混凝土配合比研究

杨科侠 杨莉娜

(1.宝鸡市勘察测绘院，陕西宝鸡 721000;2.宝鸡市第一建筑工程有限责任公司，陕西宝鸡 721000)

1 混凝土配合比设计依据

混凝土配合比设计应满足混凝土配制强度、拌合物性能、力学性能和耐久性能的设计要求。混凝土拌合物性能、力学性能和耐久性能的试验方法应分别符合现行国家标准GB/T 50080普通混凝土拌合物性能试验方法标准，GB/T 50081普通混凝土力学性能试验方法标准和GB/T 50082普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准的规定。混凝土配合比设计应采用工程实际使用的原材料，并应满足国家现行标准的有关要求;配合比设计应以干燥状态骨料为基准，细骨料含水率应小于0.5%，粗骨料含水率应小于0.2%。普通混凝土的配合比设计参照 JGJ 55-2011普通混凝土配合比设计规程。对于有特殊要求的混凝土的配合比设计(包括抗渗混凝土、抗冻混凝土、高强混凝土、泵送混凝土、大体积混凝土)，亦可参照上述规程经过试配确定。在施工过程中，应及时积累资料，为合理调整混凝土配合比提供依据。

2 材料的选用

混凝土是由水泥、细骨料砂子、粗骨料石子及水等构成，混凝土中各种材料之间的比例关系称为混凝土的配合比。混凝土配合比是决定混凝土强度的一项重要技术指标，需要具体的设计试配等工作才能确定合适的混凝土配合比应用到工程当中去。

1)水泥。水泥是决定混凝土成本的主要材料，又起到粘结、填充等重要作用，所以水泥的选用格外重要。水泥的选用主要是考虑到水泥的品种和强度等级。选择水泥应根据工程的特点和所处的环境气候条件等因素进行分析，并考虑当地水泥的供应情况作出选择。其中以硅酸盐系列水泥生产量最大、应用最为广泛。

2)粗骨料。粗骨料是指粒径大于4.75 mm的岩石颗粒。人工破碎而形成的石子称为碎石，天然形成的石子称为卵石。混凝土用的石子粒径应根据混凝土性能要求、结构断面尺寸、钢筋间距等进行选择。其中最大粒径不得超过结构断面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋最小间距的3/4，对混凝土实心板，石子最大粒径不宜超过板厚的1/2，且不超过50 mm。

3)细骨料。粒径4.75 mm以下的骨料称为细骨料，俗称砂。砂按产源分为天然砂、人工砂两类。天然砂是由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的粒径小于4.75 mm的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒。天然砂包括河砂、湖砂、山砂和淡化海砂。人工砂是经除土处理的机制砂、混合砂的统称。《水工混凝土施工规范2001》对细骨料(人工砂、天然砂)的要求:a.细骨料应质地坚硬、清洁、级配良好;人工砂的细度模数宜在2.4～2.8范围内，天然砂的细度模数宜在2.2～3.0范围内。使用山砂、粗砂，应采取相应的试验论证。b.细骨料在开采过程中应定期或按一定开采的数量进行碱活性检验，有潜在危害时，应采取相应措施，并经专门试验论证。c.细骨料的含水率应保持稳定，人工砂饱和面干的含水率不宜超过6%，必要时应采取加速脱水措施。

4)粉煤灰。粉煤灰在结构混凝土中，可置换水泥量高达60%，且不管是新拌混凝土还是硬化混凝土，都具有优越的性能。掺用粉煤灰对新拌混凝土的明显好处是增大浆体的体积，用粉煤灰等量代替水泥，粉煤灰的体积要比水泥约大30%;再根据强度要求，用粉煤灰超量代替水泥时，多加的粉煤灰增大了细粉含量，因此增大了浆体—骨料比，大量的浆体填充骨料间的孔隙，包裹并润滑了骨料颗粒，从而使新拌混凝土具有更好的粘聚性和可塑性。粉煤灰的骨料颗粒可以减少浆体—骨料间的界面摩擦，在骨料的接触点起轴承润滑作用，从而改善了新拌混凝土的和易性，并在不同程度上降低了需水量。混凝土中粉煤灰的火山灰反应生成水化硅酸钙可以填充其中的孔隙，因而增强了抗渗能力，改善了抗腐蚀性能。

