混凝土配合比选择方法的相关探讨

李寒暝

(新疆水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐 830001)



混凝土配合比选择方法的相关探讨

李寒暝

(新疆水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐 830001)

混凝土配合比的确定实际上是水胶比、浆骨比、砂石比和矿物掺和料掺量等比例的确定过程，文中运用最大松堆密度法及其原理进行配合比的确定，运用等浆体体积法并按照《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T50746-2008)的相关要求对混凝土配合比的确定与调整进行了相关探讨。

混凝土配合比；水胶比；等浆体体积法

1 混凝土配合比概述

在混凝土中掺入矿物掺和料和高效减水剂后，传统的配合比三要素就会发生变化，其中会增加矿物拌合料掺量这个指标要素，混凝土配合比所涉及的未知量也由之前的4个扩充为5个，按照《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T50746-2008)对不同材料紧密堆积原理的相关要求，通过采用绝对体积法便可推算出各材料用量，排除外加剂影响混凝土体积的情况下，其构成各材料之间的相互之间的作用、影响见图1所示。

图1 混凝土构成材料之间的相互作用与影响

图1表明，混凝土构成材料的互相作用会直接影响混凝土性能，混凝土质量的好坏是通过施工环节加以反映，为保证其质量，必须科学确定混凝土浆体浓度、拌和物砂石比等，与其余要素指标相比，浆骨比是充分反映和表现混凝土硬化性能的关键性指标，为此，可以通过调整其余3个要素指标并结合等浆体体积法原理方法调整其余要素指标以保持稳定不变的浆骨比。

2 确定混凝土配合比的原则与要素

2.1 确定混凝土配合比的原则

通常采用最大松堆密度法原理进行骨料级配优化设计，级配完成后孔隙率≤40%，并尽量选择最小的材料用量，以保证混凝土达到标准化强度等级并通过最小用量确定较小的浆骨比，据此可得1m3混凝土拌和物浆体体积及骨料量，在饱和面干状态下测定骨料体积密度。按绝对体积法根据浆体体积进行胶凝材料量与用水量计算。

2.2 混凝土配合比基本要素

2.2.1 水胶比

为了满足耐久性方面的要求，《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T50746-2008)对最高与最低强度等级有相应规定，以95%保证率下的混凝土强度为标准，从最大水胶比开始依次减少0.05-0.1%，取其中3-5个水胶比进行试配，便可求得水胶比与混凝土强度之间的线性关系，已知任何一个水胶比取值，便可代入线性函数求得配置强度。也可绘制普通混凝土强度-水灰比关系曲线，在已知基准水灰比情况下，掺入粉煤灰后按照所对应的浆骨比确定水胶比。

2.2.2 浆骨比

当水胶比既定时，用水量、胶凝材料总量等指标都是用来反映浆骨比的基础性指标，按照《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T50746-2008)的相关要求确定泵送混凝土对胶凝材料的基本要求，进而改变试配拌和物基本性能，并以此确定混凝土所需浆骨比。浆骨比的确定直接关系到混凝土强度、弹性模量、是否发生裂缝的稳定性能等[1]。

表1 混凝土等级所对应的最大浆骨比

2.2.3 砂石比

通常用浆骨比下的砂率表示砂石比，一般在石子松堆孔隙率与砂的松堆孔隙率乘积为0.16-0.2范围内选择砂率，石子松堆孔隙率越小则砂石比越小。在其他因素确定的情况下，砂石比越小，则强度越低，弹性模量越大，发生裂缝的敏感性越低，拌和物黏性较差。

2.2.4 矿物掺和料掺量

对于地下或水下工程，其基础底板、咬合桩、地下连续墙、桥梁桩基、海底隧道底板等构件，矿物掺和料占胶凝材料的最大掺量粉煤灰应为50%。相对湿度变化大且无化学腐蚀与冻融循环的环境下，水胶比>0.5时，粉煤灰掺量应≤20%，应根据《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T50746-2008)确定不同施工环境下矿物掺和料掺量。

混凝土配合比选择实例分析

3.1 技术条件与原材料选择

某工程地下水中SO42和Cl-含量偏高，对工程混凝土结构造成中等腐蚀，工程基础性墙体厚300mm，设计使用年限为60a，保护性墙体厚55mm，混凝土浇筑施工期间气温变化范围为35-23℃，施工设计要求混凝土连续浇筑120m3范围内，宽度为0.21mm的裂缝数量必须控制在3条内。

