架构混凝土的配合比设计及其实验研究心得

通过本次实验，我对架构混凝土的配合比设计的相关知识有了简单的了解。混凝土架构结构模型是在水泥石结构模型基础上提出来的一个全新的现代混凝土结构模型，认为混凝土由粗集料、混凝土砂浆和和二者之间的界面组成的。提出了以单位用水量、砂浆比偏离和沙灰比三个参数来设计混凝土，并提出了真实水胶比参数对混凝土的耐久性进行校核，为现代混凝土的材料设计提供重要的参考。

给我们上课的老师是于20xx年最早提出“混凝土架构模型理论”模型王立久教授 。混凝土是多组分多层次的复合材料，架构理论认为其强度主要来自三个方面：粗集料、砂浆和界面。架浆比参数的提出直观地体现了粗集料与砂浆对混凝土整体强度的贡献比例。采用合理架浆比，可充分发挥粗骨料与砂浆的强度，使架构混凝土的密实度最高，孔隙率最小，获得最佳强度。 鉴于混凝土架构理论中，粗骨料具有的独特地位和作用，本研究首先对其架构特性进行了较为深入全面的研究。同时，考虑砂浆的作用，提出砂浆比参数。进而，结合架浆比参数，建立了以架浆比、砂浆比和单位用水量为基本参数的架构混凝土配合比设计模型。

第二篇：C50泵送混凝土配合比设计心得

C50泵送混凝土配合比设计心得

[摘要]：文章通过C50泵送混凝土配合比设计过程的介绍，谈了一些作者的心得。

[关键词]C50 配合比 设计 心得

随着国家建设的不断发展，混凝土的应用也越来越广泛，涉及建筑、交通、航道、铁道等各个行业。特别是我们这种路桥行业，每个工程都需要和混凝土打交道，所以，如何设计混凝土配合比也成了我们必需面对的问题。这里，笔者就自己在安徽泗宿高速八标担任试验室主任时设计砼配合比时的一点心得和大家共同探讨一下。由于C50标号以下的砼设计问题不大，这里笔者就C50的泵送混凝土配合比讲一讲。

混凝土配合比设计牵涉到几个方面的内容：一要保证混凝土硬化后的强度和所要求的其他性能和耐久性；二要满足施工工艺易于操作而又不遗留隐患的工作性；三是在符合上述两项要求下选用合适的材料和计算各种材料用量；四是对上述设计的结果进行试配、调整，使之达到工程的要求；五是达到上述要求的同时，设法降低成本。

以下就是笔者的配合比设计过程：

一、配合比设计前的准备工作

在配合比设计前，我们试验人员首先要做好下列工作：

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小；

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。

根据这些资料合理地选用适当的设计参数，进行配合比设计

二、原材料的选择

由于混凝土是一种复杂的非匀质材料，原材料不同的混凝土其强度高低差异很大。而对于高标号度混凝土来说（在交通规范中，C50属于高标号混凝土），影响强度的因素比普通混凝土更为复杂，所以原材料的选择就尤为重要，主要体现在以下几个方面：

1．水泥

水泥是影响混凝土强度的主要因素。配制高标号度混凝土，应采用矿物组成合理、细度合格的高标号度水泥，一般宜优先选取旋窑生产的强度等级不低于42.5 的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。之所以对细度特别要求是因为水泥磨的愈细，比表面积就愈大，水化反应愈充分，早期强度就愈高。但要注意的是细度不宜过高，否则会造成水化热过大，导致混凝土内部产生裂缝，反而减低混凝土后期强度和耐久性。就本工程而言，由于水泥甲供，采用业主指定的徐州中联集团生产的P.O42.5水泥。经检测，其3d和28d平均抗压强度能达到24MPa和51MPa，且水泥细度在1%以下，早期强度较高，故符合高标号混凝土要求。

2．粗集料

粗集料在混凝土的结构中主要起骨架作用，骨料的性能对于高标号度混凝土的抗压强度能起到决定性作用。对于高标号度混凝土，粗集料的抗压强度、表面特征、最大粒径、杂质含量等对其强度有着重要的影响。

（1）抗压强度

为了制备高标号度混凝土，要优先选取质地坚硬的碎石，以免粗集料发生破坏。在试配混凝土之前，应合理确定粗集料的抗压强度，其强度可用压碎值或岩石立方体强度的来测定。碎石的压碎指标值一般应小于12%。抗压强度不应小于要求配制的混凝土抗压强度指标的1.5 倍。

（2）表面特征

在混凝土初凝时，水泥砂浆与粗集料的粘结受集料表面特征的影响较大。一般应选取近似立方体形的碎石，其表面粗糙、多棱角，这样提高了混凝土的粘结性能，从而提高了混凝土的抗压强度，另外要严格控制针片状颗粒含量、含泥量。

