普通混凝土配合比设计和试配课件.pptx

1、123456Mehta P K和Aitcin P C基于最佳浆骨比配合比设计方法。英国的Domone P L J等基于最大密实度理论的配合比设计方法。法国路桥试验中心基于Feret公式和Farris模型建议的配合比设计方法。陈建奎的全计算法。普通混凝土配合比设计规程JGJ552011中的质量法和体积法等。12以设计上流程共有：两个查表： 查表选择用水量 查表选择用砂率十二个公式：规程中的公式+替代描述的公式我们用Excel设计的配合比设计计算软件：配合比设计模板.xlsmn 质量法与体积法对比质量法（前称重量法、假定容重法）的特点简单易学：从使用者的角度出发，流程很简化。不太精确：用假定来代替

2、体积法繁琐的试验和计算，通过表观密度实验进行校正，基本可以达到配合比的计算精度，具有较强的适用性。标准在条文说明中指出”在实际工程中，混凝土配合比设计通常采用质量法。体积法对技术要求略高。”由于质量法比较简单，多数偏向于使用质量法。 体积法的特点设计基础：各原材料体积加和达到一立方米。更加精确：可以精确计算出各种原材料的用量，不需要通过试验进行调整。适用性强：适用于目前配合比组分越来越复杂的情况。表观密度实验：需要精确测定原材料的表观密度。无法测定时，可以采用检测报告中的值。计算过程复杂：没有计算机辅助计算很难进行。n 质量法和体积法的最大区别在于混凝土配合比调整方面生产过程中配合比调整在所难

3、免目前混凝土原材料的质量波动很大，施工配合比的调整非常频繁，调整的参数涉及砂率、外加剂掺量、掺合料取代率、原始用水量等。质量法的弊端在于调整前后体积不同调整后的混凝土体积发生了一定程度的变化。如果要精确到1m，需要频繁进行校正。 n 质量法和体积法的最大区别在于混凝土配合比调整方面体积法的优越性在于调整前后混凝土配合比体积始终为1m：利用Excel函数和公式，可以准确、快速的实现体积法的参数调整。对于引气混凝土而言，采用体积法的优越性更加明显。体积法可以通过设置含气量参数，来设计不同含气量的混凝土配合比。而质量法对此无能为力，只能辅助于实测表观密度和实测含气量后的校正。下表举例说明：分别设计含

4、气量为1%、2%、3%的混凝土配合比。n 体积法适用于大多数特种混凝土配合比设计：只要设计的配合比能保证其体积为1m，原材料的品种可以不受太多限制。比如：体积法不仅适用于普通混凝土设计，还可以进行砂浆、轻质混凝土、重混凝土、钢纤维混凝土等的配合比设计。2对于这一规定，本人认为，技术上是可行的，是符合试验规律的，但从经营角度看是不行的，因为接近2%的误差，结算误差同样接近2%，以300元/立方米的价格计算，价差达到6元/立方米，这是买卖双方都难以接受的。因此，本人建议将这一规定下调至1%更为合理。由于混凝土强度波动很大，选择95%的强度保证率作为设计依据，充分考虑了混凝土是一种非匀质性材料的特点

5、，结合与结构整体协调性，是合理的。但本人认为：作为结构实体中的混凝土，强度保证率达到95%是可以接受的，但作为搅拌站生产的混凝土，强度保证率95%是难以接受的。原因主要是：预拌混凝土是搅拌站生产出来的，出站（厂）时与浇筑到结构实体后的混凝土强度差异很大，结构实体的混凝土强度往往因运输和等待时间长、浇筑过程加水或加外加剂调整、漏振与振捣不足或过振、养护不及时与养护不充分甚至不养护等原因，而比生产出来时的混凝土强度低很多。因此在设计配合比时应选择采用更大的混凝土强度保证率系数。值是统计出来的，没有统计数据时，规程建议采用4MPa（C20）、5MPa（C25C45）、6MPa（C50C55）。本人认

6、为，不同的值的选择主要是为了使设计出的配合比更加接近真实情况，而真正需要考虑值选择的情况应该在确定配合比阶段，合理确定值可以使混凝土配合比执行过程中更加可靠。值选择将在混凝土配合比确定时进一步阐述。n 确定技术路线配合比计算出来容易，确定技术路线难。本人认为，技术路线的确定应该考虑以下几方面。1、混凝土性能要求根据混凝土力学性能（强度：抗压强度、抗折强度等）、耐久性能（抗渗性能、抗冻性能、氯离子扩散性能、耐磨性能、抗冲击性能等）的要求不同，采用不同的技术路线。比如：（1）设计低强度等级混凝土技术路线以提高混凝土的粘聚性为主线，既保证混凝土强度不过高，又能保证混凝土具有较好的粘聚性，采用提高砂率

