普通混凝土配合比设计和试配

普通混凝土配合比设计和试配李彦昌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

该方法是在现有HPC实践经验的基础上，对主要的配合比设计参数作出一些假设，从而得到试拌用的第一盘配料的配合比。

其主要假设有：一、水泥浆与骨料的体积比为35∶65。

二、用水量根据混凝土强度等级取不同的设定值。

三、假定含气量，再根据用水量和水泥浆体积，算出水泥用量。四、近似假设水泥与矿物掺合料(粉煤灰、硅灰及矿渣等)的体积

比

为75∶25，复合双掺时，硅灰与粉煤灰或矿渣的体积各为

10%，15%；

五、粗细骨料体积比设为60∶40；六、高效减水剂的掺量设为1%。

由于这种方法中有许多假设，所以第一盘配料经计算出的配合比仅能起引导作用，为了获得正确的配合比，尚需进行大量的试验。国内外配合比设计方法介绍1英国的DomonePLJ等基于最大密实度理论的配合比设计方法

一、使集料所占据的相对体积尽可能地多，集料颗粒之间的空隙由具有一定水胶比的浆体填充。二、浆体的水胶比根据混凝土的设计强度确定。但是如果浆体仅仅填充集料间的空隙，则混凝土拌和物将不能流动，必须使浆体有一定的富裕，以对集料起润滑作用。

三、此外还要考虑细集料颗粒的表面积效应，使实际使用的最优砂率小于集料颗粒堆积最密实时的砂率。

“最大密实度理论”可使混凝土在具有良好工作性的前提下胶结浆体的含量达到最小，以降低混凝土工作度的经时损失、水化热、收缩、徐变以及碱一集料应的可能性。国内外配合比设计方法介绍1法国路桥实验中心基于Feret公式和Farris模型建议的配合比设计方法

一、混凝土的强度可用Feret公式通过有限的配合比参数进行预测；按照Farris模型，认为混凝土是砂、石、水泥三类固相颗粒形成的复合悬浮液体，混凝土的工作性与拌合物的粘性密切相关。

二、根据上述理论，对混凝土的配合比作以下三项假设：有一定组成的混凝土强度主要受浆体性质的控制；不含砂、石的浆体可有最高的强度；当混凝土集料的组成一定时，拌和物的工作性取决于浆体的体积和浆体的流动性；

三、满足一定的强度及工作性要求时，需要浆体体积最小的砂率为最优砂率；对于等体积、等粘度、不同组成的浆体，最优砂率相同。

基于以上假设，大部分试验就可用模型材料进行，即用砂浆进行力学试验，用浆体进行流变试验。这样可大大减少试验的工作量。国内外配合比设计方法介绍1全计算法

陈建奎基于Mehta和Aitcin教授的观点和混凝土材料组成的四项假定：一、混凝土各组成材料（包括固、气、液相）具有体积加和性；

二、石子的空隙由干砂浆来填充；

三、干砂浆的空隙由水来填充；四、干砂浆由水泥、细掺料、砂和空隙所组成。五、水胶比决定强度。

对高性能混凝土配合比设计，提出一种全计算方法，修正了传统的绝对体积法，使高性能混凝土配合比设计从半定量走向定量、从经验走向科学，是混凝土配合比设计上一较大的改进。国内外配合比设计方法介绍1《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55中的质量法和体积法20世纪70年代末，配合水泥国家标准的修订，颁布《普通混凝土配合比设计技术规定》（JGJ55-81）。经历的几次修订：《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ/T55-96、JGJ55-2000、JGJ55-2011）。其它设计规程《水工混凝土配合比设计规程》DL/T5330-2005《自密实混凝土应用技术规程》CECS203：2006《轻骨料混凝土技术规程》（JGJ51-2002）这些设计规程对相应的混凝土进行了设计方法的规定。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)、日本等配合比设计的基础。配合比确定原理现行配合比设计原则、流程及争议2设计原则及基本规定应根据工程性质和所处的环境确定混凝土性能指标和选择原材料。当混凝土有多项性能要求时，应采取措施确保主要技术要求，并兼顾其他性能要求。最大水胶比应符合《混凝土结构设计规范》GB50010-2010的规定。

