浅议混凝土配合比设计与生产技术模式Word格式文档下载.docx
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三是在符合上述两项要求下选用合适的材料和计算各种材料用量；
四是对上述设计的结果进行试配、调整，使之达到工程的要求；
五是达到上述要求的同时，设法降低成本。
普通混凝土是由水泥、水、砂、石四种材料组成的，混凝土配合比设计就是解决4种材料用量的3个比例，即水灰比、砂率、胶骨比（胶凝体与骨料的比例）。
根据笔者的观察和较深入的了解，认为混凝土在配合比设计方面应注意以下几个问题：
1、配合比设计前的准备工作应充分；
2、区分数理统计及非数理统计方法评定混凝土强度的不同；
3、生产配合比的调整及施工中的控制；
4、在保证质量的前提下，应注重经济效益。
1、配合比设计前的准备工作应充分
在配合比设计前，设计人员要做好下列工作：
1.1、掌握设计图纸对混凝土结构的全部要求，重点是各种强度和耐久性要求及结构件截面的大小、钢筋布置的疏密，以考虑采用水泥品种及石子粒径的大小等参数；
1.2、了解是否有特殊性能要求，便于决定所用水泥的品种和粗骨料粒径的大小；
1.3、了解施工工艺，如输送、浇筑的措施，使用机械化的程度，主要是对工作性和凝结时间的要求，便于选用外加剂及其掺量；
1.4、了解所能采购到的材料品种、质量和供应能力。
根据这些资料合理地选用适当的设计参数，进行配合比设计。
2、区分数理统计及非数理统计方法评定混凝土强度的不同
根据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55—2000），混凝土配制强度应按下式计算：
fcu,0≥fcu,k+1.645σ
（1）
式中：
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）。
施工单位自己的历年统计资料确定，无历史资料时应按现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）的规定取用（高于C35，σ=6.0MPa）。
根据此公式，40#砼（以40#砼为例）的配制强度为：
fcu,0≥40+1.645x6.0=49.9MPa
（2）
在正常情况下，
（2）式可以采用等号，但当现场条件与试验条件有显著差异时，或重要工程对混凝土有特殊要求时，或30级及其以下强度混凝土在工程验收采用非数理统计方法评定时，则应采用大于号。
《公路工程质量检验评定标准》（JTJ071-98）中对水泥混凝土抗压强度合格标准的评定方法分数理统计和非数理统计两种。
下面着重比较采用数理统计和非数理统计方法评定的差异之处。
2.1、采用数理统计方法评定
试件≥10组时，应以数理统计方法按下述条件评定：
Rn-K1Sn≥0.9R（3）
Rmin≥K2R（4）
n—同批混凝土试件组数；
Rn—同批几组试件强度的平均值；
Sn—同批几组试件强度的标准差（MPa），当Sn<
0.06R时，取Sn=0.06R；
R—混凝土设计强度等级（或标号）（MPa）；
Rmin—n组试件中强度最低一组的值（MPa）；
k1，k2——合格判定系数，见表1
表1合格判定系数与组数n的对应关系
由公式（3）、（4）可计算得（假定试件组数为10~14组）:
0.9R=0.9x40=36.0MPa，K2R=0.9R=36.0MPa.
