混凝土配合比設(shè)計
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混凝土配合比設(shè)計范文第1篇
關(guān)鍵字：商品混擬土；配合比；設(shè)計
一、混凝土組成材料發(fā)生了顯著變化
早期的商品混凝土所用原材料品種較少，包括水、水泥、河砂、碎石等。隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，混凝土的材料也隨之增加。如摻合料（粉煤灰、 礦粉、硅灰等）、外加劑（減水劑、膨脹劑、防水劑、抗凍劑、引氣劑、密實劑、阻銹劑、抗裂劑、減縮劑、抗折劑、泵送劑、緩凝劑、早強劑、著色劑、速凝劑、加氣劑、絮凝劑、促凝劑、保塑劑、增稠劑等），在骨料方面，機制砂、混合砂或再生骨料使用日益廣泛，與河砂相比具有較大的差異。混凝土的組成材料的變化在一定程度上也反應(yīng)了材料之間相互作用的改變。早期的混凝土水泥用量、水灰比影響混凝土強度，用水量影響混凝土流動性。后期的混凝土與材料的品種、用量相關(guān)。膠凝材料影響混凝土強度，外加劑、用水量影響混凝土流動性。混凝土相應(yīng)材料因素的變化將影響配合比的設(shè)計方法。
二、摻合料超代片面減少砂用量
混凝土的配合比根據(jù)GBJ146-90《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》，采用粉煤灰取代水泥方式進行設(shè)計，并分為超量取代和等量取代。在用粉煤灰對水泥替代前應(yīng)對各種材料的用料進行計算，粉煤灰超代，則按照計算值使用超代的系數(shù)進行修正，并減少砂用量抵消超量部分的用量。然而，片面減少砂的用量也是不合理的。由于砂土的片面減少，增加了不必要的配合比的計算；砂與粉煤灰在混凝土中的性質(zhì)作用不同，也不能隨意替代；砂土減少后，混凝土的砂土比率與實際比例不符。若粉煤灰的超代對混凝土產(chǎn)生影響，則可通過對砂土的配合比進行調(diào)整，而不僅僅減少用砂量。改變配合比的計算順序，再摻合料未取代前不計算砂石的用量，在替代時再計算混凝土中的砂石配比。配合比驗證后若需調(diào)整，仍要按此過程進行。
三、摻合料膠凝效率
在礦渣粉混凝土的配合比設(shè)計中，規(guī)定了摻合料的膠凝效率定義為：單位重量具有水化活性的礦物摻合料的強度貢獻與單位重量水泥強度的貢獻之比。擬通過膠凝效率，確定摻合料用于強度（28天）計算的有效質(zhì)量。膠凝效率進行配合比設(shè)計沒有必要。既使摻合料膠凝效率未知，也可以根據(jù)產(chǎn)品要求進行設(shè)計，初定配合比各種材料用量后，進行驗證，確定配合比能否滿足各方面要求，如和易性、強度及法律法規(guī)要求等；如果混凝土驗證發(fā)現(xiàn)問題，無論是和易性還是強度方面，都可以調(diào)整配合比，并再次驗證，驗證合格后投入生產(chǎn)，在生產(chǎn)、交付
過程中進行質(zhì)量跟蹤，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)收集對應(yīng)配合比的強度數(shù)據(jù)，分析該配合比在保證率、平均值、強度富余程度等方面，以決定是否需要調(diào)整。
眾所周知，工程建設(shè)中原材料的質(zhì)量變化經(jīng)對混凝土的性能產(chǎn)生影響，從而施工前應(yīng)對原材料進行質(zhì)量的檢測。應(yīng)按照質(zhì)量管理體系要求，建立了檢驗和試驗計劃，使檢測有章可循。經(jīng)過相關(guān)檢測后，所用的原材料性能應(yīng)具有一致性和穩(wěn)定性。從優(yōu)化配合比的角度講，通過混凝土試驗分析摻合料強度貢獻是必要的，這樣的試驗可以在滿足配合比要求的前提下，降低混凝土材料成本。
四、混凝土配合比中的取代系數(shù)設(shè)置
在混凝土配合比設(shè)計的混凝土強度調(diào)整時，若相關(guān)混凝土強度不適可對相應(yīng)材料的取代系數(shù)進行調(diào)整。也可對混凝土中的水灰比進行調(diào)整。習(xí)慣對低強度等級的混凝土采取粉煤灰超代，系數(shù) 1.1～1.5，主要是為了改善混凝土的和易性，C40及以上的混凝土粉煤灰等量取代，礦粉等量取代，從而保證混凝土配合比的穩(wěn)定性和合理性。
五、強度數(shù)據(jù)的收集分析
很多混凝土公司在對混凝土強度的數(shù)據(jù)進行搜集分析時，以同齡期（如28天）強度等級為單元，包含數(shù)個配合比，放在一起分析。這樣做只能說明混凝土公司總體的控制水平，不能滿足調(diào)整配合比的需要。因為數(shù)據(jù)混合無法識別出單個配合比的適宜性，不能為調(diào)整配合比提供依據(jù)。為確定配合比適宜性而進行的數(shù)據(jù)收集分析，應(yīng)以配合比為單元，數(shù)據(jù)較少時先進行觀察，數(shù)據(jù)充足時進行計算分析。從而能對混凝土的配合比例進行有效的檢測和調(diào)整，為工程項目的建設(shè)奠定良好的基礎(chǔ)。
參考文獻：
[1] 范孟嶺, 陳振法, 林碧玲. 探討商品混凝土配合比設(shè)計[J]. 商品混凝土, 2009,(10).
