配合比设计与材料.docx

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配合比设计与材料

配合比设计与材料一、混凝土

混凝土是按设计比例水泥、砂、石、外加剂、掺合料和水混合拌合，并经浇筑、养护获得预定形状、强度和性能的建筑材料。

二、混凝土拌合物性能

混凝土拌合物的性能主要有工作性、含气量与凝结时间三项，而工作性包括流动性、可塑性、稳定性、易密性四种特性。

混凝土的流动性

1.坍落度:

坍落度适用于流动性较大的常用的塑性混凝土（坍落度3~22cm）。

2.工作度VC值:

VC值适用于碾压混凝土。

3.坍扩度:

坍扩度适用于坍落度大于22cm的自流自密实混凝土，用混凝土坍落后扩散直径的大小来表示。

影响混凝土工作性的主要因素有用水量、骨料最大粒径、砂率、骨料、水灰比和骨灰比、外加剂、水泥品种、掺合料、搅拌时间、温度。

三、配合比试验

混凝土配合比设计的目的是为满足混凝土设计强度、耐久性、变形性能等要求和施工要求的和易性的需要。

水胶比、砂率、单位用水量以及粉煤灰掺量是混凝土配合比设计的关键参数，这些关键参数与混凝土的各项性能之间有着密切的关系。

合理的确定这些参数，就能使混凝土满足强度、耐久性、变形性能等设计要求和施工和易性需要，并达到降低水泥用量、取得显著的技术经济效益的目的。

配合比设计参数选定3.1

1.水胶比：

应根据设计提出的混凝土强度、抗渗性、抗冻性、拉伸变形等要求确定。

水胶比：

是指单位体积混凝土用水量与胶凝材料用量的．

比值（用水量是以砂石骨料饱和面干状态为准）。

可用W/（C+F）表示。

水胶比是决定混凝土强度和耐久性的关键参数和主要因素。

混凝土的抗压强度主要取决于水胶比的大小。

水胶比的倒数即胶水比与混凝土抗压强度存在着直线关系。

水胶比的选择应通过试验，建立混凝土水胶比与抗压强度的关系曲线，根据试验结果，选择满足设计技术指标要求的水胶比。

影响水胶比大小的主要因素与混凝土设计指标、设计龄期、抗冻等级、极限拉伸值、骨料性能、掺和料和外加剂品种及掺量等密切相关。

水胶比是影响和决定混凝土耐久性和多种性能的最重要的参数，因而，在配合比设计中应高度重视水胶比的选择。

近年来，不论是严寒的北方或温和的南方地区，抗冻等级已成为混凝土主要的设计指标之一，抗冻性能是大坝混凝土耐久性极为重要的指标。

2.砂率：

应通过试验选取最佳砂率值。

砂率的大小对混凝土的和易性和用水量有很大的影响。

砂率过大，砂子的比表面积增大，相对减弱了起润滑骨料作用的水泥浆层厚度，拌合物就会显得干稠，流动性减小；否则，在保持相同流动性的条件下，则需增加水泥浆用量，也即增加水和水泥的用量，从而提高了成本。

砂率过小，则骨料的空隙中砂浆数量就会不足，造成混凝土流动性，特别是粘聚性和保水性变差，影响混凝土强度、耐久性以及其它一些性能，所以应选择最佳砂率。

最佳砂率是指在满足混凝土和易性要求时，用水量最小时所采用的砂率。

3.单位用水量：

可根据混凝土坍落度或VC值、骨料种类、最大粒径、砂率、石粉含量、掺合料和外加剂等选定。

4.外加剂：

外加剂品种和掺量应通过试验确定。

在混凝土中加入适量的外加剂，能提高混凝土质量，改善混凝土性能，减少用水量，节约胶凝材用量，降低成本，同时，减少混凝土温度裂缝及干缩变形，提高混凝土的抗渗、抗冻性能。

．

3.2原材料的准备

为了保证试验结果的一致性、准确性、连续性以及成果分析，混凝土配合比试验原材料准备工作十分重要。

水工混凝土配合比试验用的原材料（水泥、掺合料、骨料、外加剂等）试验样品，必须按材料用量计划备足同一批次的、具有代表性的工程实际使用样品，尽量避免二次取样，防止原材料波动导致试验结果的差异，这是保证高质量配合比试验的前提。

