普通混凝土配合比設(shè)計

摘　要:提出了混凝土配合比設(shè)計的基本原則,詳細(xì)地闡述了混凝土配合比設(shè)計的步驟,并指出了混凝土配合比設(shè)計中應(yīng)注意的問題,從而設(shè)計出最佳混凝土配合比。

關(guān)鍵詞:普通混凝土,配合比,基本原則,設(shè)計試配

中圖分類號: TU528. 1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

　　普通混凝土是指以普通水泥為膠凝材料,加砂子、石子、水以及外加劑(有時還要加摻合料) ,按一定比例配制,經(jīng)過攪拌、搗實成型、養(yǎng)護(hù)硬化而成的一種人造石材。由于它具有原材料資源豐富、生產(chǎn)工藝簡單、性能良好、價格低廉的特點(diǎn),并且具有較高強(qiáng)度和耐久性,便于澆筑成各種形狀的構(gòu)件或整體結(jié)構(gòu),能與鋼筋結(jié)合成堅固、抗振的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),所以一直是建筑工程中廣泛應(yīng)用的建筑材料。由于混凝土是一種由多種成分組成的非勻質(zhì)性材料,其生產(chǎn)工藝又包括配制、攪拌、振搗和養(yǎng)護(hù)等過程,加上水泥是一種活性材料。因此,原材料的質(zhì)量因素和生產(chǎn)工藝中的某些環(huán)節(jié)都對其性能和質(zhì)量有很大的、不可忽視的影響?；炷僚浜媳仍O(shè)計的目的就是要考慮到上述種種因素,提出施工中應(yīng)用的最佳混凝土配合比。

1 　混凝土配合比設(shè)計的基本原則

1. 1 　堅固性

　　堅固性是指混凝土的強(qiáng)度指標(biāo),因為混凝土的質(zhì)量在目前是以抗壓強(qiáng)度指標(biāo)為主要依據(jù)的。影響混凝土抗壓強(qiáng)度的因素很多,主要有水泥強(qiáng)度等級及水灰比、骨料種類及級配、施工條件等。

　　1) 水泥強(qiáng)度等級:水泥強(qiáng)度等級大致代表了水泥的活性,即在相同配合比的情況下,水泥強(qiáng)度等級越高,混凝土的強(qiáng)度等級也越高。在混凝土配合比設(shè)計中,主要從經(jīng)濟(jì)合理的角度來選擇水泥強(qiáng)度等級,如果對水泥強(qiáng)度等級和品種沒有選擇的余地,那只能靠在配合比設(shè)計中調(diào)整比例,摻加外加劑等綜合性措施加以解決。

　　2) 水灰比:混凝土單位體積中所用水的重量和水泥的重量比被稱為水灰比。水灰比越大,混凝土的強(qiáng)度越低,為此,在滿足和易性的前提下,混凝土用水量越少越好,這是混凝土配合比設(shè)計中的一條基本原則。

　　3) 骨料的種類及級配:砂子、石子在混凝土中起骨架作用,因此統(tǒng)稱骨料。砂石由石材的品種、顆粒級配、含泥量、堅固性、有害物質(zhì)等指標(biāo)來表示它的質(zhì)量。砂石質(zhì)量越好,配制的混凝土質(zhì)量越好。當(dāng)骨料級配良好,砂率適中時,由于組成了密實骨架,可使混凝土獲得較高的強(qiáng)度。

　　4) 施工條件:如果施工條件較好,并有一定的管理措施時,可適當(dāng)降低混凝土的坍落度;反之,如現(xiàn)場施工條件較差時,應(yīng)適當(dāng)提高混凝土的坍落度。

1. 2 　和易性

　　混凝土的和易性是指在一定施工條件下,確保混凝土拌合物成分均勻,在成型過程中滿足振動密實的混凝土性能。常用坍落度和維勃稠度來表示。

　　不同類型的構(gòu)件,對和易性的要求在施工驗收規(guī)范中已有規(guī)定,但還要結(jié)合施工現(xiàn)場的設(shè)備條件和管理水平來確定。影響混凝土和易性的因素很多,但主要一條就是用水量。增加用水量,混凝土的坍落度是增加了,但是混凝土的強(qiáng)度也下降了。因此,采用使用減水劑的方法成了改善混凝土和易性最經(jīng)濟(jì)合理和最有效的方法。

