混凝土配合比设计.doc

C55混凝土配合比设计
一、设计规定
强度C55，坍落度180mm，泵送混凝土。路途距离：40分钟可到达。
泵送高度初估﹤50m（此项作用选石子最大粒径）、入泵坍落度规定180㎜。
二、设计目的
①拌合物的工作度满足设计和规范规定的坍落度及经时损失；粘聚性、保水性合格。
②硬化后在规定龄期的强度满足设计规定。
③耐久性符合设计规定。
④尽也许经济。
三、原材料质量规定
四、实验室提供历来C40及以上混凝土强度标准差
2023年6月以来C40HB(泵送)28天抗压强度记录：46.5、54.5、47.8
2023年6月以来C45 HB(泵送)28天抗压强度记录：51.3。
〖普通混凝土配合比设计规程〗JGJ55—2023规定：混凝土强度标准差宜根据同类混凝土记录资料计算拟定，计算时，强度试件组数不应少于25组。故我们只能按无记录资料情况解决。
五、设计原理
1、混凝土强度
准备采用以下三种措施：
①掺缓凝高效减水剂
水灰比对混凝土配制的影响
决定混凝土强度的重要因素、关键因素是水灰比。水灰比越小，混凝土强度越高，但塌落度就越小。塌落度小的混凝土不能满足施工泵送规定，这是一个矛盾对立的二方面。
水灰比由计算配合比强度规定初定，然后通过试配调整。
本设计属大流动性混凝土（混凝土拌合物坍落度大于等于160mm），采用加入聚羧酸系高性能减水剂措施来获得，减水率应≧20%。
高性能减水剂对混凝土的作用
前面提到，既要保证强度，又要保证流动性，必须掺高性能减水剂。
减水剂作用原理：减水剂掺入到水泥浆体系后，由于水化速度最快，吸附量又大，因此一方面吸附了大量减水剂。含量高的水泥与含量低的水泥相比，在相同减水剂、相同参量条件下，吸附减水剂的量就多，必然影响到水泥浆体系中其他矿物质（、、等）所需分散剂的数量，因而，显示出混凝土的流动性差。为此，对于含量高的水泥需适当增长减水剂的掺量，使流动性得到改善。
减水剂对新拌混凝土的影响：
①掺用减水剂能改善混凝土的初始和易性，但往往其坍落度损失要比不掺减水剂的基准混凝土要大一些。坍落度损失从大到小的顺序为：甲基萘系>蜜胺树系>萘系>古玛隆树脂系>氨基磺酸盐系。
因此要选用缓凝型减水剂。
实验室应测试坍落度经时损失。
可采用分批添加减水剂(补偿混凝土坍落度损失)控制减水剂混凝土的坍落度损失。
②对泌水量的影响
高性能减水剂品种不同，则泌水量也不同。高性能减水剂的减水率高,混凝土用水量低因而泌水量少。当然,增长细骨料和掺和料细粉也是减少泌水的有效方法。
③对凝结时间的影响
缓凝型高性能减水剂使混凝土凝结时间延长，且掺量增长,缓凝时间也稍有延长。
混凝土原材料等因素对高性能减水剂的影响
1）水泥的影响
水泥品种不同，高性能减水剂用量也不相同。普通水泥比矿渣水泥可以减少外加剂用量。
标准稠度用水量小的水泥，减水剂用量相对较少。
2）骨料的影响
一般来说细骨料种类不同，对高性能减水剂使用影响不大，但细度有一定影响。
当减水剂掺量相同时，骨料越细，减水率就越低，坍落度也小，必须增大掺量或调整混凝土配合比。细砂较中、粗砂要多用1～2倍的减水剂或是减水剂不变而加大用水量15～20。
3）配合比对掺量的影响
一般强度混凝土由于水泥用量较小，稍增长减水剂掺量，减水效果就明显。掺量再加大会引起明显缓凝或混凝土黏性增大而成型困难。C55混凝土由于水泥用量大，减水剂掺量低会无法保持坍落度，因而经时损失大，混凝土和易性差。
4）混凝土入模温度的影响
要根据混凝土入模时处在温度范围来拟定是使用标准型高性能减水剂还是缓凝型的。温度偏低时易于产生缓凝现象，应综合考虑掺和料数量、配合比条件而拟定掺量。成型温度高时，坍落度经时变化大，甚至会发生速凝，因此使用缓凝型或适当加大掺量有助于混凝土成型质量。
②严格控制粉煤灰质量
粉煤灰对混凝土性能的影响
粉煤灰用作混凝土的矿物掺合料，具有表面效应、填充密实效应和火山灰活性效应。
随粉煤灰掺量增长，混凝土内水化放热率下降，最高温峰减少，减小了混凝土由于内外温差产生温度裂纹的几率。
掺灰量达30%左右对混凝土强度影响不大，但掺量达50%能大大减少水化放热速率，导致混凝土初期及后期强度较低，不能满足施工规定。随粉煤灰掺量增长，混凝土氯离子渗透性能下降，且强度下降明显。
