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介绍几种掺减水剂混凝土配合比的设计方法丁峰 1高元栋 1 朱志江 2（1 . 广州南沙工程质量安全检测中心有限公司；广州 51 1 457；2. 广州市宏仪工程材料检测有限公司，广州 51 1 400）摘要：掺减水剂混凝土广泛应用于工程实践中，而其设计方法没有相关标准规范进行具体指导，本文对此进行具体探讨。关键词：减水剂；混凝土；配合比；设计中图分类号：tu375文献标识码：b文章编号：1674-2133 （2009） 01- 36- 05introduce several design methods for mixed proportionof concrete with water reducerding fenggao yuan-dong zhu zhi-jiang（1.construction quality & safety testing center of guangzhou nansha co.,ltd.，guangzhou 511457，china;2.guangzhou hongyi engineering material testing co.,ltd, guangzhou, 511400，china）abstract: concrete adopting water reducer have been widely used in engineering practices. however, there are no relevantstandards for specific guidance of the design of concrete with water reducer. this article introduces several design methods for mixed proportion of concrete with water reducer.keywords: water reducer；concrete；mixed proportion；design单位用水量，因此现在都称作减水剂。其性能首先以减水效果为基准，它是属于表面活性物质，是一 种表面活性剂。减水剂根据用途分为：普通减水剂、高效减水 剂、缓凝高效减水剂、早强减水剂、缓凝高效减水 剂和引气减水剂；减水剂根据化学成分可分为六类：（1） 木质素系：其主要成分为木质素磺酸盐， 它是由生产纸浆的下脚料亚硫酸纸浆废液经发酵提 取洒精以后再用碱中和、干燥而成，一般掺量为水 泥质量的 0.2%0.3%。（2） 环芳香族磺酸盐系：其主要成分为芳香族 磺酸盐系，它由煤焦油中各馏份经磺化、缩合而 成，如 nf、unf、fdn、nno、mf 等，一般掺量 为水泥质量的 0.2%1.5%。（3） 糖密类:其主要成分是蛋白质、酵母、有 机酸和少量残余的糖分，它是由制糖副产品废蜜经引言1根据建设部行业标准，普通混凝土的配合比设计 按 普通混凝土配合比设计规 程 （jgj55- 2000） 技术规定进行；掺外加剂混凝土配合比 设计可在普通混凝土的基础上加以调整，外加剂所 占的质量和体积不计 （明矾石膨胀剂例外）。掺减 水剂混凝土广泛应用于工程实际中，而没有相关标 准规范进行具体指导，本文根据混凝土掺减水剂目 的具体介绍 6 种掺减水剂混凝土配合比的设计方 法。减水剂分类2减水剂是外加剂的一种，过去一般称为水泥分散剂，也叫塑化剂。由于它比使用引气剂更能减少收稿日期：2008- 12- 13作者简介：丁峰（1968.9.1-），建筑材料大专，工程师。2009 no.1 丁峰等：介绍几种掺减水剂混凝土配合比的设计方法37 发酵提取洒精后的废液为原料，用碱中和而成，一般掺量为水泥质量的 0.2%0.5%。（4） 腐殖酸：其主要成分为腐殖酸，是一种天 然有机高分子化合物，具有分散及乳化作用，它是 以草炭、泥煤或裼煤为主要原料，用水洗碱溶液、 蒸发浓缩、碱式磺化和喷雾干燥而成，一般掺量为 水泥质量的 0.2%0.5%。（5） 水溶性树脂:其主要成分是磺化三聚氰胺 甲醛缩合物，又称密胺树脂。如 sm 减水剂，价格高，适用特殊工程，一般掺量为水泥质量的 0.2%1.0%。（6） 复合减水剂：为了改进减水剂的某些性能 及降低成本而将几种外加剂按合适的比例掺合而成 的减水剂。