普通混凝土配合比设计和试配43

普通混凝土土配合比设设计和试配李彦昌2012-12-18～20国内外配合比设计方法介绍1目录录现行配合比设计原则、流程及争议2耐久性设计理念与思路3搅拌站常用配合比设计与试配4最佳浆骨比配合比设计方法MehtaPK和AitcinPC基于该方法是在现现有HPC实践经验的的基础上，，对主要的的配合比设设计参数作作出一些假假设，从而而得到试拌拌用的第一一盘配料的的配合比。其主要假设有有：一、水泥浆与骨料的体体积比为35∶65。二、用水量根据混凝土土强度等级级取不同的的设定值。三、假定含气量，再再根据用水水量和水泥泥浆体积，，算出水泥泥用量。四、近似假设水泥与与矿物掺合合料(粉煤灰、硅硅灰及矿渣渣等)的体积比为75∶25，复合双掺掺时，硅灰灰与粉煤灰灰或矿渣的的体积各为10%，15%；五、粗细骨料体积比比设为60∶40；六、高效减水剂剂的掺掺量设设为1%。由于这种方方法中中有许许多假假设，，所以以第一一盘配配料经经计算算出的的配合合比仅仅能起起引导导作用用，为为了获获得正正确的的配合合比，，尚需需进行行大量量的试试验。国内外配合比设计方法介绍1英国的的DomonePLJ等基于于最大大密实实度理理论的的配合合比设设计方法一、使集料料所占据据的相相对体体积尽尽可能能地多多，集集料颗颗粒之之间的的空隙隙由具具有一一定水水胶比比的浆浆体填填充。二、浆体的水胶胶比根根据混混凝土土的设设计强强度确确定。。但是是如果果浆体体仅仅仅填充充集料料间的的空隙隙，则则混凝凝土拌拌和物物将不不能流流动，，必须须使浆浆体有有一定定的富富裕，，以对对集料料起润润滑作作用。三、此外还要考考虑细细集料料颗粒粒的表表面积积效应应，使使实际际使用用的最最优砂砂率小小于集集料颗颗粒堆堆积最最密实实时的的砂率率。“最大大密实实度理理论””可使混凝土在具有有良好好工作作性的的前提提下胶胶结浆浆体的的含量量达到到最小小，以以降低低混凝凝土工工作度度的经经时损损失、、水化化热、、收缩缩、徐徐变以以及碱碱一集集料应应的可可能性性。国内外配合比设计方法介绍1法国路路桥实实验中中心基基于Feret公式和和Farris模型建建议的的配合合比设设计方法一、混凝土土的强度度可用用Feret公式通通过有有限的的配合合比参参数进进行预预测；；按照照Farris模型，，认为为混凝凝土是是砂、、石、、水泥泥三类类固相相颗粒粒形成成的复复合悬悬浮液液体，，混凝凝土的的工作作性与与拌合合物的的粘性性密切切相关关。二、根据上述理理论，，对混混凝土土的配配合比比作以以下三三项假假设：有一定组组成的的混凝凝土强强度主主要受受浆体体性质质的控控制；；不含含砂、、石的的浆体体可有有最高高的强强度；当混凝土土集料料的组组成一一定时时，拌拌和物物的工工作性性取决决于浆浆体的的体积积和浆浆体的的流动动性；；三、满足一定的的强度度及工工作性性要求求时，，需要要浆体体体积积最小小的砂砂率为为最优优砂率率；对对于等等体积积、等等粘度度、不不同组组成的的浆体体，最最优砂砂率相相同。。基于以上假假设，，大部部分试试验就就可用用模型型材料料进行行，即即用砂砂浆进进行力力学试试验，，用浆浆体进进行流流变试试验。。这样样可大大大减减少试试验的的工作作量。。国内外配合比设计方法介绍1全计算算法陈建奎奎基于于Mehta和Aitcin教授授的的观观点点和和混混凝凝土土材材料料组组成成的的四四项项假假定定：一、、混凝凝土土各组组成成材材料料（（包包括括固固、、气气、、液液相相））具具有有体体积积加加和和性性；二、、石子子的空空隙隙由由干干砂砂浆浆来来填填充充；三、、干砂浆浆的的空空隙隙由由水水来来填填充充；四、、干砂浆浆由由水水泥泥、、细细掺掺料料、、砂砂和和空空隙隙所所组组成成。