1. 3 　耐久性

　　混凝土的耐久性是它抵抗外來及內(nèi)部被侵蝕破壞的能力,新疆(北疆) 地處嚴(yán)寒地帶,夏季炎熱干燥,冬季嚴(yán)寒多雪,混凝土受大氣的侵蝕很嚴(yán)重,所以,施工驗收規(guī)范對最大水灰比和最小泥用量都作了規(guī)定,但是僅僅執(zhí)行這些規(guī)定還不能完全滿足耐久性的要求。為了提高混凝土的耐久性,就必須在配合比設(shè)計中考慮采取相應(yīng)的措施,如水泥品種和強(qiáng)度等級的選擇,砂石級配和砂率的調(diào)整,但最主要的是用混凝土外加劑和摻合料來提高混凝土的耐久性。

1. 4 　經(jīng)濟(jì)性

　　混凝土配合比的設(shè)計應(yīng)在保證質(zhì)量的前提下,省工省料才是最經(jīng)濟(jì)的。水泥是混凝土中價值最高的材料,節(jié)約水泥用量是混凝土配合比設(shè)計中的一個主要目標(biāo),但必須是采用合理的措施達(dá)到綜合性的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)才是行之有效的。首先,使用混凝土外加劑和摻合料,使用減水劑既可以改善混凝土的和易性,也可以達(dá)到節(jié)約水泥的目的,摻加粉煤灰可以代替部分水泥,并改善混凝土的性能。其次,加強(qiáng)技術(shù)管理,提高混凝土的勻質(zhì)性。最后,根據(jù)當(dāng)?shù)氐纳笆|(zhì)量情況采用合理砂率和骨料級配。

2 　混凝土配合比設(shè)計的步驟

2. 1 　熟悉現(xiàn)行的規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

　　普通混凝土配合比設(shè)計的方法和步驟,應(yīng)該遵守國家建設(shè)部發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)J GJ 5522000 普混凝土配合比設(shè)計規(guī)程。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了配合比設(shè)計應(yīng)分三個步驟。

　　1) 配合比的設(shè)計計算;2) 試配;3) 配合比的調(diào)整與確定。該標(biāo)準(zhǔn)給出了許多全國性統(tǒng)一用的技術(shù)參數(shù),如混凝土試配強(qiáng)度計算公式、混凝土用水量選用表、混凝土砂率選用表等。此外,配合比設(shè)計還必須掌握GB 5020422002 混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范和GB J107287 混凝土強(qiáng)度檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)。

2. 2 　原材料的準(zhǔn)備和檢驗

　　混凝土由四種材料組成:水泥、砂子、石子和水。目前又增加了第五種材料(外加劑和摻合料) 。這些材料都有質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn),通過檢驗對照標(biāo)準(zhǔn),就可以知道材料的性能了。

　　1) 水泥:水泥使用前,除了應(yīng)持有生產(chǎn)廠家的合格證外,還應(yīng)作強(qiáng)度、凝結(jié)時間、安全性等常規(guī)檢驗,檢驗合格方可使用。

　　2) 砂石為粗細(xì)骨料,主要檢驗含泥量、顆粒級配等指標(biāo)。

　　3) 水:拌制混凝土宜采用飲用水,當(dāng)采用其他水源時,水質(zhì)應(yīng)符合J GJ 63 混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

　　4) 外加劑:由于混凝土外加劑用量較小,能夠明顯改善混凝土的性能,并節(jié)約水泥,提高工效,所以使用較普遍。使用外加劑應(yīng)注意不僅要遵守GB J119 混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范的規(guī)定,還應(yīng)通過試驗確定外加劑混凝土的專用施工配合比。

　　5) 為調(diào)節(jié)混凝土強(qiáng)度等級,節(jié)約水泥,改善混凝土拌合物的性能,須在混凝土中摻入粉煤灰等摻合料,其質(zhì)量應(yīng)符合GB 1596用于水泥和混凝土中的粉煤灰的規(guī)定。

2. 3 　配合比的設(shè)計計算

　　按照工程項目提出的混凝土強(qiáng)度等級和技術(shù)要求,根據(jù)原材料的檢驗結(jié)果和施工條件,并以實踐工作中總結(jié)出來的技術(shù)參數(shù)(沒有時可參考標(biāo)準(zhǔn)或其他資料) 進(jìn)行配合比的計算工作。具體方法有兩種,即絕對體積法和假定容重法。現(xiàn)在重點(diǎn)介紹假定容重法,是指計算砂石用量時是以假設(shè)每m3 混凝土的重量為依據(jù)的。由于新疆地區(qū)混凝土主要是使用卵石,故計算中以卵石為準(zhǔn),混凝土試驗和配合比中的骨料均以干燥狀態(tài)為準(zhǔn)。

