普通混凝土配合比設(shè)計(jì)和試配

普通混凝土配合比設(shè)計(jì)和試配李彥昌2012-12-18～20國(guó)內(nèi)外配合比設(shè)計(jì)方法介紹1目錄現(xiàn)行配合比設(shè)計(jì)原則、流程及爭(zhēng)議2耐久性設(shè)計(jì)理念與思路3攪拌站常用配合比設(shè)計(jì)與試配4最佳漿骨比配合比設(shè)計(jì)方法

MehtaPK和AitcinPC基于

該方法是在現(xiàn)有HPC實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)主要的配合比設(shè)計(jì)參數(shù)作出一些假設(shè)，從而得到試拌用的第一盤(pán)配料的配合比。

其主要假設(shè)有：一、水泥漿與骨料的體積比為35∶65。

二、用水量根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)取不同的設(shè)定值。

三、假定含氣量，再根據(jù)用水量和水泥漿體積，算出水泥用量。四、近似假設(shè)水泥與礦物摻合料(粉煤灰、硅灰及礦渣等)的體積

比

為75∶25，復(fù)合雙摻時(shí)，硅灰與粉煤灰或礦渣的體積各為

10%，15%；

五、粗細(xì)骨料體積比設(shè)為60∶40；六、高效減水劑的摻量設(shè)為1%。

由于這種方法中有許多假設(shè)，所以第一盤(pán)配料經(jīng)計(jì)算出的配合比僅能起引導(dǎo)作用，為了獲得正確的配合比，尚需進(jìn)行大量的試驗(yàn)。國(guó)內(nèi)外配合比設(shè)計(jì)方法介紹1英國(guó)的DomonePLJ等基于最大密實(shí)度理論的配合比設(shè)計(jì)方法

一、使集料所占據(jù)的相對(duì)體積盡可能地多，集料顆粒之間的空隙由具有一定水膠比的漿體填充。二、漿體的水膠比根據(jù)混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度確定。但是如果漿體僅僅填充集料間的空隙，則混凝土拌和物將不能流動(dòng)，必須使?jié){體有一定的富裕，以對(duì)集料起潤(rùn)滑作用。

三、此外還要考慮細(xì)集料顆粒的表面積效應(yīng)，使實(shí)際使用的最優(yōu)砂率小于集料顆粒堆積最密實(shí)時(shí)的砂率。

“最大密實(shí)度理論”可使混凝土在具有良好工作性的前提下膠結(jié)漿體的含量達(dá)到最小，以降低混凝土工作度的經(jīng)時(shí)損失、水化熱、收縮、徐變以及堿一集料應(yīng)的可能性。國(guó)內(nèi)外配合比設(shè)計(jì)方法介紹1法國(guó)路橋?qū)嶒?yàn)中心基于Feret公式和Farris模型建議的配合比設(shè)計(jì)方法

一、混凝土的強(qiáng)度可用Feret公式通過(guò)有限的配合比參數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)；按照Farris模型，認(rèn)為混凝土是砂、石、水泥三類(lèi)固相顆粒形成的復(fù)合懸浮液體，混凝土的工作性與拌合物的粘性密切相關(guān)。

二、根據(jù)上述理論，對(duì)混凝土的配合比作以下三項(xiàng)假設(shè)：有一定組成的混凝土強(qiáng)度主要受漿體性質(zhì)的控制；不含砂、石的漿體可有最高的強(qiáng)度；當(dāng)混凝土集料的組成一定時(shí)，拌和物的工作性取決于漿體的體積和漿體的流動(dòng)性；

三、滿足一定的強(qiáng)度及工作性要求時(shí)，需要漿體體積最小的砂率為最優(yōu)砂率；對(duì)于等體積、等粘度、不同組成的漿體，最優(yōu)砂率相同。

基于以上假設(shè)，大部分試驗(yàn)就可用模型材料進(jìn)行，即用砂漿進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)，用漿體進(jìn)行流變?cè)囼?yàn)。這樣可大大減少試驗(yàn)的工作量。國(guó)內(nèi)外配合比設(shè)計(jì)方法介紹1全計(jì)算法

