混凝土配合比方案

高性能混凝土配合比设计方案

一、混凝土配制强度的确定

混凝土配制强度应按下式计算：

公式1：fcu，0≥fcu，k+1.645σ，

式中fcu，0———混凝土配制强度（MPa）；

fcu，k———混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）；

σ———混凝土强度标准差（MPa）。

σ是检验混凝土生产质量水平的标准之一。其值应由搅拌站提供的近期生产混凝土的强度统计值计算。当无历史资料时，其值应符合下列规定：当混凝土强度等级为C10和C15级时，σ应不小于2.0MPa；当混凝土强度等级为C20和C25级时，σ应不小于2.5MPa；当混凝土强度等级大于或等于C30级时，σ应不小于3.0MPa。

二、混凝土水灰比的确定

我们知道，混凝土的强度与水泥强度成正比，与水灰比成反比。那么，则有：

公式2:fcu，0=Afce/W/C

式中fcu，0———混凝土配制强度（MPa）；

fce———水泥28d抗压强度实测值（MPa）；

A———经验系数；

W/C———水灰比。

我们可将公式2变化为：

公式3:W/C=Afce/fcu,o

公式3与现行行业标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000中水灰比的计算公式相比，则较为简单实用。

关于经验系数A的取值，一般为0.40~0.45。我们可以根据28d时的混凝土强度实测值和水泥强度实测值反过来进行推定、验证。我们应该根据混凝土的各种原材料、拌合物性能等，确定不同的A值，用于指导混凝土水灰比的确定。

三、混凝土用水量的确定

所谓混凝土用水量是指混凝土的和易性（流动性、黏聚性和保水性等）良好，坍落度和扩展度能够达到一定标准时的单方用水量。

影响混凝土用水量的因素可以概括为：

1.混凝土中整个颗粒的级配情况。包括砂、石等相对大颗粒的级配和水泥、掺合料等相对小颗粒的级配。若颗粒级配好，则混凝土用水量低（孔隙少，则游离水少）；反之，则用水量高。

2.混凝土中吸水性材料（包括与水反应的材料）的含量情况，如砂石的含泥量、石粉含量、有害物质等；水泥和掺合料中的游离氧化钙、铝酸三钙等。若吸水性材料（包括与水反应的材料）的含量低，则混凝土用水量低；反之，则用水量高。

3.混凝土中表面活性剂（减水剂等）的含量情况。若混凝土中表面活性剂的含量高，则混凝土用水量低（分散作用强，能够释放出更多的水泥絮凝体中被包裹的水分子）；反之，则用水量高。

在一般情况下，对含泥量为3%的天然砂中砂，其混凝土每立方米用水量可假定为185kg；对石粉含量为5%的机制砂中砂，其混凝土每立方米用水量可假定为195kg（掺用掺量合适的外加剂和掺合料等）。此处为5mm～31.5mm连续级配的碎石。

一般来讲，含泥量（或石粉含量）降低或提高1%，其每立方米混凝土用水量可相应降低或提高3kg～5kg。

对于其他的影响因素，其混凝土用水量应按上述三点并结合假定值进行相应的调整与确定。

四、混凝土水泥用量的确定

水灰比已知，用水量已知，则水泥用量即知。

公式4:mco=mwo/W/C

式中mwo———每立方米混凝土的用水量（kg）；

mco———每立方米混凝土的水泥用量（kg）。

在此，应注意每立方米混凝土的最小胶料用量（水泥+掺合料）不能低于300kg。

五、混凝土掺合料用量的确定

一般常用的掺合料有粉煤灰、超细矿渣粉和硅灰等。

混凝土掺合料用量的确定应符合以下两点：1.必须满足各类工程和各种施工工艺的要求；2.必须满足混凝土的和易性、凝结时间和强度的要求。

根据以上两点，并结合水泥的品种、强度等级、实测强度和大气温度，以及掺合料的质量确定掺合料的最佳掺量。

一般可采用等量取代法、超量取代法和外加法。

在一般情况下，掺用两种或两种以上的掺合料比掺用单一的掺合料效果要好，可以改善其细微颗粒的级配。

混凝土的掺合料用量应按下列公式计算：

公式5:mfo=mco×B×C

式中mfo———每立方米混凝土掺合料的用量（kg）；

B———混凝土掺合料的取代率，一般为：10%～50%；

C———混凝土掺合料的取代系数，一般为0.8～2.0。

取代后的混凝土水泥用量（mcl）应为：

公式6:mc1=mco×（1-B）

目前，用海鑫水泥配制的一般强度等级泵送混凝土中掺合料的掺量为：

海鑫P·S·A32.5矿渣硅酸盐水泥。彤阳S95级超细矿渣粉：20%的取代率×1.0的取代系数。河津Ⅱ级粉煤灰：10%的取代率×1.5的取代系数。

海鑫P·S·A42.5矿渣硅酸盐水泥。彤阳S95级矿渣粉：30%的取代率×1.0的取代系数。河津Ⅱ级粉煤灰：10%的取代率×1.5的取代系数。

以上可作为参考。在此要注意的是，比表面积大的掺合料的掺量应大，比表面积小的掺合料的掺量应小，要追求胶凝材料中颗粒的最佳级配。

六、混凝土外加剂用量的确定

首先，必须选用适应性良好（初始好、坍损小、凝结时间正常）的外加剂。一般为：减水率20%以上，凝结时间12h～14h。

其次，应确定外加剂的最佳掺量。若掺量高，则气泡多、沉淀扒底、离析、泌水、凝结时间长（或不凝固）；若掺量低，则料稠、料黏、流动性差、坍落度损失大。在此，我们应该判断区分是减水组分或是缓凝组分的多与少。

混凝土的外加剂用量（myo）应按下列公式计算：

公式7:myo=（mc1+mfo）×D

式中D———外加剂掺量（%）。

最后，应按照“外加剂掺量定混凝土的坍落度”的理论，进行混凝土外加剂用量的确定与使用。即若需要较大坍落度的混凝土，则增大外加剂的掺量；反之，则降低外加剂的掺量。

七、混凝土砂率的确定

泵送混凝土的最佳砂率可按表选取

1.差0.01水胶比,砂率差0.5%。

2.差0.1砂细度模数,砂率差1%。

3.此为砂含泥量（或石粉含量）4%时选用。含泥量（或石粉含量）提高或降低1%，砂率降低或提高1%。

4.此为粗骨料﹙碎石﹚粒径为5mm～31.5mm时选用。粗骨料粒径越大，砂率越小；反之，则越大。粗骨料粒径为5mm～19.0mm时，砂率应提高5%左右；粗骨料粒径为5mm～9.5mm时，砂率应提高10%左右。

5.此为混凝土坍落度180mm时选用。坍落度越大，砂率则越大；反之，则越小。坍落度每增大或减小20mm～30mm，砂率则提高或降低1%