混凝土配合比的设计与优化选择

王亚阁

【摘 要】为满足工程需要，论文结合混凝土配合比设计的要素，在混凝土配合比设计基本原则的基础上，从配合比“设计、试配、调整”三个方面，详细地阐述了混凝土配合比设计的全过程。

【Abstract】In order to meet the needs of the project， the whole process of concrete mix design is expounded in detail from three aspects of "design， trial and adjustment"， according to the elements of concrete mix ratio design and the basic principle of concrete mix proportion design.

【关键词】混凝土；配合比；优化设计

【Keywords】concrete； mix ratio； optimization design

【中图分类号】TU528 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）02-0194-03

1引言

混凝土作为重要的建筑施工材料，多用于建设工程的重要部位，优化设计混凝土配合比，不仅对于保证工程质量和便于工程施工具有重大意义，而且从节约材料方面具有很大的经济意义。

2 混凝土配合比设计概述及原材料选择

混凝土是由水泥、砂子、石子及水等构成，混凝土中各组成材料之间的比例关系称为混凝土配合比，确定这种数量比例关系的工作，称为混凝土配合比设计。混凝土配合比设计是实现预拌混凝土性能的一个重要过程，也是保证预拌混凝土质量的重要环节。混凝土施工配合比是以试验配合比为基础确定的，而试验配合比是在确定了混凝土试配强度后，按照规范进行设计确定。

2.1 混凝土配合比设计依据

混凝土配合比，参照现行《普通混凝土配合比设计规程》[1]（JGJ55-2011），并应通过设计和试配确定。试配时应使用施工中实际采用的原材料，配制的混凝土拌合物的和易性、凝结时间等应满足《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》[2]（GB/T 50080-2016）中相应条款的要求，制成的混凝土试件应符合强度、耐久性等质量要求。

2.2 混凝土配合比设计要求

混凝土配合比设计应满足以下四项基本要求[3]，即：①满足结构设计的强度等级要求和混凝土试配强度；②满足混凝土施工所要求的坍落度、和易性；③满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求；④符合經济性原则，即节约水泥以降低混凝土成本。

2.3 原材料的选择

2.3.1 水泥

水泥是决定混凝土强度等级的主要胶凝材料，具有粘结和填充粗骨料空隙的作用，同时为了降低成本，应在强度满足施工要求的条件下，尽量减少水泥用量。本次设计选用河北燕新P.O 42.5水泥，所检指标符合相关规范中的技术要求。

2.3.2 骨料

骨科必须坚硬、致密、耐久、无裂隙。混凝土的细骨料：粒径在0.16～5mm之间的骨料。按形成条件分为天然砂、人工砂；按细度模数分为粗砂、中砂、细砂和特细砂。本次设计选用的是涞水天然砂，中砂，含泥量≤3%。混凝土的粗骨料：粒径大于5mm的骨料。普通混凝土常用卵石和碎石作粗骨料。本次设计选用的是涞水5～25mm连续级配的碎石，含泥量≤1%。

2.3.3 掺合料

掺合料包括粉煤灰和矿粉，混凝土中加入掺合料能降低混凝土的水化热，防止出现裂缝，同时还能减少胶凝材料中水泥用量，节约成本。本次设计选用的是Ⅱ级F类粉煤灰和S95级高炉矿渣粉。

2.3.4 外加剂

为了提高混凝土的施工性能、加快施工进度，改善混凝土拌合物的和易性，可在混凝土中加入少量的外加剂。本次设计选用的是聚羧酸高性能减水剂。

2.4 混凝土配合比设计原则

混凝土配合比设计就是确定水泥、水、砂与石用量之间的比例关系。水胶比、单位用水量和砂率是混凝土配合比设计的三个基本参数。基本参数确定的原则：在满足混凝土强度和耐久性的基础上，确定混凝土的水胶比，在满足混凝土施工要求的和易性基础上，根据粗骨料的种类和规格确定单位用水量；砂率应以砂在骨料中的数量填充石子空隙后略有富余的原则来确定。

3 混凝土配合比计算

混凝土配合比设计，以计算1m3混凝土中各组成材料用量为基准，计算时骨料应以干燥状态为准。本文以C25混凝土配合比为例进行设计、计算。

3.8 确定砂石重量（质量法）

mf0+mc0+mg0+ms0+mw0=mcp（8）

式中：mf0——每立方米混凝土的掺合料用量；

mc0——每立方米混凝土的水泥用量；

mg0——每立方米混凝土的粗骨料用量；

ms0——每立方米混凝土的细骨料用量；

mw0——每立方米混凝土的用水量；

mcp——每立方米混凝土拌合物的假定重量，其值可取2350～2450kg/m3。

取mcp=2400 kg/m3，经计算得，砂、石重量分别为852kg/m3、1084kg/m3。

3.9 设计理论配合比确定

经试配，混凝土拌合物和易性良好，无泌水、离析现象，坍落度满足设计要求。因此，确定设计的理论配合比为基准配合比。

4 试配调整与配合比确定

4.1 配合比试拌

混凝土配合比优化设计应采用三个不同水胶比的配合比，另外两个宜较基准配合比的水胶比分别增加和减少0.05，用水量应与基准配合比相同，砂率可分别增加和减少1%，得到不同水胶比的配合比如表2所示。

4.2 试配结果

经试配，三个水胶比的配合比，拌合物的和易性良好，试配结果如表3所示，不同水胶比的28d抗压强度如图1所示。

根据试配结果，三组试配配合比抗压强度与水胶比有很好的相关性，试配编号为01的配合比，28d龄期抗压强度达不到配制强度要求；试配编号为02的配合比略大于配制强度；试配编号为03的配合比，水泥用量较大，不利于节约工程成本。因此，选用试配编号为02的配合比作为工程实际施工配合比。

混凝土配合比是决定混凝土强度的一项重要技术指标，合理的配合比设计应在符合相关规范中对强度、耐久性、和易性和经济性等要求的前提下，确定各种材料的用量，获得最为经济、适用的混凝土配合比。混凝土配合比优化设计是在理论、经验双重指导下的实践性过程，为了满足不同工程所需混凝土的要求，还应对混凝土配合比设计进行深入系统的研究，才能使其设计更加科学合理。

【参考文献】

【1】JGJ 55-2011.普通混凝土配合比设计规程[S].

【2】GB/T 50080-2016.普通混凝土拌合物性能试验方法标准[S].

【3】张承志.商品混凝土[M].北京：化学工业出版社，2006.endprint