据此反推：
Rn≥0.9R+k1Sn=36.0+1.70x2.4=40.1MPa，因此，只要该批试件的平均强度大于等于40.1MPa，且Rmin≥36.0MPa，即可判定为合格。
2.2、采用非数理统计方法评定
试件少于10组时，可用非统计方法按下述条件进行评定：
Rn≥1.15R（5）
Rmin≥0.95R（6）
式中字母含义同数理统计公式。
若公式（5）、（6）评定，则合格的条件为：
Rn≥1.15x40=46.0MPa
Rmin≥0.95x40=38.0MPa
从两种评定方法来看，最低值Rmin均易于保证，但后者的平均值比前者高出46-40.1=5.9MPa，这就正好对应了《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55—2000）中“3.0.2遇到下列情况时应提高混凝土配制强度：
1、……；
2、C30级及其以上强度等级的混凝土，采用非统计方法评时”。
在实际工程中，由于结构部位的不同，往往要求不同的评定方法，但很多单位仅按数理统计的方法进行混凝土配合比设计，导致实际试配强度均达不到49.9MPa。
对于一般单位而言，在一个工程中通常只有混凝土配合比，加之管理不到位，也往往用于要求非数理统计的工程部位，结果只能出现砼强度达不到设计要求的后果。
3、生产配合比的调整及施工中的控制
在生产配合比的调整及施工控制中应注意出现以下问题：
3.1严格控制混凝土施工时的用水量：
在实际行产中，操作者为方便施工，往往追求较大的坍落度，擅自增加用水量而不管强度是否能达到要求；
再加上现场质检人员的管理不到位，对水灰比缺少严格的控制等原因，均使混凝土实际用水量大于理论用水量，从而导致砼强度的降低。
防治措施：
加大质检抽查力度，控制操作者不得随意增加用水量；
若发现混凝土工作性能较差，操作者应及时向试验员反馈实际情况，经试验员现场查找原因、分析情况后采取相应对策，并按试验员的指令调整配合比；
现场质检人员也应按规范要求经常检查混凝土的质量动态信息，及时进行调整，确保混凝土按要求进行施工。
3.2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：
经到现场检查和了解，有部分试验人员没有按规定要求准确测量，而是采用目测法来估计砂、石的实际含水量，这样做会导致生产配合比不准确。
砂、石中若含泥量超标，应在混凝土浇筑前三天冲洗完毕，并应在施工前按规范要求取样并准确测量砂、石的实际含水量，调整施工配合比以从用水量中扣除含水量,补回砂、石量，严禁边冲洗边拌制混凝土。
3.3砂、石材料应准确计量：
不少施工单位在生产时，第一车砂、石用磅秤一下，随后就采用在小推车上画线的办法来控制重量，从而导致了砂、石材料的用量偏差。
有条件的单位尽量采用混凝土拌和楼，利用电脑准确计量；
若实在没有，应不怕麻烦，坚持每车过磅，以控制材料用量。
4、在保证质量的前提下，应注重经济效益
不少施工单位在配合比设计时纯粹是为了达到设计强度，按规范要求或以往经验进行一组配合比设计，试配后强度达到要求就算完成了；
若达不到要求，唯一的方法就是增加水泥用量，很少有人从材料调配、经济效益、混凝土工作质量等方面综合考虑。
水泥用量过多，往往导致混凝土收缩裂缝的产生和徐变增大，而且也相应增加了施工成本。
在规范要求允许的条件下，试验室应配制不同的配合比，从经济、工作性能、质量等方面综合考虑择优选用，并应针对不同施工部位、不同评定方法给予适当调整，尽量避免凡是同一强度均使用一个配合比的做法。
试验室还应收集每次配合比及施工情况的详细数据，并注意对这些数据进行统计分析，以便得出本试验室的水灰比、用水量、砂率、水泥用量范围及σ数值，日积月累，就能成为一个很可观、很宝贵的参考资料，对以后的施工将会起到不可估量的作用。
当然，这些事情的实际操作是比较枯燥无味、短期效益不明显的，应选派工作责任心较强，业务水平较高的人员去组织或收集，最重要的是单位领导及项目经理应给予他们足够的理解和支持。
普通混凝土的配合比设计
