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普通混凝土配合比设计及试配

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普通混凝土配合比设计及试配

发表时间：2009-11-20 来源：《中小企业管理与科技》2009年5月下旬刊供稿

[导读] 配合比设计是实现预拌混凝土性能的一个重要过程，也是保证预拌混凝土质量的重要环节

宋波（江苏固鼎股份有限公司）
摘要：针对预拌混凝土企业确定混凝土配比时“重设计、轻试配”的现状，结合配合比设计的条件要素，从混凝土配合比设计、试配、调整三个方面，系统阐述预拌混凝土配合比设计的全过程，突出强调了试配的重要性，进一步明确预拌混凝土配合比设计是在经验、理论指导下的实践性过程。
关键词：预拌混凝土配合比设计适配调整
        0 引言
        配合比设计是实现预拌混凝土性能的一个重要过程，也是保证预拌混凝土质量的重要环节。目前，市场上有不少预拌混凝土生产企业配合比的确定比较随意，表现在对试配工作的重视程度不够，不经试验确定配合比，纯凭经验确定配合比，想当然确定配合比，不能够根据原材料变化情况和用户要求确定混凝土配合比。本文针对上述状况，结合本人实践经验，系统阐述预拌混凝土配合比设计并重点讲述混凝土试配过程。
        1 配合比设计的条件要素
        混凝土配合比设计的条件要素包括：工程信息资料、工程技术要求、原材料质量情况、环境条件、搅拌站的生产数据和经验积累等。
        1.1 任何预拌混凝土都是为工程及工程施工服务的，配合比的设计必须满足工程要求。除满足强度要求外，还必须满足工作性的要求。此外，为保证混凝土工程的安全性、耐久性，还必须满足相应技术规程、规范、标准的要求。
        1.2 目前预拌混凝土市场发展迅速，市场上原材料供应紧张，原材料来源复杂，混凝土配合比的设计必须针对原材料实际状况而确定，并能根据原材料波动情况及时作出配合比调整。
        1.3 环境因素一般包括温度、湿度、交通状况等。不同的环境条件对配合比设计的要求不同，如夏季施工，由于气温较高，混凝土表面水蒸发速度较快,应考虑防止预拌混凝土干缩裂缝和混凝土坍损过大，这就要求在配合比设计时适当降低砂率，降低砂率可加快现浇混凝土表面水析出速度，以平衡混凝土表面水蒸发速度，防止干缩裂缝。同时，降低砂率还有利于减少坍损。
        1.4 建立企业质量数据库配合比设计计算是整个预拌混凝土配合比设计的第一步，配合比设计计算，就是在掌握资料的基础上，根据一些理论、规范经验等选取一些参数，计算各种成分的用量。所以从设计计算的概念上，我们就可以看出经验数据积累的重要性。任何参数的选都取都是以经验积累为参照的，同时，计算出来的配合比经过试配后，配合比的调整乃至最终确定，也必定依据经验积累的数据为参照。
        2 试配应采用工程中实际使用的原材料
        混凝土配合比的设计一般经历三个阶段，即设计计算、试配、调整。混凝土配合比的设计计算在《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ/T55-96）中有详细的表述，这里不加阐述。在《普通混混凝土配合比设计规程》中有关试配、调整的内容表述得较少，而试配又是混凝土配合比设计中最重要的环节。这就要求试配所用原材料一定要有代表性，为保证试配结果对实际生产的指导意义，试配所用原材料必须要有代表性，则试配所用原材料的取样必须要有代表性。