　　首先根據(jù)混凝土設(shè)計強(qiáng)度等級f cu , k和標(biāo)準(zhǔn)差σ(混凝土強(qiáng)度等級不大于C25 時不小于2. 5 MPa ,混凝土強(qiáng)度等級不小于C30時不小于3. 0 MPa ;無統(tǒng)計資料時按國標(biāo)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》的規(guī)定取用) 計算混凝土的配制強(qiáng)度f cu , o ≥f cu , k +1. 645σ;然后根據(jù)混凝土的配制強(qiáng)度f cu , o和水泥的實際強(qiáng)度等級f ce及回歸系數(shù)αa ,αb 計算水灰比:

W/ C =αaf ce/ ( f cu , o +αaαbf ce)

= 0. 48 f ce/ ( f cu , o + 0. 48 ×0. 33 f ce)

= 0. 48 f ce/ ( f cu , o + 0. 158 f ce) 。

　　計算水灰比如小于J GJ 552000 普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程規(guī)定的最大值,則可以采用。知道了水泥灰就可以根據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》給出的用水量參考數(shù)據(jù)或自己的經(jīng)驗數(shù)據(jù)計算出水泥用量。

　　砂率是砂子的用量和砂石總重量之比,當(dāng)無使用經(jīng)驗時可參考《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》給出的參考值。

　　最后按假定容重法計算砂石的重量,假定容重的計算依據(jù)是以混凝土的容重為單位體積中的水、水泥、砂子、石子重量的總和,無經(jīng)驗數(shù)據(jù)時,可取2 400 kg/ m3～2 480 kg/ m3 ,如加引氣劑或粉煤灰容重有所下降。

2. 4 　試配

　　由于混凝土是多種材料組成的非勻質(zhì)材料,加上水泥是一種活性膠凝材料,所以計算出來的配合比是依據(jù)過去的經(jīng)驗參數(shù)計算出來的理論數(shù)值,它與現(xiàn)場生產(chǎn)條件之間有較大的偏差,所以必須用生產(chǎn)中使用的各種原材料,通過混凝土的試配來檢驗計算出來的配合比性能是否能夠達(dá)到設(shè)計要求。

　　進(jìn)行試配,首先應(yīng)進(jìn)行試拌以檢查拌合物的性能。當(dāng)試拌得出的拌合物坍落度不能滿足要求或粘聚性和保水性不好時,應(yīng)在保證水灰比不變的情況下,調(diào)整用水量和砂率直到符合要求。然后提出供混凝土強(qiáng)度試驗用的基準(zhǔn)配合比。

　　混凝土強(qiáng)度試驗時至少應(yīng)采用三個不同配合比,一個是基準(zhǔn)配合比,另外兩個配合比的水灰比比基準(zhǔn)配合比分別增加和減少0. 05 ;用水量不變,砂率分別增加和減少1 %。當(dāng)不同水灰比的混凝土拌合物坍落度與要求值的差超過允許偏差時,可通過增、減用水量進(jìn)行調(diào)整?；炷翉?qiáng)度試驗時,每種配合比至少應(yīng)制作一組試件標(biāo)養(yǎng)到28 d 時試壓。

2. 5 　配合比的調(diào)整與確定

　　通過前面的試配工作,要對基準(zhǔn)混凝土配合比作二次修正(強(qiáng)度修正和容重修正) ,才能最終確定實際使用的施工配合比。

　　根據(jù)試驗得出的混凝土28 d 強(qiáng)度與其對應(yīng)的灰水比( C/ W)關(guān)系,用作圖法或計算法求出與配制強(qiáng)度相對應(yīng)的灰水比,用此灰水比的倒數(shù)(水灰比) 重新計算出來的配合比就是經(jīng)過強(qiáng)度修正的配合比。先計算根據(jù)試配結(jié)果對應(yīng)水灰比的實測容重與假定容重的比值K ,再將每種材料用量均乘以修正系數(shù)K ,即得出最終的施工配合比。

3 　混凝土配合比設(shè)計中應(yīng)注意的問題

　　1) 計算混凝土容重時不考慮外加劑的質(zhì)量。

　　2) 混凝土試配時盡量采用人工攪拌,這樣可避免因機(jī)械攪拌粘漿所產(chǎn)生的誤差,振搗采用振動臺比較可靠。

　　3) 當(dāng)混凝土實測容重與假定容重之差不超過假定容重值的2 %時可不進(jìn)行容重修正。

參考文獻(xiàn):

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