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我给大家要讲的是混凝土配合比设计，就这一内容和大家共勉一下。配合比设计的设计步骤大家都再熟悉不过了，一般也做过，我重点要讲的是设计过程中要注意的问题。由于水平有限，不到位的地方、有疏漏的地方，还请大家海涵。我们的目的很明确，就是要在指挥部领导下，把试验工作做好，统一规范，更好地为项目工程服务，让指挥部放心。
1、配合比设计的一般要求：
配合比设计要满足几个要求，这几个要求很好地满足了，说明这个配合比就成功了。这几个要求是：强度要求、施工要求、经济要求、耐久性要求。强度要求就是强度要有富余，要有充分保证，有一个保证率系数要求。施工要求包含两方面意思：一是拌合物工作性能要好，质量要均匀，好振捣，不离析，易密实；二是强度增长要符合施工各工序时间节点要求。经济性要求就是要考虑成本，要做到既经济又实惠。耐久性要求有点复杂了，什么是耐久性要求？耐久性要求包括抗碳化、耐腐蚀、抗裂、抗渗、抗冻等方面的内容，这些都是要经过长时间才能显现出来的，由于是长期的要求，所以最容易被忽视或重视不够。如果我们现在不加强重视，将来就可能要花大价钱去维修。要满足什么样的要求，要根据结构特点和所处环境来决定。
要满足耐久性要求，首当其冲是材料，从源头控制，原材料合格了，材料满足标准规范要求了，满足设计图纸要求了，工程质量才能得到根本性保证；其次要做好配合比设计，就是要协调好各材料配比掺量，达到最佳组合，才能配出符合要求的、质量最好的混凝土。双掺是比较好的选择，能够配出高性能、高质量、耐久性好的混凝土。双掺指的是掺外加剂和掺合料。最后就是有关混凝土的施工、成型、养护等环节了。试验室要做的是前两个环节。
2、配合比设计的程序：
配合比设计都是从原材料检验开始的，一是看材料是否合格，是否满足要求；二是进行集料级配设计。集料在混凝土中比例最大，一般在70%左右，所以级配很重要，如果级配好，密度能达到最大化，空隙率就小，其它材料需要量就相应少一些，但是却能配出质量最好、最密实的混凝土。级配设计曲线要尽量接近最大密度曲线。
其次是配合比设计，配合比的设计过程是一个计算、试拌、调整的过程。这个过程很繁琐、很累人，需要经验，更需要耐心和毅力，要不厌其烦，不断做，不断积累经验，直到拌合物质量性能满意后方可成形试件，检验试件强度，根据强度选择最佳配合比。这还不算完，试验室配比出来后，还要经过拌合站试拌，如果需要还要进行再调整，这个环节结束后才算最终完成配合比设计。
最后是施工配合比，就是施工时拌合站采用的配合比。施工配合比是变化的，需要根据施工当天天气情况和材料含水率情况不断做出调整，有时一天可能需要调整几次，施工配合比必须报监理工程师审批后方可用于施工。
3、混凝土原材料：我重点说一下原材料的检测问题。
原材料有粗细集料、外加剂、掺合料、水源、水泥。原材料要满足相应标准规范要求，满足工程设计图纸要求。试验室对材料的检测工作分三个阶段：料源调查阶段、进场复验阶段、施工阶段，前两个阶段与配合比设计有关。
料源调查阶段也就是原材料优选阶段，在这个阶段通过收集查看厂家提供的质量保证资料如：型式检验报告、合格证、出厂检验报告、使用说明书等，以此来了解产品质量、性能指标，看其检测项目和指标是否符合本项目工程要求，如不符合，可以和厂家协调，订立合同，要求厂家增加检测项目、改进工艺等，这些是可以做到的，再辅以室内常规指标的检测，确定出最符合工程需要的厂家的产品。
材料选定后就是材料进场了，到了进场复验阶段，这个阶段很重要，我们需要进行全套指标检测，确保进场材料符合要求。试验室要做好材料的试验工作和外委工作。按照检测项目要求能自己做的就自己做，自己不能做的就外委。所有资料和检测数据报告要附在配合比设计说明书里面上报给驻地监理和指挥部中心试验室审批备案。C40及以上的由中心试验室审批，以下的由驻地监理审批，报中心试验室备案。
关于各种原材料的检测项目在这里分别说一下：
粗集料：1、常规检测项目：级配、含泥量、泥块含量、针片状、压碎值、母材岩石抗压强度；2、外委检测项目：有机物含量、氯离子、硫化物、碱活性。空隙率、表观密度、堆积密度、吸水率一般只在配合比时做；坚固性在有抗冻要求时做。
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细集料：1、常规检测项目：级配、细度模数、含泥量、泥块含量；2、外委检测项目：云母、轻物质、有机物、氯离子、硫化物、碱活性。同样，空隙率、表观密度、堆积密度在配合比时检测。其他检测项目根据需要而定。
对于集料母材岩石强度《桥规》上有要求，岩石强度要与混凝土强度相适应，比例在1：1.5，对高标号混凝土来说，岩石强度要达到80MPa。
