混凝土配合比選擇方法的相關探討

李寒暝

(新疆水利水電勘測設計研究院，烏魯木齊 830001)

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混凝土配合比選擇方法的相關探討

李寒暝

(新疆水利水電勘測設計研究院，烏魯木齊 830001)

混凝土配合比的確定實際上是水膠比、漿骨比、砂石比和礦物摻和料摻量等比例的確定過程，文中運用最大松堆密度法及其原理進行配合比的確定，運用等漿體體積法并按照《混凝土結構耐久性設計規范》(GB/T50746-2008)的相關要求對混凝土配合比的確定與調整進行了相關探討。

混凝土配合比；水膠比；等漿體體積法

1 混凝土配合比概述

在混凝土中摻入礦物摻和料和高效減水劑后，傳統的配合比三要素就會發生變化，其中會增加礦物拌合料摻量這個指標要素，混凝土配合比所涉及的未知量也由之前的4個擴充為5個，按照《混凝土結構耐久性設計規范》(GB/T50746-2008)對不同材料緊密堆積原理的相關要求，通過采用絕對體積法便可推算出各材料用量，排除外加劑影響混凝土體積的情況下，其構成各材料之間的相互之間的作用、影響見圖1所示。

圖1 混凝土構成材料之間的相互作用與影響

圖1表明，混凝土構成材料的互相作用會直接影響混凝土性能，混凝土質量的好壞是通過施工環節加以反映，為保證其質量，必須科學確定混凝土漿體濃度、拌和物砂石比等，與其余要素指標相比，漿骨比是充分反映和表現混凝土硬化性能的關鍵性指標，為此，可以通過調整其余3個要素指標并結合等漿體體積法原理方法調整其余要素指標以保持穩定不變的漿骨比。

2 確定混凝土配合比的原則與要素

2.1 確定混凝土配合比的原則

通常采用最大松堆密度法原理進行骨料級配優化設計，級配完成后孔隙率≤40%，并盡量選擇最小的材料用量，以保證混凝土達到標準化強度等級并通過最小用量確定較小的漿骨比，據此可得1m3混凝土拌和物漿體體積及骨料量，在飽和面干狀態下測定骨料體積密度。按絕對體積法根據漿體體積進行膠凝材料量與用水量計算。

2.2 混凝土配合比基本要素

2.2.1 水膠比

為了滿足耐久性方面的要求，《混凝土結構耐久性設計規范》(GB/T50746-2008)對最高與最低強度等級有相應規定，以95%保證率下的混凝土強度為標準，從最大水膠比開始依次減少0.05-0.1%，取其中3-5個水膠比進行試配，便可求得水膠比與混凝土強度之間的線性關系，已知任何一個水膠比取值，便可代入線性函數求得配置強度。也可繪制普通混凝土強度-水灰比關系曲線，在已知基準水灰比情況下，摻入粉煤灰后按照所對應的漿骨比確定水膠比。

2.2.2 漿骨比

當水膠比既定時，用水量、膠凝材料總量等指標都是用來反映漿骨比的基礎性指標，按照《混凝土結構耐久性設計規范》(GB/T50746-2008)的相關要求確定泵送混凝土對膠凝材料的基本要求，進而改變試配拌和物基本性能，并以此確定混凝土所需漿骨比。漿骨比的確定直接關系到混凝土強度、彈性模量、是否發生裂縫的穩定性能等[1]。

表1 混凝土等級所對應的最大漿骨比

2.2.3 砂石比

通常用漿骨比下的砂率表示砂石比，一般在石子松堆孔隙率與砂的松堆孔隙率乘積為0.16-0.2范圍內選擇砂率，石子松堆孔隙率越小則砂石比越小。在其他因素確定的情況下，砂石比越小，則強度越低，彈性模量越大，發生裂縫的敏感性越低，拌和物黏性較差。

2.2.4 礦物摻和料摻量

對于地下或水下工程，其基礎底板、咬合樁、地下連續墻、橋梁樁基、海底隧道底板等構件，礦物摻和料占膠凝材料的最大摻量粉煤灰應為50%。相對濕度變化大且無化學腐蝕與凍融循環的環境下，水膠比>0.5時，粉煤灰摻量應≤20%，應根據《混凝土結構耐久性設計規范》(GB/T50746-2008)確定不同施工環境下礦物摻和料摻量。

混凝土配合比選擇實例分析

3.1 技術條件與原材料選擇

某工程地下水中SO42和Cl-含量偏高，對工程混凝土結構造成中等腐蝕，工程基礎性墻體厚300mm，設計使用年限為60a，保護性墻體厚55mm，混凝土澆筑施工期間氣溫變化范圍為35-23℃，施工設計要求混凝土連續澆筑120m3范圍內，寬度為0.21mm的裂縫數量必須控制在3條內。

