C35 大流態(tài)混凝土配合比試驗(yàn)研究

尹秋爽

（中信重工機(jī)械股份有限公司，河南洛陽 471000）

1 配合比設(shè)計(jì)方法的對(duì)比分析

1.1 固定砂石體積含量法

計(jì)算步驟如下：

（1）設(shè)定1m3混凝土中粗骨料的松散體積Vg0（0.5~0.6m3），根據(jù)粗骨料的堆積密度ρg0計(jì)算出粗骨料的用量mg。

（2）根據(jù)粗骨料的表觀密度ρg計(jì)算出1m3混凝土粗骨料的密實(shí)體積Vg，由1m3拌合物總體積減去Vg從而計(jì)算出砂漿密實(shí)體積Vm。

（3）設(shè)定砂漿中砂的體積含量（0.42~0.44），根據(jù)砂漿密實(shí)體積Vm和砂的體積含量，計(jì)算出砂的密實(shí)體積Vs。

（4）根據(jù)砂的密實(shí)體積和砂的表觀密度ρs計(jì)算出砂的用量ms。

（5）從砂漿體積中減去砂的密實(shí)體積，得到漿體密實(shí)體積Vp。

（6）根據(jù)混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)，確定水膠比。

（7）根據(jù)混凝土的耐久性、溫升控制等要求設(shè)定膠凝材料中礦物摻合料的體積，根據(jù)礦物摻合料和水泥的體積比及各自的表觀密度計(jì)算出膠凝材料的表觀密度ρb。

（8）由膠凝材料的表觀密度、水膠比計(jì)算出水和膠凝材料的體積比，再根據(jù)漿體體積、體積比及各自表觀密度求出膠凝材料和水的體積，并計(jì)算出膠凝材料總用量mb和單位用水量mw，膠凝材料總用量范圍宜為450~550kg/m3，單位用水量宜小于200kg/m3。

（9）根據(jù)膠凝材料體積和礦物摻合料體積及各自的表觀密度，分別計(jì)算出每1m3混凝土中水泥用量和礦物摻合料的用量。

（10）根據(jù)試驗(yàn)選擇外加劑的品種和摻量。

1.2 《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（GJJ 55—2011）中的配合比計(jì)算方法

（1）確定混凝土配置強(qiáng)度和水膠比。因其計(jì)算方法相同，這里不再贅述，具體計(jì)算方法參照《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ 55—2011）。

（2）用水量的確定。用水量根據(jù)坍落度、粗骨料的種類和最大粒徑查表，再由坍落度每增加20mm 用水量每立方增加5kg 計(jì)算，進(jìn)而由得出的用水量和減水劑減水率算出最后用水量。這種方法更加方便快捷，但實(shí)際用量不確定性較大。

（3）膠凝材料用量由用水量和水膠比確定。

（4）礦物摻合料用量、水泥用量以及減水劑用量的計(jì)算方法同固定砂石體積含量法。

（5）砂率的確定按線性內(nèi)插法查表獲得。此方法加入砂率的計(jì)算，使骨料的確定更加準(zhǔn)確，此外通過查表數(shù)值確定能更加快速，易于現(xiàn)場試配。

1.3 《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 283—2012）中的計(jì)算方法

即“絕對(duì)體積法”。該方法與固定砂石體積含量法配置強(qiáng)度的確定、粗細(xì)骨料的計(jì)算原理、礦物摻合料和水泥用量的確定均相同。不同點(diǎn)在于以下幾個(gè)方面：

（1）水膠比

經(jīng)驗(yàn)算在采用碎石、粉煤灰摻量均為30%的情況下此計(jì)算公式計(jì)算中低強(qiáng)度的混凝土水膠比較固定砂石體積含量法數(shù)值降低了3%，經(jīng)濟(jì)性較好。

（2）膠凝材料

1.4 全計(jì)算配合比設(shè)計(jì)法

其方法較前幾種方法有了極大的提高，使得配合比設(shè)計(jì)由半定量化邁進(jìn)全定量化的時(shí)代。混凝土配置強(qiáng)度和膠凝材料用量與固定砂石體積含量法一樣不再重申，不同的是：

（1）水膠比

該公式采用碎石、粉煤灰摻量均為30%的情況下此計(jì)算公式計(jì)算中低強(qiáng)度的混凝土水膠比算得的C30、C35、C40 較固定砂石體積含量法數(shù)值分別增大了5%、10%、11%。