粉煤灰：有两类三个级别，一般用的是F类I级和II级，预应力混凝土最好用I级，其他可用II级。F类I级质量最好，与II级的区别在于细度、烧失量、需水量比三个指标上。I级细度更细，对混凝土后期强度增长更有利，相同材料用量，前者比后者强度高40%，相反，如果要达到相同强度，那么前者比后者水泥用量可减少20kg;I级烧失量更小，即含碳量更小，因此混凝土的碱性更高，不易碳化，所以耐久性更好；I级需水量比更小，对混凝土质量更有利。粉煤灰必检项目：1、常规检测项目：含水率、烧失量、细度，可以在试验室自己做；2、外委检测项目：需水量比、氯离子、SO3、游离氧化钙、含碱量。
矿渣粉：用于水泥和混凝土中的矿渣粉是指炼铁高炉里的矿渣经磨细后的细粉，矿渣粉有三个级别S105、S95、S75，一般用的是S95。矿渣粉检测项目需要全部外委：有密度、比表面积、流动度比、活性指数、氯离子、SO3、含碱量、含水率、烧失量。矿渣粉对混凝土强度的影响比粉煤灰要相对好一些。
外加剂：现在交投项目使用的外加剂种类是聚羧酸高性能减水剂，标准型的。这类减水剂减水率更高、保坍性能更好、收缩比最小，现在工程上用的最多。外加剂检测项目要全部外委，分匀质性项目和混凝土性能指标。匀质性指标有：密度和含固量（液体外加剂检）、细度和含水率（固体外加剂检）、PH值、氯离子、硫酸根离子、含碱量，对隧道来说还需检甲醛含量；混凝土性能指标检测项目减水率是必检的，抗压强度比和收缩率比配合比时检测，其他检测项目不同外加剂有不同要求，如：泵送剂需检坍落度经时损失；缓凝剂需检凝结时间差；引气剂需检含气量和经时损失；防冻剂需相对耐久性等。
水源：分养护用水和拌合用水，拌合用水检测项目有：PH值、不溶物、可溶物、硫酸根离子、氯离子、含碱量、混凝土凝结时间差和抗压强度比；养护用水检测项目有：PH值、硫酸根离子、氯离子、含碱量。
水泥：1、常规检测项目：细度、比表面积、凝结时间、强度、安定性；2、外委检测项目有：含碱量、氯离子、 SO3。
以上原材料检测项目不管是常规、还是外委，都要检测，不要漏检或少检。
在做配合比设计书时，还需要将所有原材料带入混凝土中的总氯离子含量和总碱含量计算出来，桥规上对这两项有明确要求，给出了具体数据，这个数据是临界值，最好不要超出，否则对耐久性不利。粗细集料必须做碱活性试验，避免使用碱活性集料，预应力混凝土不能使用含有碱活性的集料。在所有耐久性问题当中，由碱集料反应、氯离子、SO3这三项引起的混凝土膨胀开裂、钢筋锈蚀问题最严重，所占比例最大，据统计占到3/4。这也是所有原材料都有这三项指标的原因所在。
说完了原材料，下面对配合比设计过程做一说明：
先说配合比设计的依据：我们依据标准有三个：《混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011）、《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）《混凝土配合比设计及应用技术指
南》，以下分别简称规程、桥规、指南。指南这本书是湖北省交投2014年10月下发的专门针对的是湖北省高速公路建设项目混凝土配合比设计。我们在做配合比设计时不仅要依据规程，还要满足桥规要求，更要符合交投下发的技术性文件要求。
配合比设计过程分以下五个步骤：
配置强度的计算。以上三本书中对配置强度计算公式中所采用的标准差的规定不一样，一个比一个要求高，我们要以交投下发的文件要求为准，这个文件要求最高。大家要先熟悉规程、桥规、指南，才好做试验，否则做出来的配合比就达不到要求了。
计算水胶比和其他材料用量。这一步骤就参照规程，需要说明的是有的试验室在计算水胶比时，容易忽视粉煤灰和矿粉的影响系数，所以计算出来的水胶比就有偏差。关于各种强度等级混凝土的最大水胶比、最小水泥用量、最小胶凝材料用量、最大胶凝材料用量，指南中规定的很细，就按照指南来就行了。需要说明的是对于预应力结构冬季施工，水泥用量在规定基础上提高10-20公斤，需要泵送的混凝土胶凝材料用量增加10-20公斤；砂率大了影响强度、增加收缩等不利情况，预应力混凝土一般在37%左右，泵送混凝土可以增大到40-45%；粉煤灰掺量也要适当，多了的话，对早期强度不利、增加收缩，尤其对薄壁结构不利。
试拌、调整。试验室在做配比时，材料一定要准备的充足，要不断试拌，不断测试，需要量比较大。使用漏斗浇筑时，塌落度控制在160mm以下，一般为120-160mm，使用泵送时塌落度控制在180mm上下20mm之间。插捣困难时说明碎石太多，此时需要增加砂率以调节碎石含量；太稀时容易离析，浆体从集料间流走了，此时可以通过减少外加剂掺量进行调节；粘聚性不够时需要增加胶凝材料用量等等。经验需要自己去总结，自己多动手、多摸索，规律自然就掌握了。外加剂的调整要在厂家推荐掺量范围内，最好不超过饱和掺量。
根据强度选择最优配比。根据规程，强度出来后，可以画出水胶比与强度关系曲线来确定，也可以直接以略高出配置强度的配合比作为最终配合比，两种方法均可以。
施工配合比。前面已提到了，这里就不再说了
论文作者:于平屹1, 姚孟成2
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第10期
论文发表时间:2017/10/26
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