1)水泥：硅酸鹽水泥，粉煤灰摻入量保持在20%，水化熱量268kJ/kg，硅酸鹽水泥密度為3.5 g/cm3，標準稠度下水的用量127 kg/m3。

2)粗骨料：將粒徑5-10mm和粒徑10-25mm砂石料通過2/8比例級配，達到級配等級標準的砂石料密度2600kg/m3，孔隙率為45%。

3)細骨料：曬出粒徑≥5mm的河砂顆粒，表觀密度為2800 kg/m3，松堆密度為1500 kg/m3，孔隙率為50%。

3.2 確定混凝土配合比參數

按照《混凝土結構耐久性設計規范》(GB/T50746-2008)，水膠比W/B=0.44，按照緊密堆積原理，以及規范中對孔隙率的相關規定，砂率取45%，砂石比4/6，漿骨比VP/VA=0.3，按照《混凝土耐久性設計規范》(GB/T50746-2008)對粉煤灰摻量的規定：

通常情況下，當膨脹劑摻入后混凝土會升溫，這對于施工質量的控制是極為不利的，為控制這一過程，必須杜絕礦渣粉的混入，并按照上述最大值和最小值，將粉煤灰的摻量控制在混凝土總量的42.5%范圍內。

3.3 初試配合比計算

ρB=αCρC+αFρF=0.7×4.8+0.3×3.5=3.98g/cm3

即1m3中VP/VA=3:7，則VP=0.45m3。VB+VW= VP=0.45。

可得，W=176 kg/m3，B=400 kg/m3，假設粉煤灰摻入量0.35，則通過上述過程可以求得混凝土中粉煤灰絕對量為140 kg/m3，初試配合比詳見表2。

表2 初試配合比

按照上述步驟可以進一步求得(W/B)2=0.42、 (W/B)3=0.40，并獲得3組(W/B)i的性能關系，便可從中選出符合工程實際的生產配合比。

3.4 水膠比改變后混凝土配合比的計算

按照上述步驟計算(W/B)1和(W/B)2所對應的配合比，并與(W/B)1共同構成W/B-性能關系，進而確定水膠比改變后對施工性的影響，按等漿體體積進行混凝土配合比的調整。水膠比調整后必須保證其質量的不變性，漿骨比的確定性及砂石比的最初性能，為了不影響各要素比例調整后混凝土的施工性能和質量，調整水膠比后必須減少漿骨比，并適當增加水泥和漿骨料用量，在漿骨濃度比例發生微小變化情況時，根據膠凝時間的要求隨時調整減水劑的投入量[2]。

表3 水膠比改變后混凝土配合比

4 結 論

從本質上看，混凝土還是由水泥、骨料和水所組成的硬化體，但是隨著高效減水劑、外加劑和礦物摻和料的大量使用，其內涵、強度、流動性能、骨料粒形和級配等都發生了巨大變化。考慮到混凝土組分的變化情況，運用假定密度法計算混凝土配合比的做法不再適用，筆者對絕對體積法在混凝土配合比計算中的運用進行了探討，當礦物摻和料摻量發生變化，則應采用等漿體體積法進行混凝土配合比的調整計算，以保證混凝土性能的穩定。

[1]廉慧珍，李玉琳.當前混凝土配合比“設計”存在的問題—關于混凝土配合比選擇方法的討論之一[J].混凝土，2009(03)：1-5.

[2]廉慧珍，李玉琳.關于混凝土配合比選擇方法的討論—關于當代混凝土配合比要素的選擇和配合比計算方法的建議之二[J].混凝土，2009(05)：1-5.

Discussion on Selection Method of Concrete Mix Proportion

LI Han-ming

(Xinjiang Water Conservancy & Hydropower Investigation,Design and Research Institute,Urumchi 830001,China)

Determination of concrete mix proportion refers actually to a process to determine the proportion between the water-binder ratio，paste-aggregate ratio，sandy rock ratio and dosage of mineral admixture etc,. This paper applied mix density method and its theory to determine the mix proportion，and used identical volume method of slurry to discuss the determination and regulation of concrete mix proportion according to the GB/T50746—2008 Durability Design Regulation about Concrete Structure.

mix proportion of concrete;water-binder ratio；identical volume method of slurry

1007-7596(2017)04-0067-03

技術論壇

2017-03-06

李寒暝(1984-)，女，河北深州人，工程師，從事混凝土骨料、外加劑配合比檢測工作。

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