混凝土配合比设计:配合比设计的思路及方法

2019年7月19日15:42:15 5 4,543

这是混凝土配合比系列的第三篇文章,这个系列有如下几篇文章组成:

混凝土配合比设计:配合比设计的根本目的

混凝土配合比设计:配合比设计的原则;

混凝土配合比设计: 配合比设计的思路及方法;(本文)

混凝土配合比设计: 混凝土配合比设计总结



在前面两篇博文中,我们分别阐述了配合比设计的根本目的和原则,在上文论述的基础上,围绕这配合比设计的目的和原则,本篇文章重点阐述配合比设计的思路和方法及配合比设计应注意的环节。

1 水胶比与强度的关系

1.1 水胶比计算公式

《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55)给出了如下公式:

w/{b}=\frac{\alpha_{a}f_{b}}{f_{cu,0}+\alpha_{a}\alpha_{b}f_{b}} \cdots \cdots \cdots \cdots \cdots (1)

其中:w/b为水胶比;\alpha_{a}\alpha_{b}是骨料回归系数;f_{b}是胶凝材料28天龄期胶砂强度(MPa);f_{cu,0}是混凝土配制强度(MPa)。

公式(1)的写法是为了计算水胶比方便,不便于我们充分理解这个公式的含义,为了便于理解,可以重写此公式如下:

f_{cu,0}=\alpha_{a}f_{b}(\frac{1}{w/b}-\alpha_{b})\dots\dots\dots(2)

1.2 公式的涵义

在材料确定的前提下,公式中所述的胶凝材料28天抗压强度f_{b}与粗骨料回归系数\alpha_{a}\alpha_{b}都是常数。如此一来,公式中的变量就只有水胶w/b和混凝土配制强度f_{cu,0}两个数值。这告诉我们强度的变化只与水胶比的变化有关。因此,公式的明确结论是在材料选定的前提下,水胶比决定混凝土强度,与其它因素无关。

这一结论为配合比设计提供了极大的方便,在配合比设计时,只需要控制水胶比,就能控制强度。混凝土强度需要在28天或56天后才可以验证,这给配合比设计和施工生产的控制都带来了一定的难度。但有这个结论,只要在充分试验的前提下,我们控制住混凝土拌合物的水胶比,就可以控制适当长龄期后的强度。这为生产控制带来了极大的方便,也为混凝土配合比设计提供了思路。

1.3 公式中参数的意义

1.3.1 粗骨料回归系数

粗骨料回归系数是在全国范围内通过大量试验,经统计分析得出的两个常数,对于碎石分别取值0.53,0.20,卵石分别取值0.49,0.13。在以往标准更新的时候,这两个数值也做出了调整。由于这两个数是综合不同规格、不同品质的骨料经统计分析得出的,与我们在具体工程中所使用的骨料的之间存在一定的偏差是必然的,这给我们使用公式设计配合比带来一定的不确定性。

1.3.2 胶凝材料28天胶砂强度

《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55) 中,对于公式(1)所给定的水泥胶砂强度的解释是实测强度。但因为高速铁路工程施工中,为了提供混凝土的耐久性会不同程度掺入粉煤灰、磨细矿渣粉等等矿物混合材料。因此,对它的取值还需要根据混凝土基本知识更深入探讨。

正常情况下,可以等待28天经试验检测获得水泥的实际强度。但当今工程进度快、工期紧的情况下,为了抢开工,这种等待往往是缓不济急。那么还有一种办法是到水泥厂查询最近一月内水泥的出厂强度平均值。一般地,水泥厂化验室都会很快给出结果。这个结果具有很好的参考价值。第三种办法就是按下述公式(3)估算。

f_{b}=\gamma_{f}f_{s}\dots\dots\dots \dots\dots(3)

式中\gamma_{f}=1.16是42.5水泥的出厂控制系数,32.5和52.5水泥分别取值1.12和1.10,f_{s}为水泥28天胶砂强度标准值。这个系数就是各水泥厂控制出厂水泥强度的系数。

关于掺入粉煤灰、磨细矿渣粉等矿物外掺料之后,标准《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55) 只用一个简单的系数折减水泥的实际强度,实实在在是过于简单粗暴了。我们具体分析如下:

第一,规范所给出的粉煤灰、磨细矿渣粉的影响系数是一个比较保险的范围,与这两种材料实际活性指数不一定一致。例如,S95级的矿渣粉在使用50%掺量的情况下,28天活性指数大于95%,而规范给出影响系数范围是0.70~0.85。优质粉煤灰28天活性指数通常大于80%,规范所给出的30%掺量的影响系数范围是0.65~0.75,给出的系数明显小于矿物掺合料实际的活性指数。没有反映出实际材料的性能。

第二,上述的胶凝材料28天胶砂强度是在水胶比为0.50的情况下得出的结果,而目前高速铁路、高速公路混凝土配合比强度决定了水胶比多数在0.45以下,相对于0.50的水胶比,混凝土中需要填充的空隙也更少,掺入矿物外掺料后,混凝土早期强度的发展比水泥胶砂强度发展更快。并且混凝土中碎石,对材料的收缩约束更强,所以其后期强度的提升也是水泥胶砂无法比拟的。如果简单粗暴地用一个很低的系数折减水泥强度,必然导致混凝土配合比偏向低水胶比、高强度,无形中犯下不合理地提高混凝土配制强度的错误。

第三,公式使用的是胶凝材料28天强度,计算出混凝土28天强度对应的水胶比,矿物掺合料的反应速度比水泥慢,28天到56天的时间内混凝土强度通常有5~8MPa左右的增长空间,目前铁路混凝土强度的评定龄期主要是56天和90天。这些增长都是水泥胶砂强度没有的,如果忽略这些实际增长,对混凝土配合比设计是不利的。

我们讨论公式(1)或(2)中的胶凝材料胶砂强度,其目的是明确了解该公式的局限。在此基础上,配合比设计时应该要去克服和控制这些局限,遵守配合比设计原则,达到配合比设计的根本目的。

1.4 使用水胶比公式设计配合比的局限性

根据前面所述,使用水胶比强度公式设计配合比的局限性有以下几个方面:

1.碎石的回归系数统计值与实际使用的骨料存在差异,计算出的结果与实际试验结果会有偏差;

2.《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55)是基础。其中水泥实际强度的含义以及因外掺料导致胶凝材料的实际强度的折减,标准并未给出符合混凝土规律并切实与实际相配的解决方案,这给我们配合比设计带来了一定的困难,当然也为我们探索配合比设计方法带来了机遇。

3.使用水胶比强度关系公式无法计算56天或更长龄期的强度,使用胶凝材料28天强度来计算混凝土更长龄期的强度不合适。

上述的三方面问题都会导致使用公式计算出的水胶比与配合比实际需要的水胶比不一致,尤其是第2、3点问题,综合起来会导致计算出的水胶比远远小于实际需要的水胶比。这会给我们带来两方面的问题:第一,水胶比过低,混凝土必然粘度增加,会给施工增加困难;第二,过低的水胶比意味着胶凝材料用量增加,这会使混凝土的成本增加。举例说明:在严重氯盐侵蚀情况下,需要设计C45的水下桩基混凝土配合比,粉煤灰的掺量需要用到50%,按照规范提供的计算方法来计算水胶比:

w/b=\frac{0.53\times 42.5\times 1.16\times 0.55}{53.2+0.53\times 0.2×42.5×1.16×0.55}=0.26

这个水胶比是做不出工作性良好的混凝土的,实际上,50%掺量的粉煤灰使用0.38左右的水胶比在90天龄期可以达到50MPa左右的强度,能够满足C45的强度要求,这种情况下使用水胶比与强度关系公式来计算水胶比与实际的差距非常大,这时使用胶凝材料28天胶砂强度来计算混凝土水胶比是极不合理的。

这些问题并非公式的根本错误,公式本身告诉我们,在原材料固定的情况下,混凝土的强度取决于水胶比。只是要合理应用这个公式,必须提供满足公式的条件,在实际工程中,需要我们克服困难,解决实际问题。到目前为止,混凝土科学是一门试验科学仍然是一种共识,其原因是多方面的。就上述我们所讨论的配合比设计方面所面临的困难,也导致我们不能只通过计算而需要通过试验确定配合比,也是混凝土是一门试验科学的原因之一。所以试验可以替我们解决这些问题。究竟应该采用何种方法设计混凝土配合比,解决这些问题,合理地利用混凝土基本理论知识,遵循自然规律,设计满足配合比设计的配合比,达到混凝土工程的根本目的,是我们下面要讨论的内容。