各种材料应根据计划提前检测，掌握配合比试验所需原材料的品质和性能。

1胶凝材：

水泥、掺合料等胶凝材料保存应避免受潮，一般采用塑料薄膜等防潮材料密封包裹。

试验拌和时，应把胶凝材料拆包分别装入带盖的塑料大桶容器，盛料应使用专门的器具，每次盛完料后应及时加盖，保持胶凝材料原状。

2骨料：

骨料需要提前一天堆放到室内料仓，宜满足饱和面干状态，表面覆盖湿麻袋保持湿润。

每天拌和前，对室内料仓存放的骨料进行翻拌均匀，并检测骨料含水率，为配合比计算提供依据。

3外加剂：

外加剂溶液需要提前一天进行配制，且足量。

一般减水剂浓度为10%～20%,引气剂浓度为1%～2%。

同时应对外加剂配制难易程度、是否沉淀进行观察评定，为拌合楼外加剂溶液配制和控制提供依据。

3.3混凝土拌和

混凝土拌和试验是配合比试验的重点，拌和间室内温度保持在15℃～25℃。

混凝土拌制前，一般采用与配合比相近的砂浆或小级配混凝土进行搅拌机搅拌挂浆，出机用于拌和钢板挂浆。

第一罐新拌混凝土一般仅用于初步评判，不用于正式成型。

水工混凝土不宜采用人工拌和，原因是拌和量少、骨料粒径大、外加剂机理以及边界条件影响等因素，容易造成拌和结果与机械拌和存在较大差异。

拌和容量：

考虑拌和条件边界效应的影响，混凝土拌和最小容量一1

般不宜少于搅拌机容量的1/3，以保证拌和物的均匀性、稳定性。

2投料顺序：

应通过试验确定。

自落式搅拌机投料顺序一般为粗骨料、胶凝材、水和外加剂混合溶液、细骨料；强制式搅拌机投料顺序一般为细骨料、胶凝材、水和外加剂混合溶液、粗骨料。

其中，应在计算好的水中盛出少量水以备冲洗盛外加剂容器，然后将外加剂溶液倒入剩余水中。

3拌和卸料：

按规定时间搅拌好的混凝土卸料后，应用镘刀将罐内的浆体尽量刮净，然后将搅拌机恢复到原位，及时遮盖湿麻袋或加盖，防止搅拌机内干燥，以备连续拌和。

刮出的浆体和出机的新拌混凝土混合翻拌三遍，观察评定混凝土外观和匀质性。

用于成型的新拌混凝土，应及时用湿麻袋覆盖，避免坍落度损失过快影响试验结果。

3.4和易性试验

大量试验发现，新拌混凝土表面水分蒸发、水泥水化等原因造成新拌混凝土的坍落度、含气量经时损失不可避免，因此，对设计的混凝土配合比要进行大量反复的试拌，掌握混凝土拌和物的稳定性和规律性，这是配合比试验的关键。