当前，搅拌站使用的粉煤灰属磨灰，应按【矿物掺合料应用技术规范】执行，该规范规定Ⅱ级粉煤灰七天活性指数≧75%，28天活性指数≧85%。
鉴于实验室检测结果，进场粉煤灰的活性指数偏低，应购入尽量规定购活性较高，需水比较小的粉煤灰，且质量稳定的粉煤灰。实验室要对粉煤灰质量进行严格的检测。
由于活性指数不同，水胶比不准确，没有可比性。
③采用PⅡ42.5R水泥或P042.5R水泥
同样，由于进场粉煤灰的活性指数偏低，可以考虑采用PⅡ42.5水泥。
硅酸盐水泥比普通硅酸盐水泥熟料含量高，快硬、早强、其硬化速度和初期强度比较高，一般3天抗压强度可达成28天的40%。
将PⅡ42.5R水泥或P042.5R水泥制成的混凝土做对比实验，若P042.5R水泥能达成规定，就采用P042.5R水泥，这样较经济。
2．混凝土的工作性
混凝土拌合物的工作性是指混凝土拌合物易于搅拌、运送、浇筑、振捣密实等施工操作，使其不发生分层离析现象，并能获得质量均匀，成型密实的混凝土。它涉及流动性、粘聚性和保水性三方面内容。为能使混凝土成品保证达成设计的强度指标，提高混凝土拌合物的工作性特别重要，下面简要分析C55大流动性混凝土的配置特点：
①PⅡ42.5R水泥的其他规定
不同厂的水泥在水化反映时的需水量不同，因此，在相同配合比时，拌合物的流动性将有所不同，需水量大，混凝土拌合物的塌落度较小，即流动性不好。对所购PⅡ42.5R水泥标准稠度需水量控制标准定为：最佳25以下，27以下的可以接受。
对所用水泥进行对比实验，选初凝时间相对迟一点的。
②粗细骨料的选择
a.细骨料选择：
细骨料选河砂，可减小骨料之间的摩擦，流动性好。
符合二区级配，抱负细度模数为2.5～2.9，可规定≧2.3，中砂。其通过0.315mm筛孔的颗粒含量不应少于15%。
现实验室中砂筛分通过0.315mm筛孔的颗粒含量为15%,13%,少于等于15%，不满足。
骨料级配好，总表面积和空隙率就小，包裹骨料表面和填充空隙的水泥浆用量少，可节省水泥用量。同时，在相同配合比时拌合物的流动性好些，又因骨料级配连续且粗细适中，使拌合物具有均匀稳定及保持水分的能力，保证拌合物良好的粘聚性和保水性，易密实，对强度有利。
其余规定按国家规范。
b.粗骨料：
花岗岩，选采石场时，做立方体抗压强度实验，规定立方体抗压强度≧85Mpa。生产控制压碎指标≦13%。
粗集料最大粒径与输送管径之比宜符合表中规定。输送管管径为125㎜，泵送高度 拟用5～10mm、16～31.5石子搭配，具体经实验拟定比例。连续级配的粗骨料5～31.5，粗骨料最大粒径31.5。
针片状颗粒≦10%（泵送混凝土规定）。
其余规定按国家规范。
③水灰比：
水灰比由强度和耐久性决定。但水灰比的大小也影响混凝土的和易性，由于水灰比决定了水泥浆的稠度。当水泥浆与骨料的用水量一定期，水灰比越小，水泥浆就越稠,拌合物的流动性就越小；若水灰比过大，又会导致拌合物的粘聚性和保水性不良，产生流浆离析现象，减少混凝土的质量。
根据混凝土的强度和耐久性的规定进行选择。
④砂率的选择：
砂率的变化会使骨料的总面积和空隙率都发生变化，对拌合物的工作性有显著影响。砂率过大，骨料的总面积和空隙率都会增大，在水泥浆量一定的情况下，包裹砂表面的水泥浆厚度减小，水泥浆润滑作用减弱，砂与砂之间摩阻力大，最终使拌合物的流动性变差；砂率过小，砂浆不能填满石子空隙，石子与石子之间摩阻力大，拌合物易产生分层离析现象。
砂率初定为38%，经实验测试和调整。
⑤外加剂的掺用：
由于要配制的是C55泵送混凝土，我们重要运用掺加减水剂减少水胶比方法来提高混凝土的强度。除了提高混凝土强度外，它提高拌合物的流动性，减少拌合物的泌水离析现象，延缓混凝土凝结时间。
建议用减水率大于20%的高性能缓凝减水剂。
对坍落度损失措施：
坍落度损失是所有混凝土拌合物的一种正常现象。它是因混凝土拌合物中的游离水分，发生水化反映、吸附于水化产物表面、蒸发等因素而导致的。
当前，由于坍落度损失而常在施工现场加水。当重新调拌中加水过多，搅拌不够充足时，会使强度、耐久性以及其他性能下降。
对此，考虑采用二次加减水剂的措施。但必须做相关实验。
六、计算配合比
进行混凝土配合比设计计算时，其计算公式和有关参数表格中的数值均以干燥状态骨料为准。
1、根据混凝土强度标准差计算混凝土配制强度：