2 克服水胶比与强度公式局限性的具体措施

混凝土配合比强度试验的目的就是利用公式(1)或(2),在一定的范围内搜索满足强度要求的水胶比。我们在给定粗骨料系数和胶凝材料实际强度的前提下,可以计算一个水胶比。这个水胶比就起到一个指示作用,指示我们,要配制所要求强度的配合比,其水胶比可以在这个值附近去搜索。比如,我们计算得到水胶比为0.43, 标准《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55) 建议我们在0.38~0.48之间去搜索。但是由于胶凝材料强度折减系数的问题,这个搜索范围有可能不能覆盖合理配合比的水胶比。即这个搜索范围太小。

一个强度等级混凝土的配合比设计只做三个水胶比试验的方法导致水胶比的搜索范围太小,所以必然要求我们扩大搜索范围。

那么怎么扩大范围呢?如此生搬硬套标准规定,每一个混凝土强度的配合比我们都按照计算一个,扩展两个,就需要做三个水胶比的试验。标准还规定了水胶比的间隔不宜超过0.05,一个工程有很多的配合比,这样我们需要做很多这样的三个水胶比试验。如果有4个配合比,则需要做12个水胶比的试验。可以想像得到,每一组三个水胶比只能针对一个配合比,不同配合比之间的水胶比不能共享利用。并且这这些水胶比不可避免地会间距很近,我们重复了很多试验,还不能在不同配合比之间共享。

把眼光放宽一点。公式(1)告诉我们,在原材料选定的前提下,混凝土的强度只取决于水胶比,与其它因素无关,也就是与碎石用量、砂率、用水量、胶凝材料总用量都无关系。下面我们用一次配合比设计实例来解释我们的配合比设计搜索水胶比的方法。

某项目需要设计的配合比有C25、C30、C35、C40四个标号,胶凝材料中掺入30%的粉煤灰,硬化性能指标有抗压强度和电通量两个项目。

第一步,确定混凝土试配强度和试验水胶比。根据 《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55)要求,选择标准差为5MPa,他们的试配强度分别为:33.2、38.2、43.2、48.2,按照 公式(1)计算出C40、C35 、C30、 C25 对应的水胶比分别为:0.37、0.41、0.45、0.52,在上文中我们分析了水泥胶砂强度折减系数存在不确定性,计算出的水胶比很可能小于实际需要的水胶比 ,水胶比低于0.45的情况下混凝土的早期强度比水泥胶砂的早期强度发展更快,计算的水胶比偏差就会更大,根据这一特征选择的水胶比要比计算出的水胶比略大,所以选择使用0.38、0.42、0.47、0.52、0.57五个水胶比开展试验搜索。

第二步,确定混凝土单方用水量。我们没有通过规范上给出的公式来计算混凝土用水量,而是通过试拌来确定用水量。首先选择靠范围中间0.47的水胶比试拌,试拌过程中掌握材料的需水性,确定用水量在什么范围内能保证混凝土粘度适中、工作性良好,既能够容易捣固成型、易于操作又保证混凝土不离析、不泌水。最终5个水胶比的单方用水量分别确定为165kg/m³、 172kg/m³ 、176kg/m³ 、178kg/m³ 、 183kg/m³ 。

第三步,确定混凝土砂率、粗骨料比例,通过试拌混凝土,判断混凝土的工作性,调整材料比例使混凝土具备良好的工作性,选择适当的砂率和粗骨料的比例,最终选择的砂率在36%~42%,粗骨料比例为5~16mm:16~31.5mm=2:8。

第四步,在用水量、砂率、粗骨料比例确定之后,在保证水胶比不变的前提下,通过调整减水剂用量来调整混凝土的流动性,使每组混凝土坍落度都控制在160mm~200mm范围内,通过减水剂厂家的售后服务,使用引气技术、缓凝技术来保证混凝土含气量在3%~5%范围内,混凝土坍落度2小时内保持在 160mm~200mm 范围内。