2009年11月25日被浏览3817次
一、混凝土配合比设计基本要求
混凝土配合比是指1m3混凝土中各组成材料的用量，或各组成材料之重量比。
配合比设计的目的是为满足以下四项基本要求：
1．满足施工要求的和易性。
2．满足设计的强度等级，并具有95%的保证率。
3．满足工程所处环境对混凝土的耐久性要求。
4．经济合理，最大限度节约水泥，降低混凝土成本。
二、混凝土配合比设计中的三个基本参数
为了达到混凝土配合设计的四项基本要求，关键是要控制好水灰比（W/C）、单位用量（W0）和砂率（Sp）三个基本参数。
这三个基本参数的确定原则如下：
1．水灰比。
水灰比根据设计要求的混凝土强度和耐久性确定。
确定原则为：
在满足混凝土设计强度和耐久性的基础上，选用较大水灰比，以节约水泥，降低混凝土成本。
2．单位用水量。
单位用水量主要根据坍落度要求和粗骨料品种、最大粒径确定。
在满足施工和易性的基础上，尽量选用较小的单位用水量，以节约水泥。
因为当W/C一定时，用水量越大，所需水泥用量也越大。
3．砂率。
合理砂率的确定原则为：
砂子的用量填满石子的空隙略有富余。
砂率对混凝土和易性、强度和耐久性影响很大，也直接影响水泥用量，故应尽可能选用最优砂率，并根据砂子细度模数、坍落度要求等加以调整，有条件时宜通过试验确定。
三、混凝土配合比设计方法和原理
混凝土配合比设计的基本方法有两种：
一是体积法（又称绝对体积法）；
二是重量法（又称假定表观密度法），基本原理如下：
1.体积法基本原理。
体积法的基本原理为混凝土的总体积等于砂子、石子、水、水泥体积及混凝土中所含的少量空气体积之总和。
若以Vh、Vc、Vw、Vs、Vg、Vk分别表示混凝土、水泥、水、砂、石子、空气的体积，则有：
（4-32）
若以C0、W0、S0、G0分别表示1m3混凝土中水泥、水、砂、石子的用量（kg），以
分别表示水、水泥的密度和砂、石子的表观密度（g/cm3），10表示混凝土中空气体积，则上式可改为：
（4-33）
式中，为混凝土含气量百分率（%），在不使用引气型外加剂时，可取a=1。
2.重量法基本原理。
重量法基本原理为混凝土的总重量等于各组成材料重量之和。
当混凝土所用原材料和三项基本参数确定后，混凝土的表观密度（即1m3混凝土的重量）接近某一定值。
若预先能假定出混凝土表观密度，则有：
（4-34）
式中
为1m3为混凝土的重量（kg），即混凝土的表观密度。
可根据原材料、和易性、强度等级等信息在2350～2450kg/m3之间选用。
混凝土配合比设计中砂、石料用量指的是干燥状态下的重量。
水工、港工、交通系统常采用饱和面干状态下的重量。
四、混凝土配合比设计步骤
混凝土配合比设计步骤为：
首先根据原始技术资料计算“初步计算配合比”；
然后经试配调整获得满足和易性要求的“基准配合比”；
再经强度和耐久性检验定出满足设计要求、施工要求和经济合理的“试验室配合比”；
最后根据施工现场砂、石料的含水率换算成“施工配合比”。
（一）初步计算配合比计算步骤
1．计算混凝土配制强度（
）。
（4-35）
2．根据配制强度和耐久性要求计算水灰比（W/C）。
（1）根据强度要求计算水灰比。
由式
：
，则有：
（2）根据耐久性要求查表4-18，得最大水灰比限值。
（3）比较强度要求水灰比和耐久性要求水灰比，取两者中的最小值。
3．根据施工要求的坍落度和骨料品种、粒径、由表4-12选取每立方米混凝土的用水量（W0）。
4．计算每立方米混凝土的水泥用量（C0）。
（1）计算水泥用量
（2）查表4-18，复核是否满足耐久性要求的最小水泥用量，取两者中的较大值。
5．确定合理砂率（Sp）。
（1）可根据骨料品种、粒径及W/C查表4-13选取。
实际选用时可采用内插法，并根据附加说明进行修正。
（2）在有条件时，可通过试验确定最优砂率。
6．计算砂、石用量（S0、G0），并确定初步计算配合比。
（1）重量法：
（4-36）
（2）体积法：
（4-37）
（3）配合比的表达方式：
①根据上述方法求得的C0、W0、S0、G0，直接以每立方米混凝土材料的用量（kg）表示。