式中——混凝土施工配制强度
——设计的混凝土强度标准值
——混凝土强度标准差
系数1.645为保证的保证率为95%时的概率度
C55的配制强度为65Mpa，取6Mpa。
2、根据鲍罗米公式计算水灰比：
W/C = = =0.46×1.13×42.5÷（65+0.46×0.07×1.13×42.5）=22.1÷66.5=0.33
耐久性复核，查表混凝土的最大水灰比和最小水泥用量，潮湿环境、无冻害使用的钢筋混凝土最大水灰比为0.60。
取水灰比为0.33。
注：暂无水泥28天抗压强度实测值，且没有水泥强度等级值的富裕系数资料，只能按以前的富裕系数1.13取值。
3、根据坍落度及粗骨料最大粒径计算混凝土单位用水量，
泵送混凝土试配时规定的坍落度值应按下式计算：
试配时规定的坍落度值=入泵时规定的坍落度值＋实验测得在预计时间内的坍落度经时损失值。前面提到，混凝土运送时间大略40分钟。一般在正常情况下，在水泥加水后的最初半小时内，水化产物的体积很小，坍落度的损失可以忽略不计。此后，混凝土的坍落度即开始以一定速率减小，其快慢决定于水化时间、温度、水泥组成以及所掺外加剂。经时损失应进行实验。初估20mm。
大流动性混凝土单位用水量按以下拟定：
碎石：当坍落度90时，碎石最大粒径取31.5,单位体积用水量205㎏。按坍落度每增大20㎜用水量增长5㎏，计算出未掺外加剂时的混凝土用水量为230㎏。
掺外加剂后的混凝土用水量可按下式计算：
Mwa = （1－β）= 230×（1－0.2）=184（㎏） β为减水剂的减水率。
掺外加剂时的混凝土用水量取184㎏。（外加剂减水率应经实验拟定，减水率很重要）。
按现场经验，初定单位用水量为160㎏。
4、根据计算水泥用量
Mc0 = ÷（W/C）= 160÷0.33=485㎏
耐久性验算：查表混凝土的最大水灰比和最小水泥用量，潮湿环境、无冻害使用的钢筋混凝土最小水泥用量为280。
取单位体积水泥用量485㎏。
5、根据已有资料，砂率初定36%。
6、计算砂、石用量
按质量法（假定表观密度法）粉：
石+砂+水泥+水=2450

