配合比设计对集料的级配的选用
混凝土配合比设计影响因素分析及优化
0 引言随着工程项目建设的大规模和多样化，对混凝土的性能提出了更高的要求。
高性能混凝土的问世表明我国非常注重工程质量。
这是由于高性能混凝土相对于普通混凝土而言，高性能混凝土虽然价格稍高，但是其性能更好，对于我国经济的迅速发展起到了巨大的作用。
在实际工作中，材料实验室常常会对混凝土配合比进行试验与检测，如公路、房屋、桥梁等，都是由水泥混凝土及混凝土构件所构成，经常会在施工过程中见到，而且已经使用了很长时间。
在今后的工作中，应加强对混凝土配合比的设计与检验，对混凝土及相关建材的应用，以及对工程项目建设物的构造与构件的质量进行合理的改进。
1 混凝土配合比设计概述所谓混凝土配合比，简而言之，就是要将工程项目建设目前的结构特点、原材料的性能特点、工程项目建设中使用的各种技术、工程项目建设设备等都要考虑进去，在此基础上，以混凝土的混合特征及机械性质为依据，利用耐久性等多项特征，来决定混凝土原材料的配比，以满足目前工程项目建设的可操作性及经济性需求。
从理论上讲，混凝土配合比设计的有效性与工程混凝土的性能及造价密切相关，为满足工程对性能、经济等方面的优化需求，需进行混凝土配合比优化设计。
2 配合比设计目标分解传统的混凝土需要有经济性、工作性能、力学性能、耐久性能，并且要保证用传统的制造方法制造出合格的产品。
混凝土是一种新型的复合结构，其关键在于增强界面过渡带的填充性，增强制品与骨料的结合强度。
耐久性能是指在一定时期内，混凝土经得起风雨和化学腐蚀的耐力，并具有一定的使用性能。
造成混凝土耐久性问题的主要原因有：第一，侵蚀因素：侵蚀环境对混凝土结构的侵蚀；水、大气对水化产物的侵蚀；酸、碱、盐等会对产物结构造成影响，也包括超出其承受力或部分承受力的内力或外力。
第二，被腐蚀对象及其损坏方式。
混凝土结构与其组成材料，包含了护坡结构材料、水化产物、混凝土骨料，以及埋置的金属部件。
具体表现为：集料的溶蚀与流失、内部金属构件的锈蚀、水化产物的化学不稳定性、结构不稳定性、晶间膨胀破坏等由腐蚀物质渗透到混凝土中造成。
高性能混凝土原材料选用及配合比设计
一、混凝土原材料选用配制高性能混凝土水泥应选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，应符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175的规定，不宜使用早强水泥。
矿物掺合料应选用品质稳定的产品，宜为粉煤灰、磨细粉煤灰、矿渣粉。
其他类型掺合料应经过专项论证，经业主方、监理方、咨询方认可方可应用。
所选用的矿物掺合料必须对混凝土和钢筋无害，并应符合国家现行有关标准规定。
高性能混凝土的细集料应选用细度模量为2.6-3.2的天然河砂，同时应控制砂的级配、粒形、含杂质量和石英含量。
级配曲线平滑、粒形圆、石英含量高、含泥量和含粉细颗粒少为好，避免含有泥块和云母。
当采用人工砂时，更应注意控制砂子的级配和含粉量。
有机物含量（用比色法试验）：颜色不应深于标准色，如深于标准色，则应按水泥胶砂强度试验方法进行强度对比试验，抗压强度比不应低于0.95。
粗集料应选用级配合理、粒形良好、质地均匀坚固、线胀系数小、坚硬耐久的石灰岩、花岗岩、辉绿岩等碎石、碎卵石或卵石作为高性能混凝土的粗骨料，其压碎指标尚应不大于10%。
卵石中有机质含量（用比色法试验）：颜色不应深于标准色。
当深于标准色时，应配制成混凝土进行强度对比试验，抗压强度比不应小于0.95。
