浅谈C50砼配合比验证

浅谈C50混凝土配合比验证

中铁二十三局一公司滕州项目部王坤

内容摘要通过进行C50混凝土配合比验证的多次试验，简要论述其设计原则与原材料的掺配比例、试验方法等方面的内容。

关键词混凝土配合比设计原则验证方法

随着材料科学的不断发展，混凝土的用途也越来越广泛。水泥混凝土是常用的建筑材料，它是由水泥、水、砂、石、外加剂、掺合料等材料按一定的比例混合拌和而成的。

在国道104滕州城区改线段工程施工中大量运用到C50混凝土，其主要用于空心板梁、上跨铁路桥预制箱梁、调平层、桥面铺装等部位，对混凝土的要求很高，除了要达到强度要求外，其二还要有耐久性，防止其产生裂缝、凹陷，其核心是要具备密实性和含气量，三、所使用的混凝土要具备和易性，保证其坍落度，避免造成离析及泌水，以使桥梁达到内实外美的效果。

在此主要论证C50混凝土的配合比设计及验证方法的相关内容。

1 配合比设计原则

水泥配合比设计应遵循四个原则：

（1）满足设计强度的要求；

（2）混凝土的工作性能满足施工的要求；

（3）混凝土硬化后耐久性应符合设计要求；

（4）各种材料的比例符合成本最低的要求，即经济性。

2 原材料的选择

（1）选择水泥时，应注意其特性对混凝土结构强度、耐久性和使用条件是否有不利的影响。应以能使所配制的混凝土强度达到要求，收缩性小、和易性好和节约水泥为原则。本次试验采用的是鲁南中联P·O52.5的水泥，28天抗压强度为59.5MPa。符合招标技术规范文件中P·O52.5水泥活性不低于57MPa的要求。

（2）桥涵混凝土的细骨料，应采用级配良好，质地坚硬，颗粒洁净，粒径小于5㎜的中砂。砂对C50以上混凝土的拌和物和易性的影响比碎石大。在此值得一提的是，混凝土的坍落度与砂的细度模数有一定的关系，相同砂率下，细度模数越小，坍落度越小，混凝土的工作性能越差。本次试验采用的砂为邹城王村中砂，细度模数为2.75。

（3）碎石最好选用连续级配，这样更容易使混凝土达到最佳密实，骨料的最大粒径宜选用小于25㎜，应采用质地坚硬，洁净的碎石。山东山亭生产大量碎石，规格为5-16㎜，粒径饱满圆润，针片状颗粒少。距工程施工距离较近，运输方便，且满足本工程对碎石的规范要求，因此，本次试验采用此粗骨料。

（4）掺合料:试验中采用的掺合料为邹城电厂生产的Ⅰ级粉煤灰。

在混凝土中掺入粉煤灰的作用有四点：其一，可以填充骨料颗粒的空隙并包裹它们形成润滑层，由于其容量只有水泥的2∕3左右，而且粒形好能填充的更密实，其二，粉煤灰对

水泥颗粒起屋里分散作用，使水泥分布的更均匀，使其水化的更充分，其三，粉煤灰和水泥水化后的Ca(OH)2发生二次水化作用生成水化硅酸钙，加强了薄弱的过渡区，对改善混凝土的各项性能有显著作用，其四，粉煤灰延缓了水化速度，减小混凝土因水化热引起的温升，对防止混凝土产生温度裂缝十分有利。

（5）减水剂同时具有增加混凝土强度和流动性的功能。

在混凝土中掺入一定量的减水剂能够起提高混凝土强度的作用，使用前经反复试验其效果后认定采用山东省建科院NC-F2减水剂，加入到混凝土中有效增大了混凝土拌合物的流动性，提高了混凝土的强度及耐久性，同时有利于泵送和夏季施工。

3 配合比的设计

（1）试配强度的确定通常C50混凝土施工配制强度要求≥59.9MPa,其计算式如下:

f cu,o =f cu,k+1.645σ

式中f cu,o——混凝土的施工配制强度,MPa

f cu,k——混凝土的设计配制强度,MPa

σ——混凝土强度标准差,MPa，据表1取值为6.0。

（2）确定基准水灰比

W/C= αa×f ce/(f cu,o+a a×a b×f ce)