如 unf、nnof、fft，一般掺量为水 泥质量的 0.2%1.0%。fcu,o=33.22(mpa)计算所要求的水灰比w/c=a fce/( fcu,o+a b fce)=0.57查表 4.0.1- 2 得混凝土用水量:mwo=210(kg) 计算水泥用量 mco= mwoc/w=368(kg) 由混凝土砂选用表 4.0.2 得 s=35% 计算粗细集料用料按常用质量法计算，取 c,c=2400(kg/m3),并将 有关数据代入下式：mco+mgo+mso+mwo= mcpmso/( mgo+mso)100%=s则得 mgo+mso=2400- 368- 210=1822(kg)mso=182235%=638(kg)mgo=1822- 638=1184(kg) 试拌与调整 若经试验混凝土坍落度及强度满足要求，但实测表观密度为 2425 kg/m3,则材料用量为水泥 =368 （2425/2400） =3681.01=372(kg)砂 =6381.01=644(kg)石 =11841.01=1196(kg) 水 =2101.01=212(kg) 混凝土配合比为:水泥:砂:石:水 =372:644:1184:212=1:1.73:3.184:0.57（2） 在求得普通混凝土材料用量后，即可进行 掺减水剂混凝土的配合比设计。其方法步骤如下：水泥用量与不掺减水剂相同；流动性与不掺减 水剂的混凝土相近，利用减水剂可以减少单位体积 混凝土的用水量 （即减小水灰比提高混凝土强度）；砂率减小 1%3%，计算砂、石用量；试拌与 调整。若稠度过大则可减少用水量，若强度已满足 要求则可减少减水剂用量。施工中往往仅减少用水量，而砂石用量不变， 从而造成混凝土的体积减小，应引起注意。利用减水剂提高混凝土强度的设计配合比，计 算如下：水泥用量不变，即 mco=372(kg)；用水量 mwo=212 （1- 15%） =180(kg)； 水灰比 w/c=180/372=0.48，灰水比 =2.38； 减水剂用量 3720.5%=1.86(kg)；砂率减小 2%，即 s=33%；砂石总用量 mgo+mso=2425- 372- 180=1873(kg)；掺减水剂后配合比设计方法33.1 掺减水剂后，水泥用量不变，提高混凝土强度为了提高自然养护混凝土的产量，加速模板周 转，缩短混凝土的热处理时间，或为了提高混凝土 的强度等级时，减水剂的品种和掺量应符合有关产 品说明要求，并经过试验确定。具体配合比设计原则: （1） 水泥用量与不掺减 水剂时相同； （2） 流动性与不掺减水剂的混凝土 相近,利用减水剂以减少单位体积混凝土的用水量 (即减小水灰比提高混凝土强度)； （3） 砂率减少1%3%，计算砂、石用量； （4） 试拌与调整，若 和易性过大则可减少用水量，若强度已满足要求则 可减少减水剂用量。下面通过几个工程实例简单介绍一下该种设计 方法：实例 1：某建筑物主体结构用 c25 混凝土，施 工要求坍落度为 35cm，p.o42.5 水泥，实测强度 为 43.0mpa，中砂，碎石最大粒径为 15cm，若某 高效减水剂掺 0.5%时的减水率 15%，求用高效减 水剂提高强度时的混凝土配合比，并预测混凝土28d 的强度。（1） 用普通混凝土的配合比设计方法，求得普 通混凝土组成材料用量，具体方法如下:混凝土配制强度fcu,o=fcu,k+1.645根据 混凝土结构工程施工质量验收规范（gb 50204- 2002） 取 =5mpa 38 建 筑 监 督 检 测 与 造 价第 2 卷 第 1 期砂用量 mso=187333%=618(kg)；石用量 mgo=1873(1- 0.33)=1255 (kg)； 经试拌，坍落度满足要求，混凝土表观密度假定的2425 kg/m3 相符，则混凝土配合比：水 泥 : 砂 : 石 : 水 =372:618:1255:180=1:1.66:3.37:0.48标准养护下混凝土 28d 强度：fcu,k=0.46 fce(c/w- 0.07)=39.8(mpa)由此可见，应用减水率为 15%左右的高效减 水剂，混凝土强度可由 25.0 mpa 提高到 39.8mpa。3.2掺减水剂后，水灰比不变或稍小，节约水泥（1） 利用减水剂可以减少单位体积混凝土的水 泥用量，一般可减少 5%15%； （2） 水灰比不变（或稍有减小），按比例减少用水量； （3） 砂率保 持不变，计算砂、石用量 （即减少的水泥和水的体 积由砂、石弥补）； （4） 试拌与调整。