混凝土配合比设计论文

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1、第六章混凝土配合比设计【摘要】本章主要讲解混凝土配合比设计的理念、参数和设计方法。混凝土配合比设计就是根据工程要求、结构形式和施工条件来确定各组成材料数量之间的比例关系。常用的表示方法有两种：一种是以每立方米混凝土中各项材料的质量表示；另一种是以各项材料相互间的质量比来表示。在一定程度上讲，混凝土是一门试验的科学，要想配制出品质优良的混凝土，必须具有科学的设计理念和丰富的工程实践经验。对于初学者来说，首先必须掌握混凝土配合比设计的常用方法，重点掌握大流态混凝土配合比设计方法。混凝土配合比设计（concretemixdesign）是否合理，关系到混凝土新拌物

2、的拌合性能以及其成型后的力学性能和耐久性。配合比设计是混凝土设计、生产和应用中的最重要环节，其设计理念与方法决定着混凝土的技术先进性、成本可控性和发展可持续性等问题。混凝土配合比设计的目的，就是要根据原材料的技术性能、结构形式、使用环境以及施工条件，合理的选择原材料，并确定能满足工程所要求的技术、经济指标等的各项组成材料的用量。近十几年来，我国混凝土强度水平提高；在严酷环境中工程增多，耐久性要求突出；化学外加剂的广泛使用改变了水泥和混凝土的关系；拌合物流变性能要求提高；原材料品种多，各地区品质差异很大。混凝土已经由过去的四组分混凝土，演变为现在的多组分混凝

3、土，配合比设计的复杂性增加。在当前的混凝土工程中，由于追求大流态，离析泌水现象增多，混凝土匀质性变差；为满足快速施工要求，追求混凝土高早强，混凝土的体积稳定性变差。所以，从事混凝土行业的技术人员必须掌握和熟练应用混凝土配合比设计方法进行混凝土的配制，保证混凝土工程质量。混凝土配合比设计的基本要求是：⑴满足结构设计的强度等级要求。⑵满足混凝土施工所要求的和易性。⑶满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求。⑷符合经济性原则。⑸符合低碳和可持续发展的生态要求。6.1混凝土配合比设计的技术理念与参数过去，依据四组分混凝土大量试验提出的Bolomy公式：R28＝ARc(

4、c/w-B)成为混凝土配合比设计的重要基础，延续了近100年。由此，人们得到了混凝土强度依赖于水泥强度的结论。现代混凝土是建立在混凝土化学外加剂和矿物掺和料两大混凝土科学技术进展基础上的多组分混凝土。外加剂的应用使混凝土在较低水胶比下可以实现泵送施工，混凝土强度不再像过去那样依赖水泥；原材料也有很大变化：水泥强度等级高、细度细，骨料粒形和级配差，且品种多样化，品质品相差很大；关键是混凝土耐久性逐渐成为混凝土的重要性能。随着对混凝土学研究的不断深入，混凝土配合比设计理念开始发生变化。美国加州大学伯克利分校Mehta教授认为以水胶比大小控制混凝土耐久性这一理论

5、是不对的。因为不是水胶比，而是用水量对控制开裂更为重要。减小了用水量，在保证强度相同的情况下，可随之相应的降低水泥用量，从而减小混凝土的温度收缩、自身收缩和干缩。所以为了获得耐久性，选择混凝土配合比的标准也必须进行一次重大的改革，在配合比设计中强调从w/cm-强度关系转变到用水量-耐久性关系。传统混凝土配合比设计方法以保罗米公式为重要基础，仍然是以强度设计为主线，目前我国行业标准依然采用改进的保罗米公式计算水胶比，在某些情况下已经难以适合现代混凝土。传统混凝土的四种主要组成材料的相对比例通常由水灰比、砂率和用水量这三个参数进行控制。现代混凝土使用粉煤灰、硅

6、灰等矿物细粉掺和料的使用，胶凝材料不再单一由水泥组成。虽然混凝土主要还是由水化产物形成硬化体，产生强度，但是其内涵已发生很大变化。经过修订的行业标准《混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011，将过去使用的“水灰比”概念更替为“水胶比”；取消了最小水泥用量的提法，改为最小胶凝材料用量；提出了矿物掺和料掺量的相关规定；利用胶凝材料胶砂28天强度与混凝土28强度的关系，修订了保罗米公式。虽然新的行业标准在很大程度上体现了混凝土的技术进步与发展现状，但在学术界和工程界仍有较大争议，在拓展阅读中有相关内容的表述。我国工程院资深院士清华大学陈肇元教授认为：“能满足质

7、量控制标准的混凝土，可以有不同的配合比设计方法”。清华大学廉慧珍教授针对当代混凝土的特点，提出了“当代混凝土配合比要素的选择和配合比计算方法的建议”。现代混凝土配合比选择的内容实际上是水胶比、浆骨比、砂石比和矿物掺和料在胶凝材料中的比例等四要素的确定，进而提出了据以饱和面干骨料的混凝土配合比设计方法。本章主要介绍规范设计方法和据以饱和面干骨料的混凝土配合比设计方法。6.1.1水胶比（watertobindingmaterialsratio）众所周知，水胶比是混凝土配合比设计中重要的参数，混凝土的强度在很大程度上取决于水胶比。水胶比为每立方米混凝土用水量（质

8、量）与所有胶凝材料用量（质量）的比值。为了保证混凝土强度，应在满足