混凝土配合比设计试验报告

混凝⼟配合⽐设计试验报告
混凝⼟配合⽐设计试验报告
⼀、配合⽐设计理论依据
1、《民航机场场道⼯程施⼯技术要求》1996—10
2、《XX国际机场迁建⼯程——场道道⾯⼯程补充施⼯技术要求》
3、《⽔泥胶砂强度检测⽅法（ISO）法》GBT17671—1999
4、《公路集料试验规程》JTJ058—2000
5、《⽔泥混凝⼟路⾯施⼯及验收规范》GB97—87
6、《公路⼯程⽔泥混凝⼟试验规程》JTJ053—94
7、《普通混凝⼟配合⽐设计规程》JGJ55—2000J64—2000
8、《硅酸盐⽔泥、普通硅酸盐⽔泥》GB175
9、《混凝⼟外加剂⼀等品规定指标》（GB8076-1997）
10、《混凝⼟外加剂应⽤技术规范》（GBJ119-88）
⼆、道⾯混凝⼟设计要求如下：
2.1、强度：28天抗折强度5.0Mpa；
2.2、和易性要求：维勃稠度20-40s，或塌落度⼩于10mm；
2.3、耐久性要求：⽔泥⽤量不少于300Kg/m3，也不宜⼤于330Kg/m3；⽔灰⽐不宜⼤于0.44；
2.4、⽔泥混凝⼟所⽤原材料应符合《民航机场场道⼯程施⼯技术要求》1996—10中的有关要求外，尚应符合以下规定：2.4.1⽔泥道⾯及道肩⾯层混凝⼟可采⽤标号为525的硅酸盐⽔泥。

⽔泥中氧化镁含量不宜⼤于3%，碱含量不⼤于0.6%。

⽔泥的其他质量应符合《硅酸盐⽔泥、普通硅酸盐⽔泥》GB175的有关规定。

2.4.2砂宜采⽤细度模数为2.65～
3.20的中粗河砂。

砂的含泥量不得⼤于3%，含泥量超过规定时应冲洗。

应委托有资格的试验单位，按《公路集料试验规
程》JTJ058—2000中的岩相法对每种料源测定其碱活性，有碱活性的砂不得使⽤。

2.4.3碎⽯圆孔筛最⼤粒径为40mm。

应委托有资格的试验单位，按《公路集料试验规程》JTJ058—2000中的岩相法对每种料源测定其碱活性，有碱活性的碎⽯不得使⽤。

碎⽯应按圆孔筛5～20mm、20～40mm两级级配分
别备料，两种碎⽯混合后的颗粒级配应符合下表要求：
2.4.4⽔冲洗集料、拌和混凝⼟及混凝⼟养⽣可采⽤⼀般饮⽤⽔。

使⽤河⽔、池⽔或其他⽔应符合下列要求：①⽔中不得含有影响⽔泥正常凝结
和硬化的有害杂质，如油、糖、酸、碱、盐等；②硫酸盐含量（按SO2-1计）不超过2.7mg/cm3；③pH值⼤于4；含盐总量不得超过5mg/cm3。

2.4.5外加剂⽔泥混凝⼟中需要掺⽤外加剂时，必须根据⼯程要求，通过试验选定外加剂的种类和⽤量。

外加剂的质量应符合《混凝⼟外加剂⼀
等品规定指标》（GB8076-1997）的规定要求，其使⽤应符合《混凝⼟外加
剂应⽤技术规范》（GBJ119-88）的规定要求。

不得使⽤pH值⼤于8的碱
性外加剂。

施⼯过程中应严格控制外加剂剂量，现场有专⼈配制。

三、确定原材料
我们根据招标⽂件、投标书、与业主签订的施⼯合同及施⼯图纸的要
求确定使⽤下列材料：
3.1⽔泥，采⽤业主指定的⼴州市珠江⽔泥⼚⽣产的粤秀牌42.5RⅡ型硅酸盐⽔泥；主要指标如下：
密度r c=3.1Kg/L；
Rc=54Mpa
Rf=8.9Mpa
式中Rc-----实测⽔泥28d抗压强度；
Rf-----实测⽔泥28d抗折强度。

3.2碎⽯，采⽤业主指定的中铁建⼚⼯程局⽣产的⽯灰岩碎⽯；主要指标如下：
密度r⽯=2.74Kg/L
堆积密度r o⽯=1.64Kg/L（⼤⽯：⼩⽯=85：15）
3.3⽔，采⽤业主供应的⾃来⽔；
3.4外加剂，采⽤业主指定的中航⼭西机场⼯程化⼯公司⽣产的糖钙型R C-B减⽔剂；
3.5砂，我部对机场附近范围内的所有采砂⼚进⾏全部考察，并对质量、价格、运距、⽣产规模进⾏全⽅位考虑，确定采⽤清远北江河河砂。

主要指标如下：
细度模数2.90
密度r砂=2.65Kg/L
堆积密度r o砂=1.56Kg/L
我们对上述五种原材料进⾏抽样检测，并委托花都市省⾼速公路检测中⼼试验室检测，结果均符合《场道道⾯⼯程补充施⼯技术要求》，检测
结果附后。