计算得：砂650㎏，石子1150㎏，水泥490㎏，水160㎏。
7、 计算粉煤灰及外加剂的用量
①粉煤灰取代水泥百分率取20%（只要能保证混凝土强度和能防止钢筋锈蚀，粉煤灰可以多掺）。
②粉煤灰混凝土单位体积水泥用量：
C = C0（1－20%）=490×0.8=395（㎏）
③粉煤灰混凝土单位体积粉煤灰用量：
粉煤灰超量系数取1.5，f=1.5×（C0－C）=1.5×（490－395）=1.5×95=140（㎏）
④计算水泥、粉煤灰和砂的绝对体积，求出粉煤灰超过部分的体积，并扣除同体积的用砂量，得出粉煤灰混凝土的用砂量：
（取水泥密度为3.1，粉煤灰2.2，石子2.6）
砂用量=650—〖〗=650－（64-31）=650－33=617（㎏）
取粉煤灰混凝土每立方米材料用量如下：
水泥：395㎏，粉煤灰：140㎏，砂610㎏，石：1150㎏,水：160㎏。
外加剂：聚聚羧酸系高性能减水剂按1.8%掺加，为9.6㎏
按泵送混凝土的有关规定复核：
①泵送混凝土的用水量与水泥和矿物掺合料的总量之比不宜大于0.60，计算配合比用水量与水泥和矿物掺合料的总量比为0.31。
②泵送混凝土的水泥和矿物掺合料的总量不宜小于300㎏/m3，计算配合比水泥和矿物掺合料的总量为520㎏。
③泵送混凝土的砂率宜为35～45%。计算配合比砂率为35%。
核对，均符合。
七、配合比试配及调整
试配是拟定混凝土配合比的重要环节。
分三个阶段：混凝土拌合物和易性检查和调整；强度检查和调整；表观密度检查和调整。
1、计算配合比方案
1、原料的选择
①水泥：华润平南水泥厂生产，P.O42.5，质量稳定。水泥的其他规定：
水泥标准稠度需水量控制标准定为：最佳25以下，27以下的可以接受。
对所用水泥进行对比实验，选初凝时间相对迟一点的。
②河砂。符合二区级配，抱负细度模数为2.5～2.9，可规定≧2.3，中砂。其通过0.315mm筛孔的颗粒含量不应少于15%。含泥量＜3.0%，含水量0.8%，
③花岗岩，选采石场时，做立方体抗压强度实验，规定立方体抗压强度≧85Mpa。生产控制压碎指标≦13%。连续级配的粗骨料5～31.5。针片状颗粒≦10%（泵送混凝土规定）。
其余规定按国家规范。
④粉煤灰最低规定，活性指数≧70%，内控≧60%；需水比按二级粉煤灰规定，100%以内。
⑤聚羧酸系高性能减水剂,减水率应≧20%。
2．配合比计算结果
水泥：395㎏，粉煤灰：140㎏，砂610㎏，石：1150㎏,水：160㎏。
外加剂：聚聚羧酸系高性能减水剂按1.8%掺加，为9.6㎏
水胶比 30%，这是由于粉煤灰活性较差，粉煤灰超量取代水泥的因素。
砂率 35%
减水剂 1.7%
粉煤灰用量与水泥用量比：35%
坍落度 200mm
计算混凝土表观密度 2455kg/m³
混凝土配合比材料用量
水泥（P.O42.5）
粉煤灰
水
砂
石
外加剂
395
140
160
610
1150
9.6
附：a.不考虑砂石的含水量
2、实验过程与结果--和易性测试与调整：
试配原则：采用工程中实际使用的原材料；搅拌方法宜与生产时使用的方法相同。
1.第一次实验
15L混凝土配合比材料用量
水泥
粉煤灰
水
砂
石
五山聚羧酸系高性能减水剂
5.925
2.10
2.40
9.15
17.25
0.144
石子中，1～3石，4.31㎏，1～2石，12.94㎏。
注：在计算水胶比的时候，把砂中含水的因素考虑了进去
实验后测量：坍落度 235 mm
扩展度（ ＋ ）/2= cm
外观目测粘聚性和保水性：保水性好。有水泥砂浆流向外围。
结论：保水性可以，粘聚性差。
分析：五山厂推荐聚羧酸系高性能减水剂掺量1.6～1.8%,而这次实验采用上限1.8%，形成坍落度较高，浆较稀而外流。
1h后测坍落度220mm，粘聚性、保水性好。
2h后测坍落度70㎜，粘聚性、保水性好。
结论：和易性合格，可以作为基准配合比。但2h后坍落度损失大。应采用一定措施。征求外加剂厂意见，采用二次加外加剂法，若实际发生延时太久，第二次加0.2%的外加剂。
结论、分析和措施可根据以下情况解决：
⑴测得的坍落度符合设计规定，且混凝土的粘聚性和保水性很好，则此配合比即可定为供检查强度用的基准配合比，该盘混凝土可用来浇制检查强度或其他性能指标用的试块。
⑵假如测得的坍落度符合设计规定，但混凝土的粘聚性和保水性不好，则应加大砂率，增长细集料用量，重新称料，搅拌并检查混凝土的和易性。该盘混凝土不能用来做检查强度的试块。
⑶假如测得的坍落度低于设计规定，即混凝土过干，则可把所有拌合物（涉及做过实验以及散落在地的）重新收集入搅拌机，加上少量拌合水（事先必须计量）并同时加入使水灰比不变的水泥量。重新搅拌后再检查混凝土的和易性—坍落度、保水性、粘聚性。如一次添料后即能满足规定，则此调整后的配合比即可定为基准配合比。假如一次添料不能满足规定，则该盘混凝土作废。重新调整用水量（水灰比不变）或砂率，称料、搅拌、直到检查合格为止。
⑷假如测得的坍落度大于设计规定，即混凝土过稀，则此盘混凝土不能再继续其他实验。此时，应减少用水量，及水泥用量（水灰比不变），重新称料、搅拌、直到检查合格为止。
方法和原则：①水灰比不变的前提下，调整用水量；②增减减水剂用量；③调整砂率；④砂率不变，增长砂石用量。
倘若第一次实验不合格，按按以上环节反复测试和调整，直到和易性符合规定为止，从而得到和易性合格的供混凝土强度实验用的基准配合比。
基准配合比：
水泥
粉煤灰
水
砂
石
外加剂品牌及厂家名称
395
140
160
610
1150
9.6
3、实验过程与结果--强度测定与调整
混凝土立方体试件抗压强度按下式计算：

