C50混凝土配合比设计注意事项.docx
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C50混凝土配合比设计注意事项
C50混凝土配合比设计注意事项
在桥梁的上部结构中，如梁板等混凝土的设计强度基本上采用C50混凝土或大于C50的混凝土。
所以对C50以上混凝土的原材料的选择、配合比的设计、混凝土的施工是至关重要的。
下面就对C50以上混凝土的原材料选择、配合比的设计、混凝土的施工需注意的事项，结合本人多年来对桥梁上预应力C50预制25m、30m组合箱梁、预制45mT型梁、现浇箱梁及悬浇箱梁配合比的设计及原材的选择注意要点作如下简述。
1、原材料
1.1集料
混凝土中集料体积大约占混凝土体积的3/4，由于所占的体积相当大，所以集料的质量对混凝土的技术性能和生产成本均产生一定的影响，在配制C50混凝土时，对集料的强度、级配、表面特征、颗粒形状、杂质的含量、吸水率等，必须认真检验，严格选材。
这样才能配制出满足技术性能要求的C50混凝土，同时又能降低混凝土的生产成本。
1.1.1细集料
砂材质的好坏，对C50以上混凝土的拌和物和易性的影响比粗集料要大。
优先选取级配良好的江砂或河砂。
因为江砂或河砂比较干净，含泥量少，砂中石英颗粒含量较多，级配一般都能符合要求。
山砂一般不能使用，山砂中含泥量较大且含有较多的风化软弱颗粒。
砂的细度模数宜控制在2.6以上，细度模数小于2.5时，拌制的混凝土拌和物显得太粘稠，施工中难于振捣，且由于砂细，在满足相同和易性要求时，增大水泥用量。
这样不但增加了混凝土的成本，而且影响混凝土的技术性能，如混凝土的耐久性、收缩裂缝等。
砂也不宜太粗，细度模数在3.3以上时，容易引起新拌混凝土的运输浇筑过程中离析及保水性能差，从而影响混凝土的内在质量及外观质量。
C50泵送混凝土细度模数控制在2.6~2.8之间最佳，普通混凝土控制在3.3以下。
另外还要注意砂中杂质的含量，比如云母、泥的含量过高，不但影响混凝土拌和物的和易性，而且影响混凝土的强度、耐久性，引起混凝土的收缩裂缝等其他性能。
含泥量不超过2%,云母含量小于1%。
1.1.2粗集料
粗集料的强度、颗粒形状、表面特征、级配、杂质的含量、吸水率对C50混凝土的强度有着重要的影响。
配制C50以上混凝土对粗集料的强度的选取是十分重要的，高强度的集料才能配制出高强度的混凝土。
应选取质地坚硬、洁净的碎石。
其强度可用岩石立方体强度或碎石的压碎指标值来测定，岩石的抗压强度应比配制的混凝土强度高50%。
一般用碎石的压碎指标值来间接判定岩石的强度是否满足要求。
碎石的压碎指标值水成岩（石灰岩、砂岩等）小于10%、变质岩（片麻岩、石英岩等）或深层火成岩（花岗岩等）小于12%、喷出岩火成岩（玄武岩等）小于13%。
粗集料的颗粒形状、表面特征对C50以上混凝土的粘结性能有着较大的影响。
应选取近似立方体的碎石，其表面粗糙且多棱角，针片状总含量不超过8%。
影响C50以上混凝土的强度重要因素有集料的强度、水泥石、水泥石与集料之间的粘结强度，而混凝土中最薄弱的环节是水泥石和集料界面的粘结。
由于粗集料的表面粗糙、粒径适中，这样提高了混凝土的粘结性能，从而提高了混凝土的抗压强度。
集料的级配是指各粒径集料相互搭配所占的比例，其检验的方法是筛分。
级配是集料的一项重要的技术指标，对混凝土的和易性及强度有着很大的影响。
配制C50混凝土最大粒径不超过31.5mm，因为C50混凝土一般水泥用量在440~500kg/m3
，水泥浆较富余，由于大粒径集料比同重量的小粒径集料表面积要小，其与砂浆的粘结面积相应要小，其粘结力要低，且混凝土的均质性差，所以大粒径集料不可能配制出高强度混凝土。
集料的级配要符合要求且集料的空隙要小，通常采用二种规格的石子进行掺配。
如5~31.5mm连续极配采用5~16mm和16~31.5mm二种规格的碎石进行掺配。
5~25mm连续级配采用5~16mm和10~25mm二种规格进行掺配。
掺配时符合级配要求的范围内，可能有二种或三种掺配方案，选取其中体积密度较大者使用，因体积密度大则空隙率小。
如有二种掺配方案分别为30：
70和20：
80，其掺配结果均符合级配范围要求，测定二者的体积密度，前者大，则应选取掺配比例为30：
70的使用。
集料中的泥土、石粉的含量要严格控制，其含量大，不但影响混凝土拌和物的和易性，而且降低混凝土的强度，影响混凝土的耐久性，引起混凝土的收缩裂缝等。
其含泥量要小于1%。
1.2水泥
优先选取旋窑生产其强度等级42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,旋窑生产的水泥质量稳定。
