混凝土配合比设计试验报告

一、配合比设计理论依据

1、《民航机场场道工程施工技术要求》1996—10

2、《XX国际机场迁建工程——场道道面工程补充施工技术要求》 3、《水泥胶砂强度检测方法（ISO）法》GBT17671—1999 4、《公路集料试验规程》JTJ058—2000 5、《水泥混凝土路面施工及验收规范》GB97—87 6、《公路工程水泥混凝土试验规程》JTJ053—94

7、《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55—2000 J64—2000 8、《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175

9、《混凝土外加剂一等品规定指标》（GB8076-1997） 10、《混凝土外加剂应用技术规范》（GBJ119-88）

二、道面混凝土设计要求如下：

2.1、强 度：28天抗折强度5.0Mpa；

2.2、和易性要求：维勃稠度20-40s，或塌落度小于10mm；

2.3、耐久性要求：水泥用量不少于300Kg/m3，也不宜大于330Kg/m3；

水灰比不宜大于0.44；

2.4、水泥混凝土所用原材料应符合《民航机场场道工程施工技术要求》1996—10中的有关要求外，尚应符合以下规定：

2.4.1水泥 道面及道肩面层混凝土可采用标号为525的硅酸盐水泥。水

泥中氧化镁含量不宜大于3%，碱含量不大于0.6%。水泥的其他质量应符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175的有关规定。

2.4.2砂 宜采用细度模数为2.65～3.20的中粗河砂。砂的含泥量不得大

于3%，含泥量超过规定时应冲洗。应委托有资格的试验单位，按《公路集料试验规程》JTJ058—2000中的岩相法对每种料源测定其碱活性，有碱活性的砂不得使用。

2.4.3碎石 圆孔筛最大粒径为40mm。应委托有资格的试验单位，按《公

路集料试验规程》JTJ058—2000中的岩相法对每种料源测定其碱活性，有碱活性的碎石不得使用。碎石应按圆孔筛5～20mm、20～40mm两级级配分别备料，两种碎石混合后的颗粒级配应符合下表要求：

项 目 颗粒 筛孔尺寸mm（圆孔筛） 尺寸 累积筛余（%） 40 0～5 技 术 要 求 20 50～70 10 5 70～90 90～100 2.4.4水 冲洗集料、拌和混凝土及混凝土养生可采用一般饮用水。使用河

水、池水或其他水应符合下列要求：①水中不得含有影响水泥正常凝结和硬化的有害杂质，如油、糖、酸、碱、盐等；②硫酸盐含量（按SO2-1计）不超过2.7mg/cm3；③pH值大于4；含盐总量不得超过5mg/cm3。

2.4.5外加剂 水泥混凝土中需要掺用外加剂时，必须根据工程要求，通过

试验选定外加剂的种类和用量。外加剂的质量应符合《混凝土外加剂一等品规定指标》（GB8076-1997）的规定要求，其使用应符合《混凝土外加剂应用技术规范》（GBJ119-88）的规定要求。不得使用pH值大于8的碱性外加剂。施工过程中应严格控制外加剂剂量，现场有专人配制。 三、确定原材料

我们根据招标文件、投标书、与业主签订的施工合同及施工图纸的要求确定使用下列材料：

3.1水泥，采用业主指定的广州市珠江水泥厂生产的粤秀牌42.5RⅡ型硅酸盐水泥；主要指标如下：

密度rc=3.1Kg/L； Rc=54Mpa Rf=8.9Mpa

式中 Rc-----实测水泥28d抗压强度； Rf-----实测水泥28d抗折强度。

3.2碎石，采用业主指定的中铁建厂工程局生产的石灰岩碎石；主要指标如下：

密度 r石=2.74Kg/L

堆积密度 ro石=1.64Kg/L（大石：小石=85：15） 3.3水，采用业主供应的自来水；

3.4外加剂，采用业主指定的中航山西机场工程化工公司生产的糖钙型RC-B减水剂；

3.5砂，我部对机场附近范围内的所有采砂厂进行全部考察，并对质量、价格、运距、生产规模进行全方位考虑，确定采用清远北江河河砂。主要指标如下：

细度模数2.90

密度 r砂=2.65Kg/L 堆积密度 ro砂=1.56Kg/L

我们对上述五种原材料进行抽样检测，并委托花都市省高速公路检测中心试验室检测，结果均符合《场道道面工程补充施工技术要求》，检测结果附后。

四、配合比设计

4.1确定混凝土配制强度规范要求

4.1.1《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55—2000 J64—2000要求 ff配≥ff标+1.645σ