式中，为混凝土立方体试件抗压强度；为破坏荷载；为试件承压面积。混凝土立方体抗压强度计算应精确至。
强度检查及水灰比调整时至少应采用三个不同配合比。其水灰比一个为基准配合比，此外的水灰比较基准配合比分另增减0.05；用水量与基准配合比相同，调整水泥用量。砂率可分别增长和减少1%。
每种配合比至少做一组28天标准养护试件，为了快速检查，每种配合比可做三组---三天、七天、28天试件。
当不同水灰比的混凝土拌合物坍落度与规定值的差超过允许偏差时，可通过增、减用水量进行调整，此时保持水灰比不变。
强度值拟定应符合下列规定：以三个试件的算术平均值作为该组试件的抗压强度值。三个测值中的最大值和最小值中如有一个与中间值得差值超过中间值的15%。则把最大及最小一并舍除，取中间值作为改组试件的抗压强度值。如两个测值与中间值相差均超过15%,则该组实验结果无效。
①基准配合比
15L混凝土配合比材料用量
水泥
粉煤灰
水
砂
石
外加剂品牌及厂家名称
5.925
2.10
2.40
9.15
17.25
0.144
石子中，1～3石，4.31㎏，1～2石，12.94㎏。
拌合物坍落度：230㎜，扩展度720×720㎜。
目测粘聚性和保水性：保水性好，粘聚性差，浆较稀而外流。
拌合物的表观密度：2436㎏/m3。
测得三天抗压强度（MPa）
试块一
试块二
试块三
平均值
抗压强度值
41.7
43.7
45.5
43.6
43.6
分析：达成28天配制强度65Mp的67%，设计强度C55的79%。
为稳妥起见，28天强度送质检站。
测得七天抗压强度（MPa）
试块一
试块二
试块三
平均值
抗压强度值
51.8
52.4
55.4
53.2
53.2
分析：达成28天配制强度65Mp的82%，设计强度C55的96.7%。
为稳妥起见，28天强度送质检站。
测得二十八天抗压强度（MPa）
试块一
试块二
试块三
平均值
抗压强度值