7、并尽可能采用细砂和具有较高石粉含量的机制砂、增加掺合料用量等技术路线。（2）设计高强度等级混凝土正好与低强度等级混凝土相反，以尽可能降低混凝土的粘聚性为主线，采用降低砂率并尽可能采用粗砂和石粉含量相对较低的机制砂、优质一级粉煤灰、石灰石粉、硅灰（高于C80）、具有降粘作用的外加剂、适宜的用水量等技术路线。（3）设计大体积混凝土技术路线以尽可能提高掺合料用量，降低水泥用量为主线，采用大掺量粉煤灰、大掺量的矿粉、以60d或90d强度作为验收强度、提高缓凝剂用量等技术路线。（4）设计抗冻融混凝土以混凝土适量引气为主线，采用掺加合适的引气剂、聚羧酸外加剂先消后引、低烧失量粉煤灰、低含泥量砂等技术路线。

8、（5）自密实混凝土为避免做成砂浆，影响混凝土性能，宜采用低用水量、低胶凝材料总量、低砂率的 “三低”技术路线等。 2、工程与部位特点不同的工程部位对混凝土的性能要求不同，配合比设计时应充分考虑工程和浇筑部位的特点采用合适的技术路线。比如：（1）民用建筑的剪力墙，由于其浇筑困难，宜采用适当提高单方用水量、提高坍落度、增加砂率、减小石子粒径、降低坍落度损失等技术路线。有条件时可以采用自密实混凝土，尽可能降低人为因素的影响。（2）市政桥梁墩柱、箱梁等由于其对外观质量要求高，宜采用粒形较好的粗骨料并提高粗骨料用量、采用含泥量较低的中粗砂、选择合适的消泡剂并提高聚羧酸外加剂消泡剂的用量、降低混凝土坍落度

9、等技术路线。（3）地面混凝土，看似简单，但由于其对表面混凝土质量有较高要求，以及表面系数较大的特点，不适宜的技术路线容易造成表面起砂和表面起硬壳而难以抹面现象，宜采用低坍落度、低砂率、低掺合料用量、低外加剂用量的“四低”技术路线等。由于工程类型千差万别，浇筑部位各不相同，这种情况涉及的面很广，不再一一列举。3、 原材料性能特点不同地区、不同搅拌站原材料均有不同特点，且大部分搅拌站都会面临部分原材料质量不能充分满足规定要求的情况。因此，进行配合比设计时，一点要认真分析原材料特点，扬长避短，使混凝土更加具备可操作性。比如：（1）原材质量整体较好时，一定要把好的原材料用好。那么，采用什么样的技术路线

10、才能算得上用好呢？本人认为，好的原材料组合，要通过以降低单方用水量为核心的配合比设计技术路线，在充分试配的前提下，将高品质原材料价格高出的部分降下来，力争达到与低品质原材料单方成本接近甚至更低，达到用优质的原材料配制出价格具有竞争力的优质混凝土。（2）当原材质量整体较差时，要把握住这样品质的原材料能够用于什么样的工程，能够浇筑什么样的工程部位等，并以适当提高单方用水量为核心的技术路线，确定合理的配合比，既要保证物尽其用，又要坚持质量底限，做良心工程、放心工程。切不可采用超掺外加剂降低单方用水量来降低成本的做法，造成拌合物非常敏感，控制难度大，质量问题不断，恶性循环。4 、生产工艺特点混凝土配合

11、比设计不能脱离自身的工艺特点，只有按照自身工艺特点制定合适的技术路线，确定的配合比才是适合自己需要的。尽管混凝土搅拌站工艺简单，基本雷同，但认真分析存在一定差别。比如：（1）有的搅拌站粉料仓多，储量大；骨料仓多，分类细；自行复配外加剂；搅拌设备管理到位，搅拌的混凝土匀质性好等。可以按照不同强度等级、不同技术要求、不同工程特点采用不同技术路线设计配合比；采用不同特点骨料搭配使用的多级配技术路线细化配合比；等将外加剂分类，技术路线更加灵活，混凝土性能更加可控等。（2）有的搅拌站粉料仓少，存储量少；骨料仓少，分类粗；直接外购外加剂成品；设备管理粗放，搅拌的混凝土匀质性差等。缺乏采用不同技术路线的基本

