淺議混凝土配合比設(shè)計(jì)過程及控制點(diǎn)

淺議混凝土配合比設(shè)計(jì)過程及控制點(diǎn)摘要：對混凝土配合比設(shè)計(jì)過程的幾個要點(diǎn)進(jìn)行分析，主要介紹一下配合比設(shè)計(jì)過程及控制點(diǎn)。關(guān)鍵詞：混凝土、配合比設(shè)計(jì)一、前言混凝土隨著材料科學(xué)的不斷發(fā)展，其用途越來越廣泛。我公司預(yù)制場主要的產(chǎn)品就是混凝土預(yù)制構(gòu)件。因此混凝土質(zhì)量的控制在預(yù)制場起著舉足輕重的作用，是整個施工過程質(zhì)量控制的一個關(guān)鍵所在。經(jīng)過這幾年對混凝土配合比的試驗(yàn)及生產(chǎn)中的應(yīng)用，獲及了一些試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)，積累了一些經(jīng)驗(yàn)，提出一些看法供商討。二、原材料在混凝土中的作用及控制普通混凝土是由水泥、石子、砂加水按適當(dāng)比例配合，經(jīng)均勻拌制、密實(shí)成型、養(yǎng)護(hù)硬化而成的一種人造石材。為了保證混凝土產(chǎn)品的質(zhì)量，組成混凝土的各種材料必須符合國家有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。水泥是組成混凝土的不可缺少的材料。水泥是一種無機(jī)粉狀水硬性膠凝材料，加水?dāng)嚢韬蟪伤苄詽{體，能在空氣和水中硬化，能把砂石等材料牢固地膠結(jié)在一起，且具有一定強(qiáng)度。水泥的品質(zhì)在很大程度上決定了混凝土的質(zhì)量。因此對水泥必須嚴(yán)格控制。我公司預(yù)制場要求在每批水泥進(jìn)場時必須有出廠合格證或進(jìn)場試驗(yàn)報告，并抽樣送中心試驗(yàn)室進(jìn)行檢測，符合要求的才能使用。粗集料石子在混凝土中堆聚成緊密的架構(gòu)，砂與水泥、水混合成砂漿，填充架構(gòu)的空隙，砂石在混凝土中起骨架作用，水泥起膠凝作用。施工現(xiàn)場對石子的質(zhì)量控制一般從一下幾點(diǎn)進(jìn)行：1、表觀密度。根據(jù)GB/T14685-2001標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)大于2500Kg/m3。2、顆粒級配。石子的顆粒級配就是石子顆粒的分級和有良好的搭配。良好的骨料級配可用較小的加水量拌制出流動性好、離析泌水少的混合料，并能在相應(yīng)的成型條件下，得到均勻密實(shí)的混凝土，同時達(dá)到節(jié)約水泥的效果。因此，在混凝土中一般采用連續(xù)級配的石子，單粒級配宜用于組合成具有要求級配的連續(xù)粒級，但如必須單獨(dú)使用，則應(yīng)作技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，并應(yīng)通過試驗(yàn)證明不會發(fā)生離析或影響混凝土的質(zhì)量。3、針片狀顆粒含量。石子中的針片狀顆粒過多，會影響混凝土混合料的和易性，并傾向于一個方向排列，對混凝土的耐久性不利，這些顆粒還易于折，不易振搗密實(shí)，從而影響混凝土的質(zhì)量。4、含泥量及泥塊含量。含泥量及泥塊含量的大小影響石子與砂、水泥的粘結(jié)，因此必須予以控制。如含泥量偏高，必須在使用前三天對石子進(jìn)行水洗，使其達(dá)到規(guī)范要求。不可邊沖洗邊使用。5、強(qiáng)度。石子在混凝土中起骨架作用，因此石子的強(qiáng)度直接影響混凝土的強(qiáng)度。石子的強(qiáng)度以壓碎值表示，在使用前必須對石子進(jìn)行壓碎值試驗(yàn)。根據(jù)GB/T14685-2001標(biāo)準(zhǔn)一般應(yīng)小于20%。細(xì)集料砂中河砂比較清潔，顆粒較圓，拌制的混凝土和易性較好。我公司預(yù)制場采用產(chǎn)自福建的中粗河砂。對每批進(jìn)場的砂經(jīng)過以下幾個檢測：1、表觀密度。2、顆粒級配。砂的粗細(xì)程度及顆粒級配的好壞，對混凝土的技術(shù)性能有很大影響。當(dāng)砂的用量相同時，如果過粗，則拌出的混凝土粘聚性較差，容易產(chǎn)生離析、泌水現(xiàn)象；如果過細(xì)，則它的總表面積較大，需要包圍在砂表面的水泥漿較多，拌制的混凝土粘度較大，水泥的耗用量相應(yīng)增大。因此，拌制混凝土所用的砂既不要過粗，也不要過細(xì)。我公司預(yù)制場一般采用細(xì)度模數(shù)為2.6左右的中砂。3、含泥量及泥塊含量。含泥量對混凝土質(zhì)量有很大影響。含泥量過多，混凝土容易產(chǎn)生塑性干縮裂縫，降低混凝土強(qiáng)度，增加浮漿量，降低混凝土的耐磨性。常用的混凝土拌和用水按水源可分為飲用水、地表水、地下水。