当稠度不合 适时，保证水灰比不变情况下调整用水量；当强度 不合适时，调整水灰比或改用引气量少的减水剂 。 施工中要注意的是水泥用量不得小于规定的最 低用量。在大体积混凝土中为了避免节省水泥后胶结料太少，可掺加部分粉煤灰。实 例 2：木质素磺酸钙 减 水 剂 掺 量 为 c 0.25%时可节省水泥 8%左右，实例 1 中利用减水 剂节省水泥后的混凝土配合比计算方法如下：水泥用量，即 mco=372 （1- 8%） =342(kg)水灰比稍减小，取 w/c=0.55用水量 mwo=mcow/c= 3420.55=188(kg)木质素磺酸钙减水剂用量 =342 0.25% =0.86 (kg)砂率不变，即 s=35%砂石总用量 mgo+mso=2425- 342- 188=1895(kg)砂用量 mso=189535%=663 (kg)石用量 mgo=1895(1- 0.35)=1232 (kg);经试拌，坍落度满足要求，混凝土表观密度为2400 kg/m3,则水泥 =342 （2400/2425） =3420.99=339(kg)砂 =6630.99=656(kg)石 =12320.99=1220(kg) 水 =1880.99=186(kg) 混凝土配合比为:水泥:砂:石:水 =339:656:1220:186=1:1.94:3.60:0.553.3掺减水剂后，水灰比稍小，既提高强度又节省水泥在工程建设混凝土的生产中，既要提高混凝土 的产量和质量，又希望节省水泥；蒸养混凝土中既 要缩短热处理时间或提高脱模强度，又希望节省水 泥，配合比按如下方法调整： （1） 根据具体情况 决定水泥用量。当要求节省水泥量多时,则强度提 高得少些； （2） 拌和物稠度与普通混凝土相近， 试拌确定用水量。其水灰比比空白者小； （3） 砂 率不变或减少 1%2%，计算砂、石用量； （4） 试 拌和调整。当强度富余过多时，可调整水灰比。实例 3：工程实例 1 中利用高效减水剂节省水 泥 10%时的混凝土配合比，并预测混凝土的 28d 强度。水泥用量，即 mco=372 （1- 10%） =335(kg)水灰比，取 w/c=0.55，经试拌，高效减水剂 掺量 c0.5%时，坍落度 35cm。用水量 mwo=mcow/c= 3350.55=184(kg)高效减水剂用量 =3350.5%=1.68(kg)砂率不变, 即 s=35%砂石总用量 mgo+mso=2425- 335- 184=1906(kg)砂用量 mso=190635%=667 (kg)石用量 mgo=1906(1- 0.35)=1239 (kg)经试拌，实测表观密度与假定计算表观密度值 一致,则混凝土配合比;水 泥 : 砂 : 石 : 水 =335:667:1239:184=1:1.99:3.70:0.55标准养护下混凝土 28d 强度:fcu,k=0.46 fce(c/w- 0.07)=0.4643(1/0.55- 0.07)=34.4(mpa)3.4 掺减水剂后，水泥用量和水灰比不变，提高 拌和物的稠度任何一种减水剂均可用来提高混凝土拌和物的 稠度，应根据其使用要求选用。常用的是木质素磺 酸钙，当要求和易性显著提高时宜用高效减水剂， 泵送混凝土宜用引气型减水剂。配合比设计方法：（1） 水泥用量和水灰比不变 （或水灰比稍有减小）；（2） 砂率适当增大。配制大坍落度混凝土时砂率增 大 3%5% （砂率增大到 40%左右），并加入适量粉 煤灰； （3） 试拌与调整。当流动性过大时减少减 水剂的掺量；当保水性较差时，减小用水量或适当 增加砂率；当和易性不能满足设计要求时，可改用 高效减水剂。施工中常忽视的是砂率调整，从而使有些拌和a p m2009 no.1 丁峰等：介绍几种掺减水剂混凝土配合比的设计方法39 物的保水性及粘聚性较差，坍落度都无法测试。实例 4：计算利用 af 型高效减水剂将例 1 的 混凝土配成坍落度 18cm 左右的大流动性混凝土方 法如下：水泥用量不变 mco=372 (kg) 用水量 mwo=212(kg) 砂率提高 5%, 即 s=40%砂石总用量 mgo+mso=2425- 372- 212=1841(kg)0.55当强度不足时，增加减水剂掺量，减小水灰比或增加水泥用量。