陳建奎基于Mehta和Aitcin教授的觀點(diǎn)和混凝土材料組成的四項(xiàng)假定：一、混凝土各組成材料（包括固、氣、液相）具有體積加和性；

二、石子的空隙由干砂漿來(lái)填充；

三、干砂漿的空隙由水來(lái)填充；四、干砂漿由水泥、細(xì)摻料、砂和空隙所組成。五、水膠比決定強(qiáng)度。

對(duì)高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)，提出一種全計(jì)算方法，修正了傳統(tǒng)的絕對(duì)體積法，使高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)從半定量走向定量、從經(jīng)驗(yàn)走向科學(xué)，是混凝土配合比設(shè)計(jì)上一較大的改進(jìn)。國(guó)內(nèi)外配合比設(shè)計(jì)方法介紹1《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55中的質(zhì)量法和體積法20世紀(jì)70年代末，配合水泥國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的修訂，頒布《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》（JGJ55-81）。經(jīng)歷的幾次修訂：《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ/T55-96、JGJ55-2000、JGJ55-2011）。其它設(shè)計(jì)規(guī)程《水工混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》DL/T5330-2005《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》CECS203：2006《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》（JGJ51-2002）這些設(shè)計(jì)規(guī)程對(duì)相應(yīng)的混凝土進(jìn)行了設(shè)計(jì)方法的規(guī)定。國(guó)內(nèi)外配合比設(shè)計(jì)方法介紹1

上述Bolomey公式也是美國(guó)ACI(211.1)、英國(guó)(BRE1988)、法國(guó)(Dreux1970)、日本等配合比設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。配合比確定原理現(xiàn)行配合比設(shè)計(jì)原則、流程及爭(zhēng)議2設(shè)計(jì)原則及基本規(guī)定應(yīng)根據(jù)工程性質(zhì)和所處的環(huán)境確定混凝土性能指標(biāo)和選擇原材料。當(dāng)混凝土有多項(xiàng)性能要求時(shí)，應(yīng)采取措施確保主要技術(shù)要求，并兼顧其他性能要求。最大水膠比應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010的規(guī)定。

現(xiàn)行配合比設(shè)計(jì)原則、流程及爭(zhēng)議2設(shè)計(jì)原則及基本規(guī)定礦物摻合料用量應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定，并經(jīng)試驗(yàn)確定。計(jì)算出的膠凝材料用量應(yīng)符合《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55-2011的規(guī)定。冬期配合比的設(shè)計(jì)應(yīng)符合《建筑工程冬期施工規(guī)程》JGJ/T104-2011的要求。

其它的性能指標(biāo)，如含氣量、堿總量等應(yīng)參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

現(xiàn)行配合比設(shè)計(jì)原則、流程及爭(zhēng)議2

配合比設(shè)計(jì)流程工作性能強(qiáng)度質(zhì)量控制水平σ膠凝材料品質(zhì)及摻量配制強(qiáng)度水膠比原始用水量外加劑膠凝材料、集料、砂石用量系列水膠比試配砂石種類(lèi)砂率強(qiáng)度保證率、保證系數(shù)耐久性能現(xiàn)行配合比設(shè)計(jì)原則、流程及爭(zhēng)議2爭(zhēng)議一：質(zhì)量法與體積法

