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水泥混凝土配合比设计论文【摘要】：针对预拌混凝土确定混凝土配比时“重设计、轻试配”的现状，结合配合比设计的条件要素，从混凝土配合比设计、试配、调整三个方面，阐述混凝土配合比设计的全过程，突出强调了试配应注意的问题和重要性，进一步明确混凝土配合比设计是在经验、理论指导下的实践性过程。【关键词】：混凝土、设计、试配、调整、混凝土配合比设计目录引言11. 混凝土配合比简介21.1选用合适的材料21.2配合比设计的基本要求31.3配合比设计前的准备工作41.4配合比设计的基本步骤41.5生产配合比的调整及施工中的控制92.混凝土配合比试配的调整92.1混凝土配合比试配前的调整92.2混凝土配合比试配后的调整93.结束语104.参考文献105.致谢11引 言配合比设计是实现预拌混凝土性能的一个重要过程，也是保证预拌混凝土质量的重要环节。施工配合比是以实验配合比为基础而确定的，普通混凝土的实验室配合比设计是确定了相应混凝土的施工配制强度后，按照普通混凝土配合比设计规程的方法和要求进行设计确定。混凝土配合设计要满足强度结构设计的等级要求，施工的和易性，耐久性和经济性。混凝土随着材料科学的不断发展，其用途也越来越广泛，已到了跨行业、跨学科、互相渗透的非常广泛的领域。混凝土只所以在土木工程中得到广泛的应用，是因为它的材料来源比较广泛，有较高的强度和耐久性等许多独特的技术性能。1.混凝土配合比简介混凝土是由水泥、细骨料砂子、粗骨料石子及水等构成，混凝土中各种材料之间的比例关系称为混凝土的配合比。混凝土配合比是决定混凝土强度的一项重要技术指标，需要具体的设计试配等工作才能确定合适的混凝土配合比应用到工程当中去。1.1选用合适的材料1.1.1水泥水泥是决定混凝土成本的主要材料，同时又起到粘结、填充等重要作用，所以水泥的选用格外重要。水泥的选用主要是考虑到水泥的品种和强度等级。水泥的品种繁多。选择水泥应根据工程的特点和所处的环境气候条件等因素进行分析，并考虑当地水泥的供应情况作出选择。其中以硅酸盐系列水泥生产量最大、应用最为广泛。1.1.2 粗骨料粗骨料是指粒径大于4.75mm的岩石颗粒。人工破碎而形成的石子成为碎石。天然形成的石子称为卵石。施工中一般采用碎石，粒径4.75-37.5mm，选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，抗压强度较高，同时可以减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混凝土温。混凝土用的粗骨料，其最大粒径不得超过构件截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋最小净间距的3/4。对混凝土的实心板，粗料的最大粒径不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm。1.1.3 细骨料细骨料是指粒径小于4.75mm的岩石颗粒，通常称为砂。施工中一般采用中砂，山砂 （45%）+人工砂 （55%）。1.1.4粉煤灰由于混凝土的浇筑方式为泵送，为了改善混凝土的和易性便于泵送，考虑掺加适量的粉煤灰。按照规范要求，采用矿渣硅酸盐水泥拌制大体积粉煤灰混凝土时，其粉煤灰取代水泥的最大限量为25%.粉煤灰对水化热、改善混凝土和易性有利，但掺加粉煤灰的混凝土早期极限抗拉值均有所降低，对混凝土抗渗抗裂不利，因此粉煤灰的掺量控制在10%以内，采用外掺法，即不减少配合比中的水泥用量。按配合比要求计算出每立方米混凝土所掺加粉煤灰量。1.1.5 混凝土外加剂混凝土外加剂可分为四类：改善混凝土拌合物流变性的外加剂。如减水剂、引气剂；调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂。如缓凝剂；改善混凝土耐久性的外加剂。如引气剂；改善混凝土其它性能的外加剂。如膨胀剂。1.2配合比设计的基本要求（1）要满足混凝土结构设计及施工要求的强度等级fce.k和混凝土配制强度fcu.o。（2）要使混凝土拌合物具有足够的坍落度、良好的和易性、可塑性、不易产生离析现象。（3）要满足工程使用环境及气候条件所要求的抗渗、抗冻、耐腐蚀等性能。