12、条件，配合比设计时没有了灵活性，只能采用照顾大局，牺牲局部的技术路线，尽力保证搅拌站的正常生产经营活动。这些工艺特点正是我们工艺革新的方向。 3试配是配合比产生的关键过程，做好试配是试验室的重要工作，因此关于如何能够做好试配，本人总结了以下几方面供参考。n 试拌首先应进行试拌，通过试拌检验设计出来的配合比与实际之间的差距和存在的问题，然后做出调整，直到拌合物的性能达到规定要求为止。试拌过程就是配合比试验过程，是关键过程，是真正考验技术人员能力的过程。因为：不管采用多么先进的配合比设计技术，设计的配合比往往仍然存在这样或那样的问题，无法直接投入使用，只有通过试拌才能发现问题和解决问题，而发现和解

13、决问题是要靠大量的实际经验和扎实的理论知识，以及长期坚持不懈的思考和探究，是理论和实践的长期有效结合的结果。本人认为，试拌过程最重要的就是找到合适的单方用水量，即：（1）用水量不是越低越好 ，更不是越高越好。不能用外加剂超掺强制降低单方用水量；也不能因单方用水量过高使外加剂加不进去，造成坍落度损失快。（2）不同的原材料用组合应有一个最低用水量。 （3）通过试拌找到合适的用水量，并保证配合比的用水量大于这一最低用水量。n 试配配合比试验试拌解决混凝土拌合物性能，试配是确定配合比的完整试验过程。 以试拌配合比为基础，设计出相应的试配用配合比：采用普通混凝土配合比设计规程JGJ552011中规定的上

14、下波动小于0.05水胶比，按照同样的设计路线计算出另外两个或更多的配合比进行实验。按照普通混凝土配合比设计规程JGJ552011，每一个配合比的产生，都需要至少三个配合比的试配，并根据试配的强度结果回归强度线性方程，然后按照配制强度计算出配合比，即为确定的配合比。而目前搅拌站的做法与规程中规定的方法存在一定差别，通常按照系列配合比试验方法来确定系列配合比。 系列配合比试验方法：按照试拌配合比设计出系列配合比水胶比相差小于0.05的三个以上的多个配合比，进行试配，并根据试配结果确定在试配水胶比范围内的多个配合比，也就是系列配合比。这种方法实际是对规程中规定方法的延伸，更适合预拌混凝土配合比实验。

15、规程中的设计方法适用于配合比少，且比较固定的施工现场搅拌站，而对于个性化强、各种工程有不同要求的预拌混凝土搅拌站来说，需要大量配合比，如果按照规程要求的标准做法，就需要大量重复的配合比试验，而采用系列配合比试验更加合理有效。合理有效的试验方法应该被标准规范逐步接受，使这种方法成为能够指导大家进行配合比试验的标准方法。 n 试配注意事项混凝土是一种非匀质性材料，试验和生产的误差都很大，为了降低混凝土试配结果误差，试配时应完善试验制度，使整个试验过程标准化，比如：（1）应制定配计划。（2）准备充足的原材料，并对所有原材料进行检验和试验。（3）完善试验条件。包括备好实验工具、实验仪器、检查搅拌机叶片

16、间隙等。（4）检查试模外观，测量尺寸偏差，涂刷隔离剂应尽可能少。（5）微膨胀混凝土应采用铁质试模。（6）搅拌机、振动台均应有计时器等。另外，试配过程中，为了保准结果的准确性和可靠性，应做到以下几点：（1）保证称量数据及试验数据的准确性。（2）尽量采用搅拌机搅拌。（3）保证搅拌最小量，不能少于20L。（4）同系列配合比应在同一时间段做完；（5）不同强度等级混凝土拆模时间应当不同；（6）环境温度、湿度记录；（7）根据不同目的留置充足的试件等。4n 确定混凝土强度保证率系数将标准中的1.645提高到2.02.5：对应的强度保证率为97.72%99.38%，以保证实体的强度保证率不低于95%。 采用统