外加剂与水泥之间应有良好的相容性，必须符合《混凝土外加剂》（GB8076）和《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119）等标准的规定。
硫酸钠含量：≤5.0%；氯离子含量：≤0.02%；碱含量(Na2O+0.658K2O)：≤10.0%；减水率：不小于25%；泌水率比：早强型不大于50%，标准型不大于60%，缓凝型不大于70%；含气量：≤6.0%。
二、配合比要求高性能混凝土的配合比设计应根据混凝土结构的要求，确保其施工要求的工作性，以及结构混凝土的耐久性。
耐久性设计应针对混凝土结构所处外部环境中劣化因素的作用，使混凝土结构在设计使用年限内不超过容许劣化状态。
采用聚羧酸高性能减水剂，原则上每种配合比分别用两种减水剂配置（其中一个备用）。
浅谈水泥混凝土配合比的经济性在设计时应注意的问题
“ ｊ分法” 施工 ：用料没有把好质量 关， 排水措施没有 做好 ， 压实度没有 达到要求 。 这些人为因素使 高填土引道不稳 定， 工后沉降大 ， 均匀， 且不 是 造 成跳 车现 象 主 要 原 因 之 一 。 ４ 结 构突变 、 桥台 Ｌ台背路面在结构上存在着差异。 ｊ 从路 面结桥组合可以看出， Ａ 点左 右侧是 两个不 同性质路 面体系 ， 左侧是铺设在 桥台背墙顶面柔 性面层与 刚性桥台组成双层路面体 系，右侧为柔性或半 刚性多层路 面 体系 ， 在车辆荷载作用下 ， 垫层 、 基层密实度迅速增加 ， 构层压缩 ， 结 而 桥台 由于 巨大建筑作用 ， 上基础处理较好 ， 加 一般认 为沉 降已经完成 ， 相对于路基而言 ， 沉降可视 为零 ， 而铺装层压缩 也不大 。这样 ， 点两 Ａ 侧抗 变形能力不 同， 相对沉 降就不 可避免出现 ， 使路 面结构破坏 ， 造成 跳 车。 ５、 计 不 周 设 在基底未作彻底处理 ， 而沉 降还未稳定时 ， 应周详考虑桥 台结构与 引道 衔 接 ， 没 有 质量 保 证 情 况 下 ， 应 该 直 接 浇 混 凝 土 板 。像 榕 华 大 在 不 桥 两侧 引 道 ，由 于榕 江两 岸 属 软 土 地 基 ，通 车 后 两 侧 引 道 沉 降 是 长 期 的， 如先设过渡性路面 ， 使路堤沉 降基本完成后再改铺原设计路 面 ， 情 况 会好 一 些 。 计 时 也 应 处 理 好桥 梁 与引 道 路 面 接缝 问题 ， 免 接 缝 损 设 避 坏而造成跳车。 二、 桥头跳车病害防治措施探讨 １ 处 理 好 台 后地 基 、 处理好台后软弱地基是控制桥头跳车重要措施。 对软弱地基处理 ， 现在 国内有 换填法 、 超载预压 、 塑料排 水板 、 粉喷桩复合地基等 常用 方 法 。就 目前情况看 ， 水泥粉喷桩复合地基加固软土效果明显 ， 工工期 施 短 ， 费用高 ； 但 超载预压一般可利 用施 工荷载作为软基预压荷载 ， 施 但 工工期较长 ， 剩余沉降量也大 ； 塑料排水板法加固效果好 ， 工期较 短 ， 施 工简单 ， 经验较 为成熟 ， 目前处理软基较为常用方法。我们要根据 当 是 地实际情况 ， 以应用 ， 加 使地基承载能力满足设计要求 。 受造价约束 ， 一 般情况可设 置过渡性路面 ， 加强养护补强措施 ， 待沉降后再改铺 原设计
高标号混凝土配合比设计技术
关于高标号混凝土配合比设计技术参数的应用随着建筑物不断增高，在钢筋混凝土结构中，混凝土的设计强度等级也越来越高，经常采用C55及其以上的混凝土。
所以对C55以上混凝土的原材料的选择、配合比的设计、混凝土的施工是至关重要的。