混凝土配合比設(shè)計范文第2篇
關(guān)鍵詞： 噴射混凝土 ；配合比關(guān)鍵因素 ；注意事項
1 前言
與普通混凝土性能要求不同，噴射混凝土施工方式獨特，施工時不用支模和拆模，憑借在水泥混凝土中添加速凝劑，就能使混凝土在短短幾分鐘內(nèi)凝結(jié)硬化，除了最終強度要滿足設(shè)計要求外，還要求較小的回彈，因而其配合比設(shè)計時的幾個關(guān)鍵指標(biāo)也與普通混凝土大相徑庭。以下是根據(jù)多年來進行配合比配制的經(jīng)驗總結(jié)，較為詳細(xì)地闡述噴射混凝土配合比設(shè)計中的幾個關(guān)鍵注意事項，以求配制出性能良好的混凝土來滿足用噴射機施工這種特殊工藝的施工需要。
2 噴射混凝土配合比設(shè)計的幾個關(guān)鍵注意事項
2.1確定速凝劑摻量時的注意事項
噴射混凝土是一種以壓縮空氣為動力，將混凝土混合料料通過管道和噴嘴，把混凝土漿體直接噴射到巖石或結(jié)構(gòu)物表面，僅依靠在水泥混凝土中摻加速凝劑，在短短幾分鐘內(nèi)就能使混凝土凝結(jié)硬化，被噴射的巖石或結(jié)構(gòu)物得到加強和保護。所以速凝劑的質(zhì)量和摻量，在整個噴射混凝土配合比設(shè)計占有重要作用。速凝劑的作用機理是一方面速凝劑與水作用，反應(yīng)出的NaOH與水泥中的石膏（CaSO4）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成Na2SO4，使石膏失去緩凝作用，降低了水泥漿體中的（SO4）2-，從而使鋁酸三鈣（C3A） 迅速溶解水化，生成鈣礬石，致使水泥漿迅速凝固。另一方面，鈣礬石的生成降低了液相中Ca(OH)2濃度，加速了硅酸鹽礦物特別是硅酸三鈣（C3S）的水化，生成了水化硅酸鈣凝膠，水泥因而產(chǎn)生強度。
我們選擇速凝劑摻量是依據(jù)JC477-2005《噴射混凝土用速凝劑》6.5條規(guī)定，采用水泥凈漿的方法來確定。
（1） 不同加水方式對摻量選擇的影響
水泥：惠州光大凱城牌P.O 42.5R400g；
速凝劑：徐州超力CNF-ZW速凝劑12g
自來水：扣除速凝劑中水后 154g
加水方式 速凝劑混在水中一起加入水泥攪拌 先加80%水?dāng)噭?速凝劑+加入留20%水洗裝速凝劑的杯子 先把全部水加入攪勻+速凝劑
初凝（min：s） 3：14 4：45 8：16
終凝（min：s） 7：25 11：10 15：30
由試驗結(jié)果可以看出，加水方式不同明顯影響凈漿凝結(jié)時間，直接導(dǎo)致選擇速凝劑時摻量出現(xiàn)誤差，影響最終噴射效果。所以我們要嚴(yán)格按照規(guī)范JC477-2005《噴射混凝土用速凝劑》6.5條規(guī)定，一次性把水加完，攪拌均勻后再加速凝劑，切記不要留水洗裝速凝劑杯子。從這也可以看出在濕噴時控制到現(xiàn)場坍落度的穩(wěn)定是多么重要。
（2）試驗溫度對摻量選擇的影響
水泥：惠州光大凱城牌P.O 42.5400g；
速凝劑：徐州超力CNF-ZW速凝劑10g
自來水：扣除速凝劑中水后 155.2g（一次性加完）
溫度 15℃ 20℃ 25℃
初凝（min：s） 8：15 4：26 3：45
終凝（min：s） 17：21 10：45 10：10
所以在不同的施工季節(jié)，對拌出的混凝土溫度不同時，應(yīng)該經(jīng)常校對，適時調(diào)整速凝劑的摻量，來減少回彈。
2.2確定水灰比的時的注意事項
根據(jù)JC477-2005《噴射混凝土用速凝劑》，摻速凝劑的砂漿28d抗壓強度比≥70%。也就是說最大允許30%的強度損失，所以我們可以將噴射混凝土強度等級換算成普通混凝土的強度等級，然后再按《普通混凝土配合比設(shè)計方法》（JGJ55-2000）進行配合比設(shè)計，見下表：
設(shè)計噴射砼強度等級 C15 C20 C25 C30
換算成普通混凝土的強度等級 C15/0.7 C20/0.7 C25/0.7 C30/0.7
按普通混凝土設(shè)計方法計算試配強度（MPa） 15/0.7+1.645*4
=28.01 20/0.7+1.645*5=36.80 25/0.7+1.645*5=43.94 30/0.7+1.645*6=52.73
按普通混凝土設(shè)計方法計算水灰比 0.67
0.51 0.43 0.36
備注 上表計算水灰比時：采用P.O 42.5水泥，取水泥富余系數(shù)γc=1計算的（也可采用水泥實際的富余系數(shù)計算）
再參考《錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范》GB50086-2001對水灰比規(guī)定宜為0.42~0.50，如不滿足可以選用不同強度等級的水泥來滿足最佳水灰比要求。
2.3 水泥強度等級選用的注意事項
水泥強度等級的選擇也非常重要，如果水泥強度等級太高，水灰比大，水
