混凝土配合比设计优化方案

混凝土配合比设计优化方案

（太原西北二环ZH05标项目）

一、优化目的

在满足设计标准、施工和易性、耐久性前提下，通过配合比优化，提高混凝土各项工作性能、降低混凝土成本。

二、优化依据及原则

优化依据：①G2003太原绕城高速公路义望至凌井店段（太原西北二环）两阶段施工图设计；②《公路桥涵施工技术规范》JTG/T

F50-2020；③《公路隧道施工技术规范》JTG/T3660-2020；④JTG/T 3310-2019公路工程混凝土结构耐久性设计规范。

优化原则：满足施工和易性要求、满足耐久性要求、满足经济性要求。

三、原材料选用

1.水泥：根据项目涉及的混凝土的强度等级及标准要求，选用较为合理的水泥，一般选用P.O4

2.5普通硅酸盐水泥。（本项目采用岚县金隅水泥有限公司生产的P.O42.5普通硅酸盐水泥）。

2.砂：优先选用河砂，河砂供应紧张地区，可选机制砂代替，但要控制机制砂的级配、石粉含量指标，配合比设计时充分考虑砂率影响，经试验确定。（本项目采用娄烦县尖山铁矿生产的机制中砂）。

3.碎石：优先采用质地坚硬、洁净、级配合理、粒形良好、吸水率小的碎石。（本项目采用娄烦县尖山铁矿/古交岩鑫产生产5~20mm

碎石）。

4.粉煤灰：应选用能保证其产品品质稳定，来料均匀的生产单位，等级不低于II级。（本项目采用忻州广宇煤电有限公司生产的F类II级粉煤灰）。

5.水：符合国家标准的饮用水可直接作为混凝土的拌制和养护用水；当采用其他水源或对水质有疑问时，应对水质进行检验。（本项目古交地下水）。

6.外加剂：选用与水泥、矿物掺合料之间应具有良好的相容性的高效减水剂。（本项目采用安徽中铁工程材料科技公司生产的聚羧酸高性能减水剂掺量1.1%）。

四、配合比调整优化方向

1.水胶比确定：水胶比是指混凝土用水量与胶凝材料用量的比值，水胶比的大小直接决定混凝土强度，水胶比的大小与混凝土强度关系成反比，与稠度成正比，在能满足强度、耐久性、工作性的前提下宜取上限，既能满足要求，又能达到更好的经济性。

2.单方水量确定：根据设计坍落度、骨料粒径要求，结合现场施工工艺方法，选择合理的用水量。

3.粗集料：石子的粒径越大，其比表面积相应减小，因此所需的水泥浆量相应减少，在一定的和易性和水泥用量的条件下，则能减少用水量而提高混凝土强度，从这个意义上说，石子的粒径应尽量选用大一些的，但并不是粒径越大越好，一是粒径越大,颗粒内部缺陷存在的机率越大;二是粒径越大,颗粒在混凝土拌合中下沉速度越快,造

成混凝土内颗粒分布不均匀,进而使硬化后的混凝土强度降低, 特别是流动性较大的泵送混凝土更加明显，在普通混凝土中,碎石的最大粒径是根据构件的截面尺寸和钢筋间距来确定,粒径的大小对强度影响不大，多挡料混合时，应通过筛分，确定各档碎石的掺配比例，进行碎石的紧装堆积密度试验，选择其堆积密度最大、空隙率最小的掺配比例。

4.砂率：砂率的变动，会影响新拌混凝土中集料的级配，使集料的空隙率和总表面积有很大变化，对新拌混凝土的和易性产生显著影响。在水泥浆数量一定时，砂率过大，集料的总表面积及空隙率都会增大，需较多水泥浆填充和包裹集料，使起润滑作用的水泥浆减少，新拌混凝土的流动性减小。砂率过小，集料的空隙率显著增加，不能保证在粗集料之间有足够的砂浆层，也会降低新拌混凝土的流动性，并会严重影响粘聚性和保水性，容易造成离析、流浆等现象。砂率有一个合理范围，处于这一范围的砂率叫合理砂率。当采用合理砂率时，在用水量和水泥用量一定的情况下，能使混凝土拌和物获得最大的流动性且能保持良好的粘聚性和保水性。合理砂率随粗集料种类、最大粒径和级配、砂子的粗细程度和级配，混凝土的水灰比和施工要求的流动性而变化，需要根据实际施工条件，通过试验来选择。

5.外加剂：外加剂要与水泥及掺合料有良好的相容性，并应根据混凝土的强度等级、耐久性指标及新拌混凝土工作性要求，有针对性选择混凝土外加剂，充分发挥其经济性及技术性优势。

五、配合比确定

配合比的确定要通过试配验证，混凝土所用的各种原材料质量差异很大，故配合比除要按规定进行设计计算外，更重要的是需要通过实际配制试验确定，使用施工实际使用的材料，配制的混凝土拌合物应满足和易性、凝结时间等施工技术条件；制成的混凝土应满足配制强度、力学性能和耐久性能的设计要求的配合比。

太原西北二环项目工地试验室

刘罗卿

2020年9月10日