在第二步到第四步中,我们没有按照规范给出的计算方法来计算用水量、砂率,也没有按照粗骨料的筛分曲线来确定粗骨料的比例,没有使用固定掺量的减水剂,而是通过试拌的方式来确定这些参数,因为这些参数决定着混凝土工作性是否适合,而这些参数的取值应该由混凝土工作性决定,我们在下文中还会细说。

第五步,得出混凝土硬化性能结果,绘制水胶比关系曲线。每个配合比工作性调整至最佳状态,各组混凝土的流动性在接近的范围,以确保它们之间有相近的相对密实度。试件成型后立即用塑料薄膜覆盖后放入标养室,在标准养护条件下养护至相应龄期,期间保证温度和湿度控制在规定的范围内,得出混凝土抗压强度和电通量试验结果,将得出的结果与水胶比绘制成曲线,表示出水胶比和强度、电通量等硬化性能的关系,如图2.1、图2.2。

第六步,确定配合比。根据试验结果选择每个配合比所应对应的水胶比,C25的混凝土可选择0.52,C30可选择0.47,C35可选择0.44,C40可选择0.40,每个水胶比对应的配合比就是最终确定的水胶比。对于没有试拌结果的0.40和0.44两个水胶比,可以重新试拌调整出混凝土的工作性,得出混凝土配合比,因为其抗压强度和电通量结果可以预期,试拌后的配合比可以直接使用。


混凝土配合比设计:配合比设计的思路及方法
图2.1 水胶比与抗压强度之间的关系
混凝土配合比设计:配合比设计的思路及方法
图2.2 水胶比与电通量之间的关系

通过该实例,我们可以总结出使用水胶比曲线搜索法的几个优点:

第一,在该实例中,我们可以清晰得到在0.38~0.57范围内每一个水胶比对应的抗压强度和电通量,抗压强度和电通量是我们设计配合比的预期目标,它们有具体的数值,水胶比是影响这个结果的决定性因素,找出这个因素的控制范围就掌控了结果。因此,使用水胶比范围搜索的方法我们可以在做试验的水胶比范围内准确找出任意强度、耐久性指标所对应的水胶比,准确了解水胶比变化对强度和耐久性的影响,设计配合比可以选择更恰当的水胶比,避免了因水胶比与强度公式的局限性造成计算出的水胶比与实际相悖的问题,避免了因选择的水胶比偏低使混凝土工作性劣化及混凝土成本增加的问题。

第二,在本实例中,设计4个配合比,只做了5个水胶比的试验,加上额外增加的两个试验,一共是7组试验。而使用《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55)的方法,需要做12组试验。因此我们采取的方法减少了试验数量,减少了试验人员的工作量,如果需要设计更多的配合比,试验数量减少的会更多。

第三,实例中曲线的对应关系清晰、准确,在混凝土施工过程中,可以用来指导混凝土生产,只要控制住水胶比,混凝土的硬化性能结果就可以得到预期,而且对于生产人员来说,曲线清晰明了,无需复杂的培训就可以掌握,简单便捷、容易理解。

总的来说,我们提出的水胶比范围曲线搜索法解决了水胶比与强度公式中碎石回归系数和胶砂强度的不确定性造成计算出水胶比不准确的问题,这是该方法最大的优点。

3 其它配合比参数的设定

在这一节中所指的其它配合比参数是除水胶比之外的其它配合比参数,比如单位用水量、砂率、不同粒径范围碎石用量的比例、胶凝材料总量等。因为水胶比是控制混凝土强度和耐久性的参数,需要我们通过试验和环境条件双指标确定,在前几节已经作了详细的讨论。在这一节我们主要讨论混凝土的影响工艺指标的配合比参数。

3.1 参数设定的目的

本文所述的水胶比与强度的关系公式和水胶比范围搜索方法,其核心的目的是为了确定混凝土的强度(或硬化性能),确定其对应水胶比。除此之外的其他参数(如胶凝材料用量、单方用水量、砂率、骨料级配、外加剂掺量)都是为混凝土的工作性而设定,其用量多少均是根据混凝土工作性确定的。