下面就对C55以上混凝土的原材料选择、配合比的设计、混凝土的施工需注意的事项，结合本人多年来对高强度等级的配合比设计及原材料的选择应注意的技术参数的选用做以下简述。
一原材料1集料混凝土中集料体积大约占混凝土体积的3/4，由于所占的体积相当大，所以集料的质量对混凝土的技术性能和生产成本均产生一定的影响，在配制C55混凝土时，对集料的强度、级配、表面特征、颗粒形状、杂质的含量、吸水率等，必须认真检验，严格选材，特别对水泥与混凝土强度等级的比值的选用关系到水灰比的大小（即没立方米水泥用量）。
这样才能配制出满足技术性能要求的C55混凝土，同时又能降低混凝土的生产成本。
1.1 细集料砂材质的好坏，对C55以上混凝土的拌和物和易性的影响比粗集料要大。
优先选取级配良好的江砂或河砂。
因为江砂或河砂比较干净，含泥量少，砂中石英颗粒含量较多，级配一般都能符合要求。
山砂一般不能使用，山砂中含泥量较大且含有较多的风化软弱颗粒。
砂的细度模数宜控制在2.6以上，细度模数小于2.5时，拌制的混凝土拌和物显得太粘稠，施工中难于振捣，且由于砂细，在满足相同和易性要求时，增大水泥用量。
这样不但增加了混凝土的成本，而且影响混凝土的技术性能，如混凝土的耐久性、收缩裂缝等。
砂也不宜太粗，细度模数在3.3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。
C55泵送混凝土细度模数控制在2.6~2.8之间最佳，普通混凝土控制在3.3以下。
另外还要注意砂中杂质的含量，比如云母、泥的含量过高，不但影响混凝土拌和物的和易性，而且影响混凝土的强度、耐久性，引起混凝土的收缩裂缝等其他性能。
无机结合料(级配碎石)配合比设计作业指导书
公路工程水泥稳定碎石配合比设计作业指导书无机结合料稳定材料组成设计包括以下步骤：1、原材料试验；2、目标配合比设计；3、生产配合比设计；4、施工参数确定。
一、原材料试验1、本配合比使用的原材料如下：（1）粗集料：15~25mm、10~20mm、5~10mm碎石，产地***。
（2）细集料：0~5mm石屑，产地***。
（3）水泥:P.O42.5水泥，厂家****水泥有限公司。
条款规定：《公路路面基层施工技术细则实施手册》JTG F20-2015 附录B.2.1条，按照2倍标准差的标准确定级配的上下限控制范围，每档材料需要不少于8次的矿料筛分。
2、筛分结果统计平均筛分曲线及变异系数，按2倍标准差计算各档材料筛分级配的波动范围如下表1~4。
表1：15~25mm碎石筛分结果统计表2：10~20mm碎石筛分结果统计表3：5~10mm碎石筛分结果统计表4：0~5mm石屑筛分结果统计二、目标配合比设计1、选择级配范围（采用细则P19中C-B-3级配）。
2、以集料筛分平均结果构造4条合成级配曲线。
表5：集料组成比例表《公路路面基层施工技术细则实施手册》JTG F20-2015 第4.6.7条，特征曲线一般有三条，上限曲线、下限曲线和中线曲线。
表6：合成级配表3、根据JTG/T F20-2015《公路路面基层施工技术细则》中表4.6.4所推荐的5个水泥剂量，对上述4条级配曲线分别进行击实试验，得到共20组最大干密度及最佳含水率，结果见表7。
4、以2.2.3步骤所得到的20组最大干密度及最佳含水率分别成型标准无侧限抗压强度试件，经试验得到对应的7d无侧限抗压强度，结果见表7。
5、根据上述试验结果，考虑设计强度要求与经济合理问题后，确定目标级配为3号级配曲线，其相应矿料组成为(15~25)mm碎石:(10~20)mm碎石:(5~10)mm碎石:石屑=34:22:17:27；同时确定最佳水泥剂量为3.0%，最大干密度2.220g/cm³，最佳含水率5.6%。