水泥的质量越稳定，强度波动越小。
对未用过的水泥厂要进行认真调研。
1.3外加剂
因C50混凝土的水泥用量比较大,水灰比低,强度要求高,混凝土拌和物较粘稠,这样给混凝土的施工提出了更高的要求,为了满足混凝土的性能及施工要求,改善混凝土的和易性及提高性能,同时降低水泥用量,减少工程成本,外加剂的选择尤为重要。
选用外加剂因着重从以下几个方面考虑：
延缓混凝土的初凝时间，提高混凝土的早期强度，增加后期强度，减少混凝土坍落度的损失，与水泥的相容性，外加剂的稳定性。
通常选用高效减水剂、高效缓凝减水剂，高效早强减水剂。
如NF、UNF、JC等。
高效减水剂同时具有增加混凝土强度和流动性。
掺高效减水剂的混凝土的坍落度损失一般较快，最好施工时采用后掺法，这样可使高效减水剂的减水作用增高，使混凝土的流动性增加。
在温度低于8~10℃时，高效减水剂虽能增加和易性，但增加强度的作用大大降低。
所以高效减水剂宜在春秋季节使用。
高效缓凝减水剂有利于控制早期水化，混凝土拌和物坍落度损失小。
一般来说，掺量大时凝结时间相应增长，但掺量过大时会降低早期强度。
根据施工季节来调节掺量。
宜在
夏季或，结构复杂配筋密集的构件中使用，这样可避庑纬衫浞欤奖闶┕さ陌才拧?
br/>高效早强减水剂一般不用，除非对早期强度有特殊要求。
一般在冬季使用，来提高混凝土的早期强度，使用时要慎重，因为高效早强减水剂能加快早期强度的发展，但一般会降低混凝土的后期强度。
在试配时要认真做好验证工作
2、配合比的设计
2.1配合比的计算
1）试配强度的确定通常C50混凝土施工配制强度要求≥60MPa，其计算式如下：
fcu，0=fcu，k+1.645
式中fcu，0——混凝土的施工配制强度，MPa
fcu，k——混凝土的设计配制强度，MPa
σ——施工单位的混凝土强度标准差，如无近期同一品种混凝土的统计资料取6
MPa
2）水灰比的确定C50混凝土宜采用以下0.30、0.32、0.34、0.36、0.38五个水灰比进行试拌，来确定最佳水灰比。
通常采用0.34作为基准水灰比。
3）用水量的确定根据石料的粒径，高效减水剂的减水率及掺量来确定，一般坍落度为75~90mm时，用水量宜控制在145~160Kg/m3，坍落度在170~200mm时，用水量宜控制在160~170Kg/m3。
4）砂率坍落度在75~90mm时，宜取0.28—0.33。
坍落度在170~200mm时，宜取0.37~0.40。
5）砂、石用量按绝对体积法计算。
2.2试拌调整
使用试拌机前，应用与试配时混凝土配合比相同的水灰比及灰砂比进行涮膛，以免正式试拌时水泥砂浆粘附桶壁。
试拌量应不小于试拌机额定量的1/4，混凝土的搅拌方式及加料，宜与生产时使用的方法相同，特别是外加剂的掺法，是同时掺还是后掺。
试拌得出的拌和物坍落度不能满足要求或粘聚性和保水性不好时，应保证水灰比不变的条件下，相应的调整水量和外加剂的掺量或砂率，用水量调整的幅度不能过大，因C50混凝土的水灰比低，增加用水量相应水泥用量的增大幅度较大。
如通过以上调整，混凝土拌和物仍不能满足混凝土运输、泵送等施工工艺的要求或混凝土的性能要求，则要考虑重新选择水泥或外加剂，或联系减水剂生产厂家调整好减水剂与水泥的适应性。
混凝土拌和物坍落度的检验，应测定0min、30min、60min、90min的坍落度。
因拌出的混凝土要经过运输才入模，如果混凝土的坍落度损失过大，导致运至现场的混凝土无法入模浇注。
因此配合比设计时要认真考虑，混凝土在运输、泵送等施工工艺过程中的坍落度的损失，确保混凝土入模时的坍落度。
2.3配合比的确定
当拌和物实测密度与计算值之差的绝对值不超过计算值2%时，可不调整。
大于2%时按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55—2000规定进行相应的调整。
C50混凝土配合比确定后，应对配合比进行6~8次的重复试验进行验证，其平均值不应低于配制的强度值，确保其稳定性，因有些因素对普通混凝土（C40以下）影响不大，但对C50混凝土（C50以上）的影响往往比较显著。
2.4C50混凝土配合比参考（表1）
碎石粒径（mm）
水灰比
水（Kg/m3）
水泥（Kg/m3）
黄砂（Kg/m3）
石子（Kg/m3）
减水剂（Kg/m3）
坍落度（mm）
强度（MPa）
备注
5~16
0.34
165
485
4.1225
65
普通混凝土
5~16
0.34
175
515
5.150
150
泵送混凝土
5~25
0.34