实例 6：要求利用高效减水剂，将例 1 中混凝 土坍落度提高到 10cm 左右，早期强度和质量尽可 能地提高，计算其配合比：水泥用量不变 mco=372 (kg)经试拌，高效减水剂掺量 c0.5% , 水灰比0.48 时，坍落度 10cm 左右。则 用水量 mwo=3720.55=205(kg) 砂率仍取 s=35%砂石总用量 mgo+mso=2425- 372- 205=1848(kg)砂用量 mso=184835%=647 (kg)石用量 mgo=1848(1- 0.35)=1201 (kg)经试验满足要求，则混凝土配合比为:水泥:砂:石:水 =372:647:1201:205=1:1.74:3.235:0.55砂用量 mso=184140%=736(kg)石用量 mgo=1841(1- 0.40)=1105 (kg)经试拌, af 型高效减水剂掺量 c0.5%时坍落 度 18cm 左右，粘聚性、保水性也较好，实测混凝土表观密度与计算表观密度相近，则混凝土配合比 为 : 水 泥 : 砂 : 石 : 水 =372:736:1105:212=1:1.98:2.97:0.57。3.5掺减水剂后，调整水灰比，既提高流动性又 节省水泥这时，常用普通减水剂，也可用低掺量的高效 减水剂。配合比按如下方法调整： （1） 根据具体 要求确定水泥用量，节省水泥用量多时流动性改善 少； （2） 水灰比保持不变 （或稍有减小），经试拌 确定用水量； （3） 砂率基本不变。当流动性较大 时，砂率提高 1% 3% ，由此计算砂、 石用量；（4） 试拌。若流动性过大或过小，则保持水灰比不 变下减小或增加水泥和水的用量。实例 5：利用木质素磺酸钙减水剂，将例 1 中 节省水泥 5%，坍落度有所提高的混凝土配合比， 计算方法如下：水泥用量，即 mco=372 （1- 5%） =353(kg)水灰比稍减小，取 w/c=0.55用水量 mwo=mcow/c= 3530.55=194(kg)砂率不变, 即 s=35%砂石总用量 mgo+mso=2425- 353- 194=1878(kg)砂用量 mso=187835%=657 (kg)石用量 mgo=1878(1- 0.35)=1221(kg)经试拌，木质素磺酸钙减水剂掺量 c0.25%时坍落度 8cm 左右满足要求，强度也合适，但实 测混凝土表观密度为 2400 kg/ m3，则水泥 =353 （2400/2425） =3530.99=349(kg)砂 =6570.99=650(kg)石 =12210.99=1209(kg) 水 =1940.99=192(kg) 混凝土配合比为:水泥: 砂: 石: 水 =349:650:1209:192=1:1.86:3.46:4根据检验强度确定配合比方法因为混凝土的强度与灰水比呈线性相关性，所以根据理论计算的水灰比成型的试件的强度与灰水 比可在坐标轴上得一条直线，然后以 28d 所需的强 度反推出比较符合要求的水灰比。例如：以计算水灰比 0.47 为基础，采用水灰 比分别为 0.52 和 0.42，基准用水量为 180kg/m3 不 变，砂、石用量亦不变，拌制三组混凝土拌和物并 成型试件，水灰比为 0.42 和 0.52 的两个配合比也 经过坍落度试验调整，均满足要求。与三个水灰比 相应的 28d 抗压强度实测结果分别为 45.1 (mpa)、37.8 (mpa)、30.1 (mpa)。如图为混凝土 28d 抗压强 度（fcu,28） 与灰水比 （c/w） 的关系曲线，由图中 曲线确定与混凝土配制强度 fcu,o =34.9(mpa)对应的 灰水比 c/w 为 2.05，即水灰比 w/c 为 0.49。 40 建 筑 监 督 检 测 与 造 价第 2 卷 第 1 期掺减水剂的混凝土配合比设计不仅要考虑减水剂的掺量，还要注意减水剂的适应性，所以要以实 际试配为准；不仅要考虑节约水泥，还要注意强度 的保证，所以要结合实际工程应用的需要；不仅要 根据理论计算运用水灰比，还要根据试配强度调整 配合比，确定符合要求最佳配合比。参考文献1 中国建筑科学研究院.jgj 55- 2000 普通混凝土配合比设 计规程s.北京:中国建筑工业出版社,2000.关于进一步加强工程造价 （定额） 管理工作的意见住房和城乡建设部发出通知：当前，随着中央扩大内需、促进经济平稳较快发展决策的落实和相 关投资的到位，工程建设投资规模将会出现较快的 增长，进一步加强工程造价 （定额） 管理，提高