0前言

在某商品混凝土公司做试验时出现混凝土和易性不合格事件，由商品混凝土公司提供混凝土配合比及原材料，由外加剂厂提供泵送剂，双方共同在试验室进行试验。

0.1试验技术要求

（1）混凝土强度等级C30。

（2）坍落度初始值180～200mm，1h损失不大于30mm。

（3）混凝土和易性满足泵送施工要求。

（4）混凝土耐久性和体积稳定性满足设计要求。

0.2混凝土配合比及所用原材料

0.3试验方法

按照GB/T50080《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》做稠度试验。

0.4试验结果

混凝土粘聚性特差，包裹性不好，保水性也不好，没有流动性，出现离析泌水现象。

0.5解决办法

经双方研究由商品混凝土公司调整配合比，由外加剂厂重新调整泵送剂组分及用量。再来共同做试验，直至合格为止。

后经双方共同努力，终于在较短时间完成调整，经试验合格后投入批量生产，应用于工程上，后经跟踪检查没有发现什么问题。

1混凝土配合比设计的基本原则、方法及注意事项

1.1基本原则

混凝土配合比设计首先应考虑在满足可施工性的条件下，同时要达到设计提出的强度等级和耐久性要求，是最经济合理的。

1.2设计依据

按着JGJ5—2011《普通混凝土配合比设计规程》执行，同时还应满足国家现行有关标准规范要求。

1.3注意事项

（1）试验室用水量是非常精确的，但生产上由于各种因素砂石含水率经常是波动的。

（2）制定试验、生产和交货的强度和坍落度的内控指标，才能符合施工要求的和易性和强度。

（3）混凝土拌合物坍落度常受到气温、气候和各种因素的影响导致坍损不利施工，最通用的方法就是后掺外加剂进行调整。

2C30混凝土配合比资料统计分析

笔者在商品混凝土公司工作多年，应用于工程上的C30配合比众多，经整理统计无论从混凝土强度、施工性能还是耐久性方面均收到较好的效果，经整理统计优选一个C30配合比加以分析。

C30混凝土配合比资料统计分析表详见表2、表3。

3剖析C30不合格案例配合比的工作性

新拌混凝土的和易性（工作性）这是一个综合性指标，包括以下三个方面，即混凝土的流动性、粘聚性和保水性。

3.1水泥浆量（骨料量）

3.1.1水泥浆量（骨料量）最佳控制范围

商品混凝土水泥浆体一般多在310～350L之间，从而骨料体积一般在640～680L之间，浆骨比则在1:(2.2～1.8)之间。

泵送混凝土：C30混凝土最大浆骨比/浆体百分率≤0.32；浆骨体积比为1:2；用水量≤175kg/m³。

3.1.2汇总表

表4为表2、3中优选案例与本文C30不合格产品案例水泥浆量的对比表。

3.1.3分析认为

（1）从汇总表4中明显看出，本案例配合比中水泥浆体较少，骨料相对较多，浆骨比较大。

（2）由于水泥浆数量不足，无法将散落的砂石粘结在一起，混凝土出现粘聚性差，离析，泌水，保水性不好，更谈不上混凝土的流动性。

3.2砂的细度与砂率

3.2.1砂率在混凝土中的作用

适当的砂率拌制砂浆在新拌混凝土中起润滑作用，可减少粗骨料之间的摩擦阻力，可达到明显提高混凝土流动性的作用。

3.2.2砂率对混凝土性能的影响

在水胶比和浆骨比一定的条件下，砂率的变动主要可影响施工性能和变形性质，对硬化后的强度也会有影响（在一定范围内砂率小的强度稍低、弹性模量稍大、开裂敏感性较低，拌合物粘聚性稍差，反之则相反）。

3.2.3选择砂率的原则和方法

（1）原则

在用水量和水泥用量一定的情况下，能使混凝土拌合物获得最大流动性和良好粘聚性及保水性的砂率值，或者是使拌合物在获得所要求的和易性的前提下，水泥用量最小的砂率。

一般说来在普通混凝土浆体用量一定时，在保证工作性的前提下，应尽量减少砂率以提高混凝土强度和体积稳定性。

（2）方法

砂率很难用计算方法来确定，可采用经验及历史资料并结合粗骨料、混凝土拌合物和施工要求，通过试验来确定。配制泵送混凝土宜选用中砂且通过0.315mm筛孔颗粒，不宜少于15%，当采用粗砂时应提高砂率并保持足够的水泥用量，满足混凝土和易性。当采用细砂时宜适当降低砂率。水胶比大砂率应增大，反之则应减小。

3.2.4最佳砂率值的控制范围

JGJ55—2011《普通混凝土配合比设计规程》泵送混凝土砂率宜为35%～45%，细骨料宜用中砂且通过直径为315μm筛孔的颗粒含量不宜少于15%。本案例配合比砂率47%（粗砂）。

3.2.5汇总表

砂率对比表，见表5。

3.2.6分析认为

（1）本案例配合比中为粗砂砂率47%，根据砂率选择原则“使用粗砂应提高砂率”、“浆体量较少时应增大砂率”可知砂率大于最佳控制砂率是合理的。

（2）本案例混凝土配合比做稠度试验时出现“混凝土粘聚性持差，出现离散现象”包裹性不好，保水性也不好，没有流动性，认为是砂率偏低促成的，有必要进行调整。

3.3混凝土单方用水量

3.3.1混凝土单方用水量对混凝土性能的影响

（1）用水量过多对混凝土性能的影响

用水量过多时水泥颗粒与水接触的机会增多，可得到充分的扩散，水化进行充分。但是由于水泥浆中水化物质距离加大，相互之间作用力减弱而使凝结困难，延长了凝结硬化时间，而硬化后多余水分蒸发留下的毛细孔较多要降低水泥石强度和耐久性。