道路建筑材料1-5什么是集料的级配？用哪些参数表示级配？
道路建筑材料1-5什么是集料的级配？用哪些参数表示级配？道路建筑材料1-5 什么是集料的级配？用哪些参数表示级配？连续级配与间断级配类型有何差别？级配是集料中各种粒径颗粒的搭配或分部情况。
表示级配的参数有 3 个：分级筛余百分率、累积筛余百分率和通过百分率。
分计筛余百分率a i：是某号筛的筛余质量占试样总质量的百分率。
累积筛余百分率A i ：是某号筛的分计筛余的百分率和大于该号筛的各筛分计筛余百分率之总和。
A i a1 a2 a i通过百分率P i ：是通过某号筛的式样质量占试样总质量的百分率。
P i 100 A i常见的级配曲线有连续级配和间断级配。
连续级配类型的集料，由大到小，逐级粒径的颗粒都有，且按照一定的比例搭配，绘制的级配曲线平顺圆滑不间断。
间断级配集料中缺少一个或几个粒级的颗粒，大颗粒与小颗粒之间有较大的“空档” ，所绘制的级配曲线是非连续的，有间断的。
1-8 填隙碎石与级配碎石的集料在颗粒组成上有什么不同？这种差异对其路用性能有什么影响？填隙碎石主要是用单一的粗碎石做主骨料，经压路机碾压就位后，形成嵌锁结构，用石屑填塞粗碎石间的空隙，增加密实度和稳定性。
级配碎石是由各种大小不同的粒级集料按一定级配组成的混合料。
在颗粒组成方面，填隙碎石以单一粗碎石为主，填塞石屑于空隙中；级配碎石则含有各种不同粒径的集料。
填隙碎石强度形成和抗变形能力主要靠粗碎石颗粒的嵌锁作用，在空隙中填入石屑或粗砂，进一步增加强度和稳定性，适用于各等级公路的底基层和二级以下公路的基层。
级配碎石强度形成和抗变形能力主要与集料的颗粒间的摩擦作用和粘结作用有关。
由多种粒径的颗粒集料构成，其稳定性和平整度比填隙碎石更好，可作沥青路面和水泥混凝土路面的基层和底基层，也可作路基改善层，或低等级道路的路面。
3-3 试述混凝土拌合物施工和易性的意思，影响因素，改善措施。
新拌水泥混凝土的施工和易性，也称工作性，是指混凝土拌合物易于施工操作（拌制、运输、浇注、振捣）并获得质量均匀、成型密实的性能。
C50混凝土配合比设计注意事项
C50混凝土配合比设计注意事项事项, 混凝土, 设计现浇箱梁及悬浇箱梁配合比的设计及原材的选择注意要点作如下简述。
1、原材料1.1 集料混凝土中集料体积大约占混凝土体积的3/4，由于所占的体积相当大，所以集料的质量对混凝土的技术性能和生产成本均产生一定的影响，在配制C50混凝土时，对集料的强度、级配、表面特征、颗粒形状、杂质的含量、吸水率等，必须认真检验，严格选材。
这样才能配制出满足技术性能要求的C50混凝土，同时又能降低混凝土的生产成本。
1.1.1 细集料砂材质的好坏，对C50以上混凝土的拌和物和易性的影响比粗集料要大。
优先选取级配良好的江砂或河砂。
因为江砂或河砂比较干净，含泥量少，砂中石英颗粒含量较多，级配一般都能符合要求。
山砂一般不能使用，山砂中含泥量较大且含有较多的风化软弱颗粒。
砂的细度模数宜控制在2.6以上，细度模数小于2.5时，拌制的混凝土拌和物显得太粘稠，施工中难于振捣，且由于砂细，在满足相同和易性要求时，增大水泥用量。
这样不但增加了混凝土的成本，而且影响混凝土的技术性能，如混凝土的耐久性、收缩裂缝等。
砂也不宜太粗，细度模数在3.3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。
