泵送混凝土配合比论文

发布时间：2024-11-06

泵送混凝土配合比论文

浅谈泵送混凝土配合比设计

班级：08建筑工程技术姓名：廖莲学号：080112150

【摘要】：近年来，随着混凝土工程的日益增多及其规模的日益扩大，泵送混凝土技术及施工方法在工程方面的应用得到了巨大的发展。针对泵送混凝土确定混凝土配比时“重设计、轻试配”的现状，结合配合比设计的条件要素，从混凝土配合比设计、试配、调整三个方面，阐述泵送混凝土配合比设计的全过程，突出强调了试配应注意的问题和重要性，进一步明确混凝土配合比设计是在经验、理论指导下的实践性过程。

【关键词】：泵送混凝土、设计、试配、调整、配合比设计引言

目前，由于国家大兴房建和水利工程，如南水北调工程、三峡工程等，使得泵送混凝土技术及施工方法在房建和水利工程方面的应用得到充分体现。我国混凝土泵送技术已有50多年的历史，泵送水平和泵送技术日益提高和完善，泵送混凝土的应用正日趋扩大。一些发展泵送混凝土较早的城市，泵送混凝土在混凝土工程量中占的比例和泵送技术已接近世界先进水平，但全国整体水平与世界先进国家相比仍有较大差距。

一、配合比的设计原则

配合比设计是实现预拌混凝土性能的一个重要过程，也是保证混凝土质量的重要环节。施工配合比是以实验配合比为基础而确定的，普通混凝土的实验室配合比设计是确定了相应混凝土的施工配制强度后，按照《普通混凝土配合比设计规程》的方法和要求进行设计确定。混凝土配合设计要满足强度结构设计的等级要求，施工的和易性，耐久性和经济性。而泵送混凝土配合比设计方法，是在普通方法施工的混凝土配合比设计方法的基础上结合混凝土可泵性要求进行确定。泵送混凝土对其可泵性有特殊的要求，即:要求混凝土具有建筑工程所要求的强度需求，同时要满足长距离泵送的需要。换句话说，就是混凝土在达到可泵性要求时应服从于阿布拉姆斯水灰比定则。而且，混凝土要有足够的粘聚性，骨料分离系数要尽可能小,使其在运输、泵送、施工中不发生分离。混凝土配合比的设计一定要遵循以下原则:稳定骨料所需骨料用量原则；最大限度密度填充原则；混凝土可泵性原则；骨料离析系数最小原则。

二、配合比设计思路

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泵送混凝土除了根据工程设计所需的强度外，还需要根据泵送工艺所需的流动性、不离析、少泌水的要求配制可泵性的混凝土混合料。泵送混凝土具体的配合比设计思路如下：以一定数量的粗骨料（5mm-50mm）形成密布的骨架空间网格，以相当数量的细骨料（小于5mm）最大限度地填充骨架空隙，以胶凝材料浆体最大限度地填满粗骨料和细骨料的间隙，并包裹粗、细骨料的颗粒。形成均匀密实的混凝土，以满足强度和耐久性的要求。泵送混凝土对粗骨料有特殊的要求。如125输送管要求可用卵石最大粒径为40mm，碎石为30mm，150输送管要求混凝土所用卵石最大粒径为50mm，碎石为40mm。同时，泵送混凝土对粗骨料的级配也十分敏感。根据以上思路，参考绝对体积设计法，有方程如下：

Ks=（S/rso）/[（1/rso）-（1/1 000rg）]·G

a=（ W+C/rc+F/rg）/（1 000/rso-1/rs）·S

W=K·（C+F）

W+C/rc+S/rs+G/rg+F/rf=1 000

F/（C+F）=Kf

联立以上各式求解：

S=1 000/[a（1 000/rgo-1/rs）+1/rs+1 000rg/（1 000rg-rgo）·Ksrso]

G=1 000S/[（100/rso-1/rg）·Ksrso

C=（1 000-S/rs-G/rg）/[K+k·kf/（1-kf）+1/rc+kf/（1-kf）rf]