现行配合比设计原则、流程及争议2设计原则及基本规定矿物掺合料用量应符合有关规定，并经试验确定。计算出的胶凝材料用量应符合《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011的规定。冬期配合比的设计应符合《建筑工程冬期施工规程》JGJ/T104-2011的要求。

其它的性能指标，如含气量、碱总量等应参考相关标准规定。

现行配合比设计原则、流程及争议2

配合比设计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：质量法与体积法

质量法（前称重量法、假定容重法）是JGJ55提出的新的设计方法，当时是从使用者的角度出发，尽量简化设计程序而确定的。它用不太精确的假定来代替以前体积法繁琐的试验和计算，最后用修正系数来校正，确保了配合比的计算精度。标准在条文说明中指出“在实际工程中，混凝土配合比设计通常采用质量法。……体积法对技术要求略高。”标准中没有明确说明体积法和质量法的区别和优劣，对于标准使用者来说，无法判断哪个方法的好坏，多数就偏向于使用简单的质量法。其实，随着现代办公软件的普及，例如微软Excel软件的运用，可以很方便的对配合比设计的各个参数和公式进行计算，从而得到精确的配合比。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质量法和体积法的优缺点质量法优点：简单易学。缺点：误差较大，需频繁校正体积法优点：准确。适用面较广。缺点：需要精确测定原材料的表观密度。现行配合比设计存在争议的地方2举例质量法和体积法的最大差别之处还在于混凝土配合比调整方面。现代混凝土原材料的质量波动很大，施工配合比的调整非常频繁，调整的各个参数可能有：砂率、外加剂掺量、掺合料取代比例、原始用水量等。质量法的弊端：调整后的混凝土体积发生了一定程度的变化。如果要精确到1m3，需要频繁进行校正。体积法：调整后的混凝土配合比体积始终为1m3。利用Excel函数和公式，可以准确、快速的实现体积法的参数调整。设计引气混凝土配合比时的差异体积法可以通过设置含气量参数α，来设计不同含气量的混凝土配合比。而质量法对此无能为力，只能辅助于实际含气量时的校正。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：体积法设计的不同含气量配合比需要考虑含气量损失、振捣等因素导致的亏方问题，在设计时可根据容重和实测的含气量结果进行修正。修正好的配合比不会影响实际使用过程中的配合比调整。现行配合比设计存在争议的地方2争议二：应采用何种干燥状态的骨料骨料表面干燥的状态分为：1、全干，2、气干（干燥），3、饱和面干，4、湿润。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

饱和面干状态，即砂的内部和表层均含水达到饱和状态，而表面的开口孔隙及面层却处于无水状态。

拌合混凝土的砂处于这种状态时，与周围水的交换最少，对配合比中水的用量影响最小。因此，建议使用饱和面干的砂子进行混凝土配合比的试配。争议来自：

JGJ55-2011规定使用骨料：细骨料含水率小于0.5%，粗骨料含水率小于0.2%，接近于气干的状态；而从配合比理论上说，应该用饱和面干状态的骨料。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环境对混凝土破坏原因的分类耐久性设计理念与思路3