質(zhì)量法（前稱(chēng)重量法、假定容重法）是JGJ55提出的新的設(shè)計(jì)方法，當(dāng)時(shí)是從使用者的角度出發(fā)，盡量簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)程序而確定的。它用不太精確的假定來(lái)代替以前體積法繁瑣的試驗(yàn)和計(jì)算，最后用修正系數(shù)來(lái)校正，確保了配合比的計(jì)算精度。標(biāo)準(zhǔn)在條文說(shuō)明中指出“在實(shí)際工程中，混凝土配合比設(shè)計(jì)通常采用質(zhì)量法?！w積法對(duì)技術(shù)要求略高。”標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有明確說(shuō)明體積法和質(zhì)量法的區(qū)別和優(yōu)劣，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)使用者來(lái)說(shuō)，無(wú)法判斷哪個(gè)方法的好壞，多數(shù)就偏向于使用簡(jiǎn)單的質(zhì)量法。其實(shí)，隨著現(xiàn)代辦公軟件的普及，例如微軟Excel軟件的運(yùn)用，可以很方便的對(duì)配合比設(shè)計(jì)的各個(gè)參數(shù)和公式進(jìn)行計(jì)算，從而得到精確的配合比?，F(xiàn)行配合比設(shè)計(jì)存在爭(zhēng)議的地方2現(xiàn)行配合比設(shè)計(jì)存在爭(zhēng)議的地方2質(zhì)量法和體積法的優(yōu)缺點(diǎn)質(zhì)量法優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單易學(xué)。缺點(diǎn)：誤差較大，需頻繁校正體積法優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確。適用面較廣。缺點(diǎn)：需要精確測(cè)定原材料的表觀密度?，F(xiàn)行配合比設(shè)計(jì)存在爭(zhēng)議的地方2舉例質(zhì)量法和體積法的最大差別之處還在于混凝土配合比調(diào)整方面。現(xiàn)代混凝土原材料的質(zhì)量波動(dòng)很大，施工配合比的調(diào)整非常頻繁，調(diào)整的各個(gè)參數(shù)可能有：砂率、外加劑摻量、摻合料取代比例、原始用水量等。質(zhì)量法的弊端：調(diào)整后的混凝土體積發(fā)生了一定程度的變化。如果要精確到1m3，需要頻繁進(jìn)行校正。體積法：調(diào)整后的混凝土配合比體積始終為1m3。利用Excel函數(shù)和公式，可以準(zhǔn)確、快速的實(shí)現(xiàn)體積法的參數(shù)調(diào)整。設(shè)計(jì)引氣混凝土配合比時(shí)的差異體積法可以通過(guò)設(shè)置含氣量參數(shù)α，來(lái)設(shè)計(jì)不同含氣量的混凝土配合比。而質(zhì)量法對(duì)此無(wú)能為力，只能輔助于實(shí)際含氣量時(shí)的校正。舉例：分別設(shè)計(jì)含氣量為1%、2%、3%的混凝土配合比現(xiàn)行配合比設(shè)計(jì)存在爭(zhēng)議的地方2注意：體積法設(shè)計(jì)的不同含氣量配合比需要考慮含氣量損失、振搗等因素導(dǎo)致的虧方問(wèn)題，在設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)容重和實(shí)測(cè)的含氣量結(jié)果進(jìn)行修正。修正好的配合比不會(huì)影響實(shí)際使用過(guò)程中的配合比調(diào)整。現(xiàn)行配合比設(shè)計(jì)存在爭(zhēng)議的地方2爭(zhēng)議二：應(yīng)采用何種干燥狀態(tài)的骨料骨料表面干燥的狀態(tài)分為：1、全干，2、氣干（干燥），3、飽和面干，4、濕潤(rùn)。全干狀態(tài)（或稱(chēng)烘干狀態(tài)）：是砂在烘箱中烘干至恒重，達(dá)到內(nèi)、外部均不含水。氣干狀態(tài)（或者干燥狀態(tài)）：在砂的內(nèi)部含有一定水份，而表層和表面是干燥無(wú)水的，砂在干燥的環(huán)境中自然堆放達(dá)到干燥往往是這種狀態(tài)。飽和面干狀態(tài)：骨料其內(nèi)部孔隙含水達(dá)到飽和而其表面干燥。濕潤(rùn)狀態(tài)：砂的內(nèi)部不但含水飽和，其表面還被一層水膜覆裹，顆粒間被水所充盈?，F(xiàn)行配合比設(shè)計(jì)存在爭(zhēng)議的地方2飽和面干狀態(tài)

飽和面干狀態(tài)，即砂的內(nèi)部和表層均含水達(dá)到飽和狀態(tài)，而表面的開(kāi)口孔隙及面層卻處于無(wú)水狀態(tài)。

拌合混凝土的砂處于這種狀態(tài)時(shí)，與周?chē)慕粨Q最少，對(duì)配合比中水的用量影響最小。因此，建議使用飽和面干的砂子進(jìn)行混凝土配合比的試配。爭(zhēng)議來(lái)自：

JGJ55-2011規(guī)定使用骨料：細(xì)骨料含水率小于0.5%，粗骨料含水率小于0.2%，接近于氣干的狀態(tài)；而從配合比理論上說(shuō)，應(yīng)該用飽和面干狀態(tài)的骨料。到底應(yīng)該使用什么樣干燥狀態(tài)的骨料？我認(rèn)為如果從實(shí)用的角度可使用接近氣干的骨料，從準(zhǔn)確的角度宜使用飽和面干狀態(tài)的骨料。耐久性設(shè)計(jì)理念與思路3環(huán)境對(duì)混凝土破壞原因的分類(lèi)耐久性設(shè)計(jì)理念與思路3

注：鋼筋銹蝕本身是電化學(xué)作用，但從砼保護(hù)層的護(hù)筋性討論主要是物理作用，碳化也有化學(xué)作用配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的提高耐久性措施

破壞因素主要措施補(bǔ)充措施鋼筋銹蝕碳化提高混凝土強(qiáng)度（C40~50以上）保證保護(hù)層厚度減少粉煤灰摻量，適當(dāng)加大水泥用量氯離子加大保護(hù)層厚度，降低氯離子滲透系數(shù)（摻加粉煤灰、礦粉，適當(dāng)提高混凝土強(qiáng)度）適當(dāng)引氣凍融交替摻合優(yōu)質(zhì)引氣劑，保證混凝土的含氣量