∑
(f )
∑
f - n f
四、配合⽐设计
4.1 确定混凝⼟配制强度规范要求
4.1.1《普通混凝⼟配合⽐设计规程》JGJ55—2000 J64—2000 要求
f f 配≥f f 标+1.645σ
式中：f f 配 ---砼的配制抗折强度（Mpa ），即所需的平均抗折强度。

f f 标---砼的设计抗折标号（Mpa ）
σ--施⼯单位砼抗折强度的标准偏差值（Mpa ）
4.1.2《民航机场场道⼯程施⼯技术要求》1996—10
f f 配≥1.15f f 标
式中：f f 配 ---砼的配制抗折强度（Mpa ），即所需的平均抗折强度。

f f 标---砼的设计抗折标号（Mpa ）
4.2 标准差的确定
σ值反映施⼯单位的质量控制⽔平，控制⽔平⾼，σ值较⼩，即强
度的变异较⼩。

质量控制较好的σ为 0.3MPa-0.5MPa 。

σ值由计算得出，施⼯单位如具有 30 组以上现场砼抗折强度的统计资料，σ可按下式求得：σ=
n
i =1
fi - f n - 1
f 2
或σ=
n
i =1
2
fi n - 1
f 2
式中： f fi ----第 i 组试件强度
f f ----n 组试件强度的平均值
n ----总试验组数
计算时，砼抗折强度的统计资料必须连续取 30 组以上，不得挑选。

因⽆该机场现场混凝⼟抗折强度的统计资料，根据《民航机场场道⼯
r 0砂 r ⽯
程施⼯技术要求》1996—10 的要求，确定标准差按 0.5Mpa 计。

4.3 配制强度确定
4.3.1 国
标 f f 配 1≥5＋1.645×0.5=5.82MPa
4.3.2 民
航 f f 配 2≥1.15×5=5.75Mpa
4.3.3 配制强度 f f 配 1> f f 配 2
f f 配= f f 配 1≥5.82Mpa
4.4 初步确定⽔灰⽐
f f 配=1.26R f (0.96-w/c)
即：w/c=0.96-f f 配/1.26R f =0.44
4.5 初步确定⽔泥质量和⽤⽔量
我们根据以往经验，⽔泥⽤量 Gc 取 310Kg/m 3,则⽤⽔量
Gw=310×0.44=136.4Kg/m 3
4.6 确定两级⽯⼦的配合⽐例，计算⽯⼦空隙率
我们⽤优选法选择空隙最⼩时的两级⽯⼦配合⽐例为最佳⽐例，⽐例
为：⼤⽯：⼩⽯=85：15，此⽐例中的堆积 r o ⽯=1.64Kg/L
⽯⼦空隙率 V 0=( r ⽯－r o ⽯)/ r ⽯×100%
=(2.74-1.64)/2.74×100%=40.1%
4.7 计算砂⽯⽐、含砂率
我们采⽤绝对体积砂⽯⽐计算砂⽯⽤量。

绝对体积砂⽯⽐ K= ? r 0⽯ r 砂
V 0 α
其中α为拨开系数取 1.2-1.3。

K=（1.56/1.64）×(2.74/2.65)×0.401×1.2=0.47
绝对体积砂⽯⽐为 0.47
由k值计算绝对体积含砂率S：
S=
V砂
V砂+V⽯
=
K
1+K
S=0.47/(1+0.47)=32%
4.8计算砂⽯总绝对体积V总
V总=1000-Gc/rc-Gw-10a
其中：a为砼含⽓量百分数（%）。

当不加引⽓型外加剂时取a=1(%) V总=1000-310/3.1-136.4/1-10=753.6L 4.9计算砂⽤量Gs与⽯⼦⽤量Gg
砂的绝对体积
V砂=V总×S=753.6×32%=241.2L
砂⽤量
Gs=241.2×2.65=639.2Kg
⽯⼦的绝对体积V⽯=V总-V砂=753.6-241.2=512.4L
⽯⼦⽤量Gg=V⽯×r⽯=512.4×2.74=1404Kg
Gg=1404Kg 其中：⼤⽯1193.4Kg ⼩⽯210.6Kg
4.10列出1m3砼组成材料⽤量与砼计算密度
１m3砼组成材料⽤量（kg）：
⽔泥P·Ⅱ42.5R310
⽔136.4
砂（中粗砂）639.2
碎⽯5-20210.6
碎⽯20-401193.4
计算密度=2489.6Kg/m3
五、试拌与调整
5.1调整含砂率
⽤优选法（分数法）确定流动性和粘聚性最好的含砂率
依据计算出的含砂率，左右扩展得出⼀个优选范围，⼀般可凑成13或8个分格；在选定的范围内⽤分数法进⾏优选，试验⽐较指标是混凝⼟拌合物的维勃稠度，在⽔灰⽐、⽔泥⽤量⼀定的条件下，维勃稠度秒数最⼩的含砂率是最优含砂率。