②根据各材料用量间的比例关系表示：
C0：
S0：
G0＝1：
S0/C0：
G0/C0，再加上W/C值。
（二）基准配合比和试验室配合比的确定
初步计算配合比是根据经验公式和经验图表估算而得，因此不一定符合实际情况，必经通过试拌验证。
当不符合设计要求时，需通过调整使和易性满足施工要求，使W/C满足强度和耐久性要求。
1．和易性调整——确定基准配合比。
根据初步计算配合比配成混凝土拌合物，先测定混凝土坍落度，同时观察粘聚性和保水性。
如不符合要求，按下列原则进行调整：
（1）当坍落度小于设计要求时，可在保持水灰比不变的情况下，增加用水量和相应的水泥用量（水泥浆）。
（2）当坍落度大于设计要求时，可在保持砂率不变的情况下，增加砂、石用量（相当于减少水泥浆用量）。
（3）当粘聚性和保水性不良时（通常是砂率不足），可适当增加砂用量，即增大砂率。
（4）当拌合物显得砂浆量过多时，可单独加入适量石子，即降低砂率。
在混凝土和易性满足要求后，测定拌合物的实际表观密度（
），并按下式计算每1m3混凝土的各材料用量——即基准配合比：
令：
A＝C拌+W拌+S拌+G拌
则有：
（4-38）
式中：
A——试拌调整后，各材料的实际总用量（kg）；
——混凝土的实测表观密度（kg/m3）；
C拌、W拌、S拌、G拌——试拌调整后，水泥、水、砂子、石子实际拌合用量（kg）；
Cj、Wj、Sj、Gj——基准配合比中1m3混凝土的各材料用量（kg）。
如果初步计算配合比和易性完全满足要求而无需调整，也必须测定实际混凝土拌合物的表观密度，并利用上式计算Cj、Wj、Sj、Gj。
否则将出现“负方”或“超方”现象。
亦即初步计算1m3混凝土，在实际拌制时，少于或多于1m3。
当混凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2%时，则初步计算配合比即为基准配合比，无需调整。
2．强度和耐久性复核——确定试验室配合比。
根据和易性满足要求的基准配合比和水灰比，配制一组混凝土试件；
并保持用水量不变，水灰比分别增加和减少0.05再配制二组混凝土试件，用水量应与基准配合比相同，砂率可分别增加和减少1%。
制作混凝土强度试件时，应同时检验混凝土拌合物的流动性、粘聚性、保水性和表观密度，并以此结果代表相应配合比的混凝土拌合物的性能。
三组试件经标准养护28天，测定抗压强度，以三组试件的强度和相应灰水比作图，确定与配制强度相对应的灰水比，并重新计算水泥和砂石用量。
当对混凝土的抗渗、抗冻等耐久性指标有要求时，则制作相应试件进行检验。
强度和耐久性均合格的水灰比对应的配合比，称为混凝土试验室配合比。
计作C、W、S、G。
（三）施工配合比
试验室配合比是以干燥（或饱和面干）材料为基准计算而得，但现场施工所用的砂、石料常含有一定水分，因此，在现场配料前，必须先测定砂石料的实际含水率，在用水量中将砂石带入的水扣除，并相应增加砂石料的称量值。
设砂的含水率为a%；
石子的含水率为b%，则施工配合比按下列各式计算：
[例4-4]某框架结构钢筋混凝土，混凝土设计强度等级为C30，现场机械搅拌，机械振捣成型，混凝土坍落度要求为50～70mm，并根据施工单位的管理水平和历史统计资料，混凝土强度标准差取4.0MPa。
所用原材料如下：
水泥：
普通硅酸盐水泥32.5级，密度=3.1，水泥强度富余系数Kc=1.12；
砂：
河砂Mx=2.4，Ⅱ级配区，=2.65g/cm3；
石子：
碎石，Dmax=40mm，连续级配，级配良好，=2.70g/cm3；
水：
自来水。
求：
混凝土初步计算配合比。
[解]1.确定混凝土配制强度（
＝
+1.645a＝30+1.645×
4.0＝36.58（MPa）
2.确定水灰比（W/C）。
（1）根据强度要求计算水灰比（W/C）：
（2）根据耐久性要求确定水灰比（W/C）：
由于框架结构混凝土梁处于干燥环境，对水灰比无限制，故取满足强度要求的水灰比即可。
3.确定用水量（W0）。
查表4-12可知，坍落度55～70mm时，用水量185kg；