鹽凍摻合優(yōu)質(zhì)引氣劑，含氣量高于普通凍融交替配筋構(gòu)件還須補(bǔ)充防氯離子鋼筋銹蝕的措施耐久性設(shè)計(jì)理念與思路3破壞因素主要措施補(bǔ)充措施堿集料反應(yīng)選用非活性或低活性集料，限制混凝土中堿含量摻加粉煤灰、礦粉硫酸鹽侵蝕選用低C3A水泥，摻加粉煤灰、礦粉適當(dāng)提高強(qiáng)度，引氣滲水提高強(qiáng)度，引氣摻加粉煤灰、礦粉鹽結(jié)晶摻加引氣劑，保證含氣量

弱酸性腐蝕提高強(qiáng)度

單項(xiàng)掌破壞脾因素毫的防自止措真施耐久性設(shè)計(jì)理念與思路3耐久熔混凝國(guó)土應(yīng)狹該是酬抗裂添性好庸的混僅凝土鑰，耐志久混竹凝土止應(yīng)考裝慮防錘止裂佛紋措譜施，構(gòu)而耐阻久和巡壽防裂土措施創(chuàng)許多塘是一楚致的課。1．選控用水甚泥低早強(qiáng)形（防裂虛要求R24h<10紫-12籮MPa）低水榜化熱峽、低C3A含量庸、低商含堿畝量2．堅(jiān)紀(jì)固耐鑰久的喂集料唇，用況錘式勸破碎尤機(jī)破兆碎的隨碎石華（級(jí)桐配和暫粒搏形蝕較好坑），靠沖洗防干凈稱(chēng)。3．盡枕可能漏減少茶膠凝螺材料探總量狠，為茄此盡凍可能豎降低尺單方混拌合烘水量比。為蓬此選劣擇合俊適的啟坍落班度（袖糾正伴現(xiàn)在搏不管射場(chǎng)合植追求20腹0－220械mm高坍落駕度）4．摻加蜓粉煤灰錘、礦粉墨或兩者景復(fù)摻5．摻徒加優(yōu)扯質(zhì)引意氣劑設(shè)計(jì)和氏配制耐續(xù)久性防錦裂混凝轉(zhuǎn)土的一仆般通用途徑耐久性設(shè)計(jì)理念與思路3（1）確定環(huán)境破悲壞的主創(chuàng)要因素茄和次要望因素。（2）根據(jù)堪破壞因胳素和服香務(wù)年限退確定耐研久性的要求指把標(biāo)。（3）采龍取有諸效的曬提高關(guān)耐久甘性的聚通用紐奉措施亮，綜易合兼殖顧耐喪久性領(lǐng)、強(qiáng)透度、蘆防裂兆等要研求，介確定雙各項(xiàng)含材料彎參數(shù)。（4）要捏考慮坦現(xiàn)場(chǎng)劉施工坐條件歸，施姜工質(zhì)敵量水輔平，掘施工趕單位挽的質(zhì)貢量保輩證體放系。盾同時(shí)餅也要樂(lè)考慮請(qǐng)經(jīng)濟(jì)冬性。其它具體城設(shè)計(jì)憲細(xì)節(jié)洲可參毅考：《混凝土結(jié)構(gòu)伶耐久驚性設(shè)球計(jì)與單施工指南(2搜00厚5修訂版)》凍CC償ES伙0總1-吃20掃04耐久性綜合乖設(shè)計(jì)沃應(yīng)注低意的搬主要烘因素飲和指激標(biāo)耐久性設(shè)計(jì)理念與思路3設(shè)計(jì)場(chǎng)方法何：質(zhì)量法奴、體積狼法。攪拌站常用配合比設(shè)計(jì)與試配4攪拌站常用配合比設(shè)計(jì)與試配4攪拌站常用配合比設(shè)計(jì)與試配4配合攤比設(shè)計(jì)性細(xì)化攝思路結(jié)合圣混凝念土性烘能進(jìn)復(fù)行配堆合比芹設(shè)計(jì)不同強(qiáng)緣瑞度等級(jí)鼠混凝土擁的性能給，決定對(duì)了設(shè)計(jì)駁采取的紀(jì)思路和池策略。檢例如C10醒~C1劉5，C2膏0~撈C4蔑5，C50述~C6鐮0這三個(gè)訴系列的舒混凝土急特性不謎同，需腿要分開(kāi)蹤蝶進(jìn)行設(shè)跡計(jì)。目前攪拌臥站常衡用的系嶄列配平合比卡設(shè)計(jì)罰方法球是對(duì)《普通察混凝包土配賺合比察設(shè)計(jì)欣規(guī)程》JG累J5員5的擴(kuò)播展和惡深化厘，比籍較適癥合攪清拌站秤的實(shí)嶼際情而況。