普通混凝土配合比設(shè)計及試配

宋　波

摘要:針對預(yù)拌混凝土企業(yè)確定混凝土配比時“重設(shè)計、輕試配”的現(xiàn)狀,結(jié)合配合比設(shè)計的條件要素,從混凝土配合比設(shè)計、試配、調(diào)整三個方面,系統(tǒng)闡述預(yù)拌混凝土配合比設(shè)計的全過程,突出強(qiáng)調(diào)了試配的重要性,進(jìn)一步明確預(yù)拌混凝土配合比設(shè)計是在經(jīng)驗、理論指導(dǎo)下的實踐性過程。

關(guān)鍵詞:預(yù)拌混凝土配合比 設(shè)計 適配 調(diào)整

0 引言

配合比設(shè)計是實現(xiàn)預(yù)拌混凝土性能的一個重要過程,也是保證預(yù)拌混凝土質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。目前,市場上有不少

預(yù)拌混凝土生產(chǎn)企業(yè)配合比的確定比較隨意,表現(xiàn)在對試配工作的重視程度不夠,不經(jīng)試驗確定配合比,純憑經(jīng)驗確定配合比,想當(dāng)然確定配合比,不能夠根據(jù)原材料變化情況和用戶 要求確定混凝土配合比。本文針對上述狀況,結(jié)合本人實踐經(jīng)驗,系統(tǒng)闡述預(yù)拌混凝土配合比設(shè)計并重點講述混凝土試配過程。

1 配合比設(shè)計的條件要素

混凝土配合比設(shè)計的條件要素包括:工程信息資料、工程技術(shù)要求、原材料質(zhì)量情況、環(huán)境條件、攪拌站的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗積累等。

1.1 任何預(yù)拌混凝土都是為工程及工程施工服務(wù)的,配合比的設(shè)計必須滿足工程要求。除滿足強(qiáng)度要求外,還必須滿足工作性的要求。此外,為保證混凝土工程的安全性、耐久性,還必須滿足相應(yīng)技術(shù)規(guī)程、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的要求。

1.2 目前預(yù)拌混凝土市場發(fā)展迅速,市場上原材料供應(yīng)緊張,原材料來源復(fù)雜,混凝土配合比的設(shè)計必須針對原材料實際狀況而確定,并能根據(jù)原材料波動情況及時作出配合比調(diào)整。

1.3 環(huán)境因素一般包括溫度、濕度、交通狀況等。不同的環(huán)境條件對配合比設(shè)計的要求不同,如夏季施工,由于氣溫較高,混凝土表面水蒸發(fā)速度較快,應(yīng)考慮防止預(yù)拌混凝土干縮裂縫和混凝土坍損過大,這就要求在配合比設(shè)計時適當(dāng)降低砂率,降低砂率可加快現(xiàn)澆混凝土表面水析出速度,以平衡混凝土表面水蒸發(fā)速度,防止干縮裂縫。同時,降低砂率還有利于減少坍損。

1.4 建立企業(yè)質(zhì)量數(shù)據(jù)庫 配合比設(shè)計計算是整個預(yù)拌混凝土配合比設(shè)計的第一步,配合比設(shè)計計算,就是在掌握資料的基礎(chǔ)上,根據(jù)一些理論、規(guī)范經(jīng)驗等選取一些參數(shù),計算各種成分的用量。所以從設(shè)計計算的概念上,我們就可以看出經(jīng)驗數(shù)據(jù)積累的重要性。任何參數(shù)的選都取都是以經(jīng)驗積累為參照的,同時,計算出來的配合比經(jīng)過試配后,配合比的調(diào)整乃至最終確定,也必定依據(jù)經(jīng)驗積累的數(shù)據(jù)為參照。

2 試配應(yīng)采用工程中實際使用的原材料

混凝土配合比的設(shè)計一般經(jīng)歷三個階段,即設(shè)計計算、試配、調(diào)整?；炷僚浜媳鹊脑O(shè)計計算在《 普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》(JGJ/T55-96)中有詳細(xì)的表述,這里不加闡述。在《普通混混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》中有關(guān)試配、調(diào)整的內(nèi)容表述得較少,而試配又是混凝土配合比設(shè)計中最重要的環(huán)節(jié)。這就要求試配所用原材料一定要有代表性,為保證試配結(jié)果對實際生產(chǎn)的指導(dǎo)意義,試配所用原材料必須要有代表性,則試配所用原材料的取樣必須要有代表性。