3.2 单方用水量

混凝土中的水除了水泥水化需求之外,还需要保证混凝土的流动性。水泥完全水化只需要大约0.25左右的水胶比,照此计算混凝土满足水化单方用水量只需要80kg~120kg,实际上这个数据还是被高估了的。而其他多余的水都是为了保证混凝土工作性需要,也必须有足够的水来保证混凝土工作性的需要,因为混凝土的可塑性必须靠足够润滑的水来实现。以我们在全国多个地区的经验,混凝土的单方用水量宜在160~185kg范围内选择。

3.3 砂率

现目前大多数混凝土施工坍落度都在180mm以上,设计配合比时砂率通常选择在40%以上,且混凝土的标号越低,砂率通常越高。现行规范对180mm坍落度的混凝土所推荐的砂率范围是34%左右,为什么要用到40%左右呢?实际上规范所推荐的砂率是基于不掺减水剂的混凝土,混凝土使用了减水剂之后,在坍落度不变的情况下,单方用水量大约减少了60kg,砂浆的体积也减少了60L,所以需要增加砂子的用量来弥补浆体减少的体积。经验上,砂率需要增加6%左右。

3.4 骨料级配

在粗骨料级配选择上,很多人会去追求最佳级配,我们在《配合比设计的根本目的》一文中,详细阐述了骨料不存在所谓的最佳级配,以及刻意追求最佳级配给混凝土带来的问题,由此认识到刻意追求最佳级配和使用过多的小碎石的做法是不正确的。尽管不存在所谓的最佳级配,但混凝土的运动仍然是依靠自小到大的颗粒一级一级推动的,就比如水流更容易推动泥土和砂子,却难以推动石头,水泥浆也更容易推动砂和小颗粒碎石。因此,粗骨料的级配也不能不做强调。但我们所强调的级配是以保证混凝土良好的工作性为目的,不是为了追求最低的孔隙率,这一点必须明确。例如:5-16mm与16-31.5mm的碎石混合使用时,2:8是常用的的比例,使用5-10mm、10-20mm、20-31.5mm三种规格时,常用1:5:4、2:3:5的比例。我们并不建议过多使用5~10mm的碎石,特别是在胶凝材料低于380kg/m^{3}时,应该拒绝使用5~10mm的碎石。

3.5 减水剂

本网站文章《混凝土减水剂:减水剂的本质作用》一文中指出了减水剂的本质作用是在不改变配合比的情况下提高混凝土的流动性,增加混凝土的塑性,方便施工操作,其作用机理是放大了水的作用,并不是减水剂本身可以起到润滑作用。通常减水剂可以配合缓凝剂、缓释型减水剂来保证混凝土在一定时间内的可工作性。所以使用什么品质的减水剂、用量多少,核心目的都是为了改善混凝土工作性。所以只要能保证混凝土密实均匀、施工操作方便,减水剂的掺量用多少都是合适的。

4 配合比设计过程中注意细节

4.1 保持原材料一致性

配合比设计时保持所使用的原材料品质一致,这一点对于试验结果至关重要。主要有两方面的原因:第一,如果不使用相同的原材料试验,一旦试验结果出现偏离,难以分析判断结果偏离的原因是原材料变化还是配合比参数变化,甚至会导致误判,不能分析出真正的原因;第二,会导致两个配合比不能同时适用于相同的原材料。例如,A配合比试验使用的砂含泥量为1.0%,B配合比使用了3.0%含泥量的砂,在实际生产过程中,两个配合比使用同一批原材料生产时,如果A配合比拌制出的混凝土坍落度为200mm,那么B配合比很肯能就会离析泌水,在材料变化时,两个配合比都不能朝着相同的方向调整,无规律可循,甚至会出现错误的方向,增加了拌合站试验人员的工作难度。

因此,在进行配合比系列试验时,需要一次性取足试验用的材料,保证整个试验过程中不更换原材料。

4.2 试验中控制水胶比不变

混凝土参数的选择一般会经过人工经验初选,再试验调整。按照我们建议的配合比设计思路,可以知道,要制作混凝土强度和电通量等等耐久性试验时,它们必须与确定的水胶比对应,否则前图2.1和2.2因为水胶比的错位而失去重要的意义。