式中：ff配 ---砼的配制抗折强度（Mpa），即所需的平均抗折强度。

ff标---砼的设计抗折标号（Mpa）

σ--施工单位砼抗折强度的标准偏差值（Mpa）

4.1.2《民航机场场道工程施工技术要求》1996—10 ff配≥1.15ff标

式中：ff配 ---砼的配制抗折强度（Mpa），即所需的平均抗折强度。

ff标---砼的设计抗折标号（Mpa）

4.2标准差的确定 σ值反映施工单位的质量控制水平，控制水平高，σ值较小，即强度的变异较小。质量控制较好的σ为0.3MPa-0.5MPa。σ值由计算得出，施工单位如具有30组以上现场砼抗折强度的统计资料，σ可按下式求得：

σ=

fi1nfiff2nn1fi 或 σ=

i1ffinfn122f

式中：f----第i组试件强度 ff----n组试件强度的平均值 n ----总试验组数

计算时，砼抗折强度的统计资料必须连续取30组以上，不得挑选。

因无该机场现场混凝土抗折强度的统计资料，根据《民航机场场道工程施工技术要求》1996—10的要求，确定标准差按0.5Mpa计。

4.3配制强度确定 4.3.1国 标 ff配1≥5＋1.645×0.5=5.82MPa 4.3.2民 航 ff配2≥1.15×5=5.75Mpa 4.3.3配制强度 ff配1> ff配2

ff配= ff配1≥5.82Mpa

4.4 初步确定水灰比 ff配=1.26Rf(0.96-w/c) 即：w/c=0.96-ff配/1.26Rf=0.44

4.5 初步确定水泥质量和用水量 我们根据以往经验，水泥用量Gc取310Kg/m3,则用水量 Gw=310×0.44=136.4Kg/m3

4.6确定两级石子的配合比例，计算石子空隙率 我们用优选法选择空隙最小时的两级石子配合比例为最佳比例，比例为：大石：小石=85：15，此比例中的堆积ro石=1.64Kg/L 石子空隙率V0=( r石－ro石)/ r石×100%

=(2.74-1.64)/2.74×100%=40.1%

4.7计算砂石比、含砂率 我们采用绝对体积砂石比计算砂石用量。 绝对体积砂石比 K=

r0砂rr石V0

0石r砂其中为拨开系数取1.2-1.3。

K=（1.56/1.64）×(2.74/2.65)×0.401×1.2=0.47 绝对体积砂石比为0.47 由k值计算绝对体积含砂率S：

SV砂V砂V石K1K

S=0.47/(1+0.47)=32%

4.8计算砂石总绝对体积V总 V总=1000-Gc/rc-Gw-10a

其中：a为砼含气量百分数（%）。当不加引气型外加剂时取a=1(%) V总=1000-310/3.1-136.4/1-10=753.6L

4.9计算砂用量Gs与石子用量Gg 砂的绝对体积

V砂=V总×S=753.6×32%=241.2L 砂用量

Gs=241.2×2.65=639.2Kg

石子的绝对体积V石=V总-V砂=753.6-241.2=512.4L 石子用量Gg=V石×r石=512.4×2.74=1404Kg

Gg=1404Kg 其中：大石1193.4Kg 小石210.6Kg

4.10列出1m3 砼组成材料用量与砼计算密度 １m3砼组成材料用量（kg）： 水泥 P·Ⅱ42.5R 310 水 136.4 砂 （中粗砂） 639.2 碎石 5-20 210.6 碎石 20-40 1193.4 计算密度 = 2489.6Kg/m3

五、试拌与调整

5.1调整含砂率

用优选法（分数法）确定流动性和粘聚性最好的含砂率

依据计算出的含砂率，左右扩展得出一个优选范围，一般可凑成13或8个分格；在选定的范围内用分数法进行优选，试验比较指标是混凝土拌合物的维勃稠度，在水灰比、水泥用量一定的条件下，维勃稠度秒数最小的含砂率是最优含砂率。

最优含砂率维勃稠度试验统计表

品种 水泥 砂率 30% 310 136.4 599.2 1228.6 216.8 水 砂 大石 小石 度秒数 62 维勃稠33% 310 136.4 659.1 1175.9 207.5 59 35% 310 136.4 699.1 1140.8 201.3 74 32% 310 136.4 639.2 1193.4 210.6 47 31%

310 136.4 619 1211.1 213.7 58 最优含砂率是32%。

5.2调整水泥用量，同时调整用水量，保持水灰比不变

当处于最佳含砂率情况下，流动性仍低于设计要求维勃稠度20～40秒时，应适当增加水泥用量和增加相应的用水量；当流动性明显高于设计要求时，也可适当减少水泥用量。在整个调整过程中水灰比不变。