五、、水胶比比决决定定强强度度。对高性性能能混混凝凝土土配配合合比比设设计计，，提提出出一一种种全全计计算算方方法法，，修修正正了了传传统统的的绝绝对对体体积积法法，，使使高高性性能能混混凝凝土土配配合合比比设设计计从从半半定定量量走走向向定定量量、、从从经经验验走走向向科科学学，，是是混混凝凝土土配配合合比比设设计计上上一一较较大大的的改改进进。国内外配合比设计方法介绍1《普通通混混凝凝土土配配合合比比设设计计规规程程》JGJ55中的的质质量量法法和和体体积积法法20世纪纪70年代代末末，，配配合合水水泥泥国国家家标标准准的的修修订订，，颁颁布布《普普通通混混凝凝土土配配合合比比设设计计技技术术规规定定》》（（JGJ55-81）。经历历的的几几次修订订：：《普普通通混混凝凝土土配配合合比比设设计计规规程程》》（JGJ/T55-96、JGJ55-2000、JGJ55-2011）。其它它设设计计规规程程《水水工工混混凝凝土土配配合合比比设设计计规规程程》》DL/T5330-2005《自自密密实实混混凝凝土土应应用用技技术术规规程程》》CECS203：2006《轻骨料混凝凝土技术规程程》（JGJ51-2002）这些设计规程程对相应的混混凝土进行了了设计方法的的规定。国内外配合比设计方法介绍1上述Bolomey公式也是美国ACI(211.1)、英国(BRE1988)、法国(Dreux1970)、日本等配合合比设计的基基础。配合比确定原原理现行配合比设计原则、流程及争议2设计原则及基基本规定应根据工程性性质和所处的的环境确定混混凝土性能指指标和选择原原材料。当混混凝土有多项项性能要求时时，应采取措措施确保主要要技术要求，，并兼顾其他他性能要求。。最大水胶比应应符合《混凝土结构设设计规范》GB50010-2010的规定。现行配合比设计原则、流程及争议2设计原则及基基本规定矿物掺合料用用量应符合有有关规定，并并经试验确定定。计算出的的胶凝材料用用量应符合《普通混凝土土配合比设计计规程》JGJ55-2011的规定。冬期配合比的的设计应符合合《建筑工程冬冬期施工规程程》JGJ/T104-2011的要求。其它的性能指指标，如含气气量、碱总量量等应参考相相关标准规定定。现行配合比设计原则、流程及争议2配合比设计流流程工作性能强度质量控制水平σ胶凝材料品质及掺量配制强度水胶比原始用水量外加剂胶凝材料、集料、砂石用量系列水胶比试配砂石种类砂率强度保证率、保证系数耐久性能现行配合比设计原则、流程及争议2争议一：质量量法与体积法法质量法（前称重量量法、假定容容重法）是JGJ55提出的新的设设计方法，当当时是从使用用者的角度出出发，尽量简简化设计程序序而确定的。。它用不太精精确的假定来来代替以前体体积法繁琐的的试验和计算算，最后用修修正系数来校校正，确保了了配合比的计计算精度。标准在条文说说明中指出““在实际工程程中，混凝土土配合比设计计通常采用质质量法。……体积法对技术术要求略高。。”标准中没有明明确说明体积积法和质量法法的区别和优优劣，对于标准使用者来说，无法判断哪哪个方法的好好坏，多数就就偏向于使用用简单的质量量法。其实，随着现现代办公软件件的普及，例例如微软Excel软件的运用，，可以很方便便的对配合比比设计的各个个参数和公式式进行计算，，从而得到精精确的配合比比。现行配合比设计存在争议的地方2现行配合比设计存在争议的地方2质量法和体积积法的优缺点点质量法优点：简单易易学。缺点：误差较较大，需频繁繁校正体积法优点：准确。。适用面较广广。缺点：需要精精确测定原材材料的表观密密度。现行配合比设计存在争议的地方2举例质量法和体积积法的最大差差别之处还在在于混凝土配配合比调整方方面。