F=[kf/（1-kf）]·C

W=K·（C+F）

其中，Ks为砂料裕度系数；a为灰浆裕度系数；rso为砂料振实密度，kg/m3；rgo为石料振实密度，kg/m3；rg为石料表观密度，kg/L；rs为砂料表观密度，kg/L；G为石用量，kg/m3；S为砂用量，kg/m3；F为粉煤灰用量，kg/m3；C为水泥用量，kg/m3；Rc为水泥真实密度，kg/L；rf为粉煤灰真实密度，kg/L；W为水用量，kg/m3；K为水灰比；Kf为粉煤灰掺量系数。

三、配合比设计参数

1. 混凝土配合比简介

混凝土是由水泥、细骨料砂子、粗骨料石子及水等构成，混凝土中各种材料之间的比例关系称为混凝土的配合比。混凝土配合比是决定混凝土强度的一项重要技术指标，需要具体的设计试配等工作才能确定合适的混凝土配合比应用到工程当中去。

1.1选用合适的材料

1.1.1水泥

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水泥是决定混凝土成本的主要材料，同时又起到粘结、填充等重要作用，所以水泥的选用格外重要。水泥的选用主要是考虑到水泥的品种和强度等级。水泥的品种繁多。选择水泥应根据工程的特点和所处的环境气候条件等因素进行分析，并考虑当地水泥的供应情况作出选择。其中以硅酸盐系列水泥生产量最大、应用最为广泛。

1.1.2 粗骨料

粗骨料是指粒径大于4.75mm的岩石颗粒。人工破碎而形成的石子成为碎石。天然形成的石子称为卵石。施工中一般采用碎石，粒径4.75-37.5mm，选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，抗压强度较高，同时可以减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混凝土温。混凝土用的粗骨料，其最大粒径不得超过构件截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋最小净间距的3/4。对混凝土的实心板，粗料的最大粒径不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm。

1.1.3 细骨料

细骨料是指粒径小于4.75mm的岩石颗粒，通常称为砂。施工中一般采用中砂，山砂（45%）+人工砂（55%）。

1.1.4粉煤灰

由于混凝土的浇筑方式为泵送，为了改善混凝土的和易性便于泵送，考虑掺加适量的粉煤灰。按照规范要求，采用矿渣硅酸盐水泥拌制大体积粉煤灰混凝土时，其粉煤灰取代水泥的最大限量为25%.粉煤灰对水化热、改善混凝土和易性有利，但掺加粉煤灰的混凝土早期极限抗拉值均有所降低，对混凝土抗渗抗裂不利，因此粉煤灰的掺量控制在10%以内，采用外掺法，即不减少配合比中的水泥用量。按配合比要求计算出每立方米混凝土所掺加粉煤灰量。

1.1.5 混凝土外加剂

混凝土外加剂可分为四类：改善混凝土拌合物流变性的外加剂。如减水剂、引气剂；调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂。如缓凝剂；改善混凝土耐久性的外加剂。如引气剂；改善混凝土其它性能的外加剂。如膨胀剂。

1.2配合比设计的基本要求

（1）要满足混凝土结构设计及施工要求的强度等级fce.k和混凝土配制强度fcu.o。

（2）要使混凝土拌合物具有足够的坍落度、良好的和易性、可塑性、不易产生离析现象。

（3）要满足工程使用环境及气候条件所要求的抗渗、抗冻、耐腐蚀等性能。

（4）在保证工程质量的前提下，能尽量节约水泥，合理使用材料，降低工程成本。

1.3配合比设计前的准备工作

（1）掌握设计图纸对混凝土结构的全部要求，重点是各种强度和耐久性要求及结构件截面的大小、钢筋布置的疏密，以考虑采用水泥品种及石子粒径的大小等参数。

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(2) 了解是否有特殊性能要求，便于决定所用水泥的品种和粗骨料粒径的大小。 (3) 了解施工工艺，如输送、浇筑的措施，使用机械化的程度，主要是对工作和易性和凝结时间的要求，便于选用外加剂。 (4) 了解所能采购到的材料品种、质量和供应能力。