17、计方法验收可取2.0普通民建结构及一些非重要结构，通常按照混凝土强度检验评定标准GB/T501072010中的统计方法进行检验与评定，通过验收的难度相对较低，可取较低的强度保证率系数。 采用非统计方法验收时可取2.5市政工程的墩柱、盖梁和箱梁以及一些提出特殊要求的重要工程等，通常采用标准中的非统计方法进行检验与评定，通过验收的难度较高，宜取较高的保证率系数。n 标准差值的确定值反映了混凝土强度的稳定程度，其取值对于确定混凝土配合比非常重要。可以通过以下几种方法获得。（1）按照一定周期统计不同强度等级的混凝土强度，得到值。可以用于某一周期内优化或调整配合比。（2）按配合比编号统计不同时期混凝土强

18、度，得到值。可以用于优化不同时期同一个配合比。（3）按照使用某种特定原材料时期，统计混凝土强度，得到值。可以用于优化使用某种特定原材料的配合比。（4）按照施工方现场检测的混凝土强度值统计混凝土强度，得到值。可按照现场需要优化配合比，保证到达现场的混凝土强度保证率。根据本人掌握的情况，进行强度统计的作用主要有两方面，其一是为了合格性评定；其二是为了应付检查，能够将统计结果用于指导配合比确定的少之又少。强度统计结果综合反映了一个企业的全面质量管理水平，是非常客观公正的，是量化的，是可以横向对比找差距的。如果能够在此基础上发现问题、分析原因和解决问题，可以给企业在质量管理上带来很大帮助。科学合理的利

19、用统计结果还可以有效控制成本。统计得越笼统，值越大，对成本控制越不利；统计得越精细，值越小，有利于配合比细化和优化，对成本控制越有利。混凝土的成本构成非常复杂，不仅取决于原材料本身的价格，同时与原材料的性能有着密切的联系。本人根据多年的成本控制经验，总结出了一套“原材料经济性对比方法”，即“原材料的性价比试验方法”，用于选择性价比较高的原材料，使混凝土成本更为合理。5由于原材料性价比没有标准试验方法，所以造成对原材料性价比认识的误区。 只关注原材料自身单价，没有将价格与混凝土的性能挂钩。 喜欢用低价的劣质原材料，以为这样可以降低成本，实际上这种情况下，不仅混凝土质量会受到很大影响，混凝土单方成

20、本也不一定降低，甚至会因原材料品质太差的而造成成本增加，事与愿违，得不偿失。由于没有科学的对比方法，使一些优质原材料得不到应用，对提高混凝土质量不利，对行业的发展不利，也使一些原材料供应商不顾原材料自身的性能，牺牲质量，压低价格，来取得竞争的优势，压制了原材料行业的生产品质提高和工艺革新。因此，科学和量化的原材料性价比试验方法对原材料的合理应用非常必要。n 原材料性价比试验方法的特点该方法是按照两种或两种以上不同厂家的同类原材料，在其他原材料、试验条件和试验制度均相同的情况下，找到相同工作性和相同强度所对应的配合比单方成本的试验方法，是可以实现定量评价原材料性价比的试验方法。通过这种方法不仅可

21、以定量评价多种不同厂家原材料的经济性的优劣，同时还可以鼓励优质优价原材料的推广应用。n 试验流程1 、通过试拌使拌合物工作性相同。通过调整配合比的各个参数，确保被对比的原材料混凝土的工作性相同。工作性相同是经济性对比的非常重要的环节，应尽可能降低人为误差。2 、按照试验结果，通过回归分析，使混凝土强度相同。按照普通混凝土配合比设计规程JGJ552011规定试验方法进行试验，用对比原材料试配结果建立线性回归方程，确定相同强度对应的水胶比，从而计算出相对应的配合比，进一步计算出各自对应的配合比成本3、被对比原材料对应的配合比成本差价即为原材料的性价比。由于除被对比的原材料不同外，其他原材料均相同，

22、试验条件和试验制度也相同，只要实现了拌合物性能相同和混凝土强度相同，被对比原材料所对应的配合比就只用一个变量被对比的原材料，其所对应配合比的成本差就是由被对比的原材料造成的，因此，我认为这个差值就是被对比原材料的性价比。n下面是某搅拌站在本人指导下进行的两个电厂粉煤灰（分别为级和级粉煤灰）的性价比试验报告。关于级与级粉煤灰经济性对比的报告为了准确确定使用和级粉煤灰的经济性，我们按照原材料经济性对比方法，分别对 、 级粉煤灰进行了配合比试验。试验本着以同原材料、同工作性、同试验条件和试验制度的原则，用确定相同强度配合比成本的方法来进行对比。通过试拌，我们分别对两种粉煤灰按照规定要求进行试配，结果