现代混凝土原原材料的质量量波动很大，，施工配合比比的调整非常常频繁，调整整的各个参数数可能有：砂率、外加剂剂掺量、掺合合料取代比例例、原始用水水量等。质量法的弊端端：调整后的的混凝土体积积发生了一定定程度的变化化。如果要精精确到1m3，需要频繁进进行校正。体积法：调整整后的混凝土土配合比体积积始终为1m3。利用Excel函数和公式，，可以准确、、快速的实现现体积法的参参数调整。设计引气混凝凝土配合比时时的差异体积法可以通通过设置含气气量参数α，来设计不同同含气量的混混凝土配合比比。而质量法法对此无能为为力，只能辅辅助于实际举例：分别设计含气量为1%、2%、3%的混凝土配合比现行配合比设计存在争议的地方2注意：体积法法设计的不同同含气量配合合比需要考虑虑含气量损失失、振捣等因因素导致的亏亏方问题，在在设计时可根根据容重和实实测的含气量量结果进行修修正。修正好好的配合比不不会影响实际际使用过程中中的配合比调调整。现行配合比设计存在争议的地方2争议二：应采采用何种干燥燥状态的骨料料骨料表面干燥燥的状态分为：1、全干，全干状态（或称烘干状态）：是砂在烘箱中烘干至恒重，达到内、外部均不含水。气干状态（或者干燥状态）：在砂的内部含有一定水份，而表层和表面是干燥无水的，砂在干燥的环境中自然堆放达到干燥往往是这种状态。饱和面干状态：骨料其内部孔隙含水达到饱和而其表面干燥。湿润状态：砂的内部不但含水饱和，其表面还被一层水膜覆裹，颗粒间被水所充盈。现行配合比设计存在争议的地方2饱和面干状态态饱和面干状态，即即砂的内部和和表层均含水水达到饱和状状态，而表面面的开口孔隙隙及面层却处处于无水状态态。拌合混凝土的砂处于这种种状态时，与与周围水的交交换最少，对对配合比中水水的用量影响响最小。因此，建议使使用饱和面干干的砂子进行行混凝土配合合比的试配。。争议议来来自自：：JGJ55-2011规定定使使用用骨骨料料：：细骨骨料料含含水水率率小小于于0.5%，粗粗骨骨料料含含水水率率小小于于0.2%，接接近近于于气气干干的的状到底应该使用什么样干燥状态的骨料？我认为如果从实用的角度可使用接近气干的骨料，从准确的角度宜使用饱和面干状态的骨料。耐久性设计理念与思路3环境境对对混混凝凝土土破破坏坏原原因因的的分类类耐久性设计理念与思路3注：：钢钢筋筋锈锈蚀蚀本本身身是是电电化化学学作作用用，，但但从从砼砼保保护护层层的的护护筋筋性性讨讨论论主主要要是是物物理理作作用用，，碳碳化化也也有有化化学学作作用用配合合比比设设计计时时应应考考虑虑的的提提高高耐耐久久性性措措施施破坏因素主要措施补充措施钢筋锈蚀碳化提高混凝土强度（C40~50以上）保证保护层厚度减少粉煤灰掺量，适当加大水泥用量氯离子加大保护层厚度，降低氯离子渗透系数（掺加粉煤灰、矿粉，适当提高混凝土强度）适当引气冻融交替掺合优质引气剂，保证混凝土的含气量

盐冻掺合优质引气剂，含气量高于普通冻融交替配筋构件还须补充防氯离子钢筋锈蚀的措施耐久性设计理念与思路3破坏因素主要措施补充措施碱集料反应选用非活性或低活性集料，限制混凝土中碱含量掺加粉煤灰、矿粉硫酸盐侵蚀选用低C3A水泥，掺加粉煤灰、矿粉适当提高强度，引气渗水提高强度，引气掺加粉煤灰、矿粉盐结晶掺加引气剂，保证含气量

弱酸性腐蚀提高强度

