混凝土配合比设计及混凝土性能试验方案及措施

第9章混凝土配合比设计及混凝土性能试验方案及措施

在混凝土工程开工前84天内，承包人提交现场试验室的设置、材料试验计划报送监理

人审批，其内容包括材料试验计划、试验资质、现场试验室的规模、试验设备和项目、试

验机构设置和人员配备等。现场试验室按国家相关规定建立，并定期按国家实验室计量认

证规定进行资质评审，评审报告报送发包人中心试验室和监理工程帅。

9.1试验室配置及机构设置

现场实验室配备足够的人员和设备，试验室人员的能力配置必须满足现场试验的要求,

试验室主任由具有丰富的大型工程实践经验的工程师担任。设备的率定按国家规定进行定

期复验具备按合同规定和监理指示，对工程所有原材料按相关的规范进行试验及检验，对

各混凝土进行配合比试睑，并确定最优配合比。具备进行工艺试验及对施工现场进行质量

检测及取样试验和试验资料整理分析的能力。

施工项目部中心试验室

监理工程师”旨现场试验室

土

碎

水

办

资

工

试

泥

公

料

验

试

试

室

室

组

验

验

9.IT现场试验室组织机构图

9.2试验室资源配置

9.2.1试验室办公、试验用房配置

试验室建筑面积约180iA由办公室、水泥试验间、砂石试验间、力学试验问、抗冻

抗渗间、碎拌和间、养护间、资料室等组成。详见表9.2T

试验室设置面积一览表

项目单位数量环境条件备注

序号

1办公室m220/

2资料室一m20/

乙Hl

3水泥试验间20温、湿度满足试验要求

4砂石试验间m"20温、湿度满足试验要求

5力学试验间m220温、湿度满足试验要求

6碎抗冻、抗渗间m220温、湿度满足试验要求

7养护间m230温、湿度满足试验要求

2HI

8碎拌合、成型试验间30温、湿度满足试验要求

乙in

合计180

9.2.2.仪器设备及器具配置

试验室的设备及器具配置以满足本标试验内容要求为原则。配置见表9.2-2

表9.2-2试验室主要设备及器具配置表

序名称型号、规格数量备注

号单位

1摇筛机300mm台1

2天平500g台1

3标准砂筛0.08-10mm.套1

4石子筛2.5~80mm套1

5烘箱101A-2台1

6压碎指标测定仪/套1

7压力机（数显）2000kN台1

8天平1000g台1

9分析天平（电子）200g/0.Img台1

10浸水天平（吊篮）5kg台1

11台秤（电子）TGT-100台1

12针片状规准仪标准台1

13锯石机GB-600（自动）台1

14磨平机HMP-150台1

15容量瓶500mL个4

16烧杯500mL个4

17标准漏斗/个1

18化学试剂/瓶10

19放大镜、钢针5倍套1

20三脚网篮/个2

21砂子饱和面干试摸/套1

22混凝土抗折夹具150台1

23负压筛仪FSY-150B台1

24水泥净浆搅拌机SJ-160台1

25标准稠度凝结时间测定仪ISO台1

26雷氏夹及沸煮箱FZ-31A套1

27李氏比重瓶250mL个4

28水泥股砂搅拌机JJ-51

29跳桌电动台1

30水泥胶砂振动台ZS-15台1

31水泥标养箱42B台1

32水泥电动抗折机KZJ-600台1

33压力机200-300KN台1

34高温炉中型台1