泥過少，結(jié)果回彈量大，初期強度增長慢；反之，水泥強度等級太低，水灰比小，水泥過多，粉塵量大，硬化后混凝土收縮大。《錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范》GB50086-2001對水泥的要求不得低于32.5級。具體我們應(yīng)該根據(jù)不同強度等級的噴射砼選用不同等級的水泥。從2.2條的表中也可看出：采用P.O 42.5水泥時，C15噴射砼計算出來的水灰比為0.67，水灰比太大，顯然是不合適的，一般如果確要采用P.O 42.5水泥，就采用0.55左右的水灰比，造成性價比大大下降，此時如果采用P.C32.5水泥性價比就很好了，同理如果是C35噴射砼計算出來的水灰比為0.32，水灰比太小，顯然是不合適施工的，此時如果采用P.052.5水泥，就很好施工了。
2.4 試驗室配合比設(shè)計進行噴射砼成型時注意事項
我們依據(jù)設(shè)計好的配比，依次投入碎石、砂、水泥干拌均勻后投入水、減水劑攪拌2min，在滿足設(shè)計要求的坍落度后，把計量好的速凝劑投入攪拌機中，攪拌20~30s，出機后，最好幾個人一起，每人裝一個試模，以最快的動作完成成型過程。但實際試驗過程中我們會經(jīng)常發(fā)現(xiàn)噴射砼配比試配的重復(fù)性很差，往往我們在自己的試驗室拌的很好，一去中心試驗室報批，再成型時得出的強度結(jié)果相差很大。或過段時間在自己工地試驗室再重復(fù)拌時，都容易出現(xiàn)比較大的誤差。主要原因有如下幾點：
（1） 濕混凝土攪拌均勻后，加入速凝劑后，具體攪拌時間是經(jīng)過目測，有的試驗員控制的短，有的試驗員控制的長，控制攪拌時間稍長的攪拌出來的混凝土太干太散，成型不易密實，使強度降低。
（2） 因為加完速凝劑后，混凝土在短短幾分鐘就會凝結(jié)，所以當(dāng)混凝土出機后，成型人員少或動作太慢，也會使混凝土太干太散，成型不易密實，使強度降低。
（3） 由于某些原因濕拌混凝土的坍落度變大的話，會導(dǎo)致加入同樣計量的速凝劑后，混凝土凝結(jié)時間變長，這時成型的強度往往會高出不少。
所以在成型時需要注意的是，保持混凝土凝結(jié)時間的一致情況下成型的重復(fù)性較好，凝結(jié)時間長，成型的試塊強度高，凝結(jié)時間短，成型的試塊強度低。
2.5砂率的選擇注意事項
與普通混凝土一樣，噴射混凝土砂率的合理選擇非常關(guān)鍵，甚至更加重要。如果砂率過大，集料總表面積增大，用水量也跟著增加，造成水泥用量多，混凝土收縮加大。如果砂率過小，作業(yè)噴射時回彈大，且容易堵管。最佳砂率是滿足施工要求下，回彈最少時的砂率。《錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范》GB50086-2001對噴射混凝土砂率的選擇要求50~60%。
2.6 單位水泥用量的確定注意事項
《錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范》GB50086-2001要求灰骨比為1:3.5~4.0，多年施工經(jīng)驗表明，灰骨比為1:4時，是施工的最佳狀態(tài)。這樣我們確定好骨灰比、砂率，水灰比，速凝劑摻量，就可以根據(jù)體積法計算式得：
+ + + + +0.01α=1
將各材料用量關(guān)系式代入上式計算得出水泥用量，代入各種材料與水泥的關(guān)系式，就能求出其它各材料用量，即得噴射混凝土的理論配合比。
3 結(jié)束語
國外早在上世紀(jì)40年代就開始研究應(yīng)用噴射混凝土，我國起步較晚，在上世紀(jì)50年代才開始使用噴射水泥砂漿來作礦山開巷、圍巖表面的隔離防護層。1965年我國鐵道部率先使用噴射混凝土技術(shù)，到那時我國才真正開始使用噴射混凝土。隨后冶金部相繼在礦山、隧道中使用。目前已在礦山、豎井平巷、交通隧道、水工隧道、地面電站硐室等工程的巖壁襯砌及坡面護面等支護工程以及薄殼結(jié)構(gòu)、深基坑護壁、旋噴樁加固地基、邊坡加固等工程上廣泛使用。噴射混凝土由于其獨特的施工方式，從原材料的選擇、配合比的設(shè)計到施工機械、混凝土的力學(xué)性能等都比普通混凝土提出了更高的要求。
本文根據(jù)《錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范》GB50086-200要求說明，對噴射混凝土配合比設(shè)計中的幾個關(guān)鍵因素的確定進行了較為詳細(xì)的展開和討論，闡述了如何配制出性能良好的混凝土來滿足用噴射機施工這種特殊工藝的施工需要。
參考文獻
【1】 《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》JGJ55-2000
【2】 《錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范》GB50086-2001