23、如下。水胶比粉煤灰掺量矿粉掺量外加剂掺量配合比（kg/m3）7d强度(MPa)水水泥矿粉粉煤灰外加剂中砂+细砂石0.5020%15%3.5%168228527012.3650+220100025.60.5520%15%3.5%168207486411.1640+250100023.00.4520%15%3.5%167253587813.6630+200100029.4回归方程R7d =12.99B/W0.12相关系数r=0.9991、 级粉煤灰试验数据水胶比粉煤灰掺量矿粉掺量外加剂掺量配合比（kg/m3）7d强度(MPa)水水泥矿粉粉煤灰外加剂中砂+细砂石0.5020%15%3.5%17223

24、4547212.6630+200100024.20.5520%15%3.5%173212496511.4620+270100021.50.4520%15%3.5%172260608014.0620+200100028.2回归方程R7d=12.35B/W0.17相关系数r=0.9982、 级粉煤灰试验数据水灰比粉煤灰掺量矿粉掺量外加剂掺量配合比（kg/m3）水水泥矿粉粉煤灰外加剂中砂+细砂石级灰配合比0.4820%15%3.5%167237557312.8640+2201000级灰配合比0.4620%15%3.5%172254597813.7630+20010003、按照同强度原则，选取7d强度

25、值为27MPa，据此强度分别确定、级粉煤灰的配合比水胶比水泥矿粉粉煤灰外加剂砂石合计级灰0.485000.237=118.51800.055= 9.91500.073= 10.9520000.0128= 25.6550.64= 35.2380.22= 8.36501= 50258.51级灰0.465000.254=1271800.059= 10.621150.078= 8.9720000.0137= 27.4550.63= 34.65 380.2= 7.6501= 50266.244、成本对比（元/立方米）依据以上对比试验，按照7d强度试验结果，使用级粉煤灰比使用级粉煤灰每方混凝土可节约成本：

26、266.24 258.51=7.73（元/立方米）。作为企业，控制成本是天经地义的，但控制成本不能牺牲质量，而质量的源头是原材料，原材料的性价比不仅仅是商业行为，对混凝土的质量控制也发挥着巨大作用，找到一条科学合理的性价比试验方法对企业的发展有一定的现实意义。n 1、配合比设计、试配与确定，是预拌混凝土企业的关键技术，能够使所用配合比更加合理是企业的不懈追求配合比试验是一项试验性很强的一线工作，不仅需要参与其中的技术人员具有一定的理论知识，更加需要身体力行地参与试验工作，不断地丰富个人的试验经验，同时应具有敏锐的观察力，善于发现问题和解决问题，善于思考和总结，才能逐步掌握配合比设计、试配与确定

27、的关键技术。6n 2、 配合比设计的目的是将配合比设计出来，不同的设计方法各有特点。配合比设计，可以采用不同方法，设计的配合比可以作为试拌的依据。不同的设计方法从不同角度出发各有特点，能够更加适用于预拌混凝土的就是更好的。配合比设计得越合理也就越接近预期目的，不需要调整或调整很少；配合比设计脱离实际，设计出的配合比不符合要求，就需要更多调整，走更多弯路，经历更多失败。因此，选择合适的设计方法是试验工作的基础。n 3、 试配是在配合比设计的基础上进行的配合比试验，混凝土的工作性和耐久性都需要通过试配进行检验和验证。受各种因素影响，混凝土试验系统和人为误差都很大，混凝土性能的某些规律常常被误差所掩盖。因此，试配过程应通过完善试验条件和规范试验制度，尽可能消除误差，才能总结出混凝土的内在规律。另外，预拌混凝土配合比试验与施工单位试验中心和现场搅拌站试验室的配合比试验存在很大区别，规程应该充分理解这样的差别，将系列配合比试验制度纳入新的规程之中。n 4、配合比确定是在综合分析配合比试验结果的基础上，根据生产、使用、工程特点等要求确定出使用配合比。配合比确定是在配合比试验结果的基础上进行的，而确定配合比一定要结合实际情况，按照不同原材料品质、不同工程特点、不同的环境因素、不同施工条件、不同管理方式等因素确定适用于自己企业的配合比。