品种 水泥 砂率 32% 32% 32% 310 315 320 136.4 138.6 140.8 639.2 635.7 632.6 1193.4 1187.5 1181.5 210.6 209.6 208.5 水 砂 大石 小石 度秒数 47 31 19 维勃稠最佳水泥用量为315Kg/m3 六、密度校核

由于计算方法本身的误差以及由于骨料的参数测的误差，由步骤九所得到的配合比，其1m3砼组成材料用量所配制出的砼不一定正好是1m3，即计算密度与实测密度之间存在的误差。一般误差在±2%以内。

我们根据实测密度的平均值来修正1m3砼组成材料用量。修正的方法是： 求修正系数 R=

砼实测密度平均值砼计算密度

将经过试拌调整满足和易性要求的1m3砼的计算组成材料用量乘以修正系数R，就得到实际上1m3砼组成材料用量。我们就得到一个供强度校核用的配合比。

七、强度校核

经过计算和试拌所确定的配合比，其平均抗折强度能否达到ff 配，还必须通过强度试验为检验，即所谓强度校核。

7.1强度试验应不小于6组试件，每组包括3个试件。当6组试件强度试验结果的总平均值大于等于ff配，强度变异标准偏差小于等于0.5Mpa时，则可以认为该配合比是合格的。若标准偏差大于0.5Mpa则说明试验室试验误差较大。则应重新成型6组试件进行强度试验。

若6组试件的平均强度达不到ff配，则认为该配合比不合格，应该选用较小水灰比，进行计算，试配调整与强度校核，直到满足ff配要求为止。 7.2实际工作中为了加快工作进度，应该同时平行进行三种以上不同水灰比的配合比的计算，试配调整与强度校核工作，并从中选择满足ff配要求并且又较经济的配合比。 品种 水灰砂率 编号 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 水泥 310 315 320 315 320 315 315 水 砂 大石 小石 RC-B 比 0.44 0.44 0.44 0.43 0.43 0.43 0.44 32% 32% 32% 32% 32% 32% 32% 136.4 639.2 1193.4 210.6 138.6 635.7 1187.5 209.6 140.8 632.6 1181.5 208.5 135.5 638.4 1192.4 210.5 137.6 635.2 1186.6 209.4 135.5 638.4 1192.4 210.5 0.48 138.6 635.7 1187.5 209.6 0.4725

7.3配合比的试验方法

试模为150×150×550 拌和：采用机械拌和

养护：采用标养，温度为20℃±2，相对温度≥90% 成型：采用1㎡振动台捣实

7.4砼配合比所列出的1m3砼砂石材料用量都是指干燥（气干）状态下的用量。在施工现场，砂石材料露天堆放，含水率常有变化，工地实验室应该根据实际含水率，及时计算施工现场的配合比，才能保证设计配合比的正确执行。

由于施工原材料来自若干产地，对不同的材料进行正交配比，满足设计要求，确保施工顺利进行。材料级配变异加上拌和和配比精度，产生一个混合料变异，此种变异在设计要求的范围之内。在此设计要求的范围之内也满足地理、气候变化及温度变化产生的变异。

八、结论

根据《水泥混凝土路面施工及验收规范》GBJ97-87中混凝土试块强度评定，评定我们所试配的7种配合比试块的抗折强度及标准差后，我们确认为 配合比能满足设计及施工要求，可用于道面水泥混凝土施工。

①水泥用量为310 kg/m3，水灰比为0.44，砂率为28% 水泥:水:砂:大石:小石=310:136.4:548.8:1052:409 ②水泥用量为320kg/m3，水灰比为0.44，砂率为30% 水泥:水:砂:大石:小石=320:140.8:588:1022:397 ③水泥用量为330kg/m3，水灰比为0.43，砂率为29% 水泥:水:砂:大石:小石=330:142:564:1031:400 ④水泥用量为300kg/m3，水灰比为0.43，砂率为28%

水泥:水:砂:大石:小石=300:129:556:1065:415 ⑤水泥用量为315kg/m3，水灰比为0.44，砂率为28% 水泥:水:砂:大石:小石=315:138.6:552:1030:440 ⑥水泥用量为325kg/m3，水灰比为0.44，砂率为30% 水泥:水:砂:大石:小石=325:143:585:1017:395 ⑦水泥用量为315kg/m3，水灰比为0.43，砂率为30% 水泥:水:砂:大石:小石=315:135.5:586:1020:396 以上7种配合比的抗折强度、抗压强度附后