（4）在保证工程质量的前提下，能尽量节约水泥，合理使用材料，降低工程成本。1.3配合比设计前的准备工作（1） 掌握设计图纸对混凝土结构的全部要求，重点是各种强度和耐久性要求及结构件截面的大小、钢筋布置的疏密，以考虑采用水泥品种及石子粒径的大小等参数。（2） 了解是否有特殊性能要求，便于决定所用水泥的品种和粗骨料粒径的大小。（3） 了解施工工艺，如输送、浇筑的措施，使用机械化的程度，主要是对工作和易性和凝结时间的要求，便于选用外加剂。（4） 了解所能采购到的材料品种、质量和供应能力。1.4配合比设计的基本步骤混凝土配合比设计就是确定水泥、水、砂子与石子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。混凝土配合比设计的步骤：首先正确选定原材料品种、检验原材料质量，然后按对混凝土技术要求进行初步计算，得出初步计算配合比；经试验室试拌调整，得出基准配合比；经强度复核定出试验室配合比；最后根据现场原材料实际情况(如砂、石含水等)修正试验室配合比，得出施工配合比。1.4.1初步计算配合比（1）确定混凝土的配制强度f cu.o = fcu.k+1.645为使混凝土的强度保证率能满足规定的要求，在设计混凝土配合比时，必须使混凝土的试配强度fcu,0高于设计强度等级fcu,k。当混凝土强度保证率要求达到95时，fcu,0可采用下式计算：fcu,0=fcu,k+1.645式中为施工单位的混凝土强度标准差(MPa)。如施工单位不具有近期的同一品种混凝土强度资料时，其混凝土强度标准差。可按下表取用。 取值混凝土强度等级低于C20C20-C35高于C35(MPa)4.05.06.0（2）确定水灰比W/C =afce/（fcu.o+abfce）初步确定水灰比(WC)，根据试配强度fcu,0按下式计算：采用碎石时:WC0.46fce(fcu,0。+0.460.07 fce。)采用卵石时:WC0.48 fce(fcu,0+0.480.33 fce。) 式中fce为水泥28d抗压强度实测值(MPa)。为了保证混凝土必要的耐久性，水灰比还不得大于表中规定的最大水灰比值,若计算所得的水灰比大于规定的最大水灰比值时，应取规定的最大水灰比值。混凝土的最大水灰比和最小水泥用量环境条件结构类型最大水灰比最小水泥用量（kg）素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土干燥环境正常居住和办公用室内部件不作规定0.650.60200260300潮湿环境无冻害高湿度室内部件室外部件在非侵蚀性土和（或）水中部件0.700.600.60225280300有冻害经受冻害的室外部件在非侵蚀性土和（或）水中且经受冻害的部件高湿度且经受冻害的室内部件0.550.550.55250280300有冻害和除水剂的潮湿环境经受冻害和除水剂作用的室内和室外部件0.500.500.50300300300注：1).当采用活性掺合料取代部分水泥时，表中最大水灰比和最小水泥用量即为替代前的水灰比和水泥用量2). 配制C15级及其以下等级的混凝土，可不受本表限制。（3）确定水泥用量Mco=Mwo/(W/C)选取每1m3混凝土的用水量(W0)。用水量主要根据所要求的坍落度值及骨料种类、规格来选择。根据施工条件选用适宜的坍落度；并按表l0-3-3选定每1 m3混凝土用水量。计算单位水泥用量C0，根据已选定的每1m3混凝土用水量W0和得出的水灰比(WC)值，可求出水泥用量C0：为保证混凝土的耐久性，由上式计算得出的水泥用量，还要满足表10-3-6中规定的最小水泥用量的要求。需注意，高强混凝土的水泥用量不应大于550kgm3；水泥和矿物掺合料的总量不应大于600kgm3。（4）计算砂率选用合理的砂率值(Sp)，合理的砂率值主要应根据混凝土拌合物的坍落度；黏聚性及保水性等特征来确定。一般应通过试验找出合理砂率。如无使用经验，则可按骨料的种类、规格及混凝土的水灰比，参照表10-3-4选用合理砂率值。（5）确定砂石用量计算粗、细骨料的用量G0、So，可用绝对体积法或假定表观密度法求得。绝对体积法。假定混凝土拌合物的体积等于各组成材料绝对体积和混凝土拌合物中所含空气的体积之总和，则有：式中C0、G0、S0、W0分别为lm3混凝土的水泥用量、石子用量、砂用量、水用量(kg)；0、0g、0s、w分别为水泥密度、石子表观密度、砂表观密度、水的密度(kgm3)；为混凝土含气量百分数()，在不使用含气型外加剂时，可取为1：Sp为砂率()。