1.4 配合比设计的基本步骤混凝土配合比设计就是确定水泥、水、砂子与石子用量之间的三个比例关系，即水与水泥之间的比例关系，常用水灰比表示；砂与石子之间的比例关系；常用砂率表示；水泥浆与骨料之间的比例关系，常用单位用水量来反映。水灰比、砂率、单位用水量是混凝土配合比的三个重要参数。混凝土配合比设计的步骤：首先正确选定原材料品种、检验原材料质量，然后按对混凝土技术要求进行初步计算，得出初步计算配合比；经试验室试拌调整，得出基准配合比；经强度复核定出试验室配合比；最后根据现场原材料实际情况(如砂、石含水等)修正试验室配合比，得出施工配

合比。

1.4.1 初步计算配合比 (1)确定混凝土的配制强度确定混凝土的配制强度区分数理统计及非数理统计方法评定混凝土强度的不同，根据普通混凝土配合比设计规程，为使混凝土的强度保证率能满足规定的要求，在设计混凝土配合比时，必须使混凝土的试配强度 fcu,0 高于设计强度等级 fcu,k。当混凝土强度保证率要求达到 95%时，混凝土配制强度应按下式计算： fcu,0=fcu,k+1.645σ 式中：fcu.o 混凝土配制强度，MPa; fcu.k 混凝土立方体抗压强度标准值，MPa; σ 混凝土强度标准差，MPa。如施工单位不具有近期的同一品种混凝土强度资料时，其混凝土强度标准差。可按下表取用。

σ 取值混凝土强度等级 σ(MPa) 低于 C20 4.0 C20-C35 5.0 高于 C35 6.0

根据此公式，以 C40 混凝土为例，C40 混凝土的配制强度为：转在正常情况下，上式可以采用等号，但当现场条件与试验条件有显著差异或重要工程对混凝土有特殊要求时，或 C30 及其以下强度混凝土在工程验收采用非数理统计方法评定时，则应采用大于号。 JTG F80/1—2004 混凝土质量检验评定标准中对混凝土抗压强度合格标准的评定方法分数理统计和非数理统计两种。

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在实际工程中，由于结构部位的不同，往往要求不同的评定方法，但很多单位仅按数理统计的方法进行混凝土配合比设计，导致实际试配强度均达不到 49.9MPa。对于一般单位而言，在一个工程中通常只有混凝土配合比，加之管理不到位，也往往用于要求非数理统计的工程部位，结果只能出现混凝土强度达不到设计要求的后果。

·fce/(fcu.o+а ·fce) (2)确定水灰比 W/C =αa·fce/(fcu.o+аa·аb·fce)泵送混凝土的水灰比除对混凝土强度和耐久性有明显影响外，对泵送粘性阻力也有影响。试验表明：当水灰比小于 0.45 时，混凝土的流动阻力很大，泵送极为困难。随着水灰比增大粘性阻力系数(η)逐渐降低，当水灰比达到 0.52 后，对混凝土 η 影响不大，当水灰比超过 0.6 时，会使混凝土保水性、粘聚性下降而产生离析易引起堵泵。因此，泵送混凝土水灰比选择在 0.45~0. 之间， 6 混凝土流动阻力较小，可泵性较好。初步确定水灰比(W/C),根据试配强度 fcu,0 按下式计算：采用碎石时:W/C=0.46fce/(fcu,0。+0.46 0.07 fce。) 采用卵石时:W/C=0.48 fce/(fcu,0+0.48 0.33 fce。) 式中 fce 为水泥 28d 抗压强度实测值(MPa)。为了保证混凝土必要的耐久性，水灰比还不得大于表中规定的最大水灰比值,若计算所得的水灰比大于规定的最大水灰比值时，应取规定的最大水灰比值。

混凝土的最大水灰比和最小水泥用量最大水灰比环境条件结构类型最

小水泥用量(kg)

素混凝钢筋混凝预应力混素混凝钢筋混凝预应力混土土 0.65 凝土 0.60 土 200 土 260 凝土 300

正常居住和办公用室内不作规干燥环境部件高湿度室内部件无冻室外部件 0.70 害潮湿水中部件环境经受冻害的室外部件有冻在非侵蚀性土和(或) 0.55 害水中且经受冻害的部件 0.55 0.55 250 280 300 在非侵蚀性土和(或) 0.60 0.60 225 280 300 定