        2.1 取样的代表性在料堆上取样，因为影响取样代表性的因素太多，（例如：料堆的大小、堆料的方向、自然环境因素、人为因素），个人比较赞成试配所需材料最好在输送过程中连续均衡取样。
        2.2 样品取好后，应根据需要进行制样制样必须注意两点，一是样品能真正代表原材料，二是样品必须具有高度均匀性。常用的制样方法为四分法。
        2.3 所有原材料，都必须严格根据国家标准检验后，才能根据检验结果计算配合比，进行试配。当然，在实际工作中，可能来不及等所有原材料检验结果出来以后，就要进行试配，那么，作为试配方案确定的人员，就要注意收集原材料统计数据，着重做好下面的工作：
        2.3.1 日常收集原材料供应商的检验、试验报告。
        2.3.2 建立企业自身对原材料检验的数据库，对各供应商供应的原材料要建立独立的分析台帐，并根据统计、分析结果，定期评价供应商检验报告的可靠性和准确程度，供应商检验报告长期可靠、准确的在混凝土配合比设计计算时，报告结果可直接应用。
        2.3.3 对定点供应的水泥，要掌握水泥的强度增长规律，并能用回归分析法依据水泥早期强度推定水泥的28天强度。
        3 试配前的调整
        在混凝土强度试验的配合比确定过程中，必须根据混凝土配合比设计条件要素，正确选取水灰比，砂率、用水量等，称之为试配前调整。
        3.1 根据原材料状况选择合适的参数，进行配合比设计在《普通混凝土配合比设计规程》中，就参数的选取，有一些规定，这些规定，也是根据生产实践中的经验得来的，可直接使用，例如：
        在用水量的确定上，采用细砂时，每立方米混凝土用水量可增加5-10kg，采用粗砂时，则可减少5-10kg，对流动性、大流动性混凝土的用水量，以坍落度90mm的用水量为基础，按坍落度每增大20mm，用水量增加5㎏.对砂率的选取有下列规定：①对细沙或粗砂，可相应地减小或增大砂率。②对单粒级粗骨料配制混凝土时，砂率应适当增大。③对薄璧构件，砂率取偏大值。
        上述内容，均为规程中根据原材料状况，对配合比设计参数的选择进行确定，日常生产中碰到的情况，往往要复杂的多，这就要求我们根据原材料检验结果，综合考虑各方面因素，做好设计参数的选择，对能够根据原材料检验结果来确定的参数，一定要先检验后确定参数，以确保配合比计算结果的可靠性。
        3.2 日常做好影响混凝土性能（包括强度）的敏感因素分析当原材料质量特性发生变化时，要分析其对混凝土性能有无影响，影响大小。对影响较大的因素，可采用回归分析法，确定原材料特性值的变化对混凝土性能的影响，具体到混凝土配合比设计计算时，就是原材料质量特性值对设计参数选取时的影响。以设计参数为因变量，原材料某一质量特性值为自变量（假设其它因素相对稳定情况下），建立相应函数关系。无明显函数关系或找不出函数关系，但对混凝土性能影响较大的特性值，其与设计参数的关系也可用数据列表的形式表示。
        通过上述手段，使我们能够合理估算某一因素的变化对混凝土性能的影响，并作出相应设计参数选择的调整。
        3.3 正确认识试配前的调整
        3.3.1 试配前调整是经验性调整试配前调整是以经验、数据积累为基础的调整。
        3.3.2 试配前调整是趋势性调整当我们确定某一条件要素发生变化时，必须计算这种变化对混凝土性能的影响，设计计算时，就要合理选择参数，以消除这一因素变化，对混凝土性能的影响。
        3.3.3 试配前调整，是定性调整我们能够对某种因素（在其它因素不变的情况下）的影响做定量分析，做定量分析只是调整过程中的一个手段。