单项项破破坏坏因因素素的的防防止止措措施施耐久性设计理念与思路3耐久久混混凝凝土土应应该该是是抗抗裂裂性性好好的的混混凝凝土土，，耐耐久久混混凝凝土土应应考考虑虑防防止止裂裂纹纹措措施施，，而而耐耐久久和和防防裂裂措措施施许许多多是是一一致致的的。。1．选选用用水水泥泥低早早强强（（防防裂裂要要求求R24h<10-12MPa）低水水化化热热、、低低C3A含2．坚固耐久的集料，用锤式破碎机破碎的碎石（级配和粒形较好），冲洗干净。3．尽可能减少胶凝材料总量，为此尽可能降低单方拌合水量。为此选择合适的坍落度（纠正现在不管场合追求200－220mm高坍落度）4．掺加粉煤灰、矿粉或两者复掺5．掺加优质引气剂设计计和和配配制制耐耐久久性性防防裂裂混混凝凝土土的的一一般般通通用用途径径耐久性设计理念与思路3（1）确确定定环境境破破坏坏的的主主要要因因素素和和次次要要因因素素。（2）根根据据破破坏坏因因素素和和服服务务年年限限确确定定耐耐久久性性的的要求求指指标标。。（3）采采取取有有效效的的提提高高耐耐久久性性的的通通用用措措施施，，综综合合兼兼顾顾耐耐久久性性、、强强度度、、防防裂裂等等要要求求，，确确定定各各项项材材料料参参数数。（4）要要考考虑虑现现场场施施工工其它具体设计细节可参考：《混凝土结构耐久性设计与施工指南(2005修订版)》CCES01-2004耐久久性性综合合设设计计应应注注意意的的主主要要因因素素和和指指标标耐久性设计理念与思路3设计计方方法法：：质量量法法、、体体积积法法。。搅拌站常用配合比设计与试配4搅拌站常用配合比设计与试配4搅拌站常用配合比设计与试配4配合合比比设计计细细化化思思路路结合合混混凝凝土土性性能能进进行行配配合合比比设设计计不同同强强度度等等级级混混凝凝土土的的性性能能，，决决定定了了设设计计采采取取的的思思路路和和策策略略。。例例如如C10~C15，C20~C45，C50~C60这三三个个系系列列的的混混凝凝土土特特性性不不同同，，需需要要分分开开进进行行设设计计。。目前搅拌站常常用的系列配配合比设设计方法法是对《普通混凝凝土配合合比设计计规程》JGJ55的扩展和和深化，，比较适适合搅拌拌站的实实际情况况。但系系列配合合比设计计应以设设计参数数基本相相同为原原则，水水胶比跨跨度不宜宜过大。。搅拌站常用配合比设计与试配4搅拌站常用配合比设计与试配4C10~C15C20~C45C50~C60尽可能提高粘聚性保持粘聚性适中尽可能降低粘聚性用水量适当提高用水量适当居中尽量降低用水量掺合料取代量提高掺合料取代量居中掺合料取代量适当降低适当提高砂率砂率适中适当降低砂率适当降低外加剂用量外加剂用量居中适当提高外加剂用量结合工程部位位特征进进行设计墙柱、顶顶板、大大体积、、地面等等工程部部位，对对混凝土土的要求求不一，，需要根根据不同同部位进进行配合合比设计计。例如如大体积积混凝土土采用高高掺合料料用量以以减少水水化热、、地面保保证较高高的水泥泥用量和和较小的的坍落度度以防止止起砂、、墙柱采采取较高高的强度度保证率率以确保保验收时时的回弹弹强度等等。搅拌站常用配合比设计与试配4搅拌站常用配合比设计与试配4部位(构件)坍落度用水量水泥用量掺合料用量外加剂用量砂率窄剪力墙220mm以上高高适中适中大顶板180mm适中适中适中适中适中底板（大体积）180mm低低高高低地面160mm较高高低低低柱160mm适中较低较高较高较低结合搅拌拌站可用用材料性性能进行行设计搅拌站正正在使用用的原材材料品种种直接影影响混凝凝土配合合比的设设计思路路。例如如粉煤灰灰和外加加剂的质质量影响响原始用用水量选选择，砂砂的质量量影响砂砂率的选选择等等等。结合搅拌拌站生产产工艺进进行骨料的存存储与计计量情况况、搅搅拌站常用配合比设计与试配4试配与配合合比确定定注意事事项试配前的准准备应作有配计计划准备充足的原材料所有原材料要要进行检测完善试验验条件搅拌机叶叶片间隙隙过大要要及时修修理或更更换试模涂刷刷隔离剂剂应尽可可能少微膨胀混混凝土应应采用铁铁试模搅拌机、、振动台