【3】 《噴射混凝土用速凝劑》JC477-2005
【4】 混凝土外加劑，熊大玉等，化學(xué)工業(yè)出版社
混凝土配合比設(shè)計范文第3篇
關(guān)鍵詞:高強混凝土；配合比；優(yōu)化設(shè)計
中圖分類號：TU528文獻標(biāo)識碼： A
引言
隨著科學(xué)技術(shù)的進步和科學(xué)生產(chǎn)的發(fā)展，很多建筑物需要在嚴(yán)酷環(huán)境下建造，如海底隧道、跨海大橋、海上采油平臺以及核反應(yīng)堆等，這些建筑物的材料不僅要求高強度，還要求具有良好的耐久性，同時，這些建筑所處的環(huán)境大大增加了施工的難度，提高混凝土材料的和易性也成為我們研究的必然。在這一背景下，高性能混凝土應(yīng)運而生。
2、高強高性能混凝土的基本組成
水泥
水泥是構(gòu)成膠凝材料的主要成分，也是混凝土最重要的原材料之一。水泥和水形成水泥漿，包裹在粗細(xì)骨料表面并填充骨料間的空隙，水泥漿體在硬化前起作用，使新拌混凝土具有良好的工作性能，硬化后把骨料膠結(jié)在一起，形成堅硬的整體。
高性能水泥應(yīng)滿足高強高性能混凝土的強度要求和工作性的要求，主要表現(xiàn)為高流動性、保水性、保塑性和抗離析性，必須具有高抗?jié)B性、抗堿集料反應(yīng)性、體積穩(wěn)定性和抗蝕性，確保能夠用最少的水泥配制出性能最好的混凝土。
摻合料
高強混凝土的水泥用量大，有很高的水化溫升，宜采用摻加硅灰或者優(yōu)質(zhì)礦粉、粉煤灰等礦物摻合料以減小水泥用量，在降低水化熱的同時，并不降低混凝土強度，甚至提升混凝土后期強度。礦物摻合料的總摻量宜為25%-40%。對粉煤灰的品質(zhì)要求不低于II級，需要有較小的細(xì)度、質(zhì)量均勻、高火山灰活性，并且與工程所用材料相適應(yīng)，常用I級電廠灰。粒化高爐礦渣宜為S95以上的優(yōu)質(zhì)礦粉，摻量多為15%-35%。硅灰作為高活性材，在配置高強混凝土?xí)r有極大的強度貢獻，常用在C80及其以上強度等級的混凝土。對摻加的硅灰需含有90%以上的sio2，細(xì)度約為20m2/g～25m2/g，常見摻量為5%-10%。
集料
混凝土的集料分為兩種：一種是粗集料，一種是細(xì)集料。細(xì)集料粒徑主要分布在0.15～5mm范圍內(nèi)；粗集料的粒徑主要分布在5～150mm范圍內(nèi)。集料對混凝土性能的影響非常大，所以如何選擇的集料品種及級配，是高強高性能混凝土配制的關(guān)鍵。
對于高強混凝土而言，集料強度將直接影響混凝土的強度，試驗證明：采用玄武巖作為粗集料配制混凝土，其抗壓強度是最高的。由此看來，在配制高強混凝土?xí)r，采用高強度并且低壓碎值的粗集料會比采用低強度且高壓碎值的粗集料更容易達到強度要求。為了保證高強高性能混凝土的各種性能要求，必須對材料組分的粒型、尺寸、級配、孔結(jié)構(gòu)、集料中有害物質(zhì)含量、集料界面區(qū)結(jié)構(gòu)以及各種集料的相互作用、物理力學(xué)等嚴(yán)格要求。
（4）外加劑
優(yōu)選萘系減水劑Na2SO4含量小于5％，高濃度的FND，摻量控制在膠凝材料總量的1％～2％，于水泥應(yīng)有良好的相溶性，各項技術(shù)指標(biāo)均符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
3、高強混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計
與普通混凝土相比較，高強高性能混凝土在強度、耐久性、和易性方面的要求較高，相應(yīng)的原材料種類以及性能增多，其配合比設(shè)計相對比較復(fù)雜。傳統(tǒng)的配合比設(shè)計方法已經(jīng)不再適用，所以目前必須探索適用于高強高性能混凝土配合比設(shè)計的優(yōu)化方法。
3.1、高強高性能混凝土的主要性能及其影響因素
工作性
工作性是新拌混凝土的重要性能，是指新拌混凝土在一定的施工條件下，便于攪拌、運輸及澆筑等施工操作，同時能獲得質(zhì)量均勻、密實的混凝土的性能。工作性在攪拌時體現(xiàn)為各種組成材料易于均勻混合；在運輸過程中體現(xiàn)為新拌拌合物不離析、稀稠程度不發(fā)生變化；在澆筑過程中體現(xiàn)為易于澆搗和振實，能夠流滿模板；在硬化過程中體現(xiàn)為能夠保證水泥充分水化以及水泥石與骨料粘結(jié)性能。由此可見，混凝土的工作性是一項綜合性能，它包括流動性、黏聚性和保水性三方面性能要求。
測試新拌混凝土工作性的方法很多，但常用的有以下三種：
盡管測試工作性有好幾種方法，但坍落度試驗因為簡單易行而應(yīng)用最為廣泛。
力學(xué)性能