35砂架稠度仪SL-145台1

36坍落度测定仪标准食2

37混凝土搅拌机LHJW-60台1

38混凝土振动台IM台1

39标养室恒温恒湿设备BYS-H（含空调）套1

40水泥室用空调1.5匹台1

41混凝土抗渗仪HS-40台1

42抗冻试验机（快冻）DR-2台1

43碎贯入阻力仪GZ-120台1

44动弹模量测定仪TD-IOW台1

45回弹仪（含钢占）数显2-5000cn套1

46碎含气量测定仪直读式台1

47混凝土压力泌水仪SY-2台1

48容重筒1-80L套1

49带塞容量筒250ml个6

50各种试模各规格个20

51混凝土取芯机200mm.套1

52万能材料试验机lOOOkN台1

53锚杆拉拔仪M-40套1

54水泥抗压夹具40X40mm个1

55虹吸筒/个1

56气泵YX-I台1

57粉煤灰试验装置套1

58必要的土工设备套1

9.3本工程配合比设计及试验检测主要采用规程规范

9.4.1混凝土配合比设计原则

混凝土配合比的设计根据各种不同类型结构物的混凝土配合比必须通过试验选定，其

求验方法应遵循DL/T5330-2005规范和工程设计、图纸提供设计指标要求进行配合比设计。

水工混凝土水胶比的最大允许值符合DL/T5144-2001有关规范规定。

混凝土浇筑地点的碎坍落度应满足表9.4.1的要求。

表9・4・1混凝土坍落度

序号混凝土类型混凝土坍落度（CM）

1水工素混凝土或少筋混凝上1-4

2配筋率不超过1%的钢筋混凝土3s6

3配筋率超过退的钢筋混凝土5〜9

4泵送混凝土1078

混凝土使用有碱活性反应的骨料时，配合比选择必须控制碎中的总含碱量（碎含碱量计算

方法按照DL/T5144-2001附录B）,以保证碎的耐久性。

⑴在进行混凝土配合比设计前，收集有关原材料的资料，并按有关标准对水泥、掺和

料、外加剂、砂石骨料等的性能进行检验，并符合标准规定。

⑵根据工程要求、结构型式、施工条件和原材料状况，配制出既满足工作性、强度及

耐久性等要求又经济合理的混凝土。

⑶在满足工作性要求的前提下，宜选用较小的用水量；

⑷在满足强度、耐久性及其他要求的前提下，选定合适的水胶比；

⑸最优砂率应根据骨料品种、品质、粒径、水胶比和砂的细度模数等通过试验选取。

即在保证混凝土拌和物具有良好的粘聚性并达到要求的工作性时用水量较小、拌和物密度

较大所对应的砂率；

⑹根据试验选用最大粒径较大的骨料及最佳级配。水工大体积混凝土宜尽量使用最大

粒径较大的骨料，石子最佳级配（或组合比）应通过试验确定，一般以紧密堆积密度较大，

用水量较小时的级配为宜。

⑺根据体积法或质量法计算砂、石用量；

⑻进行混凝土配合比设计时，除遵守《水工混凝土配合比设计规程》DL/T5330-2005及

《水工混凝土试验规程》DL/T5150-2001的规定外，还应符合国家现行

有关标准的规定。

9.4.2混凝土配制强度的确定

混凝土配制强度按下式计算:

/cu,0=/cu,k+tO

式中：

/CU,0-混凝土配制强度,MPa；

/cu,k-混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值，MPa；

1一概率度系数，由给定的保证率P选定，其值按表9.4-2选用;

