混凝土配合比的設(shè)計與優(yōu)化選擇

王亞閣

【摘 要】為滿足工程需要，論文結(jié)合混凝土配合比設(shè)計的要素，在混凝土配合比設(shè)計基本原則的基礎(chǔ)上，從配合比“設(shè)計、試配、調(diào)整”三個方面，詳細地闡述了混凝土配合比設(shè)計的全過程。

【Abstract】In order to meet the needs of the project， the whole process of concrete mix design is expounded in detail from three aspects of "design， trial and adjustment"， according to the elements of concrete mix ratio design and the basic principle of concrete mix proportion design.

【關(guān)鍵詞】混凝土；配合比；優(yōu)化設(shè)計

【Keywords】concrete； mix ratio； optimization design

【中圖分類號】TU528 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）02-0194-03

1引言

混凝土作為重要的建筑施工材料，多用于建設(shè)工程的重要部位，優(yōu)化設(shè)計混凝土配合比，不僅對于保證工程質(zhì)量和便于工程施工具有重大意義，而且從節(jié)約材料方面具有很大的經(jīng)濟意義。

2 混凝土配合比設(shè)計概述及原材料選擇

混凝土是由水泥、砂子、石子及水等構(gòu)成，混凝土中各組成材料之間的比例關(guān)系稱為混凝土配合比，確定這種數(shù)量比例關(guān)系的工作，稱為混凝土配合比設(shè)計?；炷僚浜媳仍O(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)?；炷潦┕づ浜媳仁且栽囼炁浜媳葹榛A(chǔ)確定的，而試驗配合比是在確定了混凝土試配強度后，按照規(guī)范進行設(shè)計確定。

2.1 混凝土配合比設(shè)計依據(jù)

混凝土配合比，參照現(xiàn)行《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》[1]（JGJ55-2011），并應(yīng)通過設(shè)計和試配確定。試配時應(yīng)使用施工中實際采用的原材料，配制的混凝土拌合物的和易性、凝結(jié)時間等應(yīng)滿足《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》[2]（GB/T 50080-2016）中相應(yīng)條款的要求，制成的混凝土試件應(yīng)符合強度、耐久性等質(zhì)量要求。

2.2 混凝土配合比設(shè)計要求

混凝土配合比設(shè)計應(yīng)滿足以下四項基本要求[3]，即：①滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的強度等級要求和混凝土試配強度；②滿足混凝土施工所要求的坍落度、和易性；③滿足工程所處環(huán)境對混凝土耐久性的要求；④符合經(jīng)濟性原則，即節(jié)約水泥以降低混凝土成本。

2.3 原材料的選擇

2.3.1 水泥

水泥是決定混凝土強度等級的主要膠凝材料，具有粘結(jié)和填充粗骨料空隙的作用，同時為了降低成本，應(yīng)在強度滿足施工要求的條件下，盡量減少水泥用量。本次設(shè)計選用河北燕新P.O 42.5水泥，所檢指標符合相關(guān)規(guī)范中的技術(shù)要求。

2.3.2 骨料

骨科必須堅硬、致密、耐久、無裂隙?；炷恋募毠橇希毫皆?.16～5mm之間的骨料。按形成條件分為天然砂、人工砂；按細度模數(shù)分為粗砂、中砂、細砂和特細砂。本次設(shè)計選用的是淶水天然砂，中砂，含泥量≤3%?；炷恋拇止橇希毫酱笥?mm的骨料。普通混凝土常用卵石和碎石作粗骨料。本次設(shè)計選用的是淶水5～25mm連續(xù)級配的碎石，含泥量≤1%。

2.3.3 摻合料

摻合料包括粉煤灰和礦粉，混凝土中加入摻合料能降低混凝土的水化熱，防止出現(xiàn)裂縫，同時還能減少膠凝材料中水泥用量，節(jié)約成本。本次設(shè)計選用的是Ⅱ級F類粉煤灰和S95級高爐礦渣粉。

2.3.4 外加劑

為了提高混凝土的施工性能、加快施工進度，改善混凝土拌合物的和易性，可在混凝土中加入少量的外加劑。本次設(shè)計選用的是聚羧酸高性能減水劑。

2.4 混凝土配合比設(shè)計原則

混凝土配合比設(shè)計就是確定水泥、水、砂與石用量之間的比例關(guān)系。水膠比、單位用水量和砂率是混凝土配合比設(shè)計的三個基本參數(shù)?；緟?shù)確定的原則：在滿足混凝土強度和耐久性的基礎(chǔ)上，確定混凝土的水膠比，在滿足混凝土施工要求的和易性基礎(chǔ)上，根據(jù)粗骨料的種類和規(guī)格確定單位用水量；砂率應(yīng)以砂在骨料中的數(shù)量填充石子空隙后略有富余的原則來確定。

3 混凝土配合比計算

混凝土配合比設(shè)計，以計算1m3混凝土中各組成材料用量為基準，計算時骨料應(yīng)以干燥狀態(tài)為準。本文以C25混凝土配合比為例進行設(shè)計、計算。

3.8 確定砂石重量（質(zhì)量法）

mf0+mc0+mg0+ms0+mw0=mcp（8）

式中：mf0——每立方米混凝土的摻合料用量；

mc0——每立方米混凝土的水泥用量；

mg0——每立方米混凝土的粗骨料用量；

ms0——每立方米混凝土的細骨料用量；

mw0——每立方米混凝土的用水量；

mcp——每立方米混凝土拌合物的假定重量，其值可取2350～2450kg/m3。

取mcp=2400 kg/m3，經(jīng)計算得，砂、石重量分別為852kg/m3、1084kg/m3。

3.9 設(shè)計理論配合比確定

經(jīng)試配，混凝土拌合物和易性良好，無泌水、離析現(xiàn)象，坍落度滿足設(shè)計要求。因此，確定設(shè)計的理論配合比為基準配合比。

4 試配調(diào)整與配合比確定

4.1 配合比試拌

混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計應(yīng)采用三個不同水膠比的配合比，另外兩個宜較基準配合比的水膠比分別增加和減少0.05，用水量應(yīng)與基準配合比相同，砂率可分別增加和減少1%，得到不同水膠比的配合比如表2所示。

4.2 試配結(jié)果

經(jīng)試配，三個水膠比的配合比，拌合物的和易性良好，試配結(jié)果如表3所示，不同水膠比的28d抗壓強度如圖1所示。

根據(jù)試配結(jié)果，三組試配配合比抗壓強度與水膠比有很好的相關(guān)性，試配編號為01的配合比，28d齡期抗壓強度達不到配制強度要求；試配編號為02的配合比略大于配制強度；試配編號為03的配合比，水泥用量較大，不利于節(jié)約工程成本。因此，選用試配編號為02的配合比作為工程實際施工配合比。

混凝土配合比是決定混凝土強度的一項重要技術(shù)指標，合理的配合比設(shè)計應(yīng)在符合相關(guān)規(guī)范中對強度、耐久性、和易性和經(jīng)濟性等要求的前提下，確定各種材料的用量，獲得最為經(jīng)濟、適用的混凝土配合比。混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計是在理論、經(jīng)驗雙重指導(dǎo)下的實踐性過程，為了滿足不同工程所需混凝土的要求，還應(yīng)對混凝土配合比設(shè)計進行深入系統(tǒng)的研究，才能使其設(shè)計更加科學(xué)合理。

【參考文獻】

【1】JGJ 55-2011.普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程[S].

【2】GB/T 50080-2016.普通混凝土拌合物性能試驗方法標準[S].

【3】張承志.商品混凝土[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.endprint