浅议混凝土配合比设计过程及控制点

浅议混凝土配合比设计过程及控制点摘要：对混凝土配合比设计过程的几个要点进行分析，主要介绍一下配合比设计过程及控制点。关键词：混凝土、配合比设计一、前言混凝土随着材料科学的不断发展，其用途越来越广泛。我公司预制场主要的产品就是混凝土预制构件。因此混凝土质量的控制在预制场起着举足轻重的作用，是整个施工过程质量控制的一个关键所在。经过这几年对混凝土配合比的试验及生产中的应用，获及了一些试验检测数据，积累了一些经验，提出一些看法供商讨。二、原材料在混凝土中的作用及控制普通混凝土是由水泥、石子、砂加水按适当比例配合，经均匀拌制、密实成型、养护硬化而成的一种人造石材。为了保证混凝土产品的质量，组成混凝土的各种材料必须符合国家有关规范、标准的规定。水泥是组成混凝土的不可缺少的材料。水泥是一种无机粉状水硬性胶凝材料，加水搅拌后成塑性浆体，能在空气和水中硬化，能把砂石等材料牢固地胶结在一起，且具有一定强度。水泥的品质在很大程度上决定了混凝土的质量。因此对水泥必须严格控制。我公司预制场要求在每批水泥进场时必须有出厂合格证或进场试验报告，并抽样送中心试验室进行检测，符合要求的才能使用。粗集料石子在混凝土中堆聚成紧密的架构，砂与水泥、水混合成砂浆，填充架构的空隙，砂石在混凝土中起骨架作用，水泥起胶凝作用。施工现场对石子的质量控制一般从一下几点进行：1、表观密度。根据GB/T14685-2001标准应大于2500Kg/m3。2、颗粒级配。石子的颗粒级配就是石子颗粒的分级和有良好的搭配。良好的骨料级配可用较小的加水量拌制出流动性好、离析泌水少的混合料，并能在相应的成型条件下，得到均匀密实的混凝土，同时达到节约水泥的效果。因此，在混凝土中一般采用连续级配的石子，单粒级配宜用于组合成具有要求级配的连续粒级，但如必须单独使用，则应作技术经济分析，并应通过试验证明不会发生离析或影响混凝土的质量。3、针片状颗粒含量。石子中的针片状颗粒过多，会影响混凝土混合料的和易性，并倾向于一个方向排列，对混凝土的耐久性不利，这些颗粒还易于折，不易振捣密实，从而影响混凝土的质量。4、含泥量及泥块含量。含泥量及泥块含量的大小影响石子与砂、水泥的粘结，因此必须予以控制。如含泥量偏高，必须在使用前三天对石子进行水洗，使其达到规范要求。不可边冲洗边使用。5、强度。石子在混凝土中起骨架作用，因此石子的强度直接影响混凝土的强度。石子的强度以压碎值表示，在使用前必须对石子进行压碎值试验。根据GB/T14685-2001标准一般应小于20%。细集料砂中河砂比较清洁，颗粒较圆，拌制的混凝土和易性较好。我公司预制场采用产自福建的中粗河砂。对每批进场的砂经过以下几个检测：1、表观密度。2、颗粒级配。砂的粗细程度及颗粒级配的好坏，对混凝土的技术性能有很大影响。当砂的用量相同时，如果过粗，则拌出的混凝土粘聚性较差，容易产生离析、泌水现象；如果过细，则它的总表面积较大，需要包围在砂表面的水泥浆较多，拌制的混凝土粘度较大，水泥的耗用量相应增大。因此，拌制混凝土所用的砂既不要过粗，也不要过细。我公司预制场一般采用细度模数为2.6左右的中砂。3、含泥量及泥块含量。含泥量对混凝土质量有很大影响。含泥量过多，混凝土容易产生塑性干缩裂缝，降低混凝土强度，增加浮浆量，降低混凝土的耐磨性。常用的混凝土拌和用水按水源可分为饮用水、地表水、地下水。符合国家标准的生活饮用水，可用于拌制各种混凝土。我公司采用自来水，可免检。所有混凝土用的材料都必须经检验合格后才能应用。三、配合比设计过程有了合格的原材料，才能进行配合比设计。在配合比设计前要先掌握设计图纸对混凝土结构的全部要求，重点是各种强度和耐久性要求及结构件截面的大小、钢筋布置的疏密，还要了解是否有特殊性能要求及施工工艺，根据要求考虑采用水泥品种、石子粒径、混凝土坍落度及外加剂的掺量。首先确定混凝土配制强度；然后根据要求选用合适的水泥品种，计算出水灰比；接着根据选用的石子粒径及坍落度确定用水量；根据石子及水灰比确定混凝土的砂率；用体积法或重量法计算石子及砂的用量。这样一个完整的配合比就出来了，但是在确定各材料用量时还要考虑JTJ268-96《水运工程混凝土施工规范》中的一些规定。四、配合比设计实例我公司中心试验室在码头工程施工中，设计配制了大量的水工混凝土配合比。下面以********公司万吨级码头工程预制桩配合比为例进行分析：查看图纸，设计高水位为1.69米，设计低水位为-1.19米，预制桩桩顶标高1.20米，属浪溅区。预制桩最小横截面边长为150mm，钢筋最小净距为50mm，根据该结构，按照JTJ268-96规范规定，石子最大粒径的选择按构件最小截面边长为13.5*1/4=33.75mm，钢筋净距为50*3/4=37.5mm，为满足最低要求，选择石子的最大粒径为31.5mm。预制桩配筋率不超过1.5%且采用HZS拌和楼搅拌施工工艺，坍落度选30-50mm，预制桩混凝土设计强度C50，选用P.O42.5水泥。由于预制桩为预应力混凝土，需要在五天放松张拉钢筋，因此对混凝土的早期强度要求较高，要求在五天达到设计强度的80%以上，为获得更好的混凝土和易性，决定掺减水剂等外加剂。水泥：选用三狮P.O42.5，经抽检28天抗折强度为9.15Mpa，抗压强度为54.3Mpa，水泥细度为2.4%，其初终凝时间及安定性均符合要求。