商品混凝土配合比的设计

商品混凝土配合比的设计

混凝土配台比设计就是根据工程要求、结构形式和施工条件确定出混凝土的组分，即水泥、粗细集料和水的比例。

我国普通混凝土配合比设计是按原材料性能及对混凝土的技术要求进行计算，并经过试验室试配调整，然后定出满足设计和施工要求并比较经济合理的配台比。而商品混凝土配合比计算大都是根据经验试验确定。由于商品混凝土多数需通过泵送完成浇筑任务，基本属于流动性和大流动性混凝土．一般耍使用高效减水剂或掺活性掺和料，使配合比基本参数的确定经过大量的配合比设计和试配实践而得到。

1 试配用配合比计算

1．1 计算混凝土施工配制强度fcu，o

混凝土试配强度可按下式计算：

fcu，0≥fcu，k+ 1．6456

式中：fcu．o一混凝土施工配制强度（MPa）；

fcu．k——设计的混凝土强度标准值（MPa）；

σ——混凝土强度标准差。

计算混凝土试配强度的关键：一是确定混凝土设计强度等级的龄期；二是确定混凝土强度标准差。

（1）设计混凝土强度标准值的龄期

《混凝土结构设计规范》（GBJ10）、《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204）规定，设计混凝土强度标准值的龄期为28天。

（2）强度标准差σ

标准差，叉称均方差、标准离差等，由统计计算而得。商品混凝土站统计周期可取1个月．同品种的混凝土强度试件组数不少于25组。强度标准差的大小反映商品混凝土站的管理水平。为了保证95％的混凝土强度大于或等于设计强度，需较大幅度提高混凝土的配制强度，即提高混凝土水泥用量，这样，虽降低了经济效益，但混凝土强度可靠性得到了保障。由于商品混凝土站原料稳定，计量精确，生产技术管理水平较高．统计所得的强度标准差值较小，有的甚至小于GB50204—92及JGJ／T55—96规定的下限（即C20或C25时6=2.5MPa，等于或大于C30时为3.OMPa）。在配合比设计时，还应考虑到施工现场条件及施工单位的技术管理水平。本文建议商品混凝土站取用的强度标准差应低于GB50204中的推荐值。（见表1）

1.2 计算水灰比

混凝土的配制强度（fcu．o）与其水灰比（W／C）及所用的水泥强度（fce）成线性关系，即鲍罗米公式：

Fcu.o=A-fce（c／w—B）

式中：fcu.0——混凝土所要求的配制强度（MPa）；

fce——水泥实际强度；

c／w——灰水比值；

A，B～常数。

采用强度计算公式具体形式，可导出水灰比计算公式：

经验得出，同级别混凝土，一般条件和较差条件水灰比相差约0. 05，水泥用量相差约30kg／m3。

1.3 选取用水量．计算水泥用量及粉攥灰用量

（1）用水量的确定

选择适宜的用水量是商品混凝土配合比设计中的关键，应处理好如下两个环节：一是用水量与外加剂用量及水泥用量之间的关系（若用水量多．则外加剂掺量少，而水泥用量多）；二是用水量和外加剂用量与出厂坍落度及工地交付坍落度之间的匹配关系。

笔者通过多组对泵送剂的试验，资料表明，基准坍落度5—7cm，泵送剂常用掺量下，混凝土30—90min内的坍落度损失很小，可泵性良好。当基准混凝土坍落度为2—4cm，取

常用泵送剂掺量时起始坍落度也可达到20cm，但损失较快，半小时后坍落度只有1Ocm左右。

影响混凝土坍落度的因素，除了用水量及外加剂品种及掺量外，还有砂子的细度、石子的粒径及含泥量、粉煤灰质量及用量、水泥品种及用量等。商品混凝土站由于原材料固定，通过试验建立夏季和冬季现场交货坍落度与用水量关系表。在能保证可泵性的情况下，减少用水量是节省水泥的有效途径。

（2）水泥用量mco

用水量确定后，根据水灰比确定水泥用量：

mco=mwo÷w/c

泵送混凝土的水泥用量不宜小于300kg／m3，抗渗混凝土的水泥用量不宜小于320kg／m3。水泥用量的多少反映一个商品混凝土站的质量管理水平。我公司生产商品混凝土参考用水量及不同等级混凝土水泥用量见表2。

（3）粉煤灰用量（m ）及掺粉煤灰后的水泥用量m

商品混凝土中普遍采用超量取代法掺粉煤灰，在普通钢筋混凝土中，粉煤灰掺量不宜超过基准混凝土水泥用量的35％，取代水泥率不宜超过20％。这与所用的水泥及混凝土级别有关，取代水泥的最大限量见表3，粉煤灰超量系数见表4。

粉煤灰混凝土配合比设计时，先根据表3选择βc ，求出粉煤灰混凝土的水泥用量mc：

1.4 选择台理的砂率（βs）

商品混凝土砂率可根据经验选用或通过试验确定试拌时，拟定三个砂率，其中间值为经验值，上、下各加减2％．试拌时测定停放30min混凝土拌合物的坍落度。经多次试验，以既不离散坍落度又大的砂率为合理砂率。然后增减用水量或泵送剂用量，使坍落度满足施工要求。

影响砂率的因素有：石子的粒径及级配，砂子的细度，水泥用量及粉煤灰用量一般，石子较粗及级配较好，砂子较细，水灰比较小（即水泥用量较多）及粉煤灰掺量较多时，砂率较小；反之，则砂率偏大。建议用碎石时的砂率为38—44％，卵石时36—42％。此外，砂率的合理性还直接影响混凝土的可泵性，本文在此不作阐述。

1.5计算砂、石用量，提出试配用混凝土配台比上述1.1～1．4步骤完成后，可用重量法或体积法直接求得砂、石用量。

2 混凝土配台比的试配、调整与确定

试配是商品混凝土配合比设计中的重要环节，试配的目的一是通过调整水泥用量得到合同要求的强度及符合有关物理力学性能的施工配合比；二是通过调整用水量、泵送剂掺量及砂率，得出具有良好的可泵性、供强度试配用的基准配合比。

下面就试配过程中常见现象及调整方法例表5供参考。

由试验得出各灰水比及其对应的28天混凝土强度关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度（fcu．o）相对应的灰水比。当馄凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2％时，上述确定的水、水泥及砂石用量即为确定的配合比。与二者之差超过