混凝土配合比的設計與優化選擇

王亞閣

【摘 要】為滿足工程需要，論文結合混凝土配合比設計的要素，在混凝土配合比設計基本原則的基礎上，從配合比“設計、試配、調整”三個方面，詳細地闡述了混凝土配合比設計的全過程。

【Abstract】In order to meet the needs of the project， the whole process of concrete mix design is expounded in detail from three aspects of "design， trial and adjustment"， according to the elements of concrete mix ratio design and the basic principle of concrete mix proportion design.

【關鍵詞】混凝土；配合比；優化設計

【Keywords】concrete； mix ratio； optimization design

【中圖分類號】TU528 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）02-0194-03

1引言

混凝土作為重要的建筑施工材料，多用于建設工程的重要部位，優化設計混凝土配合比，不僅對于保證工程質量和便于工程施工具有重大意義，而且從節約材料方面具有很大的經濟意義。

2 混凝土配合比設計概述及原材料選擇

混凝土是由水泥、砂子、石子及水等構成，混凝土中各組成材料之間的比例關系稱為混凝土配合比，確定這種數量比例關系的工作，稱為混凝土配合比設計。混凝土配合比設計是實現預拌混凝土性能的一個重要過程，也是保證預拌混凝土質量的重要環節。混凝土施工配合比是以試驗配合比為基礎確定的，而試驗配合比是在確定了混凝土試配強度后，按照規范進行設計確定。

2.1 混凝土配合比設計依據

混凝土配合比，參照現行《普通混凝土配合比設計規程》[1]（JGJ55-2011），并應通過設計和試配確定。試配時應使用施工中實際采用的原材料，配制的混凝土拌合物的和易性、凝結時間等應滿足《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》[2]（GB/T 50080-2016）中相應條款的要求，制成的混凝土試件應符合強度、耐久性等質量要求。

2.2 混凝土配合比設計要求

混凝土配合比設計應滿足以下四項基本要求[3]，即：①滿足結構設計的強度等級要求和混凝土試配強度；②滿足混凝土施工所要求的坍落度、和易性；③滿足工程所處環境對混凝土耐久性的要求；④符合經濟性原則，即節約水泥以降低混凝土成本。

2.3 原材料的選擇

2.3.1 水泥

水泥是決定混凝土強度等級的主要膠凝材料，具有粘結和填充粗骨料空隙的作用，同時為了降低成本，應在強度滿足施工要求的條件下，盡量減少水泥用量。本次設計選用河北燕新P.O 42.5水泥，所檢指標符合相關規范中的技術要求。

2.3.2 骨料

骨科必須堅硬、致密、耐久、無裂隙。混凝土的細骨料：粒徑在0.16～5mm之間的骨料。按形成條件分為天然砂、人工砂；按細度模數分為粗砂、中砂、細砂和特細砂。本次設計選用的是淶水天然砂，中砂，含泥量≤3%。混凝土的粗骨料：粒徑大于5mm的骨料。普通混凝土常用卵石和碎石作粗骨料。本次設計選用的是淶水5～25mm連續級配的碎石，含泥量≤1%。

2.3.3 摻合料

摻合料包括粉煤灰和礦粉，混凝土中加入摻合料能降低混凝土的水化熱，防止出現裂縫，同時還能減少膠凝材料中水泥用量，節約成本。本次設計選用的是Ⅱ級F類粉煤灰和S95級高爐礦渣粉。

2.3.4 外加劑

為了提高混凝土的施工性能、加快施工進度，改善混凝土拌合物的和易性，可在混凝土中加入少量的外加劑。本次設計選用的是聚羧酸高性能減水劑。

2.4 混凝土配合比設計原則

混凝土配合比設計就是確定水泥、水、砂與石用量之間的比例關系。水膠比、單位用水量和砂率是混凝土配合比設計的三個基本參數。基本參數確定的原則：在滿足混凝土強度和耐久性的基礎上，確定混凝土的水膠比，在滿足混凝土施工要求的和易性基礎上，根據粗骨料的種類和規格確定單位用水量；砂率應以砂在骨料中的數量填充石子空隙后略有富余的原則來確定。

3 混凝土配合比計算

混凝土配合比設計，以計算1m3混凝土中各組成材料用量為基準，計算時骨料應以干燥狀態為準。本文以C25混凝土配合比為例進行設計、計算。

3.8 確定砂石重量（質量法）

mf0+mc0+mg0+ms0+mw0=mcp（8）

式中：mf0——每立方米混凝土的摻合料用量；

mc0——每立方米混凝土的水泥用量；

mg0——每立方米混凝土的粗骨料用量；

ms0——每立方米混凝土的細骨料用量；

mw0——每立方米混凝土的用水量；

mcp——每立方米混凝土拌合物的假定重量，其值可取2350～2450kg/m3。

取mcp=2400 kg/m3，經計算得，砂、石重量分別為852kg/m3、1084kg/m3。

3.9 設計理論配合比確定

經試配，混凝土拌合物和易性良好，無泌水、離析現象，坍落度滿足設計要求。因此，確定設計的理論配合比為基準配合比。

4 試配調整與配合比確定

4.1 配合比試拌

混凝土配合比優化設計應采用三個不同水膠比的配合比，另外兩個宜較基準配合比的水膠比分別增加和減少0.05，用水量應與基準配合比相同，砂率可分別增加和減少1%，得到不同水膠比的配合比如表2所示。

4.2 試配結果

經試配，三個水膠比的配合比，拌合物的和易性良好，試配結果如表3所示，不同水膠比的28d抗壓強度如圖1所示。

根據試配結果，三組試配配合比抗壓強度與水膠比有很好的相關性，試配編號為01的配合比，28d齡期抗壓強度達不到配制強度要求；試配編號為02的配合比略大于配制強度；試配編號為03的配合比，水泥用量較大，不利于節約工程成本。因此，選用試配編號為02的配合比作為工程實際施工配合比。

混凝土配合比是決定混凝土強度的一項重要技術指標，合理的配合比設計應在符合相關規范中對強度、耐久性、和易性和經濟性等要求的前提下，確定各種材料的用量，獲得最為經濟、適用的混凝土配合比。混凝土配合比優化設計是在理論、經驗雙重指導下的實踐性過程，為了滿足不同工程所需混凝土的要求，還應對混凝土配合比設計進行深入系統的研究，才能使其設計更加科學合理。

【參考文獻】

【1】JGJ 55-2011.普通混凝土配合比設計規程[S].

【2】GB/T 50080-2016.普通混凝土拌合物性能試驗方法標準[S].

【3】張承志.商品混凝土[M].北京：化學工業出版社，2006.endprint