C60自密实混凝土配合比设计

基于正交试验的C60自密实混凝土配合比设计及性能研究吴传洋
【期刊名称】《工程与建设》
【年(卷),期】2024(38)1
【摘要】为了满足建设工程对自密实高强混凝土的强度要求以及拌合物性能要求,本文首先依据工程设计要求,计算得到初步配合比,在此基础上,通过正交试验的方法,探究水胶比、砂率和粉煤灰掺量是如何影响混凝土性能及各因素影响程度,进而优化配合比。

结果表明:从坍落扩展度和28 d抗压强度这两项指标来看,均为水胶比产生的影响最大。

结合工程所需混凝土设计要求及9组正交试验数据结果,最终选择水胶比为0.28、粉煤灰掺量为10%、砂率为46%的这组。

最后对按该配合比配制的混凝土的相关性能进行检测,结果表明:各关键指标均符合技术要求,自密实性能和拌合物工作性能良好,满足工程实际应用要求。

【总页数】4页(P101-104)
【作者】吴传洋
【作者单位】中铁二十四局集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU528
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基于正交试验的机制砂自密实轻骨料混凝土配合比设计5.C50—C60粉煤灰自密实高性能混凝土配合比试验研究
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c60混凝土配合比设计方案一、设计目标。

咱要搞出C60混凝土的配合比，这C60可算是混凝土里的“硬汉”了，强度要求那是相当高，所以在材料的选择和比例上可得精打细算。

二、原材料选择。

1. 水泥。

水泥就像是混凝土的“骨架核心”，咱得选个质量好的。

对于C60混凝土，一般会选择强度等级不低于52.5的硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥。

这就好比组建一个超级战队，队长必须得够强。

而且水泥的安定性必须合格，不然就像队伍里有个不稳定的因素，随时可能出乱子。

2. 粗骨料。

粗骨料是混凝土里的“大石头兄弟”。

对于C60混凝土，粗骨料的最大粒径不宜过大，一般控制在20 25mm左右。

石头得质地坚硬、级配良好，就像选一群身材均匀、强壮有力的大汉。

如果粗骨料太粗或者级配不好，就像队伍里有几个特别不合群的大块头，会影响整个混凝土结构的稳定性和强度。

3. 细骨料。

细骨料呢，那就是填充在粗骨料之间的“小机灵鬼”。

咱们选用中砂比较合适，细度模数大概在2.6 3.0之间。

这细砂要干净，含泥量不能太高，要是含泥量高了，就像队伍里混进了一些拖后腿的小泥巴怪，会降低混凝土的强度。

4. 外加剂。

外加剂是混凝土的“魔法小助手”。

对于C60混凝土，高效减水剂是必不可少的。

它能减少混凝土里的用水量，提高混凝土的流动性，就像给混凝土注入了活力魔法，让它变得更加灵动，还能保证强度。

另外，有时候还可能会添加一些矿物掺合料，像粉煤灰或者矿渣粉，它们就像是辅助英雄，能改善混凝土的工作性和耐久性。

三、配合比计算。

1. 确定水胶比。

水胶比可是个关键的东西，就像混凝土这个大餐里水和胶水（水泥加矿物掺合料）的比例配方。

按照一些经验公式和试验数据，对于C60混凝土，水胶比一般在0.28 0.33之间。

水胶比越小，混凝土的强度越高，但是如果太小了，混凝土的工作性就会变得很差，就像做蛋糕时水放太少，面糊都搅不动了。

所以得找到一个合适的平衡点。

2. 确定用水量。

根据粗骨料的粒径、混凝土的坍落度要求等因素来确定用水量。

C60自密实混凝土配比设计研究发布时间：2022-06-13T09:03:43.474Z 来源：《建筑实践》2022年2月4期作者：刘国强[导读] 由于混凝土的应用途径和应用领域不同刘国强天津市睿阳建筑材料有限公司摘要：由于混凝土的应用途径和应用领域不同，因此C60自密实混凝土配比目前尚未形成统一的标准，站在实践的角度分析，在C60自密实混凝土配比设计中具体可从修正法、体积法两方面着手寻找相应的途径和方法。

基于此，本文结合C60自密实混凝土配比设计的基本原则，分析了C60自密实混凝土的技术要点，还简要概述了C60自密实混凝土的搅拌和运输、浇筑和养护要点，旨在为C60自密实混凝土的科学配比提供理论方面的参考。

关键词：C60自密实；混凝土；配比设计引言在C60自密实混凝土配比设计中应遵循科学性、易操作、实用性等原则，结合现场施工情况有效控制原材料配比及原料混合搅拌的时间，并以此为基础做好后续的C60自密实混凝土搅拌和运输、浇筑和养护工作，从根本上保障C60自密实混凝土配比设计与实际建筑施工要求的一致性，在现有技术条件的支持下提高建设开发项目的质量和水平，真正将C60自密实混凝土科学配比的优势全面体现出来。

