低水泥用量混凝土配合比优化设计

低水泥用量混凝土配合比优化设计

摘要：混凝土配合比是现场混凝土质量控制的关键因素,它直接影响着混凝土工

程的实体和外观质量及混凝土成本,因此对混凝土的配合比如何进行优化调整就显

得尤为必要。结合本人多年的混凝土配比经验总结，提出混凝土配合比在性能和

经济方面的优化，效果较好。

关键词：水泥；混凝土；配合比设计；优化

1原材料的选用及试验方法

以下是根据公司实际情况，以普通C30混凝土的试验结果进行分析，在保证

质量的基础上，大比例掺加矿粉和粉煤灰，以降低水泥用量，节约生产成本和改

善混凝土性能。

1.1原材料

水泥采用普通硅酸盐水泥P.O42.5，性能指标见表1；

粉煤灰：粉煤灰采用南宁电厂生产的F类Ⅱ级粉煤灰，所检指标分别符合

JTG/TF50-2011《公路桥涵技术规范》，性能指标见表2；

矿渣粉：格润S95级矿渣粉，性能指标见表3；

细集料：Ⅱ区中砂，细度模数3.0,堆积密度为1520kg/m3；

粗集料：碎石，5~25mm连续级配，堆积密度为1450kg/m3；

外加剂：萘系高效减水剂，减水率为18%~25%；

拌合水：饮用水。

表1 水泥性能指标

表2 粉煤灰性能指标

表3 矿粉性能指标

1.2配合比及试验结果

1.2.1用不同掺量的矿渣粉等量取代水泥与全部使用水泥的混凝土性能对比试

验

试验采用的胶凝材料用量370kg/m3,水胶比固定为0.486，砂率固定为46%，

减水剂掺量占胶凝材料总量的0.25%，控制所有试配坍落度一致达到180±30mm，具体混凝土配合比见表4，试验结果对比见表5。

表4 基准配合比及掺矿粉混凝土配合比

表5 试验结果对比

1.2.2煤灰和矿渣粉按不同比例双掺时的混凝土性能对比试验（见表6、表7）

表6 双掺及单掺粉煤灰、矿粉混凝土配合比

表7 试验结果对比

2.试验结果分析

2.1矿渣粉可以改善混凝土的和易性

与未掺矿粉的混凝土相比，掺入矿粉能改善混凝土的和易性与工作性，而这

种改善与表面特性和比表面积有关。这种表面特性使得水泥浆体之间形成光滑的

移动面，抗离析性能下降掺入较低量矿粉时，这种表面特性使得混凝土的和易性

得以改善；当掺入较高量矿粉时，种种表面特性会造成混凝土离散性较大，保水

性差，浆体下沉等。同时，当矿粉比表面积较小时，矿粉颗粒与水泥颗粒在微观

状态下形成较好的微观颗粒级配，从而使得混凝土更加密实、和易性得到改善；

当矿粉比表面积较大时，矿粉颗粒比水泥较大，从而使得取代后，混凝土的密实性、泌水、和易性等反不如取代前。

2.2矿渣粉对混凝土强度有增强作用

矿渣等量取代水泥后(一般不超过50%)，其后期强度比仅使用水泥的混凝土强度增长更大；如果等量取代水泥量较大时(大于等于40%)，其强度早期偏低，但

后期增长较快。

2.3矿渣和粉煤灰双掺效果

矿渣和粉煤灰双掺时，其强度最理想，原因是两种矿物掺合料有超叠加复合

效应，两种矿物掺合料互为促进、相互补充，使混凝土的塌落度增加，和易性好，粘聚性好，泌水得到改善，后期强度也比单掺的增长快，成本也比单掺的显著降低。

采用表5中第5条所示配合比进行试配的混凝土质量完全可以达到要求。

3.生产中的应用和成果

使用此种配比进行C30混凝土的生产，出厂合格率达100%，试验室留置试块后期强度经检验均达到标准要求，各工地经相关人员跟踪验证及不定期回访，反

映良好。

采用原配比生产时单方混凝土价格为241.2元，降低水泥用量后生产成本为

每方213.5元，单方C30混凝土共计节省材料成本27.7元。

4.结束语

通过室内试验及现场使用检验效果可看出混凝土中掺入掺合料可以有效改善

混凝土的力学性能、和易性等更好满足结构功能要求和施工工艺要求，并且降低

工程造价，节约成本。

大量双掺的低水泥用量混凝土，和易性良好，坍落度损失小，对混凝土后期

强度有所提高，在现有测试方法和技术的基础上，如何进一步科学化、适用化、

实用化和规范化的降低生产成本是今后致力解决的关键问题。

参考文献

[1]JTG/TF50-2011公路桥涵施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[2]林训常，黄莉，熊明祥.水泥混凝土配合比设计分析[J].城市建设2015，12：258、259.

[3]李志国.试述影响水泥混凝土配合比设计的因素[J].民营科技，2017（04）：159-162.