这与我们传统的、潜移默化的配合比设计操作有所不同。传统的、潜移默化的操作方法是干料混合均匀后,一次性加入厂家建议的减水剂掺量,然后加入部分用水量,以控制混凝土的流动性。这种方法的前提是能少用水就少用水,只要流动性达到设计预定值就行。但也有一个缺点,就是往往容易忘记反算实际水胶比,这样做图就不准确。比如,本来预设水胶比为0.43,但由于加入1%掺量的减水剂,导致试验时少用了300克水,实际水胶比肯定会低于0.43,比如可能是0.40。如果以此成型试件并以获得的强度或电能量等等指标作图,就会在0.43水胶比这个点上得到可能是0.40水胶比的强度值。如果在每一个水胶比的试验中,都有这种问题,则所得曲线甚至可能没有规律性。这是我们要注意的。

我们建议的方式是干料混合后,一次加入所选择的全部用水量以及部分减水剂量,通过逐步加入减水剂的方式调整混凝土拌和物的流动性。再次加入减水剂时,需要使用减量称量法的技巧。因为试验中减水剂用量很小,并且在调整过程中,要加入的量会很小,可能会经过是1~3g这种少量加入的过程。由于减水剂要粘附在容器壁上,导致加入量远比称得量少,如果称得量极少,有可能不能加入需要控制的量,导致减水剂调整失败。解决这个问题的方法就是使用减量称量法的技巧,即在减水剂容器中加入超量的减水剂,在加入混凝土拌和物之前连同容器一起称量,并记录称量的数量值。然后根据经验加入一定的减水剂到拌和物中,直到试验确认流动性合符设计要求值。这时再连同容器一同称量,再得一个称量值,前后两个称量差值就是再加入拌和物中的减水剂总量。这样就避免了不能准确加入的问题。

保持水胶比不变、控制用水量,必定要求通过减水剂的掺量来调整混凝土的流动性。这与减水剂的本质作用是一致的。关于减水剂的本质作用可见本站博客文章《减水剂的本质作用》

4.3 含气量的控制

含气量是配合比设计中的一个重要因素。一般出于两个方面的原因。一种是耐久性方面的原因,比如在严寒地区,要求混凝土的含气量不能少于一个规定值,比如5%。另一个原因则是混凝土的可工作性。混凝土中适当引气,可以极大地改善混凝土的工作性能。关于在混凝土引入一定量微小气泡的作用可见本站博客文章《含气量对混凝土的影响》。但在试验中需要在砂率、用水量以及减水剂掺量等等其它种种参数基本确定后,会同外加剂售后服务共同试验后确定引气剂的掺量。

4.4 试件养护的重要性

统一试件养护制度的重要性在本网站《试论混凝土立方抗压试件的养护制度》一文中做出了详细阐述,温度、湿度和龄期是养护需要控制的关键要素,尤其是标准养护,试件处于相对稳定的温度和湿度条件下,是为了保证试验结果与温度和湿度的变化无关,才能充分判断配合比设计参数和材料对试验结果的影响。说的更直白一点,通过标准养护试件获取的结果是我们判断的标准,是分析问题的依据。因此,我们应该把试件的养护作为配合比设计的一个重要环节,必须做好试件养护工作。

5 结束语

水胶比与强度的关系公式给出了明确的结论,这为配合比设计提供了指导原则,在这一结论的指导下,配合比设计的思路很明确:第一,搜索硬化性能对应的水胶比;第二,调整配合比的参数使其具备良好的工作性。

使用胶凝材料28天胶砂强度来计算水胶比会对试验带来严重偏离,我们推荐的水胶比范围搜索法是一种准确而快捷的做法,可准确地找出混凝土硬化性能所对应的水胶比,对施工质量控制也具有很好的指导意义,也可以解决水胶比与强度公式局限性的问题。

在配合比设计中,胶凝材料的种类很多,各种种类的搭配对混凝土的硬化后性能影响很大并且至关重要,所以在工地现场,配合比中任何一种胶凝材料以及任何一种搭配方式都会是一种全新胶凝材料,这种全新的胶凝材料都应该经过配合比设计过程后再使用。

配合比关键参数的设定,如胶凝材料用量、砂率、单方用水量、骨料级配、外加剂的掺量等,都是以混凝土的工作性为目的。所以,我们所讲述的思路和方法是围绕着配合比设计的两大根本目的,即混凝土的硬化性能和工作性能。