=0.46×52.5/（59.9+0.46×0.07×52.5）

=0.40 取W/C=0.38

（3）确定单位用水量：根据骨料的最大粒径及砼坍落度要求初步确定每立方米砼用水量： 227.5㎏

外加剂掺量2.6%，减水率为20%，

计算用水量：227.5×（1-20%）=182㎏，

（4）计算水泥及粉煤灰用量：m co=182/0.38=479㎏

粉煤灰等量取代水泥17%，粉煤灰掺量：479×17%=81㎏

单位水泥用量：479×（1-17%）=398㎏

（5）计算外加剂掺量：479×2.6%=12.454㎏

（6）外加剂含固量为32%，计算实际用水量：

182-12.454×（1-32%）=174㎏

（7）选定砂率：根据粗集料品种、最大粒径以及水灰比，选定βS=39%

（8）计算砂（m SO）、石（m gO）用量：

假定砼湿容重2400㎏/m3，则粗细集料总用量：

m SO＋m gO＝2400-479-174-12.454=1735㎏

①计算每方砼用砂量： mSO=1735×39%=676㎏

②计算每方砼碎石用量：mgO=1735－676=1059㎏

（9）得出初步配合比

（水泥+粉煤灰）：砂：碎石：水：外加剂：W/C+F 砂率

＝（398+81）：676 ：1059 ：174 ：12.454 ：0.36 39%

4 配合比验证

4.1试拌

试拌前，应先将搅拌机内洒一薄层水，以使搅拌机内壁润湿，同时用与试配时混凝土配

合比相同的水灰比进行刷膛，以免正式试Array拌时水泥砂浆粘附内壁。按设计中的比例

称量好所需的砂、石、水泥和掺合料，干

搅半分钟后，边搅边加入一半用水量，搅

拌1分钟，再加入配制好的减水剂与另一

半用水量，搅拌3分钟出料。混凝土拌合

物应拌和均匀，颜色一致。

4.2混凝土拌和物流动性能的测定

混凝土拌和物的坍落度测试参照规程

JTGE30-2005，坍落扩展度值的测试是在坍

落度试验的基础上，同时测定拌和物在水

平方向上的扩展值，测量两垂直方向上的扩展值，取平均值，即为坍落扩展度值。在搅拌机

卸料过程中从卸料流的1/4至3/4之间部位，采取试样进行试验。拌和物的初始坍落度为

160mm，满足设计要求，且粘聚性和保水性均较好。可以不必调整。

4.3确定试验室配合比

据计算设计得出初步配合比：

（水泥+粉煤灰）：砂：碎石：水：外加剂：W/C+F 砂率

（398+81）：676 ：1059 ：174 ：12.454 ：0.36 39% 以基准水胶比为基础，分别上下浮动0.03，砂率分别增加和减少1%，得出两组配合比如下：

（水泥+粉煤灰）：砂：碎石：水：外加剂：W/C+F 砂率

（369+75）：708 ：1062 ：174 ：11.544 ：0.39 40%

（432+88）：644 ：1049 ：173 ：13.520 ：0.33 38% 将以上三组配合比分别拌制砼拌和物并制作试件。经测定三组配合比的拌和物工作性均满足要求。实测的拌和物的湿容重与假定的湿容重之间的校正系数K，均小于2％，可不必调整。

4.4试件养护条件

混凝土试件24小时脱模后运至养护室进行标准养护，养护温度应20℃±2℃，湿度不

小于95%。养护28天，并检测其强度。

4.5结果汇总

表2

根据表2的试验结果，通过比较并本着经济的原则，水胶比W/ C+F =0.33的配合比28天强度为67.1Mpa＞59.9 Mpa，其他各项结果亦均满足设计要求，故选取每立方米砼材料用量：

（水泥+粉煤灰）：砂：碎石：水：外加剂：W/C+F 砂率

＝（432+88）：644 ：1049 ： 173： 13.520 ： 0.33 38%

拟采用此配合比用于本工程中。

5 注意的问题：

在进行此类水泥混凝土配合比设计时，我们关键要注意以下3个问题：

（1）用P.O52.5水泥来配制C50混凝土时，最重要的环节是减水剂的选择，适宜的减水剂掺量不但能够提高流动性能，而且还能节省水泥用量，所以在实际生产中减水剂的掺量应控制在饱和点附近为宜。

（2）C50混凝土依照普通混凝土配合比来设计的，其配制强度的确定、水灰比的计算、砂率及单位用水量的选取都是以鲍罗公式为依据的。但是实际配比过程中，如果水灰比过小，C50混凝土配合比会不准确。

（3）C50混凝土配合比确定后，必须对配合比进行多次的重复试验进行验证，其平均值不应低于配制的强度值，确保其稳定性。

6 总结

水泥混凝土配合比设计对传统混凝土来讲配制技术已经很成熟，随着高性能混凝土的发展，水泥混凝土中引进了外加剂和掺合料等组分，使得混凝土配合比设计更趋灵活，根据设计混凝土的性能选择合适的配制材料，设计参数也更注意耐久性方面，这些是水泥混凝土配合比设计发展的新方向。

总之，目前常规水泥混凝土的使用量还非常大，其配合比设计中应注意设计四项原则，努力寻求性能和经济效益的平衡，在保证混凝土性能的前提下，把握原材料的技术性能，设计配制出强度合格、工作性、耐久性良好、成本消耗最少的混凝土配合比。

参考文献：

【1】中国建筑科学研究院.JGJ/T55—2000 混凝土配合比设计规程[S].北京：中国建筑工业出版社, 2001.

【2】JTJ041-2000《公路桥涵施工技术规范》.北京：人民交通出版社，2000

【3】《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》中华人民共和国交通部发布,2005

【4】JGJ 55—2000 普通混凝土配合比设计规程〃北京：中国建筑工业出版社，2001。