预拌混凝土配合比设计要点

1、用水量

选择适宜的用水量是预拌混凝土配合比设计中的关键，应处理好如下两个环节：一是用水量与外加剂用量及水泥用量间的关系(若用水量多，则外加剂掺量少，而水泥用量多；反之，用水量少，外加剂掺多些，水泥用量较少)，二是用水量和外加剂用量与出厂塌落度及交货塌落度之间的匹配关系。

有关文献中将未加泵送剂的混凝土称为基准混凝土，指出了基准混凝土塌落度与流化后混凝土塌落度之间的关系。实践表明，基准混凝土塌落度较大(即用水量较多)时，流化后的塌落度大，塌落度损失小。反之，基准混凝土塌落度过小，(即用水量太少)，高效泵送剂常用掺量下流化的塌落度虽然也较大(若砂率小时会造成离散)，但塌落度损失较快,这是预拌混凝土配合比设计中应避免的。

2、解决坍损的方法

解决其坍落度损失的办法有两种：一是增加泵送剂掺量0.5～1倍；二是增加用水量，提高基准混凝土坍落度。专家建议，中低标号混凝土在高温季节及长距离运输时，基准混凝土坍落度为70～90mm，用水量为190～200kg/m3；冬季及运输距离较短时基准混凝土坍落度为50～70mm，用水量为180～190kg/m3。高标号混凝土，基准混凝土坍落度为2～10mm或维勃稠度5～10秒(即手捏成团)，其用水量为170～180kg/m3。

影响混凝土坍落度的因素，除了用水量及外加剂品种及掺量外，还有砂子的细度，石子的粒径及含泥量、粉煤灰质量及用量，水泥品种及用量等。混凝土站由于原材料固定，应通过试验，建立夏季和冬季现场交货塌落度与用水量关系表。在保证可泵性的情况下，减少用水量是节省水泥的有效途径。

当坍落度偏小，可保持水灰比不变，增加适量水泥浆；

当坍落度偏大，可在保持砂率不变条件下增加骨料；

如出现含砂不足，粘聚性和保水性不良现象，可适当增加砂率，反之应减少砂率。

3、水泥用量

用水量确定后，根椐水灰比确定水泥用量： 

泵送混凝土的水泥用水量不宜小于300kg/m3；最大水泥用量不宜大于550kg/m3。抗渗混凝土的水泥用量不宜小于320kg/m3。

水泥用量的多少反映一个混凝土站的质量管理水平。目前许多预拌混凝土站为了防止强度偏低或为了便于泵送，水泥用量较多。这样虽可避免因强度不足而带来的一系列困扰，但因水泥用量过多，造成成本增加，大体积混凝土还因水泥水化热过大而产生温度裂缝。为此，应通过加强全面质量管理，在确保质量的前提下，尽量减少水泥用量。

4、砂率和允许出厂离析

泵送混凝土的砂率比非泵送混凝土高4～6%，GB50204-2000建议砂率为40～50%。专家建议预拌混凝土的砂率比搅拌后就泵送的混凝土低2～5%。

砂率太小时混凝土的粘聚性及保水性差，坍落度试验时离散（其坍落度起始时仿佛很大，实质上是离散所致 ，泵送时容易因离析而造成堵管。当砂率偏小，用水量又较少时，起始因离散坍落度也仿佛很大，停放半小时左右坍落度就小。砂率太大时，虽然混凝土的粘聚性良好，但因砂子表面积较大，包裹砂子表面所需的水泥浆量增加，造成坍落度下降，可泵性变差。为了得到坍落度大及粘聚性良好的混凝土，砂率既不能太小也不能太大，即存在一个合理的砂率问题。

特别要指出的是，预拌混凝土与搅拌后就泵送的混凝土有所不同，预拌混凝土是保证交货时混凝土有适当的可泵性，即较大的坍落度与良好的粘聚性，而不是出厂时就必须具有上述性能。

专家指出：允许出厂混凝土离析，这是预拌混凝土配合比设计中的诀窍。预拌混凝土进入搅拌运输车并不意味着搅拌结束，而是搅拌的延续。在这个运输过程中，水泥经历了初始反应期(反应活泼期)，水泥及水化物的比表面大量增加，吸附消耗了大量的泵送剂，导致ξ电位绝对值降低，水泥颗粒的电学稳定性下降而发生凝聚。利用混凝土运输过程中的物理化学变化可使原离析的混凝土成为具有良好可泵性的混凝土。

反之，若混凝土运输出厂时就具有良好的粘聚性及坍落度，势必砂率加大，由此造成水泥用量及用水量增加，而且还会因运输过程中混凝土的物理化学变化造成坍落度损失，现场泵送困难。

预拌混凝土砂率可根据经验选用或通过试验确定。试拌时，拟定三个砂率，其中间值为经验值，上、下各加2%，试拌时测定停放30分钟混凝土拌合物的坍落度。经多次试验，以既不离散，坍落度最大的砂率为合理砂率。然后增减用水或泵送剂用量，使试验坍落度与交货坍落度一致。