这种设计方法给混凝土实际生产控制带来了极大的便宜。因为我们知道混凝土的硬化性能只与水胶比有关,混凝土其它工作性能受配合比诸多参数控制。通过这种试验我们还得到了现场实际胶凝材料条件下混凝土强度与水胶比的关系。生产过程中砂、石料、减水剂等材料的波动会造成混凝土工作性能的波动,为此调整混凝土配合比的参数是不可避免的。而强度与水胶比的关系是调整的依据。在调整过程中确保水胶比满足试验确定的强调关系基础上,适当调整砂率、减水剂用量、不同粒径范围碎石比例等等,其目的是保证混凝土拌合物的工艺性能。在这两种性能都能保证的前提下,也就能获得满足设计要求的结构,实现混凝土工程的根本目的。

这样,我们还可以回答一个问题:在混凝土施工生产过程中能否调整混凝土配合比?答案是肯定的,即肯定需要调整,因为材料的性能是会波动的,是变化的。调整混凝土配合比的目的是保证混凝土硬化前和硬化后的性能不发生变化,是保证混凝土工程的根本目的不发生变化,这是不变之变。同时我们也能回答另一个问题,即该由谁来调整混凝土配合比,依据什么来调整。答案就是由试验室主任根据材料波动情况以及混凝土性能变化状态,依据混凝土强度与水胶比的关系,在保证混凝土工艺性能的前提下调整。其他人员不可以去调整混凝土配合比。

参考资料:

1.《混凝土的性能》(英A•M•内维尔著,刘数华,冷发光等译)

2.《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55-2011)

混凝土配合比设计:配合比设计的思路及方法

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朱永清
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    • LRQ LRQ

      本文作者围绕如何实现配合比设计的两个目的入手,系统分析了当前所用的配合比设计规范中存在的局限性和不足,进而结合工作实例提出了水胶比曲线搜索法的优势,为我们实际工作降低了劳动强度,非常感谢作者的精彩分享。

      • chenmich chenmich

        作者通过讨论配合比设计的根本目的是满足工程结构设计要求出发,分析了配合比的设计原则应该保证混凝土的硬化前、硬化后的性能的基本原则,告诉我们不要拘泥于单纯的混凝土砂率、碎石比例等等规定和建议。特别分析了拘泥于这些问题,而忽视全局后给混凝土性能所带来的灾难性的影响。在第这一篇中,深入探讨了混凝土的基本性能,通过我们常用的标准公式,分析了(JGJ55)的优势与局限,并提出了合理的解决方案。在此基础上,扩展了标准的使用方法,超越了人们对混凝土配合比的常规思维方式,为我们提供了事半功倍的配合比设计新思想。三篇论文一气哈成,逻辑连贯,思路清晰,自然而然地回答了混凝土施工生成过程中常常要问的问题:混凝土配合比可以调整吗?如果可以调整,应该由谁调整,依据什么调整?在这一思想的基础上,得出了配合比调整是以变应变,是不变之变的结论。非常棒!期待第四篇总结的博文。感谢作者的精彩分享!!!

        • 1628229728 1628229728

          本文从工程的根本目的出发,讲述了配合比设计的思路与方法,做到既能保证拌合物的工作性能,同时又能满足工程实体质量,而且这种设计的方式简单、实用,与传统规范的设计相比,工程量减小,而且突破了原有规范的局限,并提出了自己的方法,用实例进行了说明,是很棒的一篇文章!

          • Jiangshan Zhao Jiangshan Zhao

            您好,第二步中提到通过试拌来确定用水量,我的疑惑是:试拌的具体操作?如果试拌,需要确定一个砂率,还有这一步试拌时,混凝土坍落度需达到多少?谢谢您的回答。

              • 朱永清 朱永清

                感谢您的提问。试拌是在确定了水胶比和和其他基本参数情况下进行试验,验证这些参数是否合适,假如先确定170kg/m³的用水量,试拌出来的混凝土如果太粘,就应该适当保持水胶比不变的情况下增加用水量,反之则减少,砂率也是根据试拌出来的混凝土状态来或增或减,至于坍落度应根据施工工艺来确定,一般泵送混凝应该在160~200mm