2.1 取樣的代表性 在料堆上取樣,因為影響取樣代表性的因素太多,(例如:料堆的大小、堆料的方向、自然環(huán)境因素、人為因素),個人比較贊成試配所需材料最好在輸送過程中連續(xù)均衡取樣。

2.2 樣品取好后,應(yīng)根據(jù)需要進(jìn)行制樣 制樣必須注意兩點,一是樣品能真正代表原材料,二是樣品必須具有高度均勻性。常用的制樣方法為四分法。

2.3 所有原材料,都必須嚴(yán)格根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)檢驗后,才能根據(jù)檢驗結(jié)果計算配合比,進(jìn)行試配。當(dāng)然,在實際工作中,可能來不及等所有原材料檢驗結(jié)果出來以后,就要進(jìn)行試配,那么,作為試配方案確定的人員,就要注意收集原材料統(tǒng)計數(shù)據(jù),著重做好下面的工作:

2.3.1 日常收集原材料供應(yīng)商的檢驗、試驗報告。

2.3.2 建立企業(yè)自身對原材料檢驗的數(shù)據(jù)庫,對各供應(yīng)商供應(yīng)的原材料要建立獨立的分析臺帳,并根據(jù)統(tǒng)計、分析結(jié)果,定期評價供應(yīng)商檢驗報告的可靠性和準(zhǔn)確程度,供應(yīng)商檢驗報告長期可靠、準(zhǔn)確的在混凝土配合比設(shè)計計算時,報告結(jié)果可直接應(yīng)用。

2.3.3 對定點供應(yīng)的水泥,要掌握水泥的強(qiáng)度增長規(guī)律,并能用回歸分析法依據(jù)水泥早期強(qiáng)度推定水泥的28天強(qiáng)度。

3 試配前的調(diào)整

在混凝土強(qiáng)度試驗的配合比確定過程中,必須根據(jù)混凝土配合比設(shè)計條件要素,正確選取水灰比,砂率、用水量等,稱之為試配前調(diào)整。

3.1 根據(jù)原材料狀況選擇合適的參數(shù),進(jìn)行配合比設(shè)計在《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》中,就參數(shù)的選取,有一些規(guī)定,這些規(guī)定,也是根據(jù)生產(chǎn)實踐中的經(jīng)驗得來的,可直接使用,例如:

在用水量的確定上,采用細(xì)砂時,每立方米混凝土用水量可增加5-10kg,采用粗砂時,則可減少5-10kg,對流動性、大流動性混凝土的用水量,以坍落度90mm的用水量為基礎(chǔ),按坍落度每增大20mm,用水量增加5㎏.對砂率的選取有下列規(guī)定:①對細(xì)沙或粗砂,可相應(yīng)地減小或增大砂率。②對單粒級粗骨料配制混凝土?xí)r,砂率應(yīng)適當(dāng)增大。③對薄璧構(gòu)件,砂率取偏大值。

上述內(nèi)容,均為規(guī)程中根據(jù)原材料狀況,對配合比設(shè)計參數(shù)的選擇進(jìn)行確定,日常生產(chǎn)中碰到的情況,往往要復(fù)雜的多,這就要求我們根據(jù)原材料檢驗結(jié)果,綜合考慮各方面因素,做好設(shè)計參數(shù)的選擇,對能夠根據(jù)原材料檢驗結(jié)果來確定的參數(shù),一定要先檢驗后確定參數(shù),以確保配合比計算結(jié)果的可靠性。

3.2 日常做好影響混凝土性能(包括強(qiáng)度)的敏感因素分析 當(dāng)原材料質(zhì)量特性發(fā)生變化時,要分析其對混凝土性能有無影響,影響大小。對影響較大的因素,可采用回歸分析法,確定原材料特性值的變化對混凝土性能的影響,具體到混凝土配合比設(shè)計計算時,就是原材料質(zhì)量特性值對設(shè)計參數(shù)選取時的影響。以設(shè)計參數(shù)為因變量,原材料某一質(zhì)量特性值為自變量(假設(shè)其它因素相對穩(wěn)定情況下),建立相應(yīng)函數(shù)關(guān)系。無明顯函數(shù)關(guān)系或找不出函數(shù)關(guān)系,但對混凝土性能影響較大的特性值,其與設(shè)計參數(shù)的關(guān)系也可用數(shù)據(jù)列表的形式表示。

