李寒暝

(新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，烏魯木齊 830001)

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混凝土配合比選擇方法的相關(guān)探討

李寒暝

(新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，烏魯木齊 830001)

混凝土配合比的確定實(shí)際上是水膠比、漿骨比、砂石比和礦物摻和料摻量等比例的確定過程，文中運(yùn)用最大松堆密度法及其原理進(jìn)行配合比的確定，運(yùn)用等漿體體積法并按照《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T50746-2008)的相關(guān)要求對(duì)混凝土配合比的確定與調(diào)整進(jìn)行了相關(guān)探討。

混凝土配合比；水膠比；等漿體體積法

1 混凝土配合比概述

在混凝土中摻入礦物摻和料和高效減水劑后，傳統(tǒng)的配合比三要素就會(huì)發(fā)生變化，其中會(huì)增加礦物拌合料摻量這個(gè)指標(biāo)要素，混凝土配合比所涉及的未知量也由之前的4個(gè)擴(kuò)充為5個(gè)，按照《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T50746-2008)對(duì)不同材料緊密堆積原理的相關(guān)要求，通過采用絕對(duì)體積法便可推算出各材料用量，排除外加劑影響混凝土體積的情況下，其構(gòu)成各材料之間的相互之間的作用、影響見圖1所示。

圖1 混凝土構(gòu)成材料之間的相互作用與影響

圖1表明，混凝土構(gòu)成材料的互相作用會(huì)直接影響混凝土性能，混凝土質(zhì)量的好壞是通過施工環(huán)節(jié)加以反映，為保證其質(zhì)量，必須科學(xué)確定混凝土漿體濃度、拌和物砂石比等，與其余要素指標(biāo)相比，漿骨比是充分反映和表現(xiàn)混凝土硬化性能的關(guān)鍵性指標(biāo)，為此，可以通過調(diào)整其余3個(gè)要素指標(biāo)并結(jié)合等漿體體積法原理方法調(diào)整其余要素指標(biāo)以保持穩(wěn)定不變的漿骨比。

2 確定混凝土配合比的原則與要素

2.1 確定混凝土配合比的原則

通常采用最大松堆密度法原理進(jìn)行骨料級(jí)配優(yōu)化設(shè)計(jì)，級(jí)配完成后孔隙率≤40%，并盡量選擇最小的材料用量，以保證混凝土達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化強(qiáng)度等級(jí)并通過最小用量確定較小的漿骨比，據(jù)此可得1m3混凝土拌和物漿體體積及骨料量，在飽和面干狀態(tài)下測(cè)定骨料體積密度。按絕對(duì)體積法根據(jù)漿體體積進(jìn)行膠凝材料量與用水量計(jì)算。

2.2 混凝土配合比基本要素

2.2.1 水膠比

為了滿足耐久性方面的要求，《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T50746-2008)對(duì)最高與最低強(qiáng)度等級(jí)有相應(yīng)規(guī)定，以95%保證率下的混凝土強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)，從最大水膠比開始依次減少0.05-0.1%，取其中3-5個(gè)水膠比進(jìn)行試配，便可求得水膠比與混凝土強(qiáng)度之間的線性關(guān)系，已知任何一個(gè)水膠比取值，便可代入線性函數(shù)求得配置強(qiáng)度。也可繪制普通混凝土強(qiáng)度-水灰比關(guān)系曲線，在已知基準(zhǔn)水灰比情況下，摻入粉煤灰后按照所對(duì)應(yīng)的漿骨比確定水膠比。

2.2.2 漿骨比

當(dāng)水膠比既定時(shí)，用水量、膠凝材料總量等指標(biāo)都是用來反映漿骨比的基礎(chǔ)性指標(biāo)，按照《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T50746-2008)的相關(guān)要求確定泵送混凝土對(duì)膠凝材料的基本要求，進(jìn)而改變?cè)嚺浒韬臀锘拘阅?，并以此確定混凝土所需漿骨比。漿骨比的確定直接關(guān)系到混凝土強(qiáng)度、彈性模量、是否發(fā)生裂縫的穩(wěn)定性能等[1]。

表1 混凝土等級(jí)所對(duì)應(yīng)的最大漿骨比

2.2.3 砂石比

通常用漿骨比下的砂率表示砂石比，一般在石子松堆孔隙率與砂的松堆孔隙率乘積為0.16-0.2范圍內(nèi)選擇砂率，石子松堆孔隙率越小則砂石比越小。在其他因素確定的情況下，砂石比越小，則強(qiáng)度越低，彈性模量越大，發(fā)生裂縫的敏感性越低，拌和物黏性較差。

2.2.4 礦物摻和料摻量

對(duì)于地下或水下工程，其基礎(chǔ)底板、咬合樁、地下連續(xù)墻、橋梁樁基、海底隧道底板等構(gòu)件，礦物摻和料占膠凝材料的最大摻量粉煤灰應(yīng)為50%。相對(duì)濕度變化大且無化學(xué)腐蝕與凍融循環(huán)的環(huán)境下，水膠比>0.5時(shí)，粉煤灰摻量應(yīng)≤20%，應(yīng)根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T50746-2008)確定不同施工環(huán)境下礦物摻和料摻量。

混凝土配合比選擇實(shí)例分析

3.1 技術(shù)條件與原材料選擇

某工程地下水中SO42和Cl-含量偏高，對(duì)工程混凝土結(jié)構(gòu)造成中等腐蝕，工程基礎(chǔ)性墻體厚300mm，設(shè)計(jì)使用年限為60a，保護(hù)性墻體厚55mm，混凝土澆筑施工期間氣溫變化范圍為35-23℃，施工設(shè)計(jì)要求混凝土連續(xù)澆筑120m3范圍內(nèi)，寬度為0.21mm的裂縫數(shù)量必須控制在3條內(nèi)。