必但系化列配樸合比同設(shè)計(jì)鋪應(yīng)以繭設(shè)計(jì)含參數(shù)室基本喉相同攪為原欠則，少水膠稱(chēng)比跨怨度不籍宜過(guò)菠大。攪拌站常用配合比設(shè)計(jì)與試配4攪拌站常用配合比設(shè)計(jì)與試配4C10~C15C20~C45C50~C60盡可能提高粘聚性保持粘聚性適中盡可能降低粘聚性用水量適當(dāng)提高用水量適當(dāng)居中盡量降低用水量摻合料取代量提高摻合料取代量居中摻合料取代量適當(dāng)降低適當(dāng)提高砂率砂率適中適當(dāng)降低砂率適當(dāng)降低外加劑用量外加劑用量居中適當(dāng)提高外加劑用量結(jié)合工程怎部位扣特征評(píng)進(jìn)行設(shè)計(jì)墻柱覺(jué)、頂悅板、衡大體梁積、笨地面更等工釋程部屢位，襲對(duì)混寺凝土認(rèn)的要熄求不惰一，旁需要奇根據(jù)溪不同范部位螞進(jìn)行約配合假比設(shè)輛計(jì)。享例如用大體島積混均凝土忌采用廳高摻狗合料卸用量勵(lì)以減蠶少水晶化熱伏、地剩面保鞏證較糞高的劣水泥神用量刮和較下小的康坍落出度以滑防止淋起砂積、墻貌柱采紀(jì)取較諸高的枝強(qiáng)度滅保證庸率以握確保倉(cāng)驗(yàn)收販時(shí)的癥回彈同強(qiáng)度班等。攪拌站常用配合比設(shè)計(jì)與試配4攪拌站常用配合比設(shè)計(jì)與試配4部位(構(gòu)件)坍落度用水量水泥用量摻合料用量外加劑用量砂率窄剪力墻220mm以上高高適中適中大頂板180mm適中適中適中適中適中底板（大體積）180mm低低高高低地面160mm較高高低低低柱160mm適中較低較高較高較低結(jié)合攪襖拌站可困用材料拆性能進(jìn)揭行設(shè)計(jì)攪拌樸站正溪在使定用的芝原材脅料品勻種直廟接影摟響混癥凝土播配合管比的鋒設(shè)計(jì)沸思路艱。例遍如粉伙煤灰擁和外緊加劑損的質(zhì)翻量影衣響原胞始用擋水量萍選擇運(yùn)，砂單的質(zhì)計(jì)量影庸響砂汁率的底選擇胳等等劃。結(jié)合攪質(zhì)拌站生扔產(chǎn)工藝并進(jìn)行骨料毯的存肌儲(chǔ)與羽計(jì)量希情況拌、攪畝拌機(jī)的生字產(chǎn)能胸力、胃罐車(chē)棍的性族能也鳴同樣剝影響脅混凝襖土配挑合比勁設(shè)計(jì)玩思路嚴(yán)。攪拌站常用配合比設(shè)計(jì)與試配4試配與配焰合比確海定注意灣事項(xiàng)試配前濤的準(zhǔn)冒備應(yīng)作有束配計(jì)煤劃準(zhǔn)備充足灑的原材料所有原材幣料要右進(jìn)行檢測(cè)完善劣試驗(yàn)徹條件攪拌機(jī)求葉片間訓(xùn)隙過(guò)大普要及時(shí)昌修理或測(cè)更換試模涂正刷隔離妹劑應(yīng)盡貌可能少微膨脹罷混凝土策應(yīng)采用盡鐵試模攪拌析機(jī)、炎振動(dòng)鼓臺(tái)均叢應(yīng)有囑計(jì)時(shí)鄙器等攪拌站常用配合比設(shè)計(jì)與試配4試配與瓜配合李比確毒定注荒意事駁項(xiàng)試配過(guò)破程保證筍稱(chēng)量戶數(shù)據(jù)擾及試罵驗(yàn)數(shù)高據(jù)的巡壽準(zhǔn)確皮性盡量采用蓮攪拌孕機(jī)攪拌保證攪秤拌最小集量，不灰能小于20L同系列配投合比盡鏡可能在同該一時(shí)境間段測(cè)做完不同強(qiáng)絮度等級(jí)畝混凝土翠拆模時(shí)緞間應(yīng)當(dāng)射不同等螺。攪拌站常用配合比設(shè)計(jì)與試配4試配與確贈(zèng)定注意別事項(xiàng)環(huán)境溫逐度、濕邀度記錄根據(jù)不廳同目的塵留置