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高湿度且经受冻害的室内部件有冻害和经受冻害和除水剂作用除水剂的的室内和室外部件潮湿环境注：1).当采用活性掺合料取代部分水泥时，表中最大水灰比和最小水泥用量即为替代前的水灰比和水泥用量 2). 配制 C15 级及其以下等级的混凝土，可不受本表限制。 0.50 0.50 0.50 300 300 300

Mco= (3)确定水泥用量 Mco=Mwo/(W/C)选取每 1m 混凝土的用水量(W0)。用水量主要根据所要求的坍落度值及骨料种类、规格来选择。根据施工条件选用适宜的坍落度；并按表 l0-3-3 选定每 1 m 混凝土用水量。计算单位水泥用量 C0,根据已选定的每 1m 混凝土用水量 W0 和得出的水灰比(W/C)值，可求出水泥用量 C0:3 3 3

为保证混凝土的耐久性，由上式计算得出的水泥用量，还要满足表 10-3-6 中规定的最小水泥用量的要求。需注意，高强混凝土的水泥用量不应大于 550kg/m ; 水泥和矿物掺合料的总量不应大于 600kg /m 。3 3

(4)计算砂率选用合理的砂率值(Sp),合理的砂率值主要应根据混凝土拌合物的坍落度；黏聚性及保水性等特征来确定。一般应通过试验找出合理砂率。如无使用经验，则可按骨料的种类、规格及混凝土的水灰比，参照表 10-3-4 选用合理砂率值。

(5)确定砂石用量计算粗、细骨料的用量 G0、So,可用绝对体积法或假定表观密度法求得。 ①绝对体积法。假定混凝土拌合物的体积等于各组成材料绝对体积和混凝土拌合物中所含空气的体积之总和，则有：

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式中C0、G0、S0、W0分别为lm混凝土的水泥用量、石子用量、砂用量、水用量(kg)；ρ0、ρ0g、ρ0s、ρw分别为水泥密度、石子表观密度、砂表观密度、水的密度(kg／m)；α为混凝土含气量百分数(％)，在不使用含气型外加剂时，α可取为1：Sp为砂率(％)。

②假定表观密度法。根据经验，如果原材料情况比较稳定，所配制的混凝土拌合物的表观密度将接近一个固定值，这样就可先假设一个混凝土拌合物表观密度内ρ0h (kg／m)，则有：

C0+G0+S0+W0=ρ0h 333

ρ0h可根据积累的试验资料确定，在无资料时可根据资料的表观密度、粒径以及混凝土强度等级，在

332400kg／m～2500kg／m的范围内选取。

（6）泵送混凝土外加剂及其掺量

用于泵送混凝土的外加剂，主要是SW1缓凝型高效减水剂。混凝土中加入外加剂，增大混凝土拌合物的流动性，减少水或水泥用量，提高混凝土强度及耐久性，降低大体积混凝土水化热，同时有利于泵送和夏季施工。

SW1减水剂能使混凝土的凝结时间延缓1～3h，对泵送大体积混凝土夏季施工有利。其掺量越多，在一定范围内减水效果越明显；但若掺量过多，会使混凝土硬化进程变慢，甚至长时间不硬化，降低混凝土的强度，因此，须严格控制掺量。SW1减水剂掺量为水泥用量的0．6％～0．8％，夏季温度较高，混凝土坍落度损失大，掺量取大值；冬季施工，掺量取小值。SW1减水剂对不同水泥有不同的适应性，当使用的水泥品种或水泥的矿物成分含碱量及细度不同时，减水剂的掺用效果不同，其最佳适宜掺量也不同。

通过以上步骤，可将水泥、水、砂和石子用量全部求出，得到初步计算配合比。

1.4.2基本配合比

因为以上求出的各材料用量不一定能够符合实际情况，故必须过试拌调整、直到混凝土拌合物的和易性符合要求为止，然后提出供检验混凝土强度用的基准配合比。当试拌调整工作完成后，应测出混凝土拌合物的实际表观密度(ρ0h)。