C50泵送混凝土细度模数控制在2.6~2.8之间最佳，普通混凝土控制在3.3以下。
另外还要注意砂中杂质的含量，比如云母、泥的含量过高，不但影响混凝土拌和物的和易性，而且影响混凝土的强度、耐久性，引起混凝土的收缩裂缝等其他性能。
含泥量不超过2%，云母含量小于1%。
1.1.2 粗集料粗集料的强度、颗粒形状、表面特征、级配、杂质的含量、吸水率对C50混凝土的强度有着重要的影响。
配制C50以上混凝土对粗集料的强度的选取是十分重要的，高强度的集料才能配制出高强度的混凝土。
应选取质地坚硬、洁净的碎石。
其强度可用岩石立方体强度或碎石的压碎指标值来测定，岩石的抗压强度应比配制的混凝土强度高50%。
集料及级配的选择
②集料及级配的选择中粒式沥青混凝土的级配形式AC-16，粗粒式沥青混凝土采用AC-25。
矿料的级配及沥青用量范围（方孔筛）如下表所示：级配类型通过下列筛孔（方孔筛，mm）的质量百分率（％）沥青用量（％）19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075细粒式沥青砼AC-13 100 90~10068~8538~6824~515~3810~287~20 5~154~8 4.0中粒式沥青砼AC-20 100 90~1070~9260~834~6220~4813~369~26 7~18 5~144~8 4.0③沥青混合料的技术指标：沥青混合料配合比设计按马歇尔试验法进行，技术指标应符合下表的要求：拌沥青混合马歇尔试验技术指标项目沥青混合料类型击实次数（次）稳定度（KN）流值（0.1mm）空隙率（％）沥青饱和度（％）中粒式沥青砼两面各75 ＞7.5 20-40 3-6 70-85粗粒式沥青砼两面各75 ＞7.5 20-40 3-6 70-85 （2）基层及底基层基层采用二灰碎石基层（石灰：粉煤灰：碎石=7.5：17.5：75），底基层采用石灰土（含灰量10％）.石灰质量应符合GB1594规定的Ⅲ级以上消石灰或生石灰的技术标准，要尽量缩短石灰的存放时间；粉煤灰质量的SIO2、AI2O3和Fe2O3总含量应大于70％，烧失量＜20％，集料压碎值＜30％。
二灰碎石集料的级配应符合下表的要求：结构通过下列方孔筛（mm）的质量百分率（％）层次4031.59.09.50.75 2.36 1.180.60.07590724830181060基层1001009068503827207五、各专业管线规划设计苑东路为新建道路，五其它专业管线，按照延安市总体规划管线布置原则，单侧布置，全部埋地敷设，因此，雨水管道、污水管道、给水管道、热力管道、天然气管道、电力管道、电信类综合管线（电信、联通、移动、有线电视、铁通、网通、长信、公安监控），按照规划断面预留位置（详见各专业管线布置横断面图）。
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1 配合比集料的级配选用的依据凡施工中要使用集料的工程，其施工技术规范都对集料的级配范围有明确规定。
但是在有些工程，因为工程质量对集料的级配较为敏感，在施工规范中除对集料的级配范围规定外，还对一些关键筛孔的筛分通过的质量百分率（或累计筛余质量百分率），提出特别要求，如JTJ032-94《公路沥青路面施工技术规范》7.3.6.3条规定‘标准配合比的矿料级配至少应包括0.075mm、2.36mm、4. 75mm三档的筛孔通过率接近要求级配的中值；JTJ041-2000《公路桥涵施工技术规范》在细集料的级配范围表中的注：②中规定‘……除5.00、0.63、0.16号筛孔外，其余各筛孔累计筛余允许超出分界线，但其总量不得大于5%。