影响砂率的因素有：石子的粒径及级配，砂子的细度，水泥用量及粉煤灰用量。一般，石子较粗及级配较好，砂子较细，水灰比较小(即水泥用量较多)及粉煤灰掺量较多时砂率较小；反之，石子较小及级配较差，砂子较粗，水灰比较大(水泥用量较少)时砂率偏大。建议应用碎石的砂率为38～44%；用卵石时36～42%；泵送高强混凝土的砂率为32～38%。

5、试配、调整、确定

以计算所得的配合比、实际使用的原材料进行试拌，然后模拟运输车转动30～60分钟，测坍落度并观察拌合物的粘聚性。若不能模拟运输车，则将拌制的混凝土装在代盖的塑料桶中停放30分种及60分钟，然后在铁板上重新搅拌(泌出水也拌入其中，因在搅拌运输过程中不泌水)，观测坍落度和粘聚性。可能出现下列情况，请按附表《58》提示进行调整，最后提出供混凝土强度试验用的基准混凝土配合比。

按JGJ/T55-2000规定，混凝土强度试验时应至少采用三个不同的配合比，其中一个应是上述的供强度试验用的基准混凝土配合比，另外俩个配合比的水灰比宜分别增减0.05，其中用水量基本不变，砂率可增加或减少1%。由于混凝土的单方用水量不变，故实质上是增减10%左右的水泥用量。

高强混凝土试配时，水灰比增减值为0.02～0.03。

制作试块的时间应与合同要求的运输时间相吻合。经模拟运输车或停放到要求的时间后，复验其坍落度和粘聚性，同时测定混凝土表观密度 。若混凝土的坍落度超过允许偏差时（一般为±30mm），增减外加剂掺量或用水量进行调整。

建议每一配合比制作四组试件，分别供快速检验，标准养护7天、14天、28天试压。这样，既可提前定出配合比，同时可从发展规律的正常与否，较稳妥地决定水灰比。

抗渗混凝土的抗渗试件，抗冻混凝土的抗冻融试验用的试件，JGJ/55-2000要求以三个配合比中水灰比最大的混凝土制作。

由试验得出的各水灰比及其对应的28天混凝土强度关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度(fcu,o)相对应的灰水比。然后按下列原则确定每立方米混凝土中的材料用量。

⑴ 用水量（mw）取强度试验时基准配合比中的用水量，并根据制作强度试件时测的坍落度进行适当调整。

⑵ 水泥用量（mc）应以用水量乘以选定出的水灰比计算确定。

⑶ 粗骨料（mg）和细骨料（ms）取基准配合比中的用量，然后根据选定的水和水泥用量作调整。

⑷ 计算混凝土的表观密度 及配合比调整系数

⑸ 混凝土配合比确定：当混凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2%时，上述确定的水、水泥及砂石用量即为确定的配合比。与二者之差超过2%时，应将配合比中每项材料用量乘以系数 值，即为确定的混凝土设计配合比。

高强混凝土试配时三个试样强度与灰水比线性关系往往不明显，故只能根据试验结果凭经验确定配合比，并以此配合比进行6～10次重复试验后确定。

6、确定三个参数的原则

【1】在满足强度和耐久性的基础上，确定水灰比。

【2】在满足施工要求和易性的基础上，根据粗骨料的种类和规格确定单位用水量。

【3】砂率应以砂在骨料中的数量填充石子空隙后略有富余的原则来确定。

7、配合比设计中主要因素

配合比设计中主要考虑的因素有：

 1）水灰比

有关水灰比、水泥品种、外加剂、粗集料级配等因素对路面商品混凝土性能影响的试验表明，无论28d抗折强度还是抗压强度，上述因素的主次为：水灰比一水泥品种一外加剂一粗集料级配。由此可见，水灰比对路面强度的影响是很大的。水灰比过大，多余水在硬化后的商品混凝土中形成气孔，减小了商品混凝土抵抗荷载作用的有效断面，在孔隙周围产生应力集中。

水灰比愈小，水泥商品混凝土的强度也愈高，因此在满足和易性要求的前提下，应尽可能采用小的水灰比。此外，路面商品混凝土水灰比大小还应考虑道路等级、气候因素等。

2）砂率

其大小主要影响商品混凝土的稠度，在水灰比低时这种影响表现得比较迟钝，但砂率的改变会使商品混凝土的空隙率和集料的总表面积有显著改变，直接影响硬化商品混凝土的品质。

砂率过大，在水泥浆用量不变的情况下，会使商品混凝土的水泥浆显得过少，成型的路面表现砂浆层过厚，对耐磨耗、减少收缩不利。另外，从商品混凝土抗断裂的角度考虑，砂浆也不宜过大。试验表明，商品混凝土的抗裂能力随粗集料的增加而增加，因此在正常砂率的基础上，适当减少砂率，增加粗集料用量，对提高路面商品混凝土的抗折性能是必要的。

3）集灰比

对商品混凝土强度的影响在商品混凝土强度较高时表现得较明显，当水灰比相同时，商品混凝土随集灰比的增长呈增长趋势，这与集料数量增大、集料吸收的水分量增大、实际水灰比变小有关，与商品混凝土内部孔隙总体积减少有关，还与较高标号商品混凝土水泥用量较大有关。在适当增大集灰比后，水泥胶结作用和集料的连锁作用得到了充分的发挥。