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但实际上，各种因素之间是相互影响的，混凝土性能是否符合设计要求，也是各种因素共同作用的结果，必须以试配的结果为验证，所以试配前的调整是定性的调整，最终参数的选择还必须以试配结果为确定。
        3.3.4 试配前调整，不能代替试配后的调整，更不能代替试配。
        3.4 用16-35mm单粒级石子配制泵送混凝土的试配前调整举例在预拌混凝土生产企业，由于市场原材料供应紧张，或因其它方面的原因，造成只能用单粒级石子生产泵送混凝土的情况较多存在，与使用连续粒级石子生产混凝土相比，使用单粒级石子混凝土配料易造成：
        3.4.1 混凝土强度偏低；
        3.4.2 混凝土和易性、保水性较差，易造成混凝土离析；
        3.4.3 混凝土流动性、可泵性较差。
        针对上述情况，配料时应作如下调整：①依据各企业自身的生产试验、统计数据，来提高单方混凝土的水泥用量，降低水灰比。②提高砂率使用单粒级混凝土配料，由于粗集料间的空隙率较大，必须提高砂率，用较多的砂浆来填充粗集料间空隙，以保证混凝土的密实性和流动性。③提高砂浆稠度。由于16-35mm单粒级石子，自重较大，容易下沉，必须提高砂浆稠度，以增加对石子的下沉阻力，防止混凝土离析、泌水。④控制好混凝土坍落度。混凝土坍落度过大，更易离析泌水。⑤选择合适的外加剂用量，通常，预拌混凝土生产企业使用的外加剂是复合型外加剂——减水缓凝泵送剂，所以在外加剂的用量上，必须综合平衡减水、缓凝、增稠这三项功能，最大限度满足实际工程要求，用单粒级石子配料时的外加剂用量，要首先满足混凝土工作性的要求。在满足工作性要求的前提下，考虑最大限度满足减水要求（强度要求）。
        4 试配时的拌和方法必须与生产实际相吻合
        实践表明，混凝土搅拌方法，对混凝土的性能具有一定的影响，特别对混凝土坍落度和坍落度损失影响较大。
        预拌混凝土的搅拌方法通常分为一般加水法和分开投料法。分开投料发又分为一次加水法和二次加水法。
        目前，预拌混凝土搅拌站采用不同商家设计开发的生产控制软件，往往具有不同的搅拌方法，这就要求我们在试配时，必须熟悉自身搅拌站的搅拌方法，然后据此制定试配的搅拌方法，选择与实际生产方法相吻合的试配搅拌方法。
        5 试拌及强度试验
        按计算的混凝土配合比首先进行试拌，检查拌和物的坍落度和工作性。当坍落度和工作性不能满足要求时，应在保证水灰比不变的条件下，相应调整用水量和砂率，直到符合要求为止，可以确定此时配合比为强度试验基准配合比。
        混凝土强度试验至少采用三个不同配合比，一为基准配合比，另外两个配合比的水灰比，宜较基准配合比分别增加或减少0.05，其用水量与基准配合比基本相同，砂率分别增加或减少1﹪.
        至于每次试配的试块组数，应该说在条件（材料、时间、人力）许可的情况下，多多益善，因为强度试配试块组数越多，试配结果的可靠性越大，在强度试配试块组数的选择上，应尽量满足数据统计分析和强度检验评定的要求：
        5.1 根据28d强度，统计3d、7d强度增长率；
        5.2 分别计算3d、7d、28d强度的标准偏差及强度变异系数；
        5.3 采用回归分析法，找出用3d强度推导28d强度的公式；
        5.4 根据GBJ107《混凝土强度检验评定标准》，对试配的结果进行强度检验评定。
        6 混凝土配合比试配后调整
        一次性试配的结果，不一定能达到预期的效果，这就要求我们在试配结果的基础上进行调整。
        6.1 通过检查试拌混凝土的坍落度和工作性，确定适宜的用水量。
        6.2 通过检查试拌混凝土的工作性和凝结时间，确定适宜的外加剂（缓凝减水泵送剂）用量及砂率。如保水性不好，凝结时间过长的可适当减少外加剂使用量及适当提高砂率。如果拌和稠度过大，坍损较高，可适当增加外加剂用量或适当降低砂率。
        当然，外加剂用量的调整，必然会影响到减水效果，必须调整水灰比及用水量。
        6.3 以混凝土强度检验结果，确定混凝土水灰比，并以此为依据，计算各种胶凝材料用量。强度检验结果偏高，可适度提高水灰比，强度检验结果偏低，可适当降低水灰比。水灰比的调整幅度参照水灰比和强度关系曲线，并根据试配结果来确定。
        当生产任务较紧，可检验混凝土1d或3d强度，再参照以往数据积累，根据1d或3d强度用回归分析法推导28d强度，再依据推导出的28d强度结果，调整混凝土水灰比。
        6.4 以实测的混凝土容重和试拌时确定的砂率为依据，分别计算粗、细集料的用量。
参考文献:
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Title:The Design and Trial-Mixing of Ordinary Concrete Mixing Proportion in Ready-Mixed Concrete Mixing Station
Abstract:In the light of the situation in which the ready-mixed concrete plants “emphasise design and belittle trial-mixing” in determining the mixing proportion, the present essay systematically discusses the whole process of the design of the mixing proportion of ready-mixed concrete from the three aspects of design, trial-mixing and adjustment by incorporating the elements in the design of mixing proportion. The essay emphasizes the importance of trial-mixing and makes it clear that the design of the mixing proportion of ready-mixed concrete is a practical process under the guidance of experience and theory.
Key Words:mixing proportion of ready-mixed concrete, design, trial-mixing, adjustment