试验时，仪器和工具与新拌混凝土接触部分应提前润湿或挂浆。

1过湿筛：

对出机的新拌混凝土进行拌和物性能试验时，若骨料粒径大于40mm，应采用湿筛法剔除大于40mm粒径骨料，筛前应用喷雾器或湿拖把对方孔筛润湿。

过湿筛后的拌和物，需两人采用小方铁锹对翻三遍。

2温度测试：

将温度计插入出机后的混凝土中50mm～100mm，温度测试完备后方可拔出温度计，同时记录室温。

3坍落度（VC值）：

一般两人同时在钢板上平行进行坍落度试验，减小人为误差；碾压混凝土VC值一般测试两次。

同时，需要进行坍落度（VC值）的经时损失试验，为施工提供依据。

4含气量：

对抗冻等级要求高的水工混凝土，含气量测试采用精密含气仪。

装料时严禁工具碰撞含气仪量钵沿口，试验后应及时对含气仪气阀保

护清洗。

同时，要进行含气量与坍落度（VC值）经时损失的关系试验，为拌合楼质控、施工浇筑及混凝土耐久性提供依据。

5含砂评定：

含砂情况对混凝土性能有很大影响，一般采用三种方法评定：

一是用镘刀抹混凝土拌和物表面，二是通过振动台振实过程中测试试模内混凝土泛浆情况，三是在仓面观测振捣器振捣时混凝土泛浆情况。

6表观密度试验：

表观密度试验采用原级配混凝土，四分法装料，用振动台试验。

常态混凝土一次性装料，碾压混凝土分层装料，以混凝土振实泛浆为准。

7凝结时间：

对新拌混凝土拌和物过5mm湿筛，将砂浆装入凝结时间试模。

常态混凝土临近初凝、终凝时应加密试验，碾压混凝土按等时段（每隔1h～2h）进行试验。

试验数据宜采用计算机计算绘图。

3.5混凝土成型

1成型粒径：

采用标准试模进行成型时，混凝土拌和物的骨料最大粒径不得超过试模最小断面尺寸的1/3，用于成型强度、弹模、抗渗、抗剪、抗折等试验的混凝土过40mm湿筛；用于成型极限拉伸、抗冻、干缩、湿胀等试验的新拌混凝土过30mm湿筛；过筛后拌和物必须翻拌均匀。