□一混凝土立方体抗压强度标准差，MPao按表9.4-3选用

表9.4-2保证率和概率度系数关系

保证率p（%）70.075.080.084.185.090.095.097.799.9

概率度系数0.5250.6750.8401.01.0401.281.6452.00

表9・4・3混凝土标准差。选用值（N4三2）

设计龄期混凝土强度等级（MPA）W1520-2530-3540〜4550

混凝土抗压强度标准差。（MPa）3.54.04.55.05.5

943外加剂及掺和料掺量

⑴外加剂的选择根据混凝土性能要求、施工需要、并结合工程选定的混凝土原材料进

行适应性试验，经论证和技术经济分析后选择合适外加剂种类和掺量，外加剂掺量按胶凝

材料质量的百分比计，其质量品质指标符合国家和行业现行有关标准的规定。

有抗冻要求的混凝土，必须掺用引气剂，混凝土含气量及掺量根据混凝土抗冻等级和

骨料最大粒径等经试验确定。

⑵掺和料选用品种和掺量根据工程技术要求，粉煤灰掺量不小于胶凝材料的25%,具

体通过试验确定，其最高掺量符合规范规定。质量品质指标符合国家和行业现行有关标准

的规定

9.4.4混凝土配合比的计算

⑴混凝十配合比的计算以饱和面干状态骨料为基准c

⑵混凝土配合比应按下列步骤进行计算：

①计算配制强度/cu,0,求出相应的水胶比，并根据混凝土抗渗、抗冻等级等要求和

允许的最大水胶比限值选定水胶比；

②选取混凝土的用水量，并计算出混凝土的水泥用量（或胶凝材料用量）；

③选取砂率，计算砂子和石子的用量，并提出供试配用的计算配合比。

④根据混凝土配制强度选择水胶比。在适宜范闱内，可选择3~5个水胶匕，在一定

条件下通过试验，建立强度与水胶比的回归方程(1-2)或图表，按强度与水胶比关系，选择

相应于配制强度的水胶比。

/cu,0=A/ce[(c+p)/w-B]

w/(c+p)-\fee/{/cu,O-AB/ce)

式中：

/cu,0—混凝土的配制强度，MPa；

Fee-水泥28d龄期抗压强度实测值，MPa；

(c+p)/w—胶水比；

W/(c+p)—水胶比；

AsB-回归系数，应根据工程使用的水泥、掺和料、骨料、外加剂等，通过试验由建立

的水胶比与混凝土强度关系式确定。

9.4.5混凝土配合比的试配、调整和确定

⑴试配

①在混凝土配合比试配时，应采用工程中实际使用的原材料。混凝土的拌和，按

DL/T5150-2001进行。

②在混凝土试配时，每盘混凝土的最小拌和量应符合规范的规定，当采用机械拌和时，

其拌和量不宜小于拌和机额定拌和量的1/4o

③按计算的配合比进行武拌，根据坍落度、含气量、泌水、离析等情况判断混凝土拌和

物的工作性，对初步确定的用水量、砂率、外加剂掺量等进行适当调整。用选定的水胶比

和用水量，每次增减砂率遥〜2%进行试拌，坍落度最大时的砂率即为最优砂率。用最优砂率

试拌，调整用水量至混凝土拌和物满足工作性要求，然后提出进行混凝土抗压强度试验用

的配合比。

④混凝土强度试验至少应采用三个不同水胶比的配合比，其中一个应为计算确定的配合

比，其他配合比的用水量不变，水胶比依次增减，变化幅度为S05,砂率可相应增减1%。当

不同水胶比的混凝土拌和物坍落度与要求值的差超过允许偏差时，可通过增、减用水量进

行调整。

⑤根据试配的配合比成型混凝土立方体抗压强度试件，标准养护到规定龄期进行抗压强

度试验。根据试验得出混凝土抗压强度与水胶比关系曲线，用作图法或计算法求出与混凝

土配制强度(/cu,0)相对应的水胶比。

⑵调整

①按试配结果，计算混凝土各项材料用量和比例，并按下述方法进行校正。

②经试配确定配合比后，尚应按下列步骤进行校正：

按确定的材料用量用下式计算每立方米混凝土拌和物的质量：

me,c=mw+mc+mp+ms+mg

按下式计算混凝土配合比校正系数6：

S-me,t/me,c

式中：5一配合比校正系数；

me,c—每立方米混凝土拌和物质量计算值，kg；

me,t-每立方米混凝土拌和物质量实测值，kg；

mw—每立方米混凝土用水量，kg；

n】e—每立方米混凝土水泥用量，kg；

mp-每立方米混凝土掺和料用量，kg；

ms一每立方米混凝土砂子用量，kg；

mg-每立方米混凝土石子用量，kg；

按校正系数6对配合比中各项材料用量进行调整，即为调整的设计配合比。

⑶确定

①当混凝土有抗渗、抗冻等其他技术指标要求时，用满足抗压强度要求的设计配合比,

按DL/T5150进行相关键性能试验。如不满足要求，则对配合比进行适当调整，直到满足设

计要求为止。

②当使用过程中遇下列情况之一时，调整或重新进行配合比设计：

混凝土性能指标要求有变化时；

混凝土原材料品种、质量有明显变化时。

9.5特种混凝土配合比设计

特种混凝土配合比设十方法与常态混凝土配合比设计方法相同。

9.5.1预应力混凝土所用原材料

配合比设计应符合下列规定

水泥：宜选用强度等级不低于42.5级的硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥或普通硅酸盐水