（2）用水量适宜（最佳）对混凝土性能的影响

最佳用水量可以降低硬化水泥石总空隙率，从而可提高混凝土强度，而且也会影响水泥石中水化产物特性，因此最佳用水量的水泥石具有较高的强度、耐久性和体积稳定性。

（3）用水量过少对混凝土性能的影响

用水量过少，混凝土强度低，流动性变差，施工不便易造成混凝土结构质量事故。

3.3.2选择用水量的原则和方法

（1）根据JGJ55—2011《普通混凝土配合比设计规程》第5.2.1条选择用水量。

（2）普通混凝土单位用水量应在满足混凝土强度和工作性要求的前题下尽量减少用水量。

（3）在商品混凝土中用水量多、泵送剂掺量少，而水泥用量多，反之用水量少，泵送剂掺量多，水泥用量少。

3.3.3混凝土最佳用水量控制范围

（1）按JGJ55—2011《普通混凝土配合比设计规程》标准计算用水量。

本案例设计混凝土为C30等级，施工配合比用粗砂Mf≥3.2，碎石为连续级配粒径20mm，坍落度要求大于190mm，减水率按20%计算。

塑性混凝土用水量见JGJ55—2011《普通混凝土配合比设计规程》表5.2.1-2。

计算方法：坍落度90+20×5=190(mm)

用水量：坍落度每增加20mm用水量增加5kg，205+5×5=230kg

式中β：外加剂减水率

Mwo=230×(1-20%)=230×0.8=184kg

本案例配合比中用水量为150kg

3.3.4汇总表

3.3.5分析认为

从汇总表中明显看出本案例配合比中用水量偏少，这将严重的影响混凝土和易性和硬化后的混凝土性能。

3.4混凝土单方胶凝材料用量

3.4.1胶凝材料用量对混凝土性能的影响

众所周之，在新拌混凝土中当用水量一定时随着胶凝材料用量增加，水泥浆体的粘聚性和保水性将会得到提高，混凝土流变性也会得到改善。

3.4.2选择胶凝材料用量的原则和方法

在满足强度、耐久性和工作性的前提下尽量减少胶凝材料用量达到降低成本，减少水化热和收缩，提高混凝土体积稳定性。

胶凝材料用量的计算方法可根据水胶比进行计算。

3.4.3胶凝材料用量的控制范围

本案例混凝土配合比胶凝材料用量为390kg。胶凝材料用量对比汇总表见表7。

3.4.4分析

从汇总表中明显看出本案例配合比中胶凝材料偏少，做混凝土稠度试验时出现水泥浆量不足，包裹性不好，粘聚性差，保水性也不好，很有必要进一步调整。

3.5关于泵送剂及试验结果

3.5.1泵送剂的作用原理

在混凝土中掺入泵送剂可使混凝土易于流动并充满整个泵管，并具有足够的粘聚性，在泵压作用下，不离析不泌水。混凝土与管壁之间及混凝土内部磨擦阻力减小，明显提高混凝土的可泵性。

泵送施工方法的混凝土是在输送管道内依靠水、胶凝材料及细粉料形成薄浆层，将混凝土芯柱与管壁隔开形成悬浮状态，在泵压下推动向前移动，最终到达浇筑地点。

3.5.2选择泵送剂的原则和方法

（1）原则

泵送剂的选择应根据混凝土性能要求，施工工艺及工程所处环境条件，结合混凝土原材料，配合比以及对水泥的适应性等因素，通过试验确定其组成和掺量。

（2）方法

必须结合工程实际情况，通过试验来选择泵送剂。

本案例掺用普通泵送剂试验结果，由于对工程情况不十分了解，采用通常使用的泵送剂，按常规掺量2%进行试验，结果出现粘聚性不好、保水性差、离析泌水、无流动性。因此很有必要调整泵送剂的组分及用量。

3.6分析结果汇总

C30混凝土优选案例与不合格案例各项性能指标的对比分析进行汇总整合，分析结果详见表8。

4改进措施

4.1对混凝土配合比的改进

（1）关于砂率的调整

①根据原因分析可知本案例混凝土配合比砂率偏低，如继续使用粗砂可将砂率由原来的47%提高到50%。

②向粗砂中掺入部分细砂以改善混凝土拌合物的和易性，防止离析泌水并避免多用水泥，这个办法更适合胶凝材料较少或者坍落度较大流动性混凝土。

（2）胶凝材料用量的调整

根据前面原因分析可知本案例配合比中胶凝材料用量较少，可将粉煤灰由原来的85公斤提高到95公斤，胶凝材料总量达到400公斤。

（3）用水量的调整

根据前面原因分析可知，本案例配合比中单方用水量较少，可将单方用水量增加到175公斤。

(4)对泵送剂的调整

增加保水组分，粘聚组分和引气组分，防止混凝土离散、离析泌水。掺量由2%下调到1.6%。

4.2调整后配合比及泵送剂试验结果

4.2.1调整后的混凝土配合比（表9）

4.2.2调整后配合比试验及应用结果

（1）新拌混凝土试验结果

初始坍落度200mm，1h保留值180mm，和易性好，满足泵送施工需要。

（2）硬化混凝土试验结果

留置试块（标养），3d平均抗压强度比达到设计指标的40%，7d平均达到设计指标70%，28d平均强度超过设计指标。

5结语

本案例混凝土配合比设计采取降低水胶比确保混凝土强度，降低水泥浆量确保混凝土的体积稳定性，防止开裂。泵送混凝土配合比设计应遵守有关标准、规范。

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