158
465
3.9525
85
62.5
普通混凝土
5~25
0.34
168
494
4.94
170
泵送混凝土
5~31.5
0.34
158
465
579
1230
3.72
100
60.4
普通混凝土
5~31.5
0.34
168
494
4.693
190
泵送混凝土
3、结语
配制C50桥梁混凝土应选用优质原材料，水泥要求42.5级以上的旋窑水泥；粗集料要求最大粒径31.5mm、堆积密度大、含泥量少、针片状少;细集料要求细度模数2.6以上、含泥量低；外加剂应根据季节要求优选高效减水剂或缓凝高效减水剂，以满足施工需要和强度要求。
供同行们参考
C50普通混凝土配合比设计记录
试验日期:
2005年8月26日 设计编号:
HNTPB2005020
1．JGJ55—2000《普通混凝土配合比设计规程》；
2．JTG E30—2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》；
3．JTJ041—2000《公路桥涵施工技术规范》。
二、工程要求：
1．强度等级：
C50普通混凝土;
2．混凝土坍落度：
70~90mm（考虑夏季施工及罐车运输，SL可稍大些）；
3．拌和方法：
机械 ; 捣实方法：
机械.
三、使用部位：
威乌线辛庄子至邓王段高速公路K11+300~K22+700段桥涵工程（主要构件预制）。
四、材料要求：
1．水泥：
山水集团东营分公司，东岳牌Ｐ·O42.5R；
2．砂：
临朐弥河砂场，中砂；
3．石子：
青州五里镇，碎石， 最大粒径31.5mm， 16~31.5mm单级配（1号碎石）与10~20mm单级配（2号碎石）合成为5~31.5mm连续级配， 1号碎石占40%， 2号碎石占60%。
4．水：
饮用水。
5．外加剂：
淄博华伟NOF—1C高效缓凝减水剂，掺量为水泥重量的0.8%，减水率25%。
东辰建筑科技有限公司DCI-1型阻锈剂，掺量为水泥重量的1.5%。
五、混凝土配合比设计：
1、基准配合比设计：
①试配强度：
fcu.0= fcu.k+1.645σ=50+1.645×6=59.9（MPa）
②计算水灰比:
W/C=aa·fce/（fcu0+aa·ab·fce）
=0.46×42.5/（59.9+0.46×0. 07×42.5）=0.32
根据经验，水灰比取0.31，该水灰比符合规范要求，故
W/C=0.31
③计算用水量:
mw0按经验选取205（kg/m3） 掺高效减水剂0.8%，减水率25%，则
mw0=205×（1－25%）=154 （kg/m3）
④计算水泥用量:
mc= mw0÷W/C=154÷0.31=497 （kg/m3）
该水泥用量满足规范要求
⑤计算减水剂用量：
mj=497×0.8%=3.976（kg/m3）
⑥计算阻锈剂用量：
mz=497×1.5%=7.455（kg/m3）
⑦计算砂率：
βs0按经验选取36%
⑧计算砂石重量，设混凝土密度为2460kg/m3。
497+ms0+mg0+154+3.976+7.455=2460
36%=ms0/（ms0+mg0）×100%
解之得：
ms0=647（kg/m3） mg0=1151（kg/m3）
1号碎石料:
1151×40%=460（kg/m3）
2号碎石料:
1151×60%=691（kg/m3）
⑨初步配合比：
水泥：
砂：
1号碎石：
2号碎石：
水：
减水剂：
阻锈剂
497：
647 ：
460：
691：
154：
3.976 ：
7.455
1 ：
1.30：
0.93：
1.39：
0.31：
0.008 ：
0.015
试拌30L，则各档材料用量为：
材料名称试拌用量（kg）校正用量（kg）
水泥14.91无
砂19.41无
1号碎石13.8无
2号碎石20.73无
水4.62无
减水剂0.1193无
阻锈剂0.2236无
实测拌和物性能良好，坍落度90mm；实测混凝土密度为：
（14.15－1.091）/5.30×1000=2460kg/m3；
计算密度=497＋647＋1151＋154＋3.976＋7.455=2460 kg/m3；
则：
∣2460－2460∣/2460=0
根据JGJ55—2000《混凝土配合比设计规程》，当混凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值与计算值的比值不超过2%时，该配合比可不做调整。
则基准配合比确定为（编号为020-1）：
水泥：
砂：
1号碎石：
2号碎石：
水：
减水剂：
阻锈剂
497：
647 ：
460：
691：
154：