泥；不宜使用矿渣硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥。

骨料：应选用质地坚硬，级配良好的中粗砂。应选用连续级配骨料，最大粒径不应超

过40mm0

外加剂：不宜掺用氯离子含量超过水泥质量0.0般的外加剂。

掺和料：不宜掺用掺和料。

混凝土早期强度应能满足施加预应力的要求.

9.5.2喷射混凝土配合比

⑴喷射混凝土所用原材料，配合比设计应符合下列规定：

①水泥：优先选用普道硅酸盐水泥，当有防腐或特殊要求时，经监理人批准，可采用

特种水泥。水泥强度等级不应低于42.5。进场水泥应有生产厂的质量证明书。

②骨料：细骨料应采用坚硬耐久的粗、中砂，细度模数宜大于2.5,使用时的含水率宜

控制在5〜7%；粗骨料应采用耐久的卵石或碎石，粒径不应大于15111111;喷射混凝土中不

得使用含有活性二氧化硅的骨料，喷射混凝土的骨料级配，应满足表9.57的规定。

表9.5-1喷射混凝土用骨料级配

通过各种筛径的累计重量百分数(%)

项目

0.15mm0.3mm0.6mm1.2mm2.5mm5mm10mm15mm

优(%)5〜710^1517~2223〜3134〜4350~6078〜82100

良瑜)rs5〜2213〜3118〜4126〜5440〜7062〜90100

③水：应符合本技术条款的规定。

外加剂：速凝剂的质量符合施工图纸要求并有生产厂的质量证明书，初凝时间不应大

于5min,终凝时间不应大于lOmin,选用外加剂经监理人批准。

钢纤维：钢纤维采用冷拉高强钢丝，其抗拉强度不得低于lOOOMPa,纤维的直径应为

0.3飞.5mm，长度20^35ml1b两端带驾钩。

外掺料：当工程需要采用外掺料时，掺量应通过试验确定，加外掺料后的喷射混凝土

性能必须满足设计要求。

喷射混凝土配合比，通过室内试验和现场试验选定，并符合施工图纸要求，在保证喷

层性能指标的前提下，尽量减少水泥和水的用量。速凝剂的掺量应通过现场试验确定，喷

射混凝土的初凝和终凝时间，满足施工图纸和现场喷射工艺的要求，喷射混凝土的强度符

合施工图纸要求，配合比试验成果应报送监理人。

⑵喷射钢纤维混凝土

①按施工图纸或监理人指示的范围使用喷射钢纤维混凝土，保证钢纤维在拌和时有良好

的分散性，有锈蚀的钢纤维严禁使用。每m3喷混凝土掺量35〜50kg,具体实施时通过试验

确定，并报监理人批准。掺量调整时必须经监理人批准。

②钢纤维长度偏差不应超过长度公称值的±5%,骨料粒径不大于10mm；钢纤维不得有

明显的锈蚀和油渍及其它妨碍钢纤维与水泥粘结的杂质，钢纤维内含有因加工不良造成的

粘连片、铁屑及杂质的总重量不应超过钢纤维重量的居。

9.5.3泵送混凝土配合比

遵循《水工混凝土施工规范》(DL/T5144-2001)配合比的选定规定及《水工混凝土配合

比设计规程》(DL/T5330-2005)中方法进行泵送混凝土配合比设计。泵送混凝土的配合比应

满足设计的各项技术指标及施工质量控制、工艺要求。生产用的泵送混凝土配合比应通过

试验确定，并报监理人批准.

