混凝土配合比设计计算浅析

普通混凝土配合设计是指各种混凝土中的原材料的比例关系。在JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》(以下简称《规程》)有两种表示方法,一是每种材料的用量,二是以每种材料用量的比例。在工程上则通常以每一盘的各种材料用量表示。

由于本单位是检测机构,从事建材类的产品质量检测,长期为各类工程的施工单位提供普通混凝土配合比设计通知报告。各施工单位在取材上按就近原则,致使送到我单位来的混凝土原材料质量参差不齐,水泥品种繁多,强度等级也不同;尤其是绝大多数的砂石质量不能达到GB14684-2011《建筑用砂》、GB14685-2011《建筑用碎石卵石》标准规定质量要求。砂石质量不能达到质量要求的主要是砂石生产单位无人执行砂石质量标准规定,,这其中原因是:①厂商对于砂石质量对混凝土质量的重要性认识不足;②砂石市场供不应求,几乎不需要强调质量;③部分砂石场就是为工程而存在,工程完工砂石场也关闭了。

同时混凝土的使用地方也大不相同,有输变电线路塔基、有乡村道路、有乡村排水渠、有房屋建筑等。混凝土强度等级不同,主要强度范围在C20~C45之间。混凝土类型为塑性混凝土。

由于各种原因,现在工期比较紧,施工方希望能压缩检验周期,尽快出具混凝土配合比通知以用于工程施工,保证工期按时完工。

综上所述,砂石质量参差不齐,混凝土强度等级不同,用途不一,检验周期紧,同时混凝土配合比技术要求也较严:①满足结构要求;②混凝土拌合物要满足工作性能要求;③满足环境耐久性要求;④减少水泥用量,尽量降低成本。面对这种工作情况,导致笔者同事们在检测时工作压力非常大。能不能快速计算混凝土各种原材料用量,做好配合比计算,并进行试配混凝土,合理地提供具有指导施工现场的较准确混凝土配合比设计通知书以提高检测工作效率,就是笔者思考的问题。经过长年实践,笔者采用以粗骨料的空隙率为基准,控制混凝土中的砂浆量的计算方法确定各种原材料用量进行试配设计,再进行试配和调整,可以达到比较满意的效果。

1.1混凝土配制强度的确定

在《规程》中规定:当混凝土的设计强度等级小于C60时,配制强度应按式(1)确定:

1.2确定水胶比

在《规程》中规定:当混凝土的设计强度等级小于C60时,混凝土水胶比宜按式(2)计算:

1.3用水量和外加剂用量、胶凝材料、矿物掺合料和水泥用量

《规程》中5.2、5.3条有详细规定,这里不再重复。

1.4砂率

砂率按JGJ55-2011规程5.4条进行取值。但是取值范围比较宽,极差高达6%,这样不便于进行试配设计,选值宽了就可能计算多个试配设计,计算量偏大,工作效率较低,不利于后面的试配及调整。

1.5粗、细骨用量计算

《规程》5.5条有两种计算方式,一是采用质量法,二是采用体积法。采用质量法计算时,拌合物的假定质量(kg)可取2350~2450kg/m3。但是笔者认为这个值偏小,在日常检测中多次检测到粗骨的表观密度达2750kg/m3以上。

1)混凝土配制强度的确定、确定水胶比、用水量和外加剂用量、胶凝材料、矿物掺合料和水泥用量的选取计算与规程规定的方法相同,不再重复。

2)由于做配合比设计首先要做粗细骨料的基本分析检测,通过检测可以得出粗骨料的空隙率。配合比设计和试配的目的是用水泥浆体填满粗骨料的空隙,使之成为一个相对致密的整体,从而成为具有相当强度的人造石。笔者根据长年的检测,大量的数据统计分析研究,创建了表1(表中的浆料是胶凝材料和细骨的干重量)。

表1空隙率与浆料量对应表

注:①该表是以卵石为基准计算依据,碎石可在上表基础上浆料量再加100kg;②如果空隙率为35%、37%等奇数,则取前后总量的平均值。

采用表1的数字,扣除由《规程》5.2条和5.3条的计算得来的胶凝材料质量就能确定细骨的质量。

3)选择每m3混凝土拌合物的假定质量,计算粗骨的质量。根据经验,笔者选择的每m3混凝土拌合物的假定质量为2500kg/m3。基于这种选取有两方面原因:①便于计算;②在检验过程中,多次检测到粗骨料的表观密度达2800kg/m3。《规程》中规定的取值偏小,通过试配后的混凝土实测质量也是2500kg/m3左右,偏差小于2%。所以作如此选择。笔者用此方法做过多次混凝土配合比设计,并进行试配,经过实际检测分析,混凝土强度值和混凝土拌合物性能及混凝土耐久性能达到技术要求。同时出具的配合比通知经过施工方验证,水泥用量比从其他单位出具的混凝土试配通知书规定的用量少,有良好的经济效益,而且施工方参照混凝土配合比通知施工,工程质量良好。

1)通过实践,本方法对中砂和细砂是可行,出具的配合比设计能够满足施工方的技术要求,强度值达到设计要求。

2)本设计可以减少检测工作量。

3)本方法是个人工作经验总结,主要针对普通混凝土其坍落度在90mm以下的情况,对特细砂及泵送混凝土是否实用还需做进行一步实验验证。

参考文献:
[1]JGJ55-2011普通混凝土配合比设计规程[S].
[2]傅沛兴.论混凝土配合比的合理设计方法[J].建筑技术,2008,39(1):50-55.
[3]马秀新.谈混凝土配合比设计方法[J].山西建筑,2014,40,(8):122.
[4]许燕莲.关于混凝土配合比设计的试配及调方法[J].科技与经济,2007,20(1):8.
[5]沙建芳,徐海源,周伟玲,等.低胶材用量聚羧酸混凝土工作性能影响因素研究[J].混凝土,2012,34(11):132-135.

（作者：彭小波）

↓点击下方【阅读原文】了解更多内容↓