注：钢筋锈蚀本身是电化学作用，但从砼保护层的护筋性讨论主要是物理作用，碳化也有化学作用配合比设计时应考虑的提高耐久性措施

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

单项掌破坏脾因素毫的防自止措真施耐久性设计理念与思路3耐久熔混凝国土应狭该是酬抗裂添性好庸的混仅凝土钥，耐志久混竹凝土止应考装虑防锤止裂佛纹措谱施，构而耐阻久和巡寿防裂土措施创许多塘是一楚致的课。1．选控用水甚泥低早强形（防裂虚要求R24h<10紫-12箩MPa）低水榜化热峡、低C3A含量庸、低商含碱亩量2．坚纪固耐钥久的喂集料唇，用况锤式劝破碎尤机破兆碎的随碎石华（级桐配和暂粒搏形蚀较好坑），靠冲洗防干净称。3．尽枕可能漏减少茶胶凝螺材料探总量狠，为茄此尽冻可能竖降低尺单方混拌合烘水量比。为蓬此选劣择合俊适的启坍落班度（袖纠正伴现在搏不管射场合植追求20腹0－220械mm高坍落驾度）4．掺加蜓粉煤灰锤、矿粉墨或两者景复掺5．掺徒加优扯质引意气剂设计和氏配制耐续久性防锦裂混凝转土的一仆般通用途径耐久性设计理念与思路3（1）确定环境破悲坏的主创要因素茄和次要望因素。（2）根据堪破坏因胳素和服香务年限退确定耐研久性的要求指把标。（3）采龙取有诸效的晒提高关耐久甘性的聚通用纽奉措施亮，综易合兼殖顾耐丧久性领、强透度、芦防裂兆等要研求，介确定双各项含材料弯参数。（4）要捏考虑坦现场刘施工坐条件归，施姜工质敌量水辅平，掘施工赶单位挽的质贡量保辈证体放系。盾同时饼也要乐考虑请经济冬性。其它具体城设计宪细节洲可参毅考：《混凝土结构伶耐久惊性设球计与单施工指南(2搜00厚5修订版)》冻CC偿ES伙0总1-吃20扫04耐久性综合乖设计沃应注低意的搬主要烘因素饮和指激标耐久性设计理念与思路3设计场方法何：质量法奴、体积狼法。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配合摊比设计性细化摄思路结合圣混凝念土性烘能进复行配堆合比芹设计不同强缘瑞度等级鼠混凝土拥的性能给，决定对了设计驳采取的纪思路和池策略。检例如C10醒~C1刘5，C2膏0~捞C4蔑5，C50述~C6镰0这三个诉系列的舒混凝土急特性不谜同，需腿要分开踪蝶进行设迹计。目前搅拌卧站常衡用的系崭列配平合比卡设计罚方法球是对《普通察混凝包土配赚合比察设计欣规程》JG累J5员5的扩播展和恶深化厘，比籍较适症合搅清拌站秤的实屿际情而况。必但系化列配朴合比同设计铺应以茧设计含参数室基本喉相同搅为原欠则，少水胶称比跨怨度不籍宜过菠大。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怎部位扣特征评进行设计墙柱觉、顶悦板、衡大体梁积、笨地面更等工释程部屡位，袭对混寺凝土认的要熄求不惰一，旁需要奇根据溪不同范部位蚂进行约配合假比设辆计。享例如用大体岛积混均凝土忌采用厅高掺狗合料卸用量励以减蚕少水晶化热伏、地剩面保巩证较粪高的劣水泥神用量刮和较下小的康坍落出度以滑防止淋起砂积、墙貌柱采纪取较诸高的枝强度灭保证庸率以握确保仓验收贩时的症回弹同强度班等。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袄拌站可困用材料拆性能进揭行设计搅拌朴站正溪在使定用的芝原材胁料品匀种直庙接影搂响混症凝土播配合管比的锋设计沸思路艰。例遍如粉伙煤灰拥和外紧加剂损的质翻量影衣响原胞始用挡水量萍选择运，砂单的质计量影庸响砂汁率的底选择胳等等划。结合搅质拌站生扔产工艺并进行骨料毯的存肌储与羽计量希情况拌、搅亩拌机的生字产能胸力、胃罐车棍的性族能也鸣同样剥影响胁混凝袄土配挑合比劲设计玩思路严。搅拌站常用配合比设计与试配4试配与配焰合比确海定注意湾事项试配前涛的准冒备应作有束配计煤划准备充足洒的原材料所有原材币料要右进行检测完善劣试验彻条件搅拌机求叶片间训隙过大普要及时昌修理或测更换试模涂正刷隔离妹剂应尽貌可能少微膨胀罢混凝土策应采用尽铁试模搅拌析机、炎振动鼓台均丛应有嘱计时鄙器等搅拌站常用配合比设计与试配4试配与瓜配合李比确毒定注荒意事驳项试配过破程保证笋称量户数据扰及试骂验数高据的巡寿准确皮性尽量采用莲搅拌孕机搅拌保证搅秤拌最小集量，不灰能小于20L同系列配投合比尽镜可能在同该一时境间段测做完不同强絮度等级亩混凝土翠拆模时缎间应当射不同等螺。搅拌站常用配合比设计与试配4试配与确赠定注意别事项环境温逐度、湿邀度记录根据不厅同目的尘留置