浅析浆体比在混凝土配合比中的运用

■吴晓雯

（福建省交通建设工程监理咨询有限公司，福州 350000）

浅析浆体比在混凝土配合比中的运用

■吴晓雯

（福建省交通建设工程监理咨询有限公司，福州 350000）

结合厦蓉高速改扩建工程A合同段混凝土配合比实例，根据假定容重法设计混凝土配合比，分析在水胶比、砂率不变的情况下浆体比对混凝土工作性能及经济性的影响，总结浆体在配合比设计中参考范围及其经济效益，为水泥混凝土配合比设计的应用提供参考。

配合比 水胶比 浆体比 工作性 经济性

混凝土是当代工程建设中运用最广泛的结构材料，配合比设计是混凝土制备前最重要的环节，它是混凝土从原材料走向成品的关键。然而，由于混凝土是一种高度非均质的多相复杂体系，随着我国交通行业的发展，混凝土的组成与制备技术也发生着变化，粉煤灰、矿粉等矿物掺合料及化学外加剂的使用使得混凝土配合比设计越来越复杂，配合比设计要素也越来越多。

本文结合在厦蓉高速公路改扩建工程 A合同段C30、C50配合比设计验证过程中遇到的浆体比对混凝土工作性能影响的实例进行验证分析，为水泥混凝土配合比设计提供参考。

1 浆体比的概念

浆体比是指混凝土中胶凝材料和水的体积与混凝土总体积之比即：

式中：Vp——浆体比（%）；

Vw——水占拌合物的体积（m3）；

Vc——水泥占拌合物的体积（m3）；

VMA——掺合料占拌合物的体积（m3）；

V总——混凝土的总体积（m3）。

2 浆体比对混凝土性能的影响及验证

2.1 浆体比对混凝土新拌性能的影响

混凝土的新拌性能又称工作性能，主要是指混凝土的和易性，影响因素包括用水量、胶凝材料和骨料等，因此，浆体比的大小对混凝土的新拌性能影响很大。水泥浆的主要作用是包裹在骨料表面并填充其空隙。在硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予拌合物一定和易性，便于施工。水泥浆硬化后，则将骨料胶结成一个坚实的整体，减小水泥在混凝土硬化过程中所产生的收缩增加混凝土的耐久性。如果浆体比过小，混凝土中浆体含量较少，砂石表面包裹的浆量就少，骨料比重较大，不仅使混凝土流动性降低，而且易发生泌水、离析现象，特别是对于一些水下结构物或者桩基施工时易造成断桩的现象，随浆体比增加，包裹骨料的浆体变多，和易性会逐渐变好，但一味的增加浆体，骨料比重偏小则混凝土会坍落度变大，强度降低。因此选择浆体比的原则是：在满足混凝土各项性能要求的前提下，尽可能选择最经济的浆体比值。

2.2 合理浆体比范围验证

现阶段，福建省高速公路混凝土配合比大多是掺矿料及外加剂，比起素混凝土，掺加了矿料及外加剂的配合比能产生更好的经济效益，但由于水泥及外加剂种类和原材料地域性影响，配合比的施工和易性就和浆体有很大的关系。在厦蓉高速公路改扩建工程A合同段C30、C50配合比设计验证过程中遇到在同一个水胶比、砂率下不同浆体比的配合比拌合物工作性能有偏差的情况，故通过一系列的试验进行验证分析，找出一个较为合适的掺量范围以供参考。

C30、C50配合比采用的原材料及其检测指标如下：

①水泥：华润水泥（龙岩雁石）有限公司，润丰牌P.O 42.5、P.O52.5。

②砂：丰田镇度假村堆料场，河砂（中砂）。

③碎石：A、B两种类型，A类5～31.5mm丰田碎石，用于 C30，掺配比例为 4.75～13.2mm∶13.2～19mm∶19～31.5mm=30%∶50%∶20%；B类4.75～19mm碎石丰田碎石，用于C50，掺配比例为4.75～9.5mm∶9.5～19mm=25%∶75%。

④粉煤灰：厦门市嵩能粉煤灰开发有限公司，F类II级（取代水泥率20%）。

⑤外加剂：厦门宏发先科新型建材有限公司，HPCA-600型聚羧酸缓凝高性能减水剂（掺量1.0%）。

表1 水泥检测结果

各项检测指标均符合现行国家标准 《通用硅酸盐水泥》（GB 175-2007）中的规定值。

表2 粗细集料检测结果

根据《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）检测粗细集料，符合交通部标准 《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）中II类集料要求。

表3 饮用水检测结果

根据《混凝土用水标准》（JGJ 63-2006）检测，符合交通部标准《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）中用水要求。