分析：

2基准配合比水灰比+0.05
15L混凝土配合比材料用量
水泥
粉煤灰
水
砂
石
外加剂品牌及厂家名称

拌合物坍落度：
目测粘聚性和保水性：

拌合物的表观密度：

测得三天抗压强度（MPa）
试块一
试块二
试块三
平均值
抗压强度值

分析：

测得七天抗压强度（MPa）
试块一
试块二
试块三
平均值
抗压强度值

分析：

测得二十八天抗压强度（MPa）
试块一
试块二
试块三
平均值
抗压强度值

分析：

③基准配合比水灰比—0.05
15L混凝土配合比材料用量
水泥
粉煤灰
水
砂
石
外加剂品牌及厂家名称

拌合物坍落度：
目测粘聚性和保水性：

拌合物的表观密度：

测得三天抗压强度（MPa）
试块一
试块二
试块三
平均值
抗压强度值

分析：

测得七天抗压强度（MPa）
试块一
试块二
试块三
平均值
抗压强度值

分析：

测得二十八天抗压强度（MPa）
试块一
试块二
试块三
平均值
抗压强度值

分析：

④基准配合比水灰比+0.10
15L混凝土配合比材料用量
水泥
粉煤灰
水
砂
石
外加剂品牌及厂家名称

拌合物坍落度：
目测粘聚性和保水性：

拌合物的表观密度：

测得三天抗压强度（MPa）
试块一
试块二
试块三
平均值
抗压强度值

分析：

测得七天抗压强度（MPa）
试块一
试块二
试块三
平均值
抗压强度值

分析：

测得二十八天抗压强度（MPa）
试块一
试块二
试块三
平均值
抗压强度值

分析：

⑤基准配合比水灰比－0.10
15L混凝土配合比材料用量
水泥
粉煤灰
水
砂
石
外加剂品牌及厂家名称

拌合物坍落度：
目测粘聚性和保水性：

拌合物的表观密度：

测得三天抗压强度（MPa）
试块一
试块二
试块三
平均值
抗压强度值

分析：

测得七天抗压强度（MPa）
试块一
试块二
试块三
平均值
抗压强度值

分析：

测得二十八天抗压强度（MPa）
试块一
试块二
试块三
平均值
抗压强度值

分析：

混凝土强度与水灰比关系的线性回归：

强度合格的混凝土配合比
水泥
粉煤灰
水
砂
石
外加剂品牌及厂家名称

4、实验过程与结果--混凝土表观密度的测定与调整
桶重： Kg
桶和料共重： Kg
桶的容积： L
混凝土的表观密度： kg/m³
表观密度修正：

实验室配合比
水泥
粉煤灰
水
砂
石
外加剂品牌及厂家名称