通過上述手段,使我們能夠合理估算某一因素的變化對混凝土性能的影響,并作出相應(yīng)設(shè)計參數(shù)選擇的調(diào)整。

3.3 正確認(rèn)識試配前的調(diào)整

3.3.1 試配前調(diào)整是經(jīng)驗性調(diào)整 試配前調(diào)整是以經(jīng)驗、數(shù)據(jù)積累為基礎(chǔ)的調(diào)整。

3.3.2 試配前調(diào)整是趨勢性調(diào)整 當(dāng)我們確定某一條件要素發(fā)生變化時,必須計算這種變化對混凝土性能的影響,設(shè)計計算時,就要合理選擇參數(shù),以消除這一因素變化,對混凝土性能的影響。

3.3.3 試配前調(diào)整,是定性調(diào)整 我們能夠?qū)δ撤N因素(在其它因素不變的情況下)的影響做定量分析,做定量分析只是調(diào)整過程中的一個手段。但實際上,各種因素之間是相互影響的,混凝土性能是否符合設(shè)計要求,也是各種因素共同作用的結(jié)果,必須以試配的結(jié)果為驗證,所以試配前的調(diào)整是定性的調(diào)整,最終參數(shù)的選擇還必須以試配結(jié)果為確定。

3.3.4 試配前調(diào)整,不能代替試配后的調(diào)整,更不能代替試配。

3.4 用16-35mm單粒級石子配制泵送混凝土的試配前調(diào)整舉例 在預(yù)拌混凝土生產(chǎn)企業(yè),由于市場原材料供應(yīng)緊張,或因其它方面的原因,造成只能用單粒級石子生產(chǎn)泵送混凝土的情況較多存在,與使用連續(xù)粒級石子生產(chǎn)混凝土相比,使用單粒級石子混凝土配料易造成:

3.4.1 混凝土強(qiáng)度偏低;

3.4.2 混凝土和易性、保水性較差,易造成混凝土離析;

3.4.3 混凝土流動性、可泵性較差。

針對上述情況,配料時應(yīng)作如下調(diào)整:①依據(jù)各企業(yè)自身的生產(chǎn)試驗、統(tǒng)計數(shù)據(jù),來提高單方混凝土的水泥用量,降低水灰比。②提高砂率使用單粒級混凝土配料,由于粗集料間的空隙率較大,必須提高砂率,用較多的砂漿來填充粗集料間空隙,以保證混凝土的密實性和流動性。③提高砂漿稠度。由于16-35mm單粒級石子,自重較大,容易下沉,必須提高砂漿稠度,以增加對石子的下沉阻力,防止混凝土離析、泌水。④控制好混凝土坍落度?；炷撂涠冗^大,更易離析泌水。⑤選擇合適的外加劑用量,通常,預(yù)拌混凝土生產(chǎn)企業(yè)使用的外加劑是復(fù)合型外加劑——減水緩凝泵送劑,所以在外加劑的用量上,必須綜合平衡減水、緩凝、增稠這三項功能,最大限度滿足實際工程要求,用單粒級石子配料時的外加劑用量,要首先滿足混凝土工作性的要求。在滿足工作性要求的前提下,考慮最大限度滿足減水要求(強(qiáng)度要求)。

4 試配時的拌和方法必須與生產(chǎn)實際相吻合

實踐表明,混凝土攪拌方法,對混凝土的性能具有一定的影響,特別對混凝土坍落度和坍落度損失影響較大。

預(yù)拌混凝土的攪拌方法通常分為一般加水法和分開投料法。分開投料發(fā)又分為一次加水法和二次加水法。

目前,預(yù)拌混凝土攪拌站采用不同商家設(shè)計開發(fā)的生產(chǎn)控制軟件,往往具有不同的攪拌方法,這就要求我們在試配時,必須熟悉自身攪拌站的攪拌方法,然后據(jù)此制定試配的攪拌方法,選擇與實際生產(chǎn)方法相吻合的試配攪拌方法。