1.4.3试验室配合比

经过和易性调整试验得出的混凝土基准配合比，其水灰比值不一定选用恰当、其结果是强度不一定符合要求，所以应检验混凝土的强度。一般采用三个不同的配合比，其中一个为基准配合比，另外两个配合比的水灰比值，应较基准配合比分别增加及减少0.05，其用水量应该与基准配合比相同，但砂率可作适当调整。每个配合比制作一组试件，标准养护28d试压(在制作混凝土强度试块时，尚需检验混凝土拌合物的和易性及测定表)。

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1.4.4施工配合比

（1）测定现场砂石料的实际含水率

（2）将砂石中含水量扣除，并相应的增加砂石料的称量纸。

1.5生产配合比的调整及施工中的控制

（1）严格控制混凝土施工时的用水量；

（2）调整生产配合比时，应准确测量生产现场砂、石的实际含水量；

（3）砂、石材料应准确计量

2.混凝土配合比试配的调整

2.1混凝土配合比试配前的调整

（1）依据各企业自身的生产试验、统计数据，来提高单方混凝土的水泥用量，降低水灰比。

（2）提高砂率使用单粒级混凝土配料，由于粗集料间的空隙率较大，必须提高砂率，用较多的砂浆来填充粗集料间空隙，以保证混凝土的密实性和流动性。

（3）提高砂浆稠度。由于16-35mm单粒级石子，自重较大，容易下沉，必须提高砂浆稠度，以增加对石子的下沉阻力，防止混凝土离析、泌水。

（4）控制好混凝土坍落度。混凝土坍落度过大，更易离析泌水。

（5）选择合适的外加剂用量。在外加剂的用量上，必须综合平衡减水、缓凝、增稠这三项功能，最大限度满足实际工程要求，用单粒级石子配料时的外加剂用量，要首先满足混凝土工作性的要求。在满足工作性要求的前提下，考虑最大限度满足减水要求强度要求

2.2混凝土配合比试配后的调整

（1）通过检查试拌混凝土的坍落度和工作性，确定适宜的用水量。

（2）通过检查试拌混凝土的工作性和凝结时间，确定适宜的外加剂用量及砂率。如保水性不好，凝结时间过长的可适当减少外加剂使用量及适当提高砂率。如果拌和稠度过大，坍损较高，可适当增加外加剂用量或适当降低砂率。当然，外加剂用量的调整，必然会影响到减水效果，必须调整水灰比及用水量。

（3）以混凝土强度检验结果，确定混凝土水灰比，并以此为依据，计算各种胶凝材料用量。强度检验结果偏高，可适度提高水灰比，强度检验结果偏低，可适当降低水灰比。水灰比的调整幅度参照水灰比和强度关系曲线，并根据试配结果来确定。

（4）以实测的混凝土容重和试拌时确定的砂率为依据，分别计算粗、细集料的用量。

四．结束语

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在工程实际中，应根据结构设计所规定的混凝土强度及特殊条件下混凝土耐久性、均匀性、和易性、渗透性和经济性等技术要求，合理选用原材料及其用量间的比例关系，确定各种成分的用量，并设计出经济、质量好、泵送效率高的混凝土。要对水泥混凝土配合比设计深入系统的研究，使混凝土配合比设计体系更加科学合理、方便快捷，从而推动水泥混凝土科学的发展。

参考文献

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[2]中华人民共和国建行业标准. 普通混凝土配合比设计规程(JGJ55—2000）. 中国建筑工业出版社,2001

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[6] 中国建筑工业出版社.建筑砂浆基本性能试验方法标准（JGJ/T70-2009）.中国建筑工业出版社，2009

[7]李明顺，徐有邻.混凝土结构设计规范实施手册（GB50010-2002）.水利水电出版社,2005

[8] 张承志.商品混凝土[M].北京.化学工业出版社.2006. 308—320

[9] 汪澜，水泥混凝土组成.性能.应用[M]中国建材工业出版社.2005年1月第1版：524—530

致谢：

首先,感谢导师对我的精心培育和指导.本论文正是在导师的严格要求下完成的。在写作论文期间,导师严谨的治学作风，忘我的工作精神给我留下了深刻印象,这些优秀品质将使我终身受益。