’④中规定‘对于高强泵送混凝土用砂……2.5mm筛孔的累计筛余量不得大于15%，0.315mm筛孔的累计筛余量宜在85%~92%范围内。
’等，但对其他筛孔的级配范围中值的筛分通过质量百分率（或累计筛余质量百分率）的波动允许百分率没有严格的规定，只能以级配范围作为配合比的集料选用的依据，和施工工地在集料进行抽检试验时，对集料的级配判定是否合格的控制依据。
而较为合理的、适用的、理想的集料的级配，应该首选级配范围的中值。
但要设计好一个经济合理的、适用的、理想的配合比，还要考虑集料的级配以外的其他一些有关的因素。
2 配合比设计集料的级配选用的两种方法：施工所用集料的采购备料，都是先控制一个最大、最小粒径范围，然后在此范围分几个档次，采购进场2~5种不同规格的集料，由配合比设计人员根据规定集料的级配要求，计算出各种规格的集料用量比例，作为施工配料和备料进场的依据。
目前集料的级配计算、选用常用的方法有如下两种：
2.1粗放型选择法：根据实际进场各种集料筛分试验的级配结果，依据规范规定的级配要求，用试算法、图解法或专用的电脑软件，计算出各种集料组合时所占的比例，并按此比例计算集料的合成级配，绘制级配结果曲线图。
一般情况下只要集料中各级颗粒含量不超出规定的级配组成范围曲线（即处于上限和下限曲线之内），且关键筛孔的通过量符合规定，则应认为是合格的，可以用于配合比的试配试验，试配试验也可能获得成功。
按规范规定的条文评判此配合比所用集料的级配，好似无懈可击，但若由于某些因素影响使得进场的集料本身颗粒级配不够理想，或由于进场的品种较少，致使合成级配曲线形成上下较大的波折，更甚者还会出现个别点处于级配曲线的极边沿，不是一条圆滑的、接近级配的中值的理想曲线，就应对施工质量的控制持怀疑态度。
在施工实施中若遇进场集料因加工等问题，造成级配的波动是趋向级配的中值有利方面波动，则可原谅，否则，则更加远离了级配的中值，对质量控制的影响就难于估计。
因此在审核该配合比设计集料的级配时，不能单纯以不超出级配范围为满足，而应对集料的级配作认真的调整，从原材料上检查原因，按照级配曲线的缺陷，改换进场集料的品种，或增加新的品种，以满足集料的级配要求。
但如此处理有些施工单位因经济利益关系，较难接受，按现行规范规定要求，应如何说服施工单位，应如何处置，尚无良策。
2.2 中值型选择法：首先对进场集料认真检验，根据各种不同规格的集料试验筛分结果，用试算法、图解法或专用的电脑软件，计算出各种集料组合时所占的比例，并按此比例计算集料的合成级配，评判合成级配曲线，是否接近规范规定的集料的级配范围的中值，根据施工经验一般不要超出要求的级配中值的上下2~3%为宜（规范有规定
的允许波动范围的筛孔，则按规范执行），据此评判进场的各种集料是否适用该工程。
否则，则应对进场集料的规格、品种予以调整、更换。
然后将经过试验确认合格的进场集料，根据配合比试配试验所需数量，按规范规定级配要求的粒径（或筛孔）级别，筛分为单粒级的集料分别存放备用，配合比试配试验时再按照规范规定级配的中值对各级粒径（或筛孔）的要求比例，掺配组合成符合级配的中值的混合集料，即可用此集料与其他材料掺配进行试配的各项规定试验。
用该集料掺加完成的配合比设计用于施工，质量保证就较为可靠，可减少在进场集料，因某种因素造成集料的级配在允许范围波动时，对质量造成的较大影响。
特别是对消除施工中出现的集料离析现象较为明显；在路面施工中效果尤为明显，对路面工程的平整度质量控制较为有利，且外观良好，不易出现松散现象等。