3.976 ：
7.455
1 ：
1.30：
0.93：
1.39：
0.31：
0.008 ：
0.015
水灰比W/C=0.31，砂率βs0=36%；
2、调整配合比（编号为020-2），在基准配合比020-1的基础上水灰比增加0.02，砂率增加1%，则：
①水灰比：
W1/C1=W/C＋0.02=0.31＋0.02=0.33；
②砂率:
βs1=36%＋1%=37%；
③用水量:
mw0=154（kg/m3） ；
④计算水泥用量:
mc= mw0÷W/C=154÷0.33=467（kg/m3）
根据规范要求，该水泥用量满足规范要求。
⑤计算减水剂用量：
mj=467×0.8%=3.736（kg/m3）
⑥计算阻锈剂用量：
mz=467×1.5%=7.005（kg/m3）
⑦计算砂石重量，设混凝土密度为2460kg/m3。
467+ms0+mg0+154+3.736+7.005=2460
37%=ms0/（ms0+mg0）×100%
解之得：
ms0=676（kg/m3） mg0=1152（kg/m3）
1号碎石料:
1152×40%=461（kg/m3）
2号碎石料:
1152×60%=691（kg/m3）
则020-2配合比确定为：
水泥：
砂：
1号碎石：
2号碎石：
水：
减水剂：
阻锈剂
467：
676 ：
461：
691：
154：
3.736 ：
7.005
1 ：
1.45：
0.99：
1.48：
0.33：
0.008 ：
0.015
试拌30L，则各档材料用量为：
材料名称试拌用量（kg）校正用量（kg）
水泥14.01无
砂20.28无
1号碎石13.83无
2号碎石20.73无
水4.62无
减水剂0.11208无
阻锈剂0.21015无
3、调整配合比（020-3），在基准配合比020-1的基础上水灰比减少0.02，砂率减少1%，则：
①水灰比：
W2/C2=W/C－0.02=0.31－0.02=0.29；
②砂率：
βS2=36%－1%=35%；
③用水量：
mw2=154（kg/m3）；
④计算水泥用量：
mc2= mw2÷W2/C2=154÷0.29=531（kg/m3）；
该水泥用量满足规范要求
⑤计算减水剂用量：
mj=531×0.8%=4.248（kg/m3）
⑥计算阻锈剂用量：
mz=531×1.5%=7.965（kg/m3）
⑦计算砂石重量，设混凝土密度为2460kg/m3。
531+ms0+mg0+154+4.248+7.965=2460
35%=ms0/（ms0+mg0）×100%
解之得：
ms0=617（kg/m3） mg0=1146（kg/m3）
1号碎石料:
1146×40%=458（kg/m3）
2号碎石料:
1146×60%=688（kg/m3）
则020-3配合比确定为：
水泥：
砂：
1号碎石：
2号碎石：
水：
减水剂：
阻锈剂
531：
617 ：
458：
688：
154：
4.248 ：
7.965
1 ：
1.16：
0.86：
1.30：
0.29：
0.008 ：
0.015
试拌30L，则各档材料用量为：
材料名称试拌用量（kg）校正用量（kg）
水泥15.93无
砂18.51无
1号碎石13.74无
2号碎石20.64无
水4.62无
减水剂0.12744无
阻锈剂0.23895无
六、确定理论配合比:
设计编号试配强度（MPa）水灰比灰水比水泥用量（kg/m3）坍落度（mm）配合比7d抗压强度（MPa）28d抗压强度（MPa）
020—159.90.313.226497901 ：
1.30：
0.93：
1.39：
0.31：
0.008 ：
0.01561.667.0
020—259.90.333.030467851：
1.45：
0.99：
1.48：
0.33：
0.008 ：
0.01549.354.9
020—359.90.293.448531901：
1.16：
0.86：
1.30：
0.29：
0.008：
0.01557.461.5
根据28天立方体抗压强度试验结果，确定设计编号为020—1的配合比为理论配合比，则：
水泥：
砂：
1号碎石：
2号碎石：
水：
减水剂：
阻锈剂
497：
647 ：
460：
691：
154：
3.976 ：
7.455
1 ：
1.30：
0.93：
1.39：
0.31：
0.008 ：
0.015
水灰比W/C=0.31，砂率βs0=36%；
试验：
计算：
复核：
监理：
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