。

3.1.1 初步計(jì)算配合比

1)確定混凝土的配制強(qiáng)度;2)確定水灰比;3)確定水泥用量;4)計(jì)算砂率;5)確定砂石用量。

3.1.2 基本配合比

1)檢驗(yàn)調(diào)整動(dòng)作性;2)試拌材料總量;按初步配合比試拌一定體積混凝土拌合物，計(jì)算水泥、水、砂、石子等各種材料用量，經(jīng)試拌后滿足和易性要求，并測得混凝土拌合物的體積密度，從而確定混凝土的基準(zhǔn)配合比?；炷翍?yīng)使用機(jī)械攪拌，混凝土最短攪拌時(shí)間，應(yīng)該是粗細(xì)骨料、水泥、摻合料、外加劑以及一半水投入攪拌開始計(jì)算(另一半水可中途投入)，直到新拌混凝土出料計(jì)時(shí)停止。不得低于表1的規(guī)定。

表1 混凝土最短攪拌時(shí)間

3.1.3 試驗(yàn)室配合比

1)根據(jù)基準(zhǔn)配合比和水灰比，配制一組混凝土試件。2)檢驗(yàn)混凝土拌合物的性能。3)確定水灰比，并重新計(jì)算水泥和砂石用量。

3.1.4 施工配合比

1)測定現(xiàn)場砂石料的實(shí)際含水率。2)將砂石中含水量扣除，并相應(yīng)的增加砂石料的稱量值。

3.2 生產(chǎn)配合比的調(diào)整及施工中的控制

1)嚴(yán)格控制混凝土施工時(shí)的用水量;2)調(diào)整生產(chǎn)配合比時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確測量生產(chǎn)現(xiàn)場砂、石的實(shí)際含水量;3)砂、石材料應(yīng)準(zhǔn)確計(jì)量。

表2 混凝土拌合物運(yùn)輸時(shí)間限制

4 混凝土的運(yùn)輸

混凝土運(yùn)輸?shù)暮x是指混凝土拌合料自攪拌機(jī)中出料至澆筑入模這一段運(yùn)送距離，以及在運(yùn)送過程中所消耗的時(shí)間。不論采用何種運(yùn)輸手段，都必須保證在運(yùn)輸過程中，混凝土的勻質(zhì)性不遭破壞，坍落度不受或少受影響，并在混凝土初凝前完成。運(yùn)輸時(shí)間不宜超過表2的規(guī)定。

5 結(jié)語

在實(shí)習(xí)期間，通過自己的親身實(shí)踐，混凝土的配合比需要良好的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)和耐心的按步驟試驗(yàn)，否則混凝土的質(zhì)量得不到良好效果，既浪費(fèi)了材料又耽誤了時(shí)間，更加嚴(yán)重的是如果按照不符合要求的配合比制作出來的混凝土，達(dá)不到抗壓抗折強(qiáng)度，制作出來的樁和橋梁將會(huì)產(chǎn)生不可估計(jì)的工程失誤，釀成了悲劇，造成不必要的損失，給國家、社會(huì)、公司會(huì)造成不可逆轉(zhuǎn)的后果。由于目前混凝土配合比報(bào)批時(shí)須提供原材料檢驗(yàn)報(bào)告和總堿量及氯離子指標(biāo)的計(jì)算成果，因此，混凝土配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)前應(yīng)按鐵建設(shè)［2005］160號(hào)鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)水泥，粗細(xì)骨料，拌合用水，外加劑，粉煤灰，礦渣粉等原材料進(jìn)行所有指標(biāo)檢驗(yàn)，在配合比試驗(yàn)前完成常規(guī)項(xiàng)目的試驗(yàn)。合理的配合比設(shè)計(jì)應(yīng)該在符合相關(guān)規(guī)范給出的包括強(qiáng)度、耐久性、均勻性、和易性、滲透性和經(jīng)濟(jì)性等要求的前提下，確定各種成分的用量，從而獲得最經(jīng)濟(jì)和適用的混凝土。

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