1)水泥：硅酸盐水泥，粉煤灰掺入量保持在20%，水化热量268kJ/kg，硅酸盐水泥密度为3.5 g/cm3，标准稠度下水的用量127 kg/m3。

2)粗骨料：将粒径5-10mm和粒径10-25mm砂石料通过2/8比例级配，达到级配等级标准的砂石料密度2600kg/m3，孔隙率为45%。

3)细骨料：晒出粒径≥5mm的河砂颗粒，表观密度为2800 kg/m3，松堆密度为1500 kg/m3，孔隙率为50%。

3.2 确定混凝土配合比参数

按照《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T50746-2008)，水胶比W/B=0.44，按照紧密堆积原理，以及规范中对孔隙率的相关规定，砂率取45%，砂石比4/6，浆骨比VP/VA=0.3，按照《混凝土耐久性设计规范》(GB/T50746-2008)对粉煤灰掺量的规定：

通常情况下，当膨胀剂掺入后混凝土会升温，这对于施工质量的控制是极为不利的，为控制这一过程，必须杜绝矿渣粉的混入，并按照上述最大值和最小值，将粉煤灰的掺量控制在混凝土总量的42.5%范围内。

3.3 初试配合比计算

ρB=αCρC+αFρF=0.7×4.8+0.3×3.5=3.98g/cm3

即1m3中VP/VA=3:7，则VP=0.45m3。VB+VW= VP=0.45。

可得，W=176 kg/m3，B=400 kg/m3，假设粉煤灰掺入量0.35，则通过上述过程可以求得混凝土中粉煤灰绝对量为140 kg/m3，初试配合比详见表2。

表2 初试配合比

按照上述步骤可以进一步求得(W/B)2=0.42、 (W/B)3=0.40，并获得3组(W/B)i的性能关系，便可从中选出符合工程实际的生产配合比。

3.4 水胶比改变后混凝土配合比的计算

按照上述步骤计算(W/B)1和(W/B)2所对应的配合比，并与(W/B)1共同构成W/B-性能关系，进而确定水胶比改变后对施工性的影响，按等浆体体积进行混凝土配合比的调整。水胶比调整后必须保证其质量的不变性，浆骨比的确定性及砂石比的最初性能，为了不影响各要素比例调整后混凝土的施工性能和质量，调整水胶比后必须减少浆骨比，并适当增加水泥和浆骨料用量，在浆骨浓度比例发生微小变化情况时，根据胶凝时间的要求随时调整减水剂的投入量[2]。

表3 水胶比改变后混凝土配合比

4 结 论

从本质上看，混凝土还是由水泥、骨料和水所组成的硬化体，但是随着高效减水剂、外加剂和矿物掺和料的大量使用，其内涵、强度、流动性能、骨料粒形和级配等都发生了巨大变化。考虑到混凝土组分的变化情况，运用假定密度法计算混凝土配合比的做法不再适用，笔者对绝对体积法在混凝土配合比计算中的运用进行了探讨，当矿物掺和料掺量发生变化，则应采用等浆体体积法进行混凝土配合比的调整计算，以保证混凝土性能的稳定。

[1]廉慧珍，李玉琳.当前混凝土配合比“设计”存在的问题—关于混凝土配合比选择方法的讨论之一[J].混凝土，2009(03)：1-5.

[2]廉慧珍，李玉琳.关于混凝土配合比选择方法的讨论—关于当代混凝土配合比要素的选择和配合比计算方法的建议之二[J].混凝土，2009(05)：1-5.

Discussion on Selection Method of Concrete Mix Proportion

LI Han-ming

(Xinjiang Water Conservancy & Hydropower Investigation,Design and Research Institute,Urumchi 830001,China)

Determination of concrete mix proportion refers actually to a process to determine the proportion between the water-binder ratio，paste-aggregate ratio，sandy rock ratio and dosage of mineral admixture etc,. This paper applied mix density method and its theory to determine the mix proportion，and used identical volume method of slurry to discuss the determination and regulation of concrete mix proportion according to the GB/T50746—2008 Durability Design Regulation about Concrete Structure.

mix proportion of concrete;water-binder ratio；identical volume method of slurry

1007-7596(2017)04-0067-03

技术论坛

2017-03-06

李寒暝(1984-)，女，河北深州人，工程师，从事混凝土骨料、外加剂配合比检测工作。

TU

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