C35 大流態混凝土配合比試驗研究

尹秋爽

（中信重工機械股份有限公司，河南洛陽 471000）

1 配合比設計方法的對比分析

1.1 固定砂石體積含量法

計算步驟如下：

（1）設定1m3混凝土中粗骨料的松散體積Vg0（0.5~0.6m3），根據粗骨料的堆積密度ρg0計算出粗骨料的用量mg。

（2）根據粗骨料的表觀密度ρg計算出1m3混凝土粗骨料的密實體積Vg，由1m3拌合物總體積減去Vg從而計算出砂漿密實體積Vm。

（3）設定砂漿中砂的體積含量（0.42~0.44），根據砂漿密實體積Vm和砂的體積含量，計算出砂的密實體積Vs。

（4）根據砂的密實體積和砂的表觀密度ρs計算出砂的用量ms。

（5）從砂漿體積中減去砂的密實體積，得到漿體密實體積Vp。

（6）根據混凝土的設計強度等級，確定水膠比。

（7）根據混凝土的耐久性、溫升控制等要求設定膠凝材料中礦物摻合料的體積，根據礦物摻合料和水泥的體積比及各自的表觀密度計算出膠凝材料的表觀密度ρb。

（8）由膠凝材料的表觀密度、水膠比計算出水和膠凝材料的體積比，再根據漿體體積、體積比及各自表觀密度求出膠凝材料和水的體積，并計算出膠凝材料總用量mb和單位用水量mw，膠凝材料總用量范圍宜為450~550kg/m3，單位用水量宜小于200kg/m3。

（9）根據膠凝材料體積和礦物摻合料體積及各自的表觀密度，分別計算出每1m3混凝土中水泥用量和礦物摻合料的用量。

（10）根據試驗選擇外加劑的品種和摻量。

1.2 《普通混凝土配合比設計規程》（GJJ 55—2011）中的配合比計算方法

（1）確定混凝土配置強度和水膠比。因其計算方法相同，這里不再贅述，具體計算方法參照《普通混凝土配合比設計規程》（JGJ 55—2011）。

（2）用水量的確定。用水量根據坍落度、粗骨料的種類和最大粒徑查表，再由坍落度每增加20mm 用水量每立方增加5kg 計算，進而由得出的用水量和減水劑減水率算出最后用水量。這種方法更加方便快捷，但實際用量不確定性較大。

（3）膠凝材料用量由用水量和水膠比確定。

（4）礦物摻合料用量、水泥用量以及減水劑用量的計算方法同固定砂石體積含量法。

（5）砂率的確定按線性內插法查表獲得。此方法加入砂率的計算，使骨料的確定更加準確，此外通過查表數值確定能更加快速，易于現場試配。

1.3 《自密實混凝土應用技術規程》（JGJ/T 283—2012）中的計算方法

即“絕對體積法”。該方法與固定砂石體積含量法配置強度的確定、粗細骨料的計算原理、礦物摻合料和水泥用量的確定均相同。不同點在于以下幾個方面：

（1）水膠比

經驗算在采用碎石、粉煤灰摻量均為30%的情況下此計算公式計算中低強度的混凝土水膠比較固定砂石體積含量法數值降低了3%，經濟性較好。

（2）膠凝材料

1.4 全計算配合比設計法

其方法較前幾種方法有了極大的提高，使得配合比設計由半定量化邁進全定量化的時代。混凝土配置強度和膠凝材料用量與固定砂石體積含量法一樣不再重申，不同的是：

（1）水膠比

該公式采用碎石、粉煤灰摻量均為30%的情況下此計算公式計算中低強度的混凝土水膠比算得的C30、C35、C40 較固定砂石體積含量法數值分別增大了5%、10%、11%。

表1 試驗材料單價

表2 不同配比方法材料用量及其效果比較

（2）用水量

用水量參數計算定量化給設計工作者帶來了極大的便利，Ve的取值是為滿足高性能混凝土最佳施工和易性和強度，將水泥漿與骨料體積比定為35:65 后確定其值為350L。

（3）礦物摻合料用量

式中：mf-每立方米礦物摻合料的質量，kg。

礦物摻合料計算公式原理是利用礦物摻合料占膠凝材料的質量分數確定。

（4）砂率

（5）粗細骨料用量

全計算法基于高強度，高耐久性能提出的計算方法，用此方法設計中低強度的混凝土配合比會使得砂率偏低，拌合物的體積穩定性不良等問題。

1.5 改進全計算法

全計算法計算得出的砂率偏小，對拌合物流動性不利，因此經研究對全計算法進行改進。

具體體現在砂石用量的計算方法上。

粗骨料用量G=a·ρg0

細骨料用量 S=β·Vm·ρg

其他各項材料用量不變，計算時а 取值0.50~0.60，β 取值0.40~0.50，使混凝土的流動性得到保證。

2 結合試驗數據進行分析

基于以上計算方法的比較分析，現用試驗數據具體分析：

2.1 試驗材料單價（見表1）

試驗所用原材料及其技術參數如下：

P.O 42.5 級普通水泥，ρc=3.02g/cm3；

II 級粉煤灰，ρFA=2.26g/cm3；

河砂，細度模數μf=2.43，顆粒級配符合Ⅲ區要求，ρos=2.67g/cm3，ρ′os=1515kg/cm3；碎石，公稱粒級 5～25mm，顆粒級配良好，表觀密度2.83kg/cm3堆積密度1.53kg/cm3；

0.6 %～1.5%的聚羧酸系高效減水劑調整混凝土拌和物的流動性。

2.2 自來水（略）

2.3 試驗分析

配置C35 大流態混凝土基于各配合比設計材料用量和試驗效果見表2。

通過對各種配合比設計方法的比較不難發現：

（1）采用固定砂石體積含量法算量過程煩瑣復雜，但計算結果較為真實可靠。

（2）采用JGJ 55—2011 中的方法算量水膠比相同的條件下，砂率偏低，和易性達到要求，但強度明顯達不到設計要求。

（3）JGJ/T 283—2012 絕對體積法進行計算，首先，計算過程較為簡便快捷；其次，拌合物的工作性和強度能很好地滿足設計要求。

（4）全計算法實現了材料各參數由半定量化實現了定量化的轉變，但不能很好地滿足中低強度大流動性混凝土配比設計的需要。

（5）改進全計算法由全計算法和固定砂石體積含量法中的骨料確定方法相結合解決了流動性差的問題。

3 小結

通過對C35 大流態混凝土配合比的試驗研究，結合南陽本地實際情況總結出配置中低強度的大流態混凝土，宜優先選擇絕對體積法進行設計可用改進全計算法、固定砂石體積含量法和JGJ 55—2011 中的方法輔助設計。由此得出水膠比為0.38~0.43，砂率為43%~47%時，其和易性最好，同時也最為經濟。