普通混凝土配合比設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

1、 普通混凝土配合比設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第一部分 基本知識一 基本參數(shù)1水灰比2單位用水量3砂率二 基本信息1混凝土強(qiáng)度等級2稠度要求3水泥品種、標(biāo)號、強(qiáng)度富余系數(shù)4粗集料品種、最大粒徑、級配情況5細(xì)集料品種、級配情況、細(xì)度模數(shù)6外加劑、摻合料基本情況7除強(qiáng)度和稠度外的其他性能要求（如耐久性要求等）三 基本原則1滿足工作性、強(qiáng)度及耐久性等技術(shù)要求。混凝土應(yīng)適于澆筑，具有良好的可施工性，同時(shí)離析和泌水應(yīng)降至最小。強(qiáng)度和耐久性等應(yīng)滿足要求。2經(jīng)濟(jì)合理。措施有四：盡可能降低水泥用量；采用滿足要求的最小坍落度；采用切實(shí)可行的集料最大粒徑；采用最佳砂率。四 基本原理 混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本原理是建立在混凝土和混凝土混

2、合料的性能變化規(guī)律的基礎(chǔ)上的。普通混凝土配合比有四個(gè)基本變量：水泥、水、細(xì)集料、粗集料。配合比設(shè)計(jì)的計(jì)算基礎(chǔ)就是體現(xiàn)這四個(gè)基本變量之間相互關(guān)系的方程式。1確定用水量的方程-需水性定則(恒定用水量法則)。這個(gè)定則表示混凝土混合料的流動性與用水量之間的依賴關(guān)系。研究表明，對應(yīng)于一定的砂石集料，拌制一定要求坍落度的混凝土其用水量不變。這個(gè)用水量多少與砂石集料有關(guān)。具體設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)規(guī)范選用或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。 mwo=10/3 *(T+k) T：坍落度（cm），k：集料常數(shù)2確定水灰比和水泥用量的方程水灰比定則。水灰比定則表明水灰比與混凝土抗壓強(qiáng)度之間的依賴關(guān)系?；炷翉?qiáng)度與水灰比在0.40至0.84之間

3、近似成線性關(guān)系。 W/C =A*fce/(fcu,o+A*B* fce) mco= mwo/（W/C） fcu,o：混凝土配制強(qiáng)度，fce：水泥實(shí)測強(qiáng)度 A，B：碎石取0.46和0.07，卵石取0.48和0.333確定集料總用量的方程絕對體積法和假定質(zhì)量法a絕對體積法：mco/rc+ mwo/ rw+ mso/rs+ mgo/rg+10=1000b假定質(zhì)量法：mco + mwo + mso + mgo=mcp（23502450）4確定粗細(xì)集料比例的方程：顆粒級配問題。a最佳含砂率：保證混凝土強(qiáng)度與和易性要求的情況下用水量或水泥用量最小時(shí)的含砂率。在固定用水量時(shí)和易性最好，坍落度最大時(shí)的砂率就是

4、最佳砂率。b影響最佳砂率的因素：石子最大粒徑、石子品種、石子級配、砂細(xì)度模數(shù)、水泥用量。c粗集料最佳用量：取決于粗集料最大粒徑和細(xì)集料的細(xì)度模數(shù)。 mgo=Vy+1/10 *(2.80-Mk)*1000*rg(美國經(jīng)驗(yàn)公式)五 砼和易性1和易性的概念：是指混凝土拌合物能保持其組分均勻，不發(fā)生分層離析、泌水等現(xiàn)象，適于運(yùn)輸、澆筑、搗實(shí)成型等施工作業(yè)，并能獲得質(zhì)量均勻、密實(shí)的混凝土的性能。2影響和易性的主要因素a水泥漿數(shù)量和稠度?；炷亮鲃有源笮∨c拌合物內(nèi)的阻力大小有關(guān)。水泥用量越多，骨料間水泥漿層越厚，潤滑作用越好，骨料間摩擦阻力就越小。但若水泥漿太稠，粘聚力變大，流動性會變小。如果混凝土偏稀而

5、水泥漿量又過多時(shí)，會出現(xiàn)流漿及泌水，拌合物粘聚性及保水性變差，同時(shí)對強(qiáng)度和耐久性產(chǎn)生不利影響。水泥漿量過少，致使不能填滿骨料間的空隙或不夠包裹所有骨料表面時(shí)，會產(chǎn)生崩塌現(xiàn)象。b砂率。砂率變化實(shí)質(zhì)是使骨料總表面積和空隙率發(fā)生變化從而影響混凝土和易性。砂率過大，骨料總表面積和空隙率均增大，當(dāng)水泥漿量一定時(shí)，骨料顆粒表面的水泥漿層相對減薄，拌合物顯得干稠，流動性變小。若砂率過小，則顯得石子過多而砂子過少，形成砂漿量不足以包裹石子表面，并不能填滿石子間空隙，使石子間沒有足夠的砂漿潤滑層，使流動性、粘聚性、保水性都變差，使混凝土粗骨料離析，水泥漿流失。c組成材料的性質(zhì)。如水泥、外加劑品種和骨料性質(zhì)對和易