5 試拌及強(qiáng)度試驗

按計算的混凝土配合比首先進(jìn)行試拌,檢查拌和物的坍落度和工作性。當(dāng)坍落度和工作性不能滿足要求時,應(yīng)在保證水灰比不變的條件下,相應(yīng)調(diào)整用水量和砂率,直到符合要求為止,可以確定此時配合比為強(qiáng)度試驗基準(zhǔn)配合比。

混凝土強(qiáng)度試驗至少采用三個不同配合比,一為基準(zhǔn)配合比,另外兩個配合比的水灰比,宜較基準(zhǔn)配合比分別增加或減少0.05,其用水量與基準(zhǔn)配合比基本相同,砂率分別增加或減少1﹪.

至于每次試配的試塊組數(shù),應(yīng)該說在條件(材料、時間、人力)許可的情況下,多多益善,因為強(qiáng)度試配試塊組數(shù)越多,試配結(jié)果的可靠性越大,在強(qiáng)度試配試塊組數(shù)的選擇上,應(yīng)盡量滿足數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和強(qiáng)度檢驗評定的要求:

5.1 根據(jù)28d強(qiáng)度,統(tǒng)計3d、7d強(qiáng)度增長率;

5.2 分別計算3d、7d、28d強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差及強(qiáng)度變異系數(shù);

5.3 采用回歸分析法,找出用3d強(qiáng)度推導(dǎo)28d強(qiáng)度的公式;

5.4 根據(jù)GBJ107《混凝土強(qiáng)度檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》,對試配的結(jié)果進(jìn)行強(qiáng)度檢驗評定。

6 混凝土配合比試配后調(diào)整

一次性試配的結(jié)果,不一定能達(dá)到預(yù)期的效果,這就要求我們在試配結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整。

6.1 通過檢查試拌混凝土的坍落度和工作性,確定適宜的用水量。

6.2 通過檢查試拌混凝土的工作性和凝結(jié)時間,確定適宜的外加劑(緩凝減水泵送劑)用量及砂率。如保水性不好,凝結(jié)時間過長的可適當(dāng)減少外加劑使用量及適當(dāng)提高砂率。如果拌和稠度過大,坍損較高,可適當(dāng)增加外加劑用量或適當(dāng)降低砂率。

當(dāng)然,外加劑用量的調(diào)整,必然會影響到減水效果,必須調(diào)整水灰比及用水量。

6.3 以混凝土強(qiáng)度檢驗結(jié)果,確定混凝土水灰比,并以此為依據(jù),計算各種膠凝材料用量。強(qiáng)度檢驗結(jié)果偏高,可適度提高水灰比,強(qiáng)度檢驗結(jié)果偏低,可適當(dāng)降低水灰比。水灰比的調(diào)整幅度參照水灰比和強(qiáng)度關(guān)系曲線,并根據(jù)試配結(jié)果來確定。

當(dāng)生產(chǎn)任務(wù)較緊,可檢驗混凝土1d或3d強(qiáng)度,再參照以往數(shù)據(jù)積累,根據(jù)1d或3d強(qiáng)度用回歸分析法推導(dǎo)28d強(qiáng)度,再依據(jù)推導(dǎo)出的28d強(qiáng)度結(jié)果,調(diào)整混凝土水灰比。

6.4 以實測的混凝土容重和試拌時確定的砂率為依據(jù),分別計算粗、細(xì)集料的用量。

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Title:The Design and Trial-Mixing of Ordinary Concrete Mixing Proportion in Ready-Mixed Concrete Mixing Station

Abstract:In the light of the situation in which the ready-mixed concrete plants “emphasise design and belittle trial-mixing” in determining the mixing proportion, the present essay systematically discusses the whole process of the design of the mixing proportion of ready-mixed concrete from the three aspects of design, trial-mixing and adjustment by incorporating the elements in the design of mixing proportion. The essay emphasizes the importance of trial-mixing and makes it clear that the design of the mixing proportion of ready-mixed concrete is a practical process under the guidance of experience and theory.

Key Words:mixing proportion of ready-mixed concrete, design, trial-mixing, adjustment