表1 試驗(yàn)材料單價(jià)

表2 不同配比方法材料用量及其效果比較

（2）用水量

用水量參數(shù)計(jì)算定量化給設(shè)計(jì)工作者帶來了極大的便利，Ve的取值是為滿足高性能混凝土最佳施工和易性和強(qiáng)度，將水泥漿與骨料體積比定為35:65 后確定其值為350L。

（3）礦物摻合料用量

式中：mf-每立方米礦物摻合料的質(zhì)量，kg。

礦物摻合料計(jì)算公式原理是利用礦物摻合料占膠凝材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)確定。

（4）砂率

（5）粗細(xì)骨料用量

全計(jì)算法基于高強(qiáng)度，高耐久性能提出的計(jì)算方法，用此方法設(shè)計(jì)中低強(qiáng)度的混凝土配合比會(huì)使得砂率偏低，拌合物的體積穩(wěn)定性不良等問題。

1.5 改進(jìn)全計(jì)算法

全計(jì)算法計(jì)算得出的砂率偏小，對(duì)拌合物流動(dòng)性不利，因此經(jīng)研究對(duì)全計(jì)算法進(jìn)行改進(jìn)。

具體體現(xiàn)在砂石用量的計(jì)算方法上。

粗骨料用量G=a·ρg0

細(xì)骨料用量 S=β·Vm·ρg

其他各項(xiàng)材料用量不變，計(jì)算時(shí)а 取值0.50~0.60，β 取值0.40~0.50，使混凝土的流動(dòng)性得到保證。

2 結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析

基于以上計(jì)算方法的比較分析，現(xiàn)用試驗(yàn)數(shù)據(jù)具體分析：

2.1 試驗(yàn)材料單價(jià)（見表1）

試驗(yàn)所用原材料及其技術(shù)參數(shù)如下：

P.O 42.5 級(jí)普通水泥，ρc=3.02g/cm3；

II 級(jí)粉煤灰，ρFA=2.26g/cm3；

河砂，細(xì)度模數(shù)μf=2.43，顆粒級(jí)配符合Ⅲ區(qū)要求，ρos=2.67g/cm3，ρ′os=1515kg/cm3；碎石，公稱粒級(jí) 5～25mm，顆粒級(jí)配良好，表觀密度2.83kg/cm3堆積密度1.53kg/cm3；

0.6 %～1.5%的聚羧酸系高效減水劑調(diào)整混凝土拌和物的流動(dòng)性。

2.2 自來水（略）

2.3 試驗(yàn)分析

配置C35 大流態(tài)混凝土基于各配合比設(shè)計(jì)材料用量和試驗(yàn)效果見表2。

通過對(duì)各種配合比設(shè)計(jì)方法的比較不難發(fā)現(xiàn)：

（1）采用固定砂石體積含量法算量過程煩瑣復(fù)雜，但計(jì)算結(jié)果較為真實(shí)可靠。

（2）采用JGJ 55—2011 中的方法算量水膠比相同的條件下，砂率偏低，和易性達(dá)到要求，但強(qiáng)度明顯達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

（3）JGJ/T 283—2012 絕對(duì)體積法進(jìn)行計(jì)算，首先，計(jì)算過程較為簡便快捷；其次，拌合物的工作性和強(qiáng)度能很好地滿足設(shè)計(jì)要求。

（4）全計(jì)算法實(shí)現(xiàn)了材料各參數(shù)由半定量化實(shí)現(xiàn)了定量化的轉(zhuǎn)變，但不能很好地滿足中低強(qiáng)度大流動(dòng)性混凝土配比設(shè)計(jì)的需要。

（5）改進(jìn)全計(jì)算法由全計(jì)算法和固定砂石體積含量法中的骨料確定方法相結(jié)合解決了流動(dòng)性差的問題。

3 小結(jié)

通過對(duì)C35 大流態(tài)混凝土配合比的試驗(yàn)研究，結(jié)合南陽本地實(shí)際情況總結(jié)出配置中低強(qiáng)度的大流態(tài)混凝土，宜優(yōu)先選擇絕對(duì)體積法進(jìn)行設(shè)計(jì)可用改進(jìn)全計(jì)算法、固定砂石體積含量法和JGJ 55—2011 中的方法輔助設(shè)計(jì)。由此得出水膠比為0.38~0.43，砂率為43%~47%時(shí)，其和易性最好，同時(shí)也最為經(jīng)濟(jì)。