4.计算水泥用量（C0）。
根据表4-18，满足耐久性对水泥用量的最小要求。
5．确定砂率（Sp）。
参照表4-13，通过插值（内插法）计算，取砂率Sp=32%。
6．计算砂、石用量（S0、G0）。
采用体积法计算，因无引气剂，取a＝1。
解上述联立方程得：
S0=577kg；
G0=1227kg。
因此，该混凝土初步计算配合为：
C0=411kg，W0=185kg，S0=577kg，G0=1227kg。
或者：
C：
S：
G=1：
1.40：
2.99，W/C=0.45
[例4-5]承上题，根据初步计算配合比，称取12L各材料用量进行混凝土和易性试拌调整。
测得混凝土坍落度T=20mm，小于设计要求，增加5%的水泥和水，重新搅拌测得坍落度为65mm，且粘聚性和保水性均满足设计要求，并测得混凝土表观密度kg/m3，求基准配合比。
又经混凝土强度试验，恰好满足设计要求，已知现场施工所用砂含水率4.5%，石子含水率1.0%，求施工配合比。
[解]1.基准配合比：
（1）根据初步计算配合比计算12L各材料用量为：
C=4.932kg，W=2.220kg，S=6.92kg，G=14.72kg
（2）增加5%的水泥和水用量为：
ΔC＝0.247kg，ΔW＝0.111kg
（3）各材料总用量为；
A＝（4.932+0.247）+（2.220+0.111）+6.92+14.92＝29.35（kg）
（4）根据式（4－38）计算得基准配合比为：
Cj=422，Wj=190，Sj=564，Gj=1215。
2．施工配合比：
根据题意，试验室配合比等于基准配合比，则施工配合比为：
C＝Cj＝422kg
S=564×
（1+4.5%）＝589kg
G＝1215×
（1+1%）＝1227kg
W＝190-564×
4.5%-1215×
1%＝152kg
［例4-6］承上题求得的混凝土基准配合比，若掺入减水率为18%的高效减水剂，并保持混凝土落度和强度不变，实测混凝土表观密度ρh＝2400kg/m3。
求掺减水剂后混凝土的配合比。
1m3混凝土节约水泥多少千克？
[解]
（1）减水率18%，则实际需水量为：
W＝190-190×
18%＝156kg
（2）保持强度不变，即保持水灰比不变，则实际水泥用量为：
C=156/0.45=347kg
（3）掺减水剂后混凝土配合比如下：
各材料总用量＝347+156+564+1215=2282
∴实际每立方米混凝土节约水泥：
422-365=57kg
全计算法混凝土配合比设计步骤
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2009年11月25日被浏览3307次
全计算法混凝土配合比设计步骤
1.
配制强度（fcu.p）
fcu.p=fcu.o+1.645σ
fcu.o－混凝土强度等级
表1
σ的取值
通常取:
fcu.p=fcu.o+10（Mpa）
2.
水胶比
fcu.p—混凝土的配制强度
fce
—水泥的实测强度
W/B一水胶比（或水灰比）
A,B一回归系数
表-2
A、B的取值
3.
用水量
掺细掺料时：
不掺细掺料时：
Ve－浆体体积（l/m3）
Ve=W＋Vc＋Vf＋Va
W、Vc、Vf、Va－分别表示水、水泥、细掺料（FA或矿渣）、空气的用量（l/m3）
对于HPC：
Ve=350l/m3，
FLC：
Ve=335～305l/m3。
对于非引气混凝土：
Va=15l/m3，
引气混凝土：
Va=30～50l/m3（含气量3%～5%）。
W/B、W/C－分别表示水胶、水灰比
4.
胶凝材料用量（kg/m3）
细掺料F掺量为α
F=αQ
C=Q－F
5.
砂率及集料用量（kg/m3）
SP－砂率（%）
Ves－干砂浆体积（l/m3），其值与石子最大粒径有关：
表3
Ves与碎石最大粒径的关系
S=（D－W－C－F）×
SP
G=（D－W－C－F）×
（1－SP）
D－混凝土容重
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