混凝土的抗壓強度是指其標(biāo)準(zhǔn)試件在壓力作用下直到破壞的單位面積所能承受的最大應(yīng)力。混凝土的抗壓強度主要取決于水灰比、水化程度、密實度這三個要素，通過降低水灰比、提高水化程度和密實度，便可提高混凝土的抗壓強度。參數(shù)和水化程度可直接量化，而參數(shù)密實度即為混凝土的表觀密度與相同混凝土完全振搗密實后的表觀密度之比。密實度c是通過含氣量來影響強度的，氣孔會降低水泥漿基體的強度。通過提高工作性，能夠使新拌混凝土更容易振搗密實。
耐久性
混凝土的耐久性是指混凝土在實際使用條件下抵抗各種破壞因素的作用，長期保持強度和外觀完整性的能力。各種侵蝕破壞作用可參見表3-1，多數(shù)表現(xiàn)為化學(xué)侵蝕。
表3-1 混凝土的耐久性
為了避免以上侵蝕作用帶來的破壞，通常可以采取降低水灰比和使用引氣劑的措施，提高混凝土的抗?jié)B性能和抗凍耐久性。
3.2、高性能混凝土配合比的設(shè)計步驟 （1）在原材料品質(zhì)滿足設(shè)計要求的前提下，選擇高性能混凝土的平均或常用性能指標(biāo)或具體的工程指標(biāo)為基準(zhǔn)，試配、調(diào)整，滿足其他條件（例如要求耐久性為28d電通量低于1000庫侖，配制強度為40～50MPa，坍落度為180mm～200mm的高性能混凝土）。
（2）測定、計算砂、石混合料的空隙率a，選擇砂、石混合料的空隙率a的最小值。可以從砂率為38％或40％開始，將不同砂石比的砂、石混合，分3層裝入15～20L的容積升內(nèi)，用直徑15mm的搗棒各插搗30次，或在振動臺上震動到不再下落為止，刮平表面，稱量、計算堆積密度，測定其表觀密度（一般為2.65g/cm3），計算空隙率（最經(jīng)濟的空隙率為l6%，一般為2O～25）。
計算膠凝材料的用量。膠凝材料料漿量為砂、石空隙體積加上膠凝材料富裕量。膠凝材料富裕量的大小取決于混凝土工作性的要求和外加劑的性質(zhì)、摻量，可按坍落度為180mm～200mm估計，一般為8％～12％（可由試驗決定）。假設(shè)為l2％，空隙率假設(shè)為23％，則漿體體積為：12％+23％=35％，即：1m3，的混凝土中有漿體350L。
3.3、基于試驗數(shù)據(jù)的混凝土多指標(biāo)優(yōu)化方法
高強高性能混凝土的迅速發(fā)展，使得單目標(biāo)優(yōu)化已不能滿足要求，更多的是趨向以多目標(biāo)聯(lián)合控制進行配比優(yōu)化。普通混凝土中的保羅米公式已不再適用，這時對于高強高性能混凝土來說，已沒有明確的描述強度、工作性、耐久性等性能和配合比之間關(guān)系的公式。為了得到優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，以試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用統(tǒng)計軟件，建立一個擬合精度較高的預(yù)測方程。能夠用于高強高性能混凝土配合比試驗數(shù)據(jù)優(yōu)化的方法有逐步回歸、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和主成分分析法三種。
結(jié)束語
高強混凝土的應(yīng)用越來越廣泛，大家對高強配合比的認(rèn)知也越來越清晰，合理搭配各種膠凝材料的比例關(guān)系，混凝土強度可以顯著提高，不僅降低了成本，而且對于環(huán)保也具有非常明顯的現(xiàn)實意義，相信隨著高強混凝土技術(shù)的發(fā)展，我們配制出的高強混凝土經(jīng)濟效益更加顯著。
參考文獻:
[1]陳斌.混凝土配合比優(yōu)化及結(jié)構(gòu)早期裂縫防治研究[D].浙江大學(xué)，2005.
混凝土配合比設(shè)計范文第4篇
一、混凝土材料受熱后作用機理
大量研究表明混凝土在高溫受熱下的退化主要表現(xiàn)在：混凝土表觀密度降低；形成大量的孔和和裂縫以及強度和彈性模量的下降。受熱作用主要分為兩個方面：1、水泥水化產(chǎn)物受熱作用機理；2、骨料受熱作用機理；3、水泥石和骨料界面受熱作用機理。
水泥水化產(chǎn)物受熱作用具體過程如下：100℃時毛細(xì)孔開始失水；100-150℃時由于水蒸氣蒸發(fā)促進熟料逐步水化使混凝土抗壓強度增加；200-300℃水泥水化產(chǎn)物水化硅酸鈣凝體脫水導(dǎo)致組織硬化；300℃以上由于脫水加劇混凝土收縮開始出現(xiàn)裂紋，強度開始下降；575℃氫氧化鈣脫水使水泥組織破壞，900℃混凝土中的碳酸鈣分解。普通硅酸鹽水泥配制的混凝土在900℃時游離水、結(jié)晶水及水化物的脫水基本結(jié)束，混凝土強度幾乎喪失。同時必須注意由于氫氧化鈣的脫水，碳酸鈣的分解，混凝土中生成了氧化鈣，氧化鈣會吸收空氣中的水分，再次水化導(dǎo)致體積膨脹產(chǎn)生混凝土表面酥松剝落現(xiàn)象，此外高溫改變了鈣礬石的形成機理，使混凝土內(nèi)部形成粗大的孔結(jié)構(gòu)。
