混凝土配合比设计的几点论述

【摘要】：混凝土配合比设计是混凝土生产的基础，同时又是混凝土的关键技术。混凝土的生产是依据混凝土配合比设计而进行的，混凝土的质量能否满足工程要求和使用要求，主要取决于混凝土配合比的设计。本文通过阐述混凝土路面配合比设计重要性，进而提出了混凝土配合比设计的任务，基本要求以及优化设计，最后指出了混凝土配合比设计中的经济性。

【关键词】：混凝土；配合比；设计；经济性

[ Abstract ]: Concrete mix design is the foundation of concrete production, is also the key technology of concrete. Concrete production is based on the concrete mix design of concrete, the quality can meet the engineering requirements and usage requirements, mainly depends on the concrete mix design. This paper describes the importance of concrete pavement mix design, and puts forward the concrete mix ratio design task, and the basic requirements of optimization design, and finally points out the economic design of concrete mix.

[ keyword ]: concrete; mix; economic design;

中图分类号：TU2

一、混凝土配合比对路面质量的重要性

混凝土配合比除了要满足强度要求外,还要考虑预防早期裂缝的发生。常见的有塑性裂缝、膨胀裂缝等。这些裂缝对路面的危害极大,轻者降低路面强度及耐久性,重者导致板体破坏。

塑性收缩裂缝与季节、气温、湿度、运距等有关。新铺筑的混凝土路面,当单位用水量过大时,将发生集料与水分离的现象。集料下沉,水上浮。造成表面泌水,在不采用真空吸水或复振工艺时,最终在路面表面形成裂缝,严重时路面脱皮。预防措施是选用泌水适当的配合比,一般在测坍落度时,坍落度桶周围基本不泌水为宜。塑性收缩裂缝主要由于泌水量过少而引起的,当然也可能由于急剧干燥而引起,因此路面混凝土并不是泌水越小越好。适当增加泌水量,使路面表面有足够的供水泥水化的水,同时要重视混凝土的初期养生。混凝土表面必须有遮盖物以防水分过快蒸发。

膨胀裂缝是由于水化过程中释放出大量的热能,使混凝土内部温度升高,而板面温度散热较快,这样形成较大的内外温差,当温度应力大于混凝土抗拉应力时,便产生裂缝。预防办法是优先选用水热化低的水泥,降低入模温度,采取蓄水法和覆盖法进行降温。

二、混凝土配合比设计的任务

混凝土配合比设计，实质上就是确定水泥、水、砂子和石子这四项基本组成材料用量之间的三个比例关系。即：水与水泥之间的比例关系，常用水灰比表示；砂与石子之间的比例关系，常用砂率表示；水泥浆与骨料之间的比例关系，常用单位用水量来反映。水灰比、砂率、单位用水量是混凝土配合比的三个重要参数，因为这三个参数与混凝土的各项性能之间有密切关系，在配合比设计中正确地确定这三个参数，就能使混凝土满足上述设计要求。

三、混凝土配合比设计的基本要求

配合比设计的基本要求即使所配制的混凝土在比较经济的原则下具有所期望的性能：拌合物的和易性、混凝土的强度和耐久性。经济性的表现有两个方面：一方面节约水泥用量，降低混凝土的成本（包括材料、劳动力、能源的节约）；另一方面长远的经济效益和整体的经济效益好（如耐久性好，维护费用少，导热性小，使用中能耗低等）。对特殊工程中使用的混凝土配合比，除有以上要求外，还应满足特殊要求（如耐火性、防辐射等。）

四、混凝土配合比设计中的优化

优化的核心思想是动态的调整混凝土配合比来进行混凝土的强度控制，现行国家标准及国内各行业标准，对混凝土配合比设计强度计算和混凝土生产质量控制，均采用以混凝土强度标准差(σ)为主要参数的计算方法。在行业标准《水工混凝土施工规范》DL/T5144-2001中，混凝土配制强度计算公式为：fcu,o=fcu,k+t・σ，标准差σ值在混凝土施工开工初始阶段，缺少混凝土施工的实测抗压强度统计资料，标准差σ值可按标准表中的数值参考选用。混凝土进入正常施工阶段，应根据前一个月（如一个月内还达不到统计所需试件组数n值要求时，可延迟至3个月内）相同强度等级，相同混凝土配合比的混凝土强度资料，进行混凝土强度标准差σ值的计算，标准差σ值是28天龄期的实测强度值计算的。90天龄期的σ值一般要略大一些，但28天的σ值已基本反映了混凝土的质量波动，这也是结合了混凝土质量控制的需要，90天的统计结果滞后了一些。28天的统计成果可有效的掌握施工质量的波动，并根据需要及时修正和调整配制混凝土抗压强度时所采用的σ值。实际上是要求以28天的混凝土强度标准差（σ）进行动态控制，以保证混凝土质量。