1)水泥：硅酸鹽水泥，粉煤灰摻入量保持在20%，水化熱量268kJ/kg，硅酸鹽水泥密度為3.5 g/cm3，標(biāo)準(zhǔn)稠度下水的用量127 kg/m3。

2)粗骨料：將粒徑5-10mm和粒徑10-25mm砂石料通過2/8比例級(jí)配，達(dá)到級(jí)配等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的砂石料密度2600kg/m3，孔隙率為45%。

3)細(xì)骨料：曬出粒徑≥5mm的河砂顆粒，表觀密度為2800 kg/m3，松堆密度為1500 kg/m3，孔隙率為50%。

3.2 確定混凝土配合比參數(shù)

按照《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T50746-2008)，水膠比W/B=0.44，按照緊密堆積原理，以及規(guī)范中對(duì)孔隙率的相關(guān)規(guī)定，砂率取45%，砂石比4/6，漿骨比VP/VA=0.3，按照《混凝土耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T50746-2008)對(duì)粉煤灰摻量的規(guī)定：

通常情況下，當(dāng)膨脹劑摻入后混凝土?xí)郎?，這對(duì)于施工質(zhì)量的控制是極為不利的，為控制這一過程，必須杜絕礦渣粉的混入，并按照上述最大值和最小值，將粉煤灰的摻量控制在混凝土總量的42.5%范圍內(nèi)。

3.3 初試配合比計(jì)算

ρB=αCρC+αFρF=0.7×4.8+0.3×3.5=3.98g/cm3

即1m3中VP/VA=3:7，則VP=0.45m3。VB+VW= VP=0.45。

可得，W=176 kg/m3，B=400 kg/m3，假設(shè)粉煤灰摻入量0.35，則通過上述過程可以求得混凝土中粉煤灰絕對(duì)量為140 kg/m3，初試配合比詳見表2。

表2 初試配合比

按照上述步驟可以進(jìn)一步求得(W/B)2=0.42、 (W/B)3=0.40，并獲得3組(W/B)i的性能關(guān)系，便可從中選出符合工程實(shí)際的生產(chǎn)配合比。

3.4 水膠比改變后混凝土配合比的計(jì)算

按照上述步驟計(jì)算(W/B)1和(W/B)2所對(duì)應(yīng)的配合比，并與(W/B)1共同構(gòu)成W/B-性能關(guān)系，進(jìn)而確定水膠比改變后對(duì)施工性的影響，按等漿體體積進(jìn)行混凝土配合比的調(diào)整。水膠比調(diào)整后必須保證其質(zhì)量的不變性，漿骨比的確定性及砂石比的最初性能，為了不影響各要素比例調(diào)整后混凝土的施工性能和質(zhì)量，調(diào)整水膠比后必須減少漿骨比，并適當(dāng)增加水泥和漿骨料用量，在漿骨濃度比例發(fā)生微小變化情況時(shí)，根據(jù)膠凝時(shí)間的要求隨時(shí)調(diào)整減水劑的投入量[2]。

表3 水膠比改變后混凝土配合比

4 結(jié) 論

從本質(zhì)上看，混凝土還是由水泥、骨料和水所組成的硬化體，但是隨著高效減水劑、外加劑和礦物摻和料的大量使用，其內(nèi)涵、強(qiáng)度、流動(dòng)性能、骨料粒形和級(jí)配等都發(fā)生了巨大變化?？紤]到混凝土組分的變化情況，運(yùn)用假定密度法計(jì)算混凝土配合比的做法不再適用，筆者對(duì)絕對(duì)體積法在混凝土配合比計(jì)算中的運(yùn)用進(jìn)行了探討，當(dāng)?shù)V物摻和料摻量發(fā)生變化，則應(yīng)采用等漿體體積法進(jìn)行混凝土配合比的調(diào)整計(jì)算，以保證混凝土性能的穩(wěn)定。

[1]廉慧珍，李玉琳.當(dāng)前混凝土配合比“設(shè)計(jì)”存在的問題—關(guān)于混凝土配合比選擇方法的討論之一[J].混凝土，2009(03)：1-5.

[2]廉慧珍，李玉琳.關(guān)于混凝土配合比選擇方法的討論—關(guān)于當(dāng)代混凝土配合比要素的選擇和配合比計(jì)算方法的建議之二[J].混凝土，2009(05)：1-5.

Discussion on Selection Method of Concrete Mix Proportion

LI Han-ming

(Xinjiang Water Conservancy & Hydropower Investigation,Design and Research Institute,Urumchi 830001,China)

Determination of concrete mix proportion refers actually to a process to determine the proportion between the water-binder ratio，paste-aggregate ratio，sandy rock ratio and dosage of mineral admixture etc,. This paper applied mix density method and its theory to determine the mix proportion，and used identical volume method of slurry to discuss the determination and regulation of concrete mix proportion according to the GB/T50746—2008 Durability Design Regulation about Concrete Structure.

mix proportion of concrete;water-binder ratio；identical volume method of slurry

1007-7596(2017)04-0067-03

技術(shù)論壇

2017-03-06

李寒暝(1984-)，女，河北深州人，工程師，從事混凝土骨料、外加劑配合比檢測(cè)工作。

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