各種巖石成分的骨料，受熱變形也不相同。含有石英巖的骨料（如石英砂、砂巖等石英質(zhì)骨料），在575℃以下，體積逐漸膨脹，而在575℃時，突然膨脹；含有石灰?guī)r的材料，在750─900℃條件下分解成氧化鈣，強度顯著降低故普通混凝土不宜在高溫環(huán)境下使用，其使用溫度一般也不超過250℃。
300℃時混凝土中的骨料開始膨脹，隨著溫度的繼續(xù)升高，水泥收縮和骨料膨脹加劇，兩者結(jié)合被破壞產(chǎn)生界面破壞，伴隨著水泥水化產(chǎn)物的受熱破壞以及骨料的晶型轉(zhuǎn)換，界面破壞加劇。同時由于混凝土表面溫度升高比內(nèi)部快得多以及骨料和水泥石之間的熱不相容造成的內(nèi)外溫差和應(yīng)力差也會引起混凝土開裂和強度下降。
二、耐熱混凝土配合比設(shè)計要點
依據(jù)上述混凝土材料受熱后作用機理可以得出配合比設(shè)計要點：
1、水泥品種的選擇
按照設(shè)計目標(biāo)，本次混凝土耐熱度在700℃，為確保安全實際研究過程中提高至750℃，基本已經(jīng)達到了硅酸鹽水泥耐熱混凝土溫度上限。為確保所設(shè)計配合比的實用性，研究中依然以硅酸鹽質(zhì)水泥為主，也進行了硫鋁酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥以及水玻璃等膠凝材料的試驗。研究結(jié)果表明通過合適的配制技術(shù)采用硅酸鹽質(zhì)水泥能夠配制出符合目標(biāo)要求的耐高溫混凝土材料。
2、水泥用量的選擇
由于所用的水泥品種主要為硅酸鹽質(zhì)水泥，其受熱變化過程和機理不可避免，因而在配合比設(shè)計時在保證強度的前提下應(yīng)盡量減小水泥用量。由于本公司膠凝混合材質(zhì)量一般，28天、35天齡期混凝土強度未見明顯增長，因而將水泥用量定在270kg左右，但是從混凝土耐高溫角度而言，該水泥用量有進一步下降的空間。建議：可以適當(dāng)提高混合材質(zhì)量等級或者以較長齡期（比如56天）作為評價混凝土材料強度標(biāo)準(zhǔn)，從而降低水泥用量。
3、摻合料的選擇
為避免Ca(OH)2的分解而產(chǎn)生的潛在危害，應(yīng)盡可能的減少Ca(OH)2數(shù)量，在配合比中添加大量混合材是一個比較合適的方法。同時在高溫作用下，混合材可以起到進一步水化作用從而彌補混凝土強度的下降。本次設(shè)計時采用粉煤灰和礦粉雙摻技術(shù)。在試驗基礎(chǔ)上選擇了較為合適的摻量及比例。需要指出的是由于本次混合材中粉煤灰質(zhì)量等級一般，因而采用了較高的礦粉用量，這可能對混凝土的工作性產(chǎn)生不利的影響。
4、骨料的選擇
細(xì)骨料采用南京鋼鐵集團提供的水渣，粗骨料分別選用了不同產(chǎn)地的玄武巖、焦寶石等。試驗研究結(jié)果表明：六合產(chǎn)玄武巖基本能夠滿足要求。與江砂相比，由于水渣不存在形貌效應(yīng)，其配制的混凝土材料工作性一般。必須嚴(yán)格控制粗骨料的級配、泥含量、泥塊含量等技術(shù)指標(biāo)。
5、用水量和外加劑摻量
為滿足混凝土的工作性，本次配合比中用水量較高，多余的水通常以自由水或者毛細(xì)孔水存在，雖然不直接對混凝土高溫性能產(chǎn)生影響，但是用水量的高低與混凝土孔結(jié)構(gòu)及形貌密切相關(guān)，在有條件的情況下，建議采用較好的性能的外加劑從而減少水和水泥用量。本次所用外加劑減水效果一般且泌水率等指標(biāo)也一般。有條件的情況下建議采用聚羧酸等高性能外加劑。
6、受熱過程膨脹壓力釋放和抗裂性能提高
從混凝土材料受熱作用機理和過程分析可知，高溫作用下，水蒸汽的膨脹壓力和混凝土材料內(nèi)部微觀裂縫客觀存在，同時也是導(dǎo)致混凝土材料受熱作用后性能劣化的主要原因之一。在配合比中適當(dāng)?shù)囊霘饪谆蛘吒邷胤纸獠牧嫌兄谔岣呋炷聊透邷匦阅堋１敬窝芯恐胁捎锰砑泳郾├w維、摻加引氣劑的方法來釋放受熱過程中的膨脹壓力。研究結(jié)果表明:摻加適量的聚丙烯纖維有助于提高混凝土材料的耐高溫性能。
三、結(jié)論
1、本次所設(shè)計的配合比基本能夠滿足要求，存在一定的提高空間。
2、需要對原材料性能進行嚴(yán)格控制，特別是水泥中混合材摻量和品種的控制，避免水泥中出現(xiàn)較多石灰質(zhì)混合材等問題。
四、配合比驗證
樣品名稱 C35 700℃耐高溫混凝土設(shè)計 報告編號 A04359001200
工程名稱 南鋼5#高爐基礎(chǔ) 委托單號 D201200110
委托單位 南京福彪混凝土有限公司 任務(wù)單號 590012-00045
強度等級 C35 委托日期 2012-06-06
檢測類別 委托 制作日期 2012-06-10
檢測地點 東南大學(xué)材料試驗室 檢測日期 2012-07-09
主要檢測設(shè)備 電子天平，壓力試驗機等 檢測環(huán)境 20℃