五、混凝土配合比设计中的经济性在建筑工程中，混凝土是一种常用的建筑材料，但在施工中，由于种种原因的影响，混凝土的质量总是在波动着。在现代化的施工环境下，如何既保证质量，又提高经济性，是每一个施工单位所追求的目标。本文试图通过对配合比设计中的各个环节进行分析，探讨在保证质量的前提下，在配合比设计中如何充分利用水泥的强度富裕量，合理控制水灰比，从而提高经济性。

5.1 配合比设计的一般作法。一般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，很少有人从混凝土外加剂、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。

5.2 配合比设计中如何考虑水泥强度富裕。在进行混凝土配合比设计计算时，我们采用的水泥强度等级是标准的P.O.32.5或P.O.42.5，考虑各种不确定因素，设计时留一定的强度富裕量，在传统上称之为混凝土的强度保证系数，其数值为1.1～1.2。在行业标准《水工混凝土施工规范》DL/T5144-2001中，则采用(t)―概率度系数和(σ)―混凝土强度标准差Mpa来控制，标准混凝土配制强度计算公式为：fcu,o=fcu,k+t・σ式中：fcu,o―混凝土配制强度MPa；

fcu,k―混凝土设计龄期的强度标准值MPa；

t―概率度系数；

σ―混凝土强度标准差MPa。

采用公式所设计的配制强度和采用强度保证系数所设计的配制强度没有实质上的差别。水泥厂生产的水泥出厂时都有一定的强度富裕量，可以在设计时充分考虑这个富裕量，可以在配合比设计计算时，充分利用水泥的强度富裕系数，将混凝土的强度保证系数适当降低

5.3 水灰比控制的理论依据及具体方法。水泥水化需要的水灰比约为0.25，超出这个范围的水的作用是在提高拌和物流动性的同时，降低了混凝土的强度。因此在规范上对水灰比都有严格的规定，然而在配制较低标号的混凝土时，由公式R28=ARC（C/W-B）计算得出的水灰比一般大于规范要求，所以不可避免地造成水泥的浪费。怎样才能解决这个矛盾呢？根据一般施工水平，选定强度保证系数K=1.15，计算出在一定的水泥标号和水灰比的情况下，混凝土可以达到的强度，列表如下：表中同时列出考虑水泥强度富裕系数为1.1时的混凝土强度，以供参考。

(表中数据为考虑二级配、中砂、卵石，砂率30%的数据)

由表中可以明显看出，P.O.32.5水泥适于配制C15～C25的混凝土，P.O.42.5水泥适于配制C20～C30的混凝土。在施工初期，应选用表中设计可配制强度一栏作为设计强度进行计算。经过一段时间的统计之后，得出适用于本工地的水泥强度富裕系数，再次进行配合比的计算调整，可以充分利用水泥的强度富裕量，提高混凝土的经济性。

如果混凝土设计标号及水灰比允许值与表中相符，说明具有良好的经济性。对于水灰比允许值小于表中所列水灰比时，要使混凝土具有良好的经济性，必须使用外加剂。首先根据设计强度查得表中的相应设计可配制强度及水灰比,计算出配合比，然后根据计算得出的水泥量，采用设计或规范允许的水灰比调整用水量，其它材料量不变，此时的配合比在强度上满足要求，也具有良好的经济性，只是流动性小于施工要求，这时就需要使用外加剂来改善混凝土的流动性以达到施工要求；推荐采用引气型减水剂，因为此类外加剂在提高和易性的同时能够提高混凝土的耐久性。

在对混凝土配合比进行设计之前，要对混凝土配合比设计深入系统的研究，才能使混凝土配合比设计体系更加科学合理、方便快捷，从而推动混凝土科学的发展。