6、性影響很大。以骨料為例，如果骨料級配好，空隙就小，在水泥漿量一定時(shí)，用于填充空隙的水泥漿就少，相對來說用于包裹骨料顆粒表面的水泥漿層就厚一些，和易性就好。d拌合物存放時(shí)間和環(huán)境溫度。第二部分 基本經(jīng)驗(yàn)1水泥的水化速率和強(qiáng)度與水泥的化學(xué)礦物組成密切相關(guān)。在水泥的四種礦物中，水化速率從大到小依次為C3AC3SC4AFC2S。強(qiáng)度大小依次為C3SC2SC4AFC3A。2和混凝土打交道，必須弄清除幾個(gè)最基本的概念，它們是：和易性、砂率、空隙率、顆粒級配、細(xì)度模數(shù)。3最佳砂率調(diào)整原則a石子最大粒徑越大，最佳砂率越小；b最大粒徑相同，碎石最佳砂率比卵石最佳砂率大；c砂越細(xì)，最佳砂率越小；d水泥用量越多，砂

7、率越小。e連續(xù)級配石子空隙率小，最佳砂率比單粒級石子小。4容重與集料粒徑有關(guān)。對于單粒級石子，粒徑大，空隙率小，容重就大。同樣是連續(xù)級配石子，粒徑大的，容重也更大。5-16mm碎石容重可能只有1250kg/m3，而5-31.5mm碎石容重可達(dá)1450 kg/m3。細(xì)石混凝土的容重也可能只有2300kg/m3，而5-31.5mm碎石砼容重約2400kg/m3。同樣，細(xì)砂容重也比中粗砂的容重小。5砂細(xì)度模數(shù)不同，最佳砂率也不同。細(xì)度模數(shù)相差0.4左右，最佳砂率相差約2%。對于5-31.5mm碎石，用細(xì)度模數(shù)2.5的中砂配制坍落度100-120mm，水灰比0.55的砼，最佳砂率約37%，確定砂率時(shí)可

8、以以此為基準(zhǔn)，按坍落度每增加20mm，砂率增加1%進(jìn)行推算。坍落度為160-180mm的砼砂率比同水灰比的普通砼砂率約大4-6%，用水量約多5-10kg。6強(qiáng)度一定，水泥確定，水灰比一定，石子粒徑越大，砂越粗，用水量越少，水泥用量越少，砼成本越低。但如果用單粒徑的碎石，最大粒徑太大，砼容易分層離析。7單粒級碎石單方用水量比連續(xù)粒級碎石少，最佳砂率約大2%。8碎石針片狀顆粒多，水泥石薄弱的環(huán)節(jié)就多，強(qiáng)度壓出來就低，砼和易性也不好，如果用來泵送，容易堵管。9在水泥、砂石、摻合料用量一定的情況下，砼單方用水量和外加劑最佳摻量有一個(gè)比較合適的組合值，能使拌制的砼和易性最好。外加劑摻量應(yīng)有一個(gè)允許富余值

9、以保證砼安全。如外加劑最大摻量2.2%，試配時(shí)應(yīng)有0.3-0.5%的允許上調(diào)空間，也就是最后確定的外加劑摻量以1.7-1.9%左右為宜。用水量據(jù)此而確定。如果事先確定了單方用水量，則外加劑摻量可以根據(jù)減水率來估算，再通過試驗(yàn)確定。10如果用水量太少，砼坍落度距離要求值很大，此時(shí)單純增加外加劑摻量可能起不到增大坍落度的作用。應(yīng)同時(shí)調(diào)整用水量和外加劑摻量。對確定的一組材料（水泥、砂石、摻合料），要拌制一定坍落度的砼，每種外加劑都會有一個(gè)對應(yīng)的最少單方用水量，低于這個(gè)用水量，外加劑不能充分發(fā)揮塑化作用。11外加劑不僅對水泥很敏感，對砂石集料也很敏感。對每一種確定的材料組合，外加劑的最佳摻量和最佳單方

10、用水量都不同，只能通過試驗(yàn)確定。除強(qiáng)度必須符合要求外，試配時(shí)以漿料飽滿、不泌水、不離析為判斷準(zhǔn)則。12在水泥、砂石集料相對固定的情況下，確定一個(gè)合適的外加劑摻量，估算一下基準(zhǔn)砼用水量，再根據(jù)外加劑的減水率，可以大體確定單方用水量。如用5-31.5mm碎石、細(xì)度模數(shù)2.5的中砂和建福42.5水泥配制坍落度120mm的砼，基準(zhǔn)砼用水量約210kg，Point-400摻量為1.5%，減水率約17%，則摻外加劑砼單方用水量約175kg，配制砼可以此建立基準(zhǔn)確定單方用水量。13試配時(shí)如果漿料太稀，嚴(yán)重泌水、離析，調(diào)整時(shí)應(yīng)首先將用水量降下來或同時(shí)把用水量和外加劑摻量調(diào)下來。如果坍落度偏小不是太多，例如距離