⑴粉煤灰掺量综合考虑水泥、掺合料和砂子的品质因素，通过试验确定。

⑵砂率：通过试验选取最佳砂率值，并不得低于40%。粗骨料选用最大粒径为40mnio⑶

单位用水量：根据施工要求的坍落度(10~18Cni)和砂率等通过试验确定。

9.5.4灌注混凝土配合比

⑴水泥标号应不低于42.5号，其初凝时间不早于2.5h；

⑵粗骨料宜优先选用卵石，或采用级配良好的碎石；

⑶粗骨料粒径不得大于导管内径的1/8及钢筋最小净距的1/4,同时不得大于40mm；

⑷细骨料家采用级配良好的中砂；混凝土的砂率宜为40^0%；

⑸只有得到监理人的批准，才能使用缓凝外加剂；抗硫酸盐水泥应按图纸说明，或按

监理人的要求采用

⑹水灰比宜为0.5Y).6,坍落度宜为160s220mm；

⑺除非监理人另有许可，水泥用量应不少于350kg/

9.6配合比试验报告

混凝土配合比试验提供如下数据及资料

⑴所用的每种材料及其试验数据的详细描述。

⑵试验方法、程序及设备的详细描述。

⑶试验成果及具说明；

(4)不同水胶比与不同龄期的混凝土强度曲线及数据；

⑸不同掺和料掺量与强度关系曲线及数据；

⑹各种龄期混凝土的容重、抗压强度、抗拉强度、极限拉伸值、弹性模量、坍落度和初

凝、终凝时间等试验资料

⑺除以上述要求外，还必须给出符合技术条款列出的各项试验资料。

(8)混凝上配合比试验报告必须经监理工程师批准，才能用丁施工。

⑼施工过程中，承包人需要改变经监理工程师批准的混凝土配合比，必须重新提交试验

报告，报监理人批准。

9.7混凝土性能原材料的试验及现场质量控制

⑴混凝土原材料的质量检验

①水泥检验

每批水泥均应rr厂家的品质试验报告，按国家和行业的有关规定，对每批水泥进行抽样

检测，必要时还应进行化学成分分析。检测取样以200〜4001同品种、同强度等级的水泥为

一个取样单位，不足200t也应作为一个取样单位。检测的项目包括：水泥强度等级、凝结

时间、体积安定性、稠度、细度、比重、烧失量、碱含量、Mg0>S03等试验，监理人认为有

必要时，可要求进行水化热试验。

②混合材料检验

粉煤灰及其它经批准的掺合料的检测取样以每200t为一取样单位，小足200t也作为

一取样单位。检测项目包括细度（比表面积）、含水量、游离氧化钙、需水量比、烧失量和

三氧化硫等指标。

③外加剂的检验

配制混凝土所使用的各种外加剂应有厂家合格证书，承包人应对其质量按国家和行业标

准进行试验鉴定。贮存时间过长的应重新取样，严禁使用变质的不合格外加剂。

外加剂的分批以掺量划分，掺量大于或等于1%的外加剂以100t为一批，掺量小于1%的

外加剂以50t为一批，掺料小于0.01%的外加剂以It为一批，一批进场的外加剂不足一个

批号数量的，应视为一批遂行检验。对配置的外加剂溶液浓度，每班至少检查一次。

④水质检查

拌和及养护混凝土所用的水，除按规定进行水质分析外，按监理人指示进行定期检测。

在水源改变或对水质有怀疑时，应采取砂浆强度试验法进行检测对比，如果水样制成的砂

浆的抗压强度低于原合格水源制成的砂浆28天龄期抗压强度的90欧时，该水不能继续使用。

拌和与养护混凝土的PH值和水中的不溶物、可溶物、氯化物、硫酸盐的含量应符合表

9.7-1的规定。

表9.74拌和与养护用水的指标要求

项目钢筋混凝土素混凝土

PH值>4>4

不溶物mg/L<2000<5000

可溶物mg/L<5000<10000

氯化物（以门-计）mg/L<1200<350