假定表观密度法。根据经验，如果原材料情况比较稳定，所配制的混凝土拌合物的表观密度将接近一个固定值，这样就可先假设一个混凝土拌合物表观密度内0h (kgm3)，则有：C0+G0+S0+W0=0h0h可根据积累的试验资料确定，在无资料时可根据资料的表观密度、粒径以及混凝土强度等级，在2400kgm32500kgm3的范围内选取。通过以上步骤，可将水泥、水、砂和石子用量全部求出，得到初步计算配合比。1.4.2基本配合比因为以上求出的各材料用量不一定能够符合实际情况，故必须过试拌调整、直到混凝土拌合物的和易性符合要求为止，然后提出供检验混凝土强度用的基准配合比。当试拌调整工作完成后，应测出混凝土拌合物的实际表观密度(0h)。1.4.3试验室配合比经过和易性调整试验得出的混凝土基准配合比，其水灰比值不一定选用恰当、其结果是强度不一定符合要求，所以应检验混凝土的强度。一般采用三个不同的配合比，其中一个为基准配合比，另外两个配合比的水灰比值，应较基准配合比分别增加及减少0.05，其用水量应该与基准配合比相同，但砂率可作适当调整。每个配合比制作一组试件，标准养护28d试压(在制作混凝土强度试块时，尚需检验混凝土拌合物的和易性及测定表。1.4.4施工配合比（1）测定现场砂石料的实际含水率（2）将砂石中含水量扣除，并相应的增加砂石料的称量纸。1.5生产配合比的调整及施工中的控制（1）严格控制混凝土施工时的用水量；（2）调整生产配合比时，应准确测量生产现场砂、石的实际含水量；（3）砂、石材料应准确计量2.混凝土配合比试配的调整2.1混凝土配合比试配前的调整（1）依据各企业自身的生产试验、统计数据，来提高单方混凝土的水泥用量，降低水灰比。（2）提高砂率使用单粒级混凝土配料，由于粗集料间的空隙率较大，必须提高砂率，用较多的砂浆来填充粗集料间空隙，以保证混凝土的密实性和流动性。（3）提高砂浆稠度。由于16-35mm单粒级石子，自重较大，容易下沉，必须提高砂浆稠度，以增加对石子的下沉阻力，防止混凝土离析、泌水。（4）控制好混凝土坍落度。混凝土坍落度过大，更易离析泌水。（5）选择合适的外加剂用量。在外加剂的用量上，必须综合平衡减水、缓凝、增稠这三项功能，最大限度满足实际工程要求，用单粒级石子配料时的外加剂用量，要首先满足混凝土工作性的要求。在满足工作性要求的前提下，考虑最大限度满足减水要求强度要求2.2混凝土配合比试配后的调整（1）通过检查试拌混凝土的坍落度和工作性，确定适宜的用水量。（2）通过检查试拌混凝土的工作性和凝结时间，确定适宜的外加剂用量及砂率。如保水性不好，凝结时间过长的可适当减少外加剂使用量及适当提高砂率。如果拌和稠度过大，坍损较高，可适当增加外加剂用量或适当降低砂率。当然，外加剂用量的调整，必然会影响到减水效果，必须调整水灰比及用水量。（3）以混凝土强度检验结果，确定混凝土水灰比，并以此为依据，计算各种胶凝材料用量。强度检验结果偏高，可适度提高水灰比，强度检验结果偏低，可适当降低水灰比。水灰比的调整幅度参照水灰比和强度关系曲线，并根据试配结果来确定。（4） 以实测的混凝土容重和试拌时确定的砂率为依据，分别计算粗、细集料的用量。3结束语合理的配合比设计应该在符合相关规范给出的包括强度、耐久性、均匀性、和易性、渗透性和经济性等要求的前提下，确定各种成分的用量，获得最经济和适用的混凝土。要对水泥混凝土路面配合比设计深入系统的研究，使混凝土配合比设计体系更加科学合理、方便快捷，从而推动水泥混凝土科学的发展。参考文献1 侯洪涛、郑建华，建筑施工技术.机械工业出版社.2008.2.1531552 汪澜，水泥混凝土组成.性能.应用M中国建材工业出版社.2005年1月第1版：5245303 张承志.商品混凝土M.北京.化学工业出版社.2006.6, (1).3083204 陈伟民.浅析砂子粗细对混凝土的影响J.浙江水利科技.2001（4）.35375 刘长俊.混凝土配合比设计计算手册.辽宁科学技术出版社6 普通混凝土配合比设计规程.JGJ552000（J642000）7 陈伟民.浅析砂子粗细对混凝土的影响J.浙江水利科技.2001（4）.3537.8 冉千平，游有鲲，丁蓓.低引气聚羟