11、要求值40mm以內(nèi)，則可增加外加劑摻量0.1-0.2%。如果坍落度偏小太多，則應(yīng)調(diào)高單方用水量。一般每增加用水量5-7kg，坍落度可增加20mm。外加劑摻量增加0.1%所增加的坍落度應(yīng)通過試驗(yàn)確定，每種外加劑都不同。14配制低坍落度砼時(shí)，如果水用量偏少，混合料過干，則水泥無法充分水化，砼強(qiáng)度就可能上不去。同樣地，如果砼太稀，出現(xiàn)流漿、泌水現(xiàn)象，則可能因?yàn)樗謸]發(fā)較快而留下更多的連通孔隙從而導(dǎo)致砼強(qiáng)度降低。15改變材料比例，砼性能變化很大。外加劑對配合比本身也比較敏感。如果粉煤灰摻量加大，水泥用量減少，要保證相同坍落度，則外加劑摻量應(yīng)減小。另外，在砂石集料不變的情況下，隨著水泥用量增加，用水量如

12、果不變，則砼坍落度會增大，所以要配制相同坍落度的砼，在砂石集料不變時(shí)，隨著水灰比減小，用水量也應(yīng)減小。16如果水泥用量較大而摻合料較少，砼太粘影響泵送，則應(yīng)降低水泥用量，提高摻合料用量。如果要減緩水泥水化放熱速度，應(yīng)采取大摻量粉煤灰砼配合比，同時(shí)摻加緩凝高效減水劑。如果低標(biāo)號砼比較澀，則可外摻粉煤灰以改善砼和易性。17對預(yù)拌砼，試配時(shí)應(yīng)測砼經(jīng)時(shí)坍落度和后摻外加劑時(shí)的坍落度增加值。不同時(shí)點(diǎn)制作的試塊強(qiáng)度有所差異，所以規(guī)范規(guī)定砼運(yùn)送至現(xiàn)場后必須在40分鐘內(nèi)將試塊制作完畢。18普通路面砼的折壓比一般為0.09-0.11，平均為0.10左右，摻加路面專用抗折劑折壓比可提高至0.11-0.13，平均可達(dá)

13、0.12。19如果用水量剛好是臨界用水量，則拌制砼時(shí)可能不同盤坍落度差異會比較大，因?yàn)榇藭r(shí)外加劑對砂石集料的變化非常敏感，會讓人誤以為外加劑有問題，其實(shí)是配合比的問題。20因?yàn)橥饧觿ι笆弦埠苊舾校也煌饧觿p水率不同，所以在試配時(shí)不能以某個(gè)固定的配合比來檢驗(yàn)外加劑的好壞。例如，用Point-400配制砼時(shí)出現(xiàn)泌水，而用宏發(fā)的不會泌水，則應(yīng)降低外加劑摻量，或降低用水量。這是因?yàn)榛鶞?zhǔn)砼用水量一樣，而兩種外加劑減水率不同，而且對同樣的水泥、砂石原材料敏感度不同。試配時(shí)應(yīng)“以我為主”，不能把別人的配合比套在我們的外加劑上來檢驗(yàn)我們產(chǎn)品的好壞。21水泥有均勻性的問題。水泥中SO3含量應(yīng)在一定范

14、圍，如果超過規(guī)范范圍，水泥安定性會有問題，如果偏低，水泥與外加劑的適應(yīng)性會變差，凈漿做不大，混凝土坍落度可能起不來，或者坍損會變大。這是因?yàn)樗嘀蠸O3含量主要是石膏在調(diào)節(jié)，石膏是調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間用的，因此SO3含量偏低時(shí)，凝結(jié)硬化時(shí)間會縮短，坍損變大。22水泥存放時(shí)間長短對凈漿、膠砂和混凝土試驗(yàn)影響很大。剛出廠的水泥，靜停時(shí)間過短，水泥可能溫度較高，水泥顆粒表面可能帶有很多靜電，水泥凈漿、膠砂和混凝土試驗(yàn)可能流動度都做不大，而存放一段時(shí)間后再做試驗(yàn)，流動度就可以做起來。如果凈漿試驗(yàn)時(shí)流動度出奇的大（超過300mm），基本可以判定水泥存放時(shí)間過長，有變質(zhì)，此時(shí)做試驗(yàn)是不準(zhǔn)的，需更換水泥。23砂石含泥量和石粉含量會影響減水率、強(qiáng)度和坍損。聚羧酸對砂石含泥量和石粉含量更敏感，所以在遇到具體的問題時(shí)，須對客戶的砂石材料要有基本的了解。24機(jī)制砂（人工砂）表面棱角較多，比表面積較大，所以需水量較大，做試驗(yàn)時(shí)用水量比河砂多。機(jī)制砂主要需控制其級配及石粉含量的穩(wěn)定性，石粉含量一般宜控制在6-8%，如果太大，坍落度做不起來。25如何調(diào)整配合比？1)首先看現(xiàn)場的砂石材料情況。如果現(xiàn)場石子針片狀顆粒明顯偏多，或者級配不好，或者石粉含量、含泥量明顯太