浅析普通混凝土配合比设计方法

2015-10-21宰文轲

建筑工程技术与设计 2015年6期

关键词：配合比设计强度混凝土

宰文轲

摘要：混凝土配合比设计是混凝土设计、生产和应用的最重要环节之一。混凝土配合比设计应满足混凝土配制强度及其他力学性能、拌合物性能、长期性能和耐久性能的设计要求。

关键词：混凝土；配合比设计；强度；试拌调整

混凝土一般是由水泥、砂、石和水组成。为改善混凝土的某些性能，还常加入适量的外加剂和掺合料。混凝土中各种材料之间的比例关系称为混凝土的配合比。主要的参数为水胶比，砂率，用水量。混凝土随着科学的不断发展，其用途也越来越广泛。

1 普通混凝土配合比设计的基本要求

普通混凝土配合比设计的基本要求是：混凝土配合比设计不仅仅应满足配制强度要求，还应满足施工性能，其他力学性能、长期性能和耐久性能的要求。并且应尽可能经济合理，环保节能。普通混凝土应用于建设工程的重要结构部位，为保证配合比的设计正确合理，应注意以下几个问题：（1）做好配合比设计前的准备工作；（2）掌握并检验各种材料的特性及指标；（3）设计混凝土的配合比并进行相应实验得到实验室配合比；（4）按照施工的条件进行混凝土配合比设计的调整和控制；（5）在保证混凝土质量的前提下，应注重经济效益，并作出相应的防治措施。

2 原材料选择

2.1 水泥

应根据设计、施工要求及工程所处环境确定水泥品种与强度等级。对于一般建筑结果及预制构件的普通混凝土，宜采用通用硅酸盐水泥；有特殊要求的混凝土也可采用其他品种的水泥。水泥强度等级的选择，应与混凝土的设计强度等级相适应。一般以水泥强度等级为混凝土强度等级的1.5～2.0倍为宜，对于高强度等级混凝土可取0.9～1.5倍。用低强度等级水泥配制高强度等级混凝土时，会使水泥用量过大，不经济，而且还会影响混凝土的其他技术性质。用高强度等级水泥配制低强度等级混凝土时，会使水泥用量偏少，影响和易性及密實度，导致该混凝土耐久性差，故必须这么做时应掺入一定数量的混合材料。在配合比设计时，一半根据混凝土单位用水量和水胶比来确定胶凝材料用量，然后根据矿物掺合料的类型和掺量确定水泥用量，最后结合设计和耐久性等要求，选择适宜的水泥用量。

2.2 矿物掺合料

为改善混凝土性能、节约水泥、调整混凝土强度等级，在混凝土拌合时加入的天然的或人工的矿物材料，统称为混凝土掺合料。混凝土掺合料分为活性矿物掺合料和非活性矿物掺合料。非活性掺合料基本不与水泥组分起反应。活性矿物掺合料本身不硬化或硬化速度很慢，但能与水泥水化生成的Ca（OH）2起反应，生成具有胶凝能力的水化产物，如粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰、沸石粉等。

2.3 粗骨料

粗骨料应符合现行行业标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52的规定。宜选用规模生产能力、技术装备先进、质量稳定、质量管理严格的大型厂家生产的骨料。宜选用反击式破碎机生产的碎石。粗骨料的级配和粒形不好，必然要加大混凝土的胶凝材料用量和用水量，这样会增加混凝土的收缩开裂和渗透性。理想的石子应该是清洁、颗粒尽量接近等径、、连续级配、针片状颗粒尽量少、无潜活性。

2.4 细骨料

普通混凝土用细骨料按产源可分为：天然砂和人工砂。砂的粗细程度按细度模数可分为：粗砂：3.7-3.1；中砂：3.0-2.3；细砂：2.2-1.6；特细砂：1.5-0.7。砂按技术要求可分为三个级配区：I类：宜用于强度等级大于C60的混凝土；II类：宜用于强度等级小于C30-C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；III类：宜用于强度等级下于C30的混凝土。配制混凝土宜优先使用II区中砂。当采用I时应提高砂率，并保持足够的水泥用量，满足混凝土的和易性；当采用III区中砂时，宜适当降低砂率；当采用特细砂时，应符合相应的规定。

2.5 外加剂

在搅拌时加入的能显著提高混凝土性能的材料称为混凝土外加剂，其掺量不超过水泥质量的5%，个别情况下其用量可达到水泥用量的10%以上。在混凝土掺入少量外加剂。不仅可以显著改善混凝土质量及施工性能，而且还可以有效提高混凝土工程的耐久性，满足不同工程对混凝土性能的要求。

2.6 水

水是混凝土组成中比不可少的材料之一，水对混凝土的性能起着重要影响：混凝土浇筑后表面的泌出的水对混凝土性能的影响有利有弊；水灰比决定着混凝土的强度；一些有害离子（如氯离子）通过水向混凝土中掺入而进入混凝土中并对混凝土的性能产生不良影响，且有可能导致混凝土中的钢筋生锈；饱水混凝土在受冰冻时结冰对混凝土产生膨胀压，水的存在使混凝土更容易碳化，也使得混凝土中的碱骨料反应得以持续进行。

3 混凝土配置强度

通常用28d龄期强度作为结构设计、配合比设计和混凝土评定的参数。采用抗压强度的主要原因为：在结构物中，混凝土主要承受压力，其抗压强度比抗拉强度要大得多；混凝土的其他性能往往与抗压强度存在一定的相关关系；在结构设计过程中，常采用抗压强度作为主要设计参数；抗压试验方便易行，成本较为低廉。

4 混凝土配合比确定及试拌调整

不论是采用抗压强度还是抗折强度为设计指标，我国的配合比设计步骤多数如下：根据设计要求选定工程所用原材料；确定配制强度和耐久性指标；计算或选择水胶比；确定单位用水量；计算矿物掺合料和外加剂用量；计算粗细骨料用量；确定计算配合比。

计算配合比应通过试拌测试并满足拌合物性能要求；不管假定用水量如何，必须达到坍落度或扩展度要求；含气量达到要求；测试实际容重；试验室应仔细观察混凝土工作性、抗离析性能和抹面性能。

随后，应根据下面步骤进行配合比调整：（1）根据调整后净用水量重新计算单位用水量；（2）如果没有获得所需含气量（对于引气混凝土），针对要求的含气量应重新估计外加剂用量；（3）根据假定容重和实测容重之比进行调整，以保证混凝土产量。

混凝土配制强度应按下式计算：

cu，0≥fcu，k+1.645σ

fcu，0——混凝土配制强度（MPa）；

fcu，k——混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）；

σ——混凝土强度标准差（MPa）。

5 结束语