檢測依據(jù) 《耐熱混凝土配合比設(shè)計及性能檢驗規(guī)程》等
檢 測 數(shù) 據(jù)
設(shè)計要求: C35 700℃耐高溫混凝土設(shè)計。
材料性能：
（1）水泥：P·O42.5；
（2）砂：水渣；
（3）石子：江蘇茅迪集團有限公司，5～20mm（玄武巖）；
（4）外加劑：1、Bc-7，2、AC-A1；
（5）水：自來水；
（6）聚丙烯纖維：4～6mm。
混凝土配合比(kg/m3)
水 水泥 粉煤灰 礦粉 砂 石 纖維 外加劑1 外加劑2 實測坍落度
（mm） 抗壓強度
（MPa） 700℃殘余強度
(MPa)
7d 28d
175 270 90 115 741 1024 1.5 5.7 5.7 180 30.4 42.6 21.8
備注 殘余強度為原強度51.2%。
簽 發(fā)： 審 核：試 驗：
002300022300210
說
明 1.若對報告有異議，請于收到報告之日起十五日內(nèi)，須以書面形式提出，逾期視為對報告無異議。
混凝土配合比設(shè)計范文第5篇
關(guān)鍵詞：混凝土；配合比；設(shè)計
中圖分類號：TQ178 文獻標(biāo)識號：A 文章編號：2306-1499（2013）05-（頁碼）-頁數(shù)
隨著材料科學(xué)的不斷發(fā)展，混凝土的用途也越來越廣泛，己成為跨行業(yè)、跨學(xué)科、互相滲透的領(lǐng)域。混凝土配合比設(shè)計涉及到幾個方面的內(nèi)容：一要保證混凝土硬化后的強度和所要求的其他性能及耐久性；二要滿足施工工藝，易于操作而又不遺留隱患的工作性；三要在符合上述兩項要求下選用合適的材料和計算各種材料的用量；四要對上述設(shè)計的結(jié)果進行試配、調(diào)整，使之達到工程的要求；五要在達到上述要求的同時，設(shè)法降低成本。傳統(tǒng)的配合比設(shè)計方法已很難滿足上述需要，本文即是對幾種優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計方法的比較。
1 調(diào)整漿骨比法
普通混凝土是由膠凝材料、水、砂、石和外加劑組成的，混凝土配合比設(shè)計就是解決這幾種材料用量的三個比例，即水灰比、砂率（砂石比）、漿骨比。漿骨比是混凝土膠凝材料中水泥、水、礦物摻和料的體積總和與骨料所占體積的比值。P.K.Metha和P.C.Aitcin教授對混凝土的研究認(rèn)為，要使混凝土同時達到最佳的施工和易性與力學(xué)性能指標(biāo)，其膠凝材料漿體與骨料含量之間應(yīng)有一個最佳體積比，即是最佳漿骨比。
強度方面，混凝土的早期強度隨漿骨比降低而增大，而漿骨比大的混凝土強度發(fā)展趨勢相對漿骨比小的要快；干縮變形方面，收縮值隨混凝土的漿骨比增加明顯變大；滲透性方面，混凝土隨漿骨比增加其抗氯離子滲透性明顯降低。因此在選擇最佳漿骨比時，一定要兼顧早期低漿骨比各方面性能的優(yōu)越性和后期的發(fā)展趨勢。
通過進行混凝土強度、變形、氯離子滲透性等試驗調(diào)整混凝土漿骨比，尋找在現(xiàn)有水泥、骨料、外加劑等原材料的基礎(chǔ)上的混凝土的最佳漿骨比，它的值一般在35∶65左右。
2 全計算法
“全計算法”進行水泥混凝土配合比設(shè)計的觀點最初由陳建奎、王棟民教授于2000年發(fā)表于《硅酸鹽學(xué)報》，某教授在2000年巴黎的國際混凝土學(xué)術(shù)會議上宣讀了有關(guān)“全計算法”的論文，引起了極大關(guān)注。該法從鮮為人知的創(chuàng)建初期到逐漸被人們所接受，經(jīng)過了10年的推廣，在應(yīng)用上取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟效益。
2.1 基本觀點
全計算法的基本觀點是：
1. 混凝土各組成材料（包括固、氣、液3相）具有體積加和性；
2. 石子的空隙由干砂漿來填充；
3. 干砂漿的空隙由水來填充；
4. 干砂漿由水泥、細(xì)摻料、砂和空氣隙所組成。
依據(jù)這一基本觀點可得：
漿體體積 Ve=Vw+Vc+Vf+Va集料體積 Vs+Vg=1000-Ve干砂漿體積 Ves=Vc+Vf+Va+Vs式中：Ve為漿體體積（L）；Ves為干砂漿體積（L）；V。為用水量（L）；Vc，Vf，Va，Vs和Vg分別為水泥、細(xì)摻料（如粉煤灰）、空氣、砂子和石子的體積用量（L）。
正如前面提到的，P.K.Metha 和P.C.Aitcin 教授在對高性能混凝土（HPC）進行了大量的研究后認(rèn)為，要使HPC同時達到最佳的施工和易性和強度性能，其膠凝材料漿體與骨料應(yīng)有一個最佳體積比即Ve∶（Vs+Vg）=35∶65。這一認(rèn)識事實上是確定了HPC配合比設(shè)計中膠凝材料漿體體積與骨料體積的定量關(guān)系。
2.2 計算步驟