最优含砂率维勃稠度试验统计表
最优含砂率是32%。

最佳⽔泥⽤量为315Kg/m 3
5.2 调整⽔泥⽤量，同时调整⽤⽔量，保持⽔灰⽐不变
当处于最佳含砂率情况下，流动性仍低于设计要求维勃稠度 20～40 秒
时，应适当增加⽔泥⽤量和增加相应的⽤⽔量；当流动性明显⾼于设计要
求时，也可适当减少⽔泥⽤量。

在整个调整过程中⽔灰⽐不变。

六、密度校核
由于计算⽅法本⾝的误差以及由于⾻料的参数测的误差，由步骤九所
得到的配合⽐，其 1m 3 砼组成材料⽤量所配制出的砼不⼀定正好是 1m 3，即
计算密度与实测密度之间存在的误差。

⼀般误差在±2%以内。

我们根据实测密度的平均值来修正 1m 3 砼组成材料⽤量。

修正的⽅法是：
求修正系数
R= 砼实测密度平均值
砼计算密度
将经过试拌调整满⾜和易性要求的 1m 3 砼的计算组成材料⽤量乘以修
正系数 R ，就得到实际上 1m 3 砼组成材料⽤量。

我们就得到⼀个供强度校核
⽤的配合⽐。

七、强度校核
经过计算和试拌所确定的配合⽐，其平均抗折强度能否达到f f配，还必须通过强度试验为检验，即所谓强度校核。

7.1强度试验应不⼩于6组试件，每组包括3个试件。

当6组试件强度试
验结果的总平均值⼤于等于f f配，强度变异标准偏差⼩于等于0.5Mpa时，则可以认为该配合⽐是合格的。

若标准偏差⼤于
0.5Mpa则说明试验室试
验误差较⼤。

则应重新成型6组试件进⾏强度试验。

若6组试件的平均强度达不到f f配，则认为该配合⽐不合格，应该选⽤较⼩⽔灰⽐，进⾏计算，试配调整与强度校核，直到满⾜f f配要求为⽌。

7.2实际⼯作中为了加快⼯作进度，应该同时平⾏进⾏三种以上不同⽔灰
⽐的配合⽐的计算，试配调整与强度校核⼯作，并从中选择满⾜f f配要求并且⼜较经济的配合⽐。

7.3配合⽐的试验⽅法
试模为150×150×550
拌和：采⽤机械拌和
养护：采⽤标养，温度为20℃±2，相对温度≥90%
成型：采⽤1㎡振动台捣实
7.4砼配合⽐所列出的1m3砼砂⽯材料⽤量都是指⼲燥（⽓⼲）状态下的⽤量。

在施⼯现场，砂⽯材料露天堆放，含⽔率常有变化，⼯地实验室应该根据实际含⽔率，及时计算施⼯现场的配合⽐，才能保证设计配合⽐的正确执⾏。

由于施⼯原材料来⾃若⼲产地，对不同的材料进⾏正交配⽐，满⾜设计要求，确保施⼯顺利进⾏。

材料级配变异加上拌和和配⽐精度，产⽣⼀个混合料变异，此种变异在设计要求的范围之内。

在此设计要求的范围之内也满⾜地理、⽓候变化及温度变化产⽣的变异。

⼋、结论
根据《⽔泥混凝⼟路⾯施⼯及验收规范》GBJ97-87中混凝⼟试块强度评定，评定我们所试配的7种配合⽐试块的抗折强度及标准差后，我们确认为配合⽐能满⾜设计及施⼯要求，可⽤于道⾯⽔泥混凝⼟施⼯。

①⽔泥⽤量为310kg/m3，⽔灰⽐为0.44，砂率为28%
⽔泥:⽔:砂:⼤⽯:⼩⽯=310:136.4:548.8:1052:409
②⽔泥⽤量为320kg/m3，⽔灰⽐为0.44，砂率为30%
⽔泥:⽔:砂:⼤⽯:⼩⽯=320:140.8:588:1022:397
③⽔泥⽤量为330kg/m3，⽔灰⽐为0.43，砂率为29%
⽔泥:⽔:砂:⼤⽯:⼩⽯=330:142:564:1031:400
④⽔泥⽤量为300kg/m3，⽔灰⽐为0.43，砂率为28%⽔泥:⽔:砂:⼤⽯:⼩⽯=300:129:556:1065:415
⑤⽔泥⽤量为315kg/m3，⽔灰⽐为0.44，砂率为28%⽔泥:⽔:砂:⼤⽯:⼩⽯=315:138.6:552:1030:440
⑥⽔泥⽤量为325kg/m3，⽔灰⽐为0.44，砂率为30%⽔泥:⽔:砂:⼤⽯:⼩⽯=325:143:585:1017:395
⑦⽔泥⽤量为315kg/m3，⽔灰⽐为0.43，砂率为30%⽔泥:⽔:砂:⼤⽯:⼩⽯=315:135.5:586:1020:396
以上7种配合⽐的抗折强度、抗压强度附后。