符合國家標(biāo)準(zhǔn)的生活飲用水，可用于拌制各種混凝土。我公司采用自來水，可免檢。所有混凝土用的材料都必須經(jīng)檢驗(yàn)合格后才能應(yīng)用。三、配合比設(shè)計(jì)過程有了合格的原材料，才能進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。在配合比設(shè)計(jì)前要先掌握設(shè)計(jì)圖紙對混凝土結(jié)構(gòu)的全部要求，重點(diǎn)是各種強(qiáng)度和耐久性要求及結(jié)構(gòu)件截面的大小、鋼筋布置的疏密，還要了解是否有特殊性能要求及施工工藝，根據(jù)要求考慮采用水泥品種、石子粒徑、混凝土坍落度及外加劑的摻量。首先確定混凝土配制強(qiáng)度；然后根據(jù)要求選用合適的水泥品種，計(jì)算出水灰比；接著根據(jù)選用的石子粒徑及坍落度確定用水量；根據(jù)石子及水灰比確定混凝土的砂率；用體積法或重量法計(jì)算石子及砂的用量。這樣一個完整的配合比就出來了，但是在確定各材料用量時還要考慮JTJ268-96《水運(yùn)工程混凝土施工規(guī)范》中的一些規(guī)定。四、配合比設(shè)計(jì)實(shí)例我公司中心試驗(yàn)室在碼頭工程施工中，設(shè)計(jì)配制了大量的水工混凝土配合比。下面以********公司萬噸級碼頭工程預(yù)制樁配合比為例進(jìn)行分析：查看圖紙，設(shè)計(jì)高水位為1.69米，設(shè)計(jì)低水位為-1.19米，預(yù)制樁樁頂標(biāo)高1.20米，屬浪濺區(qū)。預(yù)制樁最小橫截面邊長為150mm，鋼筋最小凈距為50mm，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，按照J(rèn)TJ268-96規(guī)范規(guī)定，石子最大粒徑的選擇按構(gòu)件最小截面邊長為13.5*1/4=33.75mm，鋼筋凈距為50*3/4=37.5mm，為滿足最低要求，選擇石子的最大粒徑為31.5mm。預(yù)制樁配筋率不超過1.5%且采用HZS拌和樓攪拌施工工藝，坍落度選30-50mm，預(yù)制樁混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度C50，選用P.O42.5水泥。由于預(yù)制樁為預(yù)應(yīng)力混凝土，需要在五天放松張拉鋼筋，因此對混凝土的早期強(qiáng)度要求較高，要求在五天達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%以上，為獲得更好的混凝土和易性，決定摻減水劑等外加劑。水泥：選用三獅P.O42.5，經(jīng)抽檢28天抗折強(qiáng)度為9.15Mpa，抗壓強(qiáng)度為54.3Mpa，水泥細(xì)度為2.4%，其初終凝時間及安定性均符合要求。粗集料：選用鎮(zhèn)海汶溪碎石，經(jīng)檢驗(yàn)其級配符合5-31.5mm連續(xù)顆粒級配，表觀密度為2628Kg/m3，壓碎值為6.8%，含泥量0.3%符合規(guī)范要求。細(xì)集料：采用福建河砂，經(jīng)檢驗(yàn)細(xì)度模數(shù)Mx=2.69，級配屬Ⅱ區(qū)，含泥量為0.5%符合規(guī)范要求。水：自來水。外加劑:江山老虎山牌TOR803,摻量為1.0%，減水率為15%.試配強(qiáng)度：fcu,o=fcu,k+1.645σ=50+1.645*5.5=59.0475Wafce0.46*1.13*42.5水灰比:===0.365Cfcu,o+a*b*fce59.0475+0.46*0.07*1.13*42.5用水量:選用185Kg/m3,摻外加劑后,水用量W=185*(1-15%)=157Kg/m3水泥用量C=157/0.365=430Kg/m3,采用重量法,假設(shè)混凝土容重為2400Kg/m3根據(jù)碎石最大粒徑為31.5mm，水灰比為0.365，砂的細(xì)度模數(shù)為2.69及構(gòu)件的配筋情況，查JGJ55-2000設(shè)計(jì)規(guī)程及JTJ268-96施工規(guī)范，砂率選32%砂用量:S=(2400-157-430)*32%=580Kg/m3石用量:G=2400-157-430-580=1233Kg/m3基準(zhǔn)配合比為:C:S:G:W=430:580:1233:157=1:1.35:2.87:0.365通過對基準(zhǔn)配合比的試配,試拌情況為:含砂情況偏多,棍度上,保水性中,粘聚性一般,坍落度為40mm實(shí)測容重2420Kg/m3。根據(jù)JGJ55-2000《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》，再調(diào)整水灰比及砂率，另外作了兩個配合比。