全级配试验采用450mm×450mm×450mm和φ450mm×900mm试模。

2试模装料：

成型前，试模内壁应均匀刷油，以不浸纸为宜；成型时，应将同型号试模放在混凝土拌和物旁摆放整齐，采用小方铁锹按试模对角线正反方向均匀装料，避免骨料集中。

碾压混凝土、全级配混凝土成型时需注意分层装料。

3试模振捣：

混凝土成型时需用振动台机械振实；由于人工插捣成型试验结果偏差大，不宜采用。

振实过程中，可用抹刀光面贴试模内壁插数下，以排除气泡空隙及使骨料表面布浆。

碾压混凝土振动成型以泛浆为准。

全级配混凝土成型宜采用软轴振捣棒进行插捣。

．

4抹面编号：

成型后试件摆放位置要做好标识，及时抹面编号，编号一般分三行编写，三行分别为试验编号、龄期、试验日期。

5试件拆模：

试件编号后宜及时放入养护室养护，也可采用薄膜覆盖并加盖湿麻袋保湿。

拆模时间视混凝土强度等级、粉煤灰掺量、凝结时间以及气候条件决定。

拆模后的试件应及时送入养护室养护。

3.6混凝土养护

养护是保证硬化混凝土性能、试验结果精度十分重要的必要条件。

1养护室条件：

必须满足温度20±3℃、湿度大于95%的保湿保温条件，应安装恒温恒湿自动控制仪、喷雾设施和空调等措施。

2试件摆放：

混凝土试件摆放间距为10mm~20mm，试件按试验日期摆放在规定月份的养护架上，方便试验和检查。

3.7硬化混凝土试验

硬化混凝土试验必须符合规程规范的要求。

试验时，混凝土试件从养护室取出后要注意保湿，及时进行试验。

1物理力学试验：

强度、弹模、抗剪、抗弯等试验一般采用1000kN～2000kN的试验机，极限拉伸一般采用100kN～300kN的试验机。

若进行全级配混凝土试验，根据强度等级，一般采用5000kN～10000kN的试验机。

2抗冻试验：

宜采用微机自动控制的风冷式快速冻融机。

试验前，抗冻试件至少在养护室标准温度的水中浸泡4天；试验时，擦去试件表面水分，测试试件的初始质量和自振频率，基准值一定要测试准确。

3抗渗试验：

采用混凝土抗渗试验仪进行试验。

试件到龄期后，从养护室取出试件，待表面晾干后，用钢丝刷将圆锥体侧面浮浆清除，然后用毛刷刷去粉尘。

一般在试件侧面采用水泥黄油腻子密封，其比例：

水泥：

黄油＝3：

1～4：

1。

在试件侧面将配制好的密封材料用三角刀均匀刮涂1mm～2mm的力将试件200kN～100kN厚，然后将试件套入抗渗试模中，在试验机上用．

压入套模中。

试验结束后，及时将试件在试验机上退出、劈开、标记，测量渗水高度。

4干缩试验：

干缩室必须安装空调，确保恒温干燥条件，试验采用卧式测长仪，门上应留有玻璃观察窗，防止试验时发生意外。

5数据处理：

试验数据宜采用计算机处理，编制相应的计算处理程序。

记录应符合国家计量认证或实验室认可要求。

3.8施工配合比选定

根据混凝土设计指标、施工要求以及现场复核试验结果，并进行技术经济分析比较，确定科学合理的混凝土施工配合比。

3.9施工配合比调整

混凝土配合比在使用中，应根据施工现场的条件变化和原材料的波动情况，及时对配合比进行调整。

但关键参数，如水胶比、单位用水量、粉煤灰掺量一般不允许调整；一般根据现场砂子细度模数、粗骨料超逊径、气温和含气量变化，对砂率、级配、外加剂掺量等按配合比参数关系规律进行调整。

材料

一般规定

1水泥、掺合料、外加剂等混凝土原材料应通过优选试验确定。

厂家和品种应相对固定，产品应有合格证。

2混凝土原材料运到工地后应进行检验。

3混凝土原材料的运输及存放场地，应有防雨及防潮措施。

应按不同厂家、品种、等级分别运输和存放。

水泥

1水泥的品质及检验应符合GB175、GB200、GB1344、GB2938等的有关规定。

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2水泥宜选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥。

3水泥可根据具体情况对矿物成分、细度、水化热和含碱量等提出专门要求，并优先采用散装水泥。

4每批水泥应有出厂检验报告。

运到工地后除应进行检验外，必要时还需进行化学分析。

5到货的水泥应按出厂批号、袋装或散装等，分别贮放在专用的仓库或储罐中，防止因贮存不当引起水泥变质。

贮存量应满足混凝土浇筑强度的需要。

为使水泥能具有良好的质量，袋装水泥的出厂日期不应超过3个月，散装水泥不应超过6个月，袋装水泥的短期存放（不超过30d），堆放高度不得超过15袋，长期存放（超过30d），堆放高度不得超过8袋。

承包人在工地上应先用存放时间超过60d的水泥。

外加剂

1混凝土应掺用适量的优质高效复合外加剂，以满足缓凝性、减水性、和易性及其它特殊要求。

根据混凝土的性能要求，结合混凝土配合比的选择，通过试验确定外加剂的掺量，其试验成果应报送监理人。

2不同品种外加剂应分别储存，在运输与储存中不得相互混装，以避免交叉污染。

3外加剂若在工地存放时间超过6个月或出现冷凝结霜后就不能使用，除非重新试验证明其有效后方可使用。

4外加剂厂商应提交合格证，并证明提供的外加剂满足技术规范要求。

个月应提交一次生产合格证，以证明其材料特性与原来相6另外，厂商每

同。

骨料

1粗、细骨料应进行质量和技术经济论证。

2骨料试验应按照DL/T5151中有关规定进行。

3骨料应有足够的储备量并设有遮阳、防雨及脱水设施。

拌和时砂子的含水率应不大于6%。

4冲洗筛分骨料时，应控制好筛分质量，保证各级成品骨料符合要求，注意减少细砂、人工砂中石粉的流失。

5人工砂的加工应根据母岩石质的情况，选用生产效率高、石粉含量满足要求、成品砂的颗粒形状及级配好的破碎工艺和设备。

6采用人工骨料时，应采取措施防止石粉大量粘裹骨料颗粒，并注意保护周围环境。

7骨料运输堆放时，应防止混入泥土和不同粒径级骨料互混。

8砂料宜质地坚硬，级配良好。

人工砂的细度模数宜为2.4～2.8，天然砂细度模数宜为2.0～3.0。

应严格控制超径颗粒含量。

使用细度模数小于2.0的天然砂，应经过试验论证。

9人工砂的石粉（d≤0.16mm的颗粒）含量宜控制在6%～18%。

10天然砂的含泥量应不大于5%。

拌和及养护用水