（3）最大粒径

对于中、低强度混凝土来说，适当增加骨料粒径对混凝土强度有利，但对于高标号度混凝土则可能导致强度下降。在混凝土拌和物中，相同重量的大粒径集料比小粒径集料表面积要小，其与砂浆的粘结面积相应要小，则粘结力要低，且混凝土的工作性差，所以大粒径集料很难配制出高标号度混凝土。对强度等级为C50 的混凝土，其粗骨料的粒径最大不应超过25mm。

（4）级配

集料的级配要符合要求且集料的空隙要小，通常采用二种规格的石子进行掺配。如5～31.5mm 连续极配采用5～16mm 和16～31.5mm 二种规格的碎石进行掺配。5～25mm 连续级配采用5～16mm 和10～25mm 二种规格进行掺配。掺配时符合级配要求的范围内，可能有二种或三种符合级配范围要求的掺配方案，选取其中体积密度较大者使用，因体积密度大则空隙率小。

本工程位于安徽宿州市，采用的是临近符离集矿区的碎石。经过多家矿场的筛选，最终选择的碎石其母岩抗压强度在95MPa以上，压碎值指标在10%，针片状指标在3%以下，颗粒级配采用5～16mm 和10～25mm 二种规格进行掺配，掺配比例为3:7,掺配后孔隙率小于43%。

3．细集料

砂材质的好坏，对C50 混凝土和易性的影响比粗集料要大。一般应优先选取级配良好、含泥量少、石英颗粒含量较多的江砂或河砂。砂的细度模数最好在

2.6～3.1 的范围内，当细度模数＜2.6 时，拌制的混凝土拌和物会显得粘稠，施工中难以振捣。另外如果砂子过细，在满足拌和物和易性要求时，就会增大水

泥用量。砂也不宜太粗，细度模数在3.1以上时，容易引起新拌混凝土的运输浇筑过程中离析及保水性能差，从而影响混凝土的内在质量及外观质量。本工程采用安徽明光的河砂，平均细度在2.9,并且经过二次冲洗，含泥量很小。

4．水

饮用水一般可不经试验直接使用，其他水拌制混凝土要注意不得含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质、油脂、糖类等。水的PH 值应大于4。本工程采用当地地下水，经检测合格。

5．高效减水剂

配制高标号混凝土时最常用的为高效减水剂，高效减水剂实际减水率可达到25％左右，掺入混凝土后，可以提高混凝土的流动性，改善混凝土的和易性，提高混凝土的抗压、抗弯性能，同时降低了水泥用量，减少工程成本。但掺高效减水剂的混凝土的坍落度损失一般较快，所以施工时宜采用二次掺入法或掺入相应的缓凝剂，以减少坍落度损失。本工程采用滁州华力建材厂生产的HL-5高效缓凝减水剂，经检测合格。

三、C50的试配过程

原材料的选择是得到高标号度混凝土的前提和基础，而合理的确定高标号度混凝土的配合比，是保证高标号度混凝土达到设计要求的另一个重要方面。混凝土配合比设计实际上就是对各种原材料在单位体积内的用量进行计算和掺配。

1．水灰比的确定

高标号混凝土水灰比的计算不能采用普通混凝土的强度的公式，应根据试验资料进行统计，提出混凝土强度和水灰比的关系式，然后用作图法或计算法求出与混凝土配制强度（fcu.0）相对应的水灰比。当采用多个不同的配合比进行混

凝土强度试验时，其中一个应为基准配合比，其他配合比的水灰比，宜较基准配合比分别增加和减少0.02～0.03。C50 混凝土可采用0.31、0.33、0.35 三个水灰比进行试拌，来确定最佳水灰比。本次配比选取0.33 作为基准水灰比。

2．集料用量

（1）每立方碎石用量G0 高标号混凝土每立方的碎石用量VS 为0.9～0.95m3，

则每立方中碎石质量为：G0＝VS×碎石松散容重

（2）每立方砂用量S0＝［G0/(1-QS)］ QS－砂率，应经试验确定，一般控制

在28～36％范围内。由于本配比用于泵送混凝土，坍落度需要160mm左右，根据坍落度每增大20mm，砂率增加1%，故选取砂率为38%。

3．用水量

计算高标号混凝土配合比时，其用水量可用普通混凝土用水量的基础上用减水率法加以修正。在不掺外加剂的混凝土用水量中扣除按外加剂减水率计算得出的减水量即为掺减水剂时混凝土的用水量。此时注意一定要通过试验确定外加剂的减水率。本次配比的用水量为165kg/m3。

4．水泥用量

生产高标号混凝土时，水泥的用量是至关重要的，它直接影响到水泥胶砂与骨料的粘结力。为了增加砂浆中胶质结料的比例，水泥含量要比较高，但要注意的是，水泥用量又不宜过高，否则会引起水化期间放热速度过快或收缩量过大等问题。高标号混凝土水泥用量一般不宜超过550 kg/m3。如配制C50混凝土所需水泥用量通常在500～550 kg/m3 的范围内。本次配比的水泥用量为500kg/m3。

