高强混凝土配合比确定方法

高强混凝土配合比确定方法
论述了高强砼配合比确定方法仍采用普通砼配合比确定方法的不足，并论述了采用“正交——综合评定法”是解决问题的有效方法。

随着材料的开发及应用，砼组成材料由普通砼的水泥、砂、石、水四种发展为5～7种组成材料，使影响砼强度及工作性等的因素变得更复杂，这就为砼配合比的确定提出了新的要求。

砼配合比的确定，关键是要保证砼满足施工、强度、耐久性、经济性四方面要求。

在现行配合比设计规程JGJ／T55—96中，高强砼配合比确定方法基本上还采用普通砼的确定方法，但在实践中，该方法已显不足。

1 现行的高强砼配合比确定方法高强砼配合比的确定现在基本是应用普通砼的确定方法。

该方法是利用鲍罗公式及表格按强度及耐久性要求确定水灰比；按
；按经验确定外加剂粘聚性要求确定砂率Sp；按流动性要求确定单位用水量W
O
掺量及掺合料用量；按以上确定参数计算初步配合比；然后进行试拌，按工作性及外加剂等作适当调节；最后利用～f的线性关系进行强度调节
好坏，对Sp、W
O
确定配合比，这方法以其简单易行一直被人们所应用。

2 在普通砼及高强砼中，用料及配合比关键参数对性能的影响的差别。

2.1 水灰比
1）在原材料一定的条件下，在普通砼中，对强度起决定性作用。

因此，在确定时，除考虑耐久性外。

主要由强度确定：而在高强砼中，除外，骨料含量、砂率、单位用水量等对强度也影响较为显著。

2)在普通砼中，灰水比与砼强度f的关系为线性关系，在进行砼试配时，正是利用了此关系进行强度调整；而在高强砼中，当较小时，～f的线性关系反常。

2.2 磅率Sp的影响
在普通砼中，Sp对强度影响很少，对粘聚性影响十分显著。

随着Sp增大，粘聚性变好。

因此，在确定砼配合比时，没有考虑对强度的影响，只是按施工操作要求的粘聚性确定Sp。

在高强砼中，Sp对砼强度影响较大，试验表明，Sp减少，强度增加，Sp每减少1%，强度约增加1%；而Sp对粘聚性影响较小，原因是高强砼的较小，水泥用量大，且掺入大量的掺合料，本身粘聚性很好。

2.3 骨料含量的影响
骨料含量对普通砼强度影响很小，而对高强砼影响较为显著，影响程度仅次于。

试验表明每减少0.01，强度增加3.5～5%，愈小，强度增长率越大，而对强度的影响程度为每减0.02，强度增加6.5~9%。

影响
2.4 单位用水量W
O
对强度普通砼中，当流动性一定时，用水量基本恒定，且当一定时，用水量W
O
影响甚少，因此，需水量主要按施工要求流动性确定；而在高强砼中，用水量的
愈少，强度愈高。

试验表明，其影响程大小对强度影响较为显著，当一定时，W
O
度与骨料含量对强度影响一致，当每m3砼减少5kg水时，强度增加3.5%～5%。

受到外加剂的种类及掺量、混合料的种类及掺量、坍落度损失要求制约。

但是，W
O
2．5 外加剂的种类及用量的影响
在高性能砼中，一般都加有外加剂。

常加的有高效减水剂和缓凝剂。

减水剂主要用来提高砼流动性，其掺量的大小与减水剂种类、投放时间、水灰比、水泥与骨料种类、数量及环境温度等因素有关，很难以先确定准确的掺量。

太小，减
水效果不显著；太多，超过减水剂饱和点，不但流动性不再增加，砼还会产生离析，影响砼质量，同时还增加成本。

缓凝剂也有类似情况，掺量适中，有利于减少坍落度损失，保证砼的泵送性能；掺量太小，作用不大；太多，凝结时间过长，影响后续施工操作，同时会使砼长时间疏松不硬，强度严重下降。

此外，水泥品种，掺合料的种类及掺量、骨料品种等对砼强度及工作性都有一定的影响。

3 普通砼配合比确定方法在高强砼中应用已显不足从以上论述可见，由于材料品种繁多，性能各异，配合比中各参数对砼性能影响复杂。

因此，高强砼中的各材料用量及各参数的取值很难像普通砼一样，予先确定一个具体值。

因此，普通砼配合比确定方法在高强砼中应用已显不足。

主要有以下几方面：
1)只考虑对强度的影响，忽略其它参数或材料品种对强度的影响，得出的配比不经济。

试验表明，同时考虑、sp、Wo及骨料含量对强度的影响进行配制砼，可显著提高砼强度及节约水泥，节约水泥12%~20%；
2)利用～f的线性关系进行强度调整，当较小时，得出的配比不准确；
3)较难把砼强度，耐久性、工作性及经济性统一起来。