混凝土由水泥、礦物摻和料、砂、石子、水和外加劑等多種成分按嚴(yán)格的比例關(guān)系組成，傳統(tǒng)配合比設(shè)計方法很難得到優(yōu)化的配合比，而“全計算法”在設(shè)定的條件下能比較準(zhǔn)確地計算出每個組分的用量和比例。配制強度、水膠比、用水量、膠凝材料組成與用量，砂率及粗、細(xì)集料及外加劑等均可以通過公式計算而定量確定，最終確定混凝土配合比。與傳統(tǒng)配合比設(shè)計中大量參數(shù)經(jīng)過查表取值的經(jīng)驗方法比較，其科學(xué)性有了一定的提高。
3 高密實配合比方法
高密實配合比方法是一種科學(xué)的配合比設(shè)計方法。通過控制骨料的比例，以混凝土中固體材料的最大單位重，有效地獲得混凝土的最小空隙率，從而獲得最佳級配。所配制的混凝土具有較好的工作性、較高的強度及優(yōu)異的耐久性。高密實配合比方法最早由臺灣科技大學(xué)的黃兆龍教授提出，吳中偉院士曾提出的簡易配合比設(shè)計方法，其原理與高密實配合比方法基本相同。
3.1 高密實混凝土配合比設(shè)計方法
混凝土配合比設(shè)計的任務(wù)是確定獲得預(yù)期性能而又經(jīng)濟且性能優(yōu)良的各組成材料用量。骨料因占混凝土體積約2/3以上，所以直接控制骨料的比例會有效獲得混凝土的最小空隙率。混凝土中顆粒的堆積方式對于宏觀力學(xué)行為有很大影響，就像土壤顆粒材料一樣，顆粒結(jié)構(gòu)堆積越致密，空隙越小，接觸點越多，則密度越大，理論上應(yīng)能獲得較高的強度。另外，以相同的水灰比而言，骨料在最佳堆積下總漿體用量也會隨之減少，相對的拌和水用量也會降低，因而可減少混凝土中弱界面的形成幾率及降低漿體本身產(chǎn)生收縮裂縫的可能，從而提高混凝土的耐久性。
3 骨料撥開系數(shù)法
3.1 骨料撥開系數(shù)的理論基礎(chǔ)
混凝土要求具有一定的流動性和良好的粘聚性，要求混凝土能夠在自身重力或外力的作用下克服剪切力和粘滯阻力，即砂漿層撥開了石子之間的咬合，極大程度地減少了粗骨料內(nèi)部的機械咬合作用力，使混凝土拌和物達到了一定的流動性；同時，對于砂漿層來說，一定的漿體填滿并撥開分散了砂粒之間的作用，降低了顆粒之間的摩擦力。因此混凝土拌和物是否具有良好的工作性能，取決于粗骨料撥開系數(shù)Kg（砂漿撥開粗骨料程度）、細(xì)骨料撥開系數(shù)Ks（漿體撥開細(xì)骨料程度）。
3.2 骨料撥開系數(shù)法的計算過程Kg取值與粗骨料最大粒徑直接相關(guān)，最大粒徑越小，則取值Kg越大。根據(jù)經(jīng)驗（以碎石規(guī)格為5.0mm～31.5mm為例）選擇Kg= 2.3～2.5，在此圍內(nèi)，Kg值與混凝土強度等級、粗骨料的粒形與級配、細(xì)骨料的細(xì)度模數(shù)有關(guān)。混凝土強度等級越高，則Kg則往下限取值；細(xì)骨料的細(xì)度模數(shù)越小，則Kg往下限取值；粗骨料的粒形越圓，則Kg越往下限取值；粗骨料的級配越好，則Kg越往下限取值。
對應(yīng)粗骨料體積計算公式：Vg= 1000/[〔Kg+1〕·Pg +1]mg= Vg·γg
（1）式中：Pg—粗骨料堆積空隙率，無量綱；γg為粗骨料表觀密度，單位為kg/m3
對應(yīng)細(xì)骨料體積的計算公式：Vs=〔1000- Vg〕/[〔Ks+1〕·Ps+1]ms= Vs·rs
（2）式中：Ps—細(xì)骨料堆積空隙率，rs為細(xì)骨料表觀密度漿體體積按以下公式計算：Ve= 1000-Vg-Vs
（3）根據(jù)試驗所確定的水膠比、摻和料比例、密度就可以計算出用水量、各種膠凝材料的用量、外加劑的用量。計算公式如下：1. 根據(jù)式（3）轉(zhuǎn)化為：mW/rW+mB/rB+ε=Ve
（4）式中：rB=rc·rf·rk/[（1-a-b）·rf·rk+a·rc·rk+b·rc·rf] （5）mW為用水量，rW為水密度；mB為膠凝材料總量，rB為膠凝材料密度，rc為水泥密度，rf為粉煤灰密度，rk為粒化高爐礦渣粉密度，a為粉煤灰比例，b為粒化高爐礦渣粉比例，ε為空氣體積，取15L。
2. mc=（1-a-b）mBmf=amBmk=bmB（6）式中：mc為水泥用量，mf為粉煤灰用量，mk為粒化高爐礦渣粉用量。
3. 先求減水率μ：按照式（4）計算出實際的mw值，并根據(jù)JGJ 55-2000中的方法計基準(zhǔn)用水量mw0，減水率的公式：μ=[〔mw0-mw〕/ mw0] ·100% （7）再根據(jù)外加劑減水率與摻量關(guān)系曲線的試驗結(jié)果確定外加劑摻量δ，從而確定外加劑用量ma。ma=δ·mB（8）配合比計算完成后，必須在實驗室中進行試配，并根據(jù)混凝土拌和物工作性能要求對外加劑和用水量進行調(diào)整，在調(diào)整中應(yīng)保持水膠比不變。當(dāng)工作性能不能滿足要求時，在外加劑與水泥適應(yīng)性正常的前提下，改變骨料撥開系數(shù)進行調(diào)整。