5．试拌调整

对计算所得的配合比结果要通过试配、试拌来验证。拌制高标号混凝土必须使用强制式搅拌机，振捣时要高频加压振捣，保证拌和物的密实。要注意试拌量应不小于拌和机额定量的1/4，混凝土的搅拌方式及外加剂的掺法，宜与实际生产时使用的方法一致。对试拌得出的拌和物要进行实测和仔细观察，检验坍落度是否满足要求，粘聚性和保水性是否良好。试拌得出的拌和物坍落度不能满足要求或粘聚性和保水性不好时，应保证水灰比不变的条件下，调整用水量和外加剂的掺量或砂率，用水量调整的幅度不宜过大，因高标号混凝土的水灰比低，用水

量的增加会使水泥用量也大幅度增加。如通过以上调整，混凝土拌和物仍不能满足施工工艺、性能要求，则要考虑重新选择水泥或外加剂。

6．配合比的确定

当拌和物实测密度与计算值之差的绝对值不超过计算值2％时，可不调整。大于2％时按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55—2000 规定进行相应的调整。混凝土配合比确定后，应对配合比进行不少于6 次的重复试验进行验证，其平均值不应低于配制的强度值，确保其稳定性。本工地最终配比为 水：水泥：砂：碎石：外加剂=165:500:678:1108:6.5 。

四、生产过程中的控制和调整

在生产配合比的调整及施工控制中应注意出现以下问题：

1、严格控制混凝土施工时的用水量：在实际行产中，操作者为方便施工，往往追求较大的坍落度，擅自增加用水量而不管强度是否能达到要求；再加上现场质检人员的管理不到位，对水灰比缺少严格的控制等原因，均使混凝土实际用水量大于理论用水量，从而导致砼强度的降低。

防治措施：加大质检抽查力度，控制操作者不得随意增加用水量；若发现混凝土工作性能较差，操作者应及时向试验员反馈实际情况，经试验员现场查找原因、分析情况后采取相应对策，并按试验员的指令调整配合比；现场质检人员也应按规范要求经常检查混凝土的质量动态信息，及时进行调整，确保混凝土按要求进行施工。

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：经到现场检查和了解，有部分试验人员没有按规定要求准确测量，而是采用目测法来估计砂、石的实际含水量，这样做会导致生产配合比不准确。

防治措施：砂、石中若含泥量超标，应在混凝土浇筑前三天冲洗完毕，并应在施工前按规范要求取样并准确测量砂、石的实际含水量，调整施工配合比以从用水量中扣除含水量,补回砂、石量，严禁边冲洗边拌制混凝土。

3.3 砂、石材料，特别是外加剂应准确计量：不少施工单位的砂石电子称一旦标定了就不自校了，随后时间的推移，慢慢导致了砂、石材料的用量偏差。还有外加剂的添加，很多工地仍然采用人工目测添加，用量偏差很大。

防治措施：我们施工单位要经常对混凝土拌和楼的砂石电子称进行校正，对外加剂的添加一定要准确，绝对不可以目测。

五、检测数据的及时反馈

配合比确定，现场正式施工使用后，还要对其强度及时最好统计分析，一旦出现波动，马上查找原因，及时纠正。作为C50强度控制，试块的监控很重要。由于C50标号的离散较高，所以最好制作4组，7d两组，28d两组。有条件的话 ，最好还要进行实体回弹检测，以便采取双控，确保质量。

六、结束语

不少施工单位在配合比设计时纯粹是为了达到设计强度，按规范要求或以往经验进行一组配合比设计，试配后强度达到要求就算完成了；若达不到要求，唯一的方法就是增加水泥用量，很少有人从材料调配、经济效益、混凝土工作质量等方面综合考虑。水泥用量过多，往往导致混凝土收缩裂缝的产生和徐变增大，而且也相应增加了施工成本。

为了避免这种情况，在规范要求允许的条件下，我们工地试验室应配制不同的配合比，从经济、工作性能、质量等方面综合考虑择优选用，并应针对不同施工部位、不同评定方法给予适当调整，尽量避免凡是同一强度均使用一个配合比的做法。试验室还应收集每次配合比及施工情况的详细数据，并注意对这些数据进行统计分析，以便得出本试验室的水灰比、用水量、砂率、水泥用量范围及σ 数值，这样长久下来，就能形成一套非常有用的数据，这对以后工程的质量和成本都是有极大用处的。本次设计的C50配合比已成功应用于泗宿高速工程，在该工程竣工验收中，C50现浇箱梁的回弹强度值已超过50MPa。

参考文献

[1]《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2000）. 北京：中国建筑工业出版社，2001.

[2]《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119-2003）. 北京：中国建筑工业出版社，2003.