在配合比设计时，虽然其也考虑这些内容，但它是孤立地考虑的，因而得出的配比不够合理；
4)未有考虑各材料的特性及各材料之问的相互影响；
5)较难适应多项要求的砼。

如若同时要求砼满足强度、抗渗标号、坍落度、坍落度损失值、弹性模量及成本等目标，这种方诖就显得无能为力。

4 应用“正交一综合评定法”确定高强砼配合比
4．1 正交一综合评定法：该方法是利用正交试验的原理安排试验，根据试验结果进行综合评定，找出满足各项工程要求的最佳配合比的方法。

步骤及方法见4.3实例。

4.2 正交一综合评定法优点： 1)在各材料及参数对砼性能的影响还不太清楚的情况下，它能很好地处理各材料、各参数之间的相互关系。

它通过科学安排试验，利用其“整齐可比性”及“均衡搭配性，通过分析试验结果，可得到优化的配合比。

2)它能把砼强度、耐久性；工作性及经济性统一；适应多目标要求的砼；所得的配比技术先进，经济合理。

3)通过试验数据的分析，可弄清各材料，各参数对砼强度、耐久性、工作性及经济性的影响趋势及其影响的主次关系，为施工管理、质量控制、成本管理提供依据。

4.3 实例：某工程，商品混凝土设计强度等级为C55，C6O，采用泵送施工，坍落度要求150～180mm。

材料采用P.o525水泥，Dm~20mm碎石，中河砂，FDN高效减水剂掺量为0.5～1.1，缓凝剂为糖蜜，掺量为0.1%~0.3%。

1)明确试验解决问题及考核指标要解决的问题：提出满足施工要求，强度要求、耐久性要求及经济性要求的配合比。

考核指标：C55砼强度≥65MPa，C60砼强度≥69MPa，入泵坍落度S=150～180mm，30rain后坍落度≥120 mm，成本愈低愈好。

2)挑因素，选水平。

选择的因素及因素水平如表1：表1 试验因素水平表
3)选择正交表：由于有4个因素，3种水平，故选择L
，(34)正交表。

4)试验安
9
排：根据已选定的因素、因素水平及正交表，试验安排如表2。

5)试拌：按试验安排中各试验号的参数计算试拌用料。

试拌时，高效减水剂用量以使流动性
S=150～180mm确定。

并把试验结果填于表2。

表2 试验方案及结果表
备注：FDN—高效减水剂；S—坍落度；∆S—坍落度损失值；f—抗压强度；W—成本价 6)试验结果分析① 确定各因素对砼性能影响趋势及主次各因素、因素水平对砼强度、坍落度损失值、成本影响如表3．表3数据是表2同一因素同一水平结果的平均值。

通过对极差进行分析，可得出各因素对以上结果影响的主次，极差愈大，影响愈大。

各因素对砼强度影响趋势大小为A>B>C>D，水泥用量、用水量，砂率大小对强度都有较大的影响；对坍落度损失值影响趋势大小为：D>B>A、C。

缓凝剂掺量及用水量影响较显著；对成本的影响趋势大小为A>B>C>D，影响
最大的为水泥用量．以上分析有利于施工管理，质量管理及成本管理。

表3 极差分析
② 确定最佳配合比直观法：在目标数较少或较易判别优劣时可用此法。

如本试验，以满足工作性要求，强度要求的条件下，成本低的为优．所以C55，C6o配比分别可定为4#，7#试验结果。

综合评分法：当目标数较多或较难用直观法判别优劣时使用。

步骤如下：第一，按各目标重要性程序不同，分别确定分值系数k。

如本试验，确定配比的原则为：在满足施工、强度要求的条件下，尽量节约材料，因此，强度，坍落度损失值、成本的分值系数k分别取2，1，3。

第
二：评定各试验各目标得分：首先确定基本得分a．，再求该目标得分k
1·a
1
评
定基本得分的方法为：若目标值不符合设计要求得0分；其余按优劣排列，分捌得分为n，n—l……l。

也可用跳跃式评分，以便把优劣拉开得分距离。

第三：求各试验综合得分：把各试验各目标值得分相加。

如7#试验，坍落度损失值、强
度、成本的基本得分a．分别为3、5、6。

目标值得分为：a
1·k
1
=3×l，5×2，6×3，
综合评分为31分。

第四步：确定最佳配比：综合得分高为优。

然后按综合分高低排名次，当综合分相同时，以最重要目标为优者为优．本试验排次见表二、由表二得C55，C66配比分别为4#及7#试验结果。

5 结束语
从以上论述可见，用正交综合评分法确定高强砼配合比，可避免试验的盲目性。

它特别适合多目标要求的砼，能使砼满足工程各项要求，并取得一定的经济效益。