調(diào)整配合比一：水灰比選用0.32，每方水不變W=157，水泥C=157/0.32=490，砂率選用31%，砂S=（2400-157-490）*31%=543，石子G=2400-157-490-543=1210。試拌情況為:含砂情況中,棍度中,保水性好,粘聚性良好,坍落度為30mm實(shí)測容重2436Kg/m3。調(diào)整配合比二：水灰比選用0.4，水W=157，水泥C=157/0.4=393（因構(gòu)件在浪濺區(qū)，根據(jù)JTJ268-96《水運(yùn)工程混凝土施工規(guī)范》中在海水環(huán)境耐久性要求，每方水泥最低用量必須在400Kg以上）水泥選400。砂率選用31%，砂S=（2400-157-400）*31%=571，石子G=2400-157-400-571=1272。試拌情況為:含砂情況中,棍度中,保水性中,粘聚性一般,坍落度為60mm實(shí)測容重2416Kg/m3。按JTJ55-2000《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》，計(jì)算混凝土配合比校正系數(shù)δ：δ=混凝土表觀密度實(shí)測值/混凝土表觀密度計(jì)算值。其中基準(zhǔn)配合比δ=2420/2400=1.0083，調(diào)整配合比一δ=2436/2400=1.015，調(diào)整配合比二δ=2416/2400=1.0067。按規(guī)程規(guī)定，當(dāng)混凝土表觀密度實(shí)測值與計(jì)算值之間的絕對值不超過計(jì)算值的2%時，對配合比中每項(xiàng)材料用量可不作調(diào)整。經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)水養(yǎng)護(hù)，三個試驗(yàn)配合比強(qiáng)度如下表基準(zhǔn)配合比調(diào)整配合比一調(diào)整配合比二3天43.5，40..848.1，45..337.9，35..77天52.2，50..857.0，55..346.4，48..928天57.9，60..163.1，65..352.6，55..6通過三個配合比的混凝土強(qiáng)度及試拌情況的比較，考慮到混凝土是一種非均勻質(zhì)材料，由于原材料質(zhì)量和生產(chǎn)中各種因素的影響，使混凝土的實(shí)際強(qiáng)度具有波動性，預(yù)制樁的早期強(qiáng)度要求高這個特點(diǎn)，為保證質(zhì)量，認(rèn)為調(diào)整配合比一這個配合比比較適合預(yù)制樁混凝土的施工。經(jīng)過實(shí)際施工，證明這個配合比滿足預(yù)制樁混凝土的各項(xiàng)要求，并且經(jīng)濟(jì)實(shí)用。五、生產(chǎn)配合比的調(diào)整及施工中的控制施工生產(chǎn)中測定集料的含水率非常重要，直接影響混凝土配合比的應(yīng)用。正確測定集料的含水率，適當(dāng)調(diào)整配合比中原材料的用量，使試驗(yàn)室的混凝土配合比各數(shù)據(jù)能正確在施工現(xiàn)場體現(xiàn)。在施工中應(yīng)對以下幾方面予以重點(diǎn)控制:1、砂、石材料應(yīng)嚴(yán)格計(jì)量。不少單位在現(xiàn)場施工時，往往第一車砂、石用磅秤一下，隨后就采用在小推車上畫線的辦法來控制重量，從而導(dǎo)致砂、石材料用量偏差，使配合比中各材料比例失調(diào)，影響混凝土質(zhì)量，這是不可取的。我公司預(yù)制場采用HZS混凝土拌和樓，利用電腦自動控制計(jì)量，能確保材料用量的準(zhǔn)確性。2、嚴(yán)格控制混凝土施工時的用水量。在實(shí)際施工中，操作者為方便施工，往往追求較大的坍落度，擅自增加用水量而不管強(qiáng)度是否能達(dá)到要求，因此，在施工中應(yīng)多次抽檢混凝土的坍落度、棍度及和易性，確保水灰比不變。3、混凝土的質(zhì)量與拌和時間有著密切的關(guān)系。控制每拌混凝土的攪拌時間能有效控制混凝土的質(zhì)量。自全部材料裝入攪拌機(jī)起至開始卸料時止，其連續(xù)攪拌的最短時間應(yīng)按攪拌機(jī)出廠說明書的規(guī)定，當(dāng)缺乏資料時，可按JTJ268-96《水運(yùn)工程混凝土施工規(guī)范》表規(guī)定混凝土坍落度（mmm）攪拌機(jī)機(jī)型攪拌機(jī)出料量（LL）＜250250-500＞500≤30自落式90120160強(qiáng)制式6090120＞30自落式6090120強(qiáng)制式606090當(dāng)混凝土摻外加劑時，其攪拌時間應(yīng)延長30-60s；摻粉煤灰時，起攪拌時間應(yīng)延長60s。我公司預(yù)制場采用HZS混凝土拌和樓，每次攪拌前都有專業(yè)技術(shù)人員檢查電腦，攪拌完畢后，