粗集料：选用镇海汶溪碎石，经检验其级配符合5-31.5mm连续颗粒级配，表观密度为2628Kg/m3，压碎值为6.8%，含泥量0.3%符合规范要求。细集料：采用福建河砂，经检验细度模数Mx=2.69，级配属Ⅱ区，含泥量为0.5%符合规范要求。水：自来水。外加剂:江山老虎山牌TOR803,掺量为1.0%，减水率为15%.试配强度：fcu,o=fcu,k+1.645σ=50+1.645*5.5=59.0475Wafce0.46*1.13*42.5水灰比:===0.365Cfcu,o+a*b*fce59.0475+0.46*0.07*1.13*42.5用水量:选用185Kg/m3,掺外加剂后,水用量W=185*(1-15%)=157Kg/m3水泥用量C=157/0.365=430Kg/m3,采用重量法,假设混凝土容重为2400Kg/m3根据碎石最大粒径为31.5mm，水灰比为0.365，砂的细度模数为2.69及构件的配筋情况，查JGJ55-2000设计规程及JTJ268-96施工规范，砂率选32%砂用量:S=(2400-157-430)*32%=580Kg/m3石用量:G=2400-157-430-580=1233Kg/m3基准配合比为:C:S:G:W=430:580:1233:157=1:1.35:2.87:0.365通过对基准配合比的试配,试拌情况为:含砂情况偏多,棍度上,保水性中,粘聚性一般,坍落度为40mm实测容重2420Kg/m3。根据JGJ55-2000《普通混凝土配合比设计规程》，再调整水灰比及砂率，另外作了两个配合比。调整配合比一：水灰比选用0.32，每方水不变W=157，水泥C=157/0.32=490，砂率选用31%，砂S=（2400-157-490）*31%=543，石子G=2400-157-490-543=1210。试拌情况为:含砂情况中,棍度中,保水性好,粘聚性良好,坍落度为30mm实测容重2436Kg/m3。调整配合比二：水灰比选用0.4，水W=157，水泥C=157/0.4=393（因构件在浪溅区，根据JTJ268-96《水运工程混凝土施工规范》中在海水环境耐久性要求，每方水泥最低用量必须在400Kg以上）水泥选400。砂率选用31%，砂S=（2400-157-400）*31%=571，石子G=2400-157-400-571=1272。试拌情况为:含砂情况中,棍度中,保水性中,粘聚性一般,坍落度为60mm实测容重2416Kg/m3。按JTJ55-2000《普通混凝土配合比设计规程》，计算混凝土配合比校正系数δ：δ=混凝土表观密度实测值/混凝土表观密度计算值。其中基准配合比δ=2420/2400=1.0083，调整配合比一δ=2436/2400=1.015，调整配合比二δ=2416/2400=1.0067。按规程规定，当混凝土表观密度实测值与计算值之间的绝对值不超过计算值的2%时，对配合比中每项材料用量可不作调整。经过标准水养护，三个试验配合比强度如下表基准配合比调整配合比一调整配合比二3天43.5，40..848.1，45..337.9，35..77天52.2，50..857.0，55..346.4，48..928天57.9，60..163.1，65..352.6，55..6通过三个配合比的混凝土强度及试拌情况的比较，考虑到混凝土是一种非均匀质材料，由于原材料质量和生产中各种因素的影响，使混凝土的实际强度具有波动性，预制桩的早期强度要求高这个特点，为保证质量，认为调整配合比一这个配合比比较适合预制桩混凝土的施工。经过实际施工，证明这个配合比满足预制桩混凝土的各项要求，并且经济实用。五、生产配合比的调整及施工中的控制施工生产中测定集料的含水率非常重要，直接影响混凝土配合比的应用。正确测定集料的含水率，适当调整配合比中原材料的用量，使试验室的混凝土配合比各数据能正确在施工现场体现。在施工中应对以下几方面予以重点控制:1、砂、石材料应严格计量。不少单位在现场施工时，往往第一车砂、石用磅秤一下，随后就采用在小推车上画线的办法来控制重量，从而导致砂、石材料用量偏差，使配合比中各材料比例失调，影响混凝土质量，这是不可取的。我公司预制场采用HZS混凝土拌和楼，利用电脑自动控制计量，能确保材料用量的准确性。2、严格控制混凝土施工时的用水量。在实际施工中，操作者为方便施工，往往追求较大的坍落度，擅自增加用水量而不管强度是否能达到要求，因此，在施工中应多次抽检混凝土的坍落度、棍度及和易性，确保水灰比不变。3、混凝土的质量与拌和时间有着密切的关系。控制每拌混凝土的搅拌时间能有效控制混凝土的质量。自全部材料装入搅拌机起至开始卸料时止，其连续搅拌的最短时间应按搅拌机出厂说明书的规定，当缺乏资料时，可按JTJ268-96《水运工程混凝土施工规范》表规定混凝土坍落度（mmm）搅拌机机型搅拌机出料量（LL）＜250250-500＞500≤30自落式90120160强制式6090120＞30自落式6090120强制式606090当混凝土掺外加剂时，其搅拌时间应延长30-60s；掺粉煤灰时，起搅拌时间应延长60s。我公司预制场采用HZS混凝土拌和楼，每次搅拌前都有专业技术人员检查电脑，搅拌完毕后，