表4 粉煤灰检测结果

根据GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》标准，符合粉煤灰F类II级技术要求。

表5 外加剂检测结果

根据 GB8076-2008《混凝土外加剂》标准，该外加剂符合高性能减水剂缓凝型技术要求。

按照标准配合比设计方法选定的各配合比设计技术参数如下：

C30：试配强度:38.2 MPa；设计塌落度：140～180（mm）；选定水胶比0.44；砂率40%；浆体比：24.0%。

C50：试配强度:59.9 MPa；设计塌落度：140～180（mm）；选定水胶比0.33；砂率35%；浆体比：26.0%。

表6 每m3混凝土配合比材料用量（kg/m3）

在上述选定的各配合比基础上，保持水胶比不变，浆体比按照2%增减进行配制，计算方式如下:

以C30为例：浆体比24.0%时，总容重为2373kg/m3（外加剂掺量较少且不变，故不计入）水胶比不变，即

则

即

式中,ms——每立方米混凝土配合比中砂用量（kg/m3）；

mg——每立方米混凝土配合比中碎石用量（kg/m3）；

mc——每立方米混凝土配合比中水泥用量（kg/m3）；

mw——每立方米混凝土配合比中水用量（kg/m3）；

mf——每立方米混凝土配合比中粉煤灰用量（kg/m3）。

以假定容重法计算，当浆体比变为22.0%时根据公式（1）、（2）、（3）计算可得每立方米混凝土配合比材料用量为mw∶mc∶ms∶mg∶mf=160∶290∶740∶1110∶73。

其余浆体比每立方米混凝土配合比材料用量均按此方式计算。

浆体比变化后各配合比混凝土拌合物工作性能及强度试验结果如下：

表7 C30配合比中浆体比混凝土性能的影响(水胶比为0.44)

表8 C50配合比中浆体比混凝土性能的影响(水胶比为0.33)

试验结果表明：在水胶比不变的情况下，浆体比增大，混凝土强度呈增长趋势，标号越高强度增长越明显。随着浆体比的增大，坍落度增大，棍度变好，粘聚性先增加后降低，保水性由少到无再到多，含砂情况从多到少。浆体比对混凝土工作性能影响显著，且浆体比存在一个最佳范围：C30为22.0%～26.0%，C50为24.0%～28.0%。

从上述试验得出的浆体比范围中与各拟定配合比的浆体比还存在富余空间，为了得到最经济浆体比，对拟定浆体比与最小浆体比范围间进行二次验证，浆体比按照0.5%增加，试验结果如下：

表9 C30配合比中浆体比混凝土性能的影响（水胶比为0.44）

表10 C50配合比中浆体比混凝土性能的影响(水胶比为0.33)

3 混凝土成本对比

根据试验对比结果，在满足混凝土工作性能及强度的情况下，C30最小浆体比为22.5%，C50最小浆体比为24.5%，改变浆体比后配合比参数变化见表11，依据厦蓉高速改扩建工程A合同段提供的混凝土各组分参考单价，最小浆体比与拟定浆体比的配合比混凝土各组分的费用见表12：

表11 调整浆体比后每立方米混凝土配合比材料用量（kg/m3）

表12 每立方米混凝土费用（元）

由上表对比可知，在最小浆体比的情况下C30每立方米混凝土节约成本6.50元，C50每立方米混凝土节约成本9.86元，达到了节约混凝土成本的目的，获得较好的经济性。

4 结语

本文提出基于现行混凝土配合比标准设计方法下，设计C30、C50混凝土时选定水胶比、砂率后，由于浆体比对混凝土工作性能有着较大的影响，应该考虑浆体含量的调整，浆体比调整参考范围为22%～28%，在此范围内，选择满足混凝土工作性能和强度的最小浆体比对于设计混凝土配合比具有优良的经济效益，可节约水泥6%左右。

本文提出的浆体比参考范围是本项目在C30、C50掺粉煤灰和高性能聚羧酸减水剂内通过试验研究建立的，在此范围之外，尚需进一步研究。

[1]GB 175-2007，通用硅酸盐水泥[S].

[2]JTG/T F50-2011，公路桥涵施工技术规范[S].

[3]GB/T1596-2005，用于水泥和混凝土中的粉煤灰[S].

[4]GB8076-2008，混凝土外加剂[S].

[5]JGJ 55-2011，普通混凝土配合比设计规程[S].

[6]GB/T50080-2002，普通混凝土拌合物性能试验方法标准[S].

[7]GB/T 50081-2002，普通混凝土力学性能试验方法标准[S].

[8]陈文超，蓝垂林，林欢，杜鹏，王玲，高春勇.浆体比对混凝土性能的影响[A].北京；2013.

[9]王国友,石亮,刘建忠.基于浆骨比的现代混凝土配合比设计[A].江苏南京：2014.