论混凝土配合比试验研究

论混凝土配合比试验研究

黄庆鑫

广东华路交通科技有限公司

摘要：通过结合施工图纸设计的条件要素，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调配是在经验、理论指导下的实践性过程。

关键词：混凝土；设计；试配；调整；配合比设计

引言：混凝土一般是由水泥、砂、石和水组成。为改善混凝土的某些性能，还常加入适量的外加剂和掺合料。混凝土中各种材料之间的比例关系称为混凝土的配合比。主要的参数为水胶比，砂率，用水量。混凝土随着科学的不断发展，其用途也越来越广泛。

一、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）选用合适的材料

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。

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，降低混凝土温度。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。

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。

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，因此粉煤灰的掺量应经试验室多次试配确定其最佳掺量。

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。包括（减水剂、引气剂、调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂；缓凝剂，改善混凝土耐久性的外加剂；引气剂，改善混凝土其它性能的外加剂；膨胀剂，一般在梁板管道压浆使用，能让管道内的水泥浆饱满）。

（2）按JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》计算混凝土的配制强度、水胶比、选定每立方米混凝土拌合物的用水量、砂率；假定每立方米混凝土拌合物的质量，计算出每立方米的胶凝材料、砂、石用量。

二、混凝土配合比设计参数

进行混凝土配合比设计，是对混凝土抗压性、抗折性等基本性能的保障，合理设计混凝土的配合比同时也对施工路面的质量提供了质量保证，由此可知，进行混凝土配合比的合理设计是进行路面施工的主要环节。其中，混凝土的配合比设计主要涵盖了明确弯拉强度、选择混凝土坍落度、确定水灰比以及选择砂率等几方面内容。

（一）明确配制弯拉强度混凝土的配置强度是能够影响混凝土质量的主要因素，受设计强度、施工单位的施工技术两方面影响，传统的强度配置是在设计强度数值乘1.10～1.15之间富余系数，选择系数时以大数值为宜，通常情况下施工企业很难达到规定系数。计算配置强度时要立足于施工设备的性能、人员的水平，强度不宜过低。

（二）明确碎石级配根据调查研究得知，碎石级配对混凝土强度形成的影响比较大，同时在选择碎石级配时也能够以混凝土的类型与施工具体操作位置为主进行选择，如果调配钢筋混凝土，那么适宜选择4.75～19mm或4.75～26.5mm的连续级配碎石；除此之外，也能够在配制前度的基础上进行碎石选择，通常配制强度为3.5～5.0MPa的混凝土，适宜选择4.75～26.5mm或4.75～31.5mm的连续级配碎石。

（三）确定水灰比能够对混凝土强度造成影响的因素主要是水灰比，然而影响水灰比的和主要因素包括混凝土工作性要求与减水剂的减水率两点，经过相关调查研究得知，当水灰比增加到0.44时，这时混凝土的抗折强度将减小9%左右，所以，在保证混凝土强度与耐久性的前提下，水灰比尽量较小，据相关规定要求，水灰比最好小于0.44。

（四）确定单位水泥用量单位水泥用量也十分重要，其大小是否合理对耐久性能以及施工成本造成影响，在水灰比相同的情况下，水泥用量过高，但混凝土的强度却没有提高，反而呈现下降趋势，那么混凝土自身工作性能则会进行完善。在路面施工时，按照要求规定单位水泥的用量不宜小于300kg/m3，最大值不宜超过400kg/m3，通常情况下，单位水泥的用量一般位于340～380kg/m3之间，并且当混凝土强度与工作性能达标的状况下，要求的单位水泥用量较小为好。如果用量过小，那么将会对混凝土的工作性能与强度造成影响，相反，如果过高，那么混凝土的经济性能将会下降，容易出现裂缝。

（五）确定砂率砂率的选择会对混凝土工作性能、混凝土的强度以及混凝土的泌水性造成直接的影响。当砂的细度模数在2.6～3.0之间变化时，最佳砂率为34%～38%。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。（3）了解施工工艺，如输送、浇筑的措施，使用机械化的程度，主要是对工作性和凝结时间的要求，便于选用外加剂及其掺量。（4）了解所能采购到的材料品种、质量和供应能力。（5）基本配合比拌制混凝土配料时，各种衡器应保持准确。对骨料的含水率应经常进行检测，雨天施工应增加测定次数，据以调整骨料和水的用量。放人拌和机内的第一盘混凝土材料应含有适量的水泥、砂和水，以覆盖拌和筒的内壁而不降低拌和物所需的含浆量。每一工作班正式称量前，应对计量设备进行重点校核。计量器具应定期检定，经大修、中修或迁移至新的地点后，也应进行检定。混凝土应使用机械搅拌，零星工程的塑性混凝土也可用人工拌和。用机械搅拌时，自全部材料装入搅拌筒至开始出料的最短搅拌时间应按设备出厂说明书的规定。

四、混凝土配合比试配、调整与确定

混凝土试配应采用强制式搅拌机进行搅拌，搅拌方法宜与施工采用的方法相同。每盘混凝土试配的最小搅拌量应符合相关规定，并不应小于搅拌机公称容量的1/4且不应大于搅拌机公称容量。试验室成型条件应符合相关标准的规定。

1、在计算配合比的基础上进行试拌。计算水胶比宜保持不变，并应通过调整配合比其他参数使混凝土拌合物性能符合设计和施工要求，然后修正计算配合比，提出试拌配合比。

2、在试拌配合比的基础上应进行混凝土强度试验。应采用三个不同的配合比，其中一个为试拌配合比，另外两个配合比的水胶比宜较试拌配合比分别增加和减少0.05，用水量应与试拌配合比相同，砂率可分别增加和减少1%。拌合物性能应符合设计和施工要求。每个配合比应至少制作一组试件，并应标准养护到28d或设计规定龄期时试压。

3、配合比的调整与确定。根据混凝土强度试验结果，绘制强度和胶水比的线性关系图或插值法确定略大于配制强度对应的胶水比；在试拌配合比的基础上，各种原材料用量应根据确定的水胶比作相应调整。

五、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。

混凝土的运输能力应适应混凝土凝结速度和浇筑速度的需要，使浇筑工作不间断，并使混凝土运到浇筑地点时仍保持均匀性和规定的坍落度。当混凝土拌和物运距较近时，可采用无搅拌器的运输工具运输；当运距较远时，宜采用搅拌运输车运输。

结束语：

通过阐述的试验，混凝土的配合比需要良好的试验经验和耐心的去按步骤试验，否则达不到设计混凝土标号的力学性能及物理性能要求，既浪费了材料又耽误了时间，更加严重的是如果按照不符合要求的配合比制作出来的混凝土结构物，可能将酿成悲剧，造成不必要的损失。

参考文献：

（1）王秉纲.公路工程混合料配合比设计与试验技术手册2011.7

（2）龙铁军.活化掺合料混凝土的研究2012.9

（3）江石山.结构轻集料混凝土的现状与发展趋势.2011.2

（4）张孟.水工混凝土试验规程2014.7

（5）温树林.普通混凝土配合比设计规程2015.9