5)混凝土外加剂。混凝土外加剂可分为四类:改善混凝土拌合物流变性的外加剂。如减水剂、引气剂;调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂。如缓凝剂;改善混凝土耐久性的外加剂。如引气剂;改善混凝土其他性能的外加剂。如膨胀剂。a.外加剂应根据外加剂的特点，结合使用目的，通过技术、经济比较来确定外加剂的使用品种。如果使用一种以上的外加剂，必须经过配比设计，并按要求加入到混凝土拌合物中。在外加剂的品种确定后，掺量应根据使用要求、施工条件、混凝土原材料的变化进行调整。b.不同类型的外加剂各具特性，都有各自的适宜掺量范围和限值。通常，无机盐类早强剂掺量为胶凝材料质量的1%～2%;有机缓凝剂掺量为0.02%～0.1%;引气剂掺量为 0.002%～0.1%;普通减水剂为0.2%～0.3%;高效减水剂为0.5%～1%。同一种外加剂用于不同混凝土时掺量也不尽相同。

3 配合比设计的基本步骤

3.1 配合比设计的基本要求

1)要满足混凝土结构设计及施工要求的强度等级和混凝土配制强度。2)要使混凝土拌合物具有足够的坍落度、良好的和易性、可塑性、不易产生离析现象。3)要满足工程使用环境及气候条件所要求的抗渗、抗冻、耐腐蚀等耐久性。

3.1.1 初步计算配合比

1)确定混凝土的配制强度;2)确定水灰比;3)确定水泥用量;4)计算砂率;5)确定砂石用量。

3.1.2 基本配合比

1)检验调整动作性;2)试拌材料总量;按初步配合比试拌一定体积混凝土拌合物，计算水泥、水、砂、石子等各种材料用量，经试拌后满足和易性要求，并测得混凝土拌合物的体积密度，从而确定混凝土的基准配合比。混凝土应使用机械搅拌，混凝土最短搅拌时间，应该是粗细骨料、水泥、掺合料、外加剂以及一半水投入搅拌开始计算(另一半水可中途投入)，直到新拌混凝土出料计时停止。不得低于表1的规定。

表1 混凝土最短搅拌时间

3.1.3 试验室配合比

1)根据基准配合比和水灰比，配制一组混凝土试件。2)检验混凝土拌合物的性能。3)确定水灰比，并重新计算水泥和砂石用量。

3.1.4 施工配合比

1)测定现场砂石料的实际含水率。2)将砂石中含水量扣除，并相应的增加砂石料的称量值。

3.2 生产配合比的调整及施工中的控制

1)严格控制混凝土施工时的用水量;2)调整生产配合比时，应准确测量生产现场砂、石的实际含水量;3)砂、石材料应准确计量。

表2 混凝土拌合物运输时间限制

4 混凝土的运输

混凝土运输的含义是指混凝土拌合料自搅拌机中出料至浇筑入模这一段运送距离，以及在运送过程中所消耗的时间。不论采用何种运输手段，都必须保证在运输过程中，混凝土的匀质性不遭破坏，坍落度不受或少受影响，并在混凝土初凝前完成。运输时间不宜超过表2的规定。

5 结语

在实习期间，通过自己的亲身实践，混凝土的配合比需要良好的试验经验和耐心的按步骤试验，否则混凝土的质量得不到良好效果，既浪费了材料又耽误了时间，更加严重的是如果按照不符合要求的配合比制作出来的混凝土，达不到抗压抗折强度，制作出来的桩和桥梁将会产生不可估计的工程失误，酿成了悲剧，造成不必要的损失，给国家、社会、公司会造成不可逆转的后果。由于目前混凝土配合比报批时须提供原材料检验报告和总碱量及氯离子指标的计算成果，因此，混凝土配合比设计试验前应按铁建设［2005］160号铁路混凝土工程施工质量验收补充标准要求对水泥，粗细骨料，拌合用水，外加剂，粉煤灰，矿渣粉等原材料进行所有指标检验，在配合比试验前完成常规项目的试验。合理的配合比设计应该在符合相关规范给出的包括强度、耐久性、均匀性、和易性、渗透性和经济性等要求的前提下，确定各种成分的用量，从而获得最经济和适用的混凝土。

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