1 C60自密实混凝土配比设计的基本原则1.1科学性原则C60自密实混凝土配比设计必须遵循科学性原则，站在科学的角度充分考虑配比材料的种类、原料之间的比重以及各种原料混合搅拌的时间，从根本上保障混凝土配比符合建筑施工的实际要求。

在科学理念的引导下，还需要结合现有技术条件不断优化C60自密实混凝土配比设计。

1.2 易操作原则由于混凝土的配制场所大多集中于建筑进场或野外环境，而简陋的制作环境很可能使得混凝土配比无法实现精细化处理。

基于此，在C60自密实混凝土配比设计过程中，最大限度地提高混凝土配比的容错率，有效避免外界环境对混凝土配比造成负面影响。

但在建筑工程施工实际开展过程中，由于大多施工人员的专业素养普遍未达到行业要求，而混凝土配比工作又必须由现场施工人员负责，因此在C60自密实混凝土配比过程中应有意识地简化操作流程，将整个操作过程的难度控制在最小范围内，确保施工人员在短时间内能快速完成批量操作，同时确保C60自密实混凝土的生产质量符合实际施工要求，从整体上提高开发建筑项目的速率，确保建筑工程项目能按期完成。

C60混凝土配合比设计书C60混凝土配合比设计书一、设计依据：1、JGJ55-2011《普通砼配合比设计规程》、JTG/TF50-2011《公路桥涵施工技术规范》、GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》、GB50119-2003《混凝土外加剂应用技术规范》、设计图纸等。

2、设计坍落度：160～200mm。

3、选用参数：由于砼设计强度为60Mpa，无历史统计资料，由表查得强度标准差σ取6Mpa。

由于不具备试验统计资料及粗集料采用碎石，由表查得强度回归系数αa值取0.53，αb值取0.20，保证系数取1.645。

4、C60混凝土用于主塔等。

二、选用原材料：1、水泥：菏泽市中联水泥有限公司生产的“中联”牌P.052.5水泥。

2、黄砂：采用山东平邑宝华砂场生产的中砂。

3、碎石：采用山东肥城王台石料厂生产的5～20mm连续级配碎石。

掺配比例为5～10mm：10～20mm=30％：70%。

4、粉煤灰：采用山东天泽集团粉煤灰公司生产的F类I级粉煤灰。

5、矿渣粉：采用河北邯郸县诚达建材有限公司生产的S95级矿渣粉。

6、外加剂：采用潍坊晨泰建材有限公司生产的聚羧酸高性能CHT-S 型减水剂，减水率可达25～35%,建议掺量为胶凝材料的0.8～1.2%。

7、拌合用水：采用饮用水。

三、原材料试验结果汇总见下表：原材料名称试验项目实测结果试验标准备注水泥（中联P.052.5）比表面积（m2/kg）378 ≮300/ 安定性（mm） 1.0 ≯5凝结时间（min）初凝：178min 不得早于45终凝：241min 不得迟于10h胶砂强度（3天）抗折：6.3 ≥4.0MPa抗压：33.5 ≥23.0MPa胶砂强度（28天）抗折：8.6 ≥7.0MPa抗压：56.4 ≥52.5MPa黄砂细度模数 2.8 2.3~3.0/ 含泥量（%） 2.5 ≤3.0泥块含量（%）0.4 ≤1.0碎石级配5~20mm 符合规范要求/ 压碎值（%）9.2 ≤20针片状（%） 4.8 ≤15含泥量（%）0.4 ≤1.0泥块含量（%）0.2 ≤0.5四、砼试配强度计算（设计）：1、砼配制强度：f cu,0≥f cu,k+1.645σ=60+1.645×6=69.9Mpa，取σ=6 Mpa。

C60免振自密实混凝土耐久性及长期性能研究广州珠江新城核心区市政交通项目钢管柱混凝土采用C60免振自密实混凝土,通过对C60免振自密实混凝土的力学性能、耐久性能及长期性能的研究,配制出得C60免振自密实混凝土抗渗等级大于S39,28天龄期的氯离子扩散系数为1.35×10-8cm2·s-1,150天龄期的收缩比普通混凝土小27%,150天龄期的徐变比普通混凝土小24%。

混凝土施工过程中采用超声波和钻芯取样的检测方法,对混凝土强度和密实度进行检测,均达到设计要求。

标签：钢管柱;免振自密实;耐久性;收缩;徐变1C60免振自密实混凝土的配合比通过大量优化试验,选定的C60免振自密实混凝土配合比如表1。

表1C60免振自密实混凝土的配合比2C60免振自密实混凝土的性能2.1C60免振自密实混凝土拌合物工作性能由表2可知,在试验过程中发现混凝土拌合物不离析、不泌水、流动性能好,能自流平。

同时,也测试了拌合物的坍落度经时损失,坍落度经时损失结果见表3。

表3的结果说明,所配制的C60免振自密实混凝土拌合物的坍落度经时损失较小。

表2C60免振自密实混凝土拌合物的工作性能表3C60免振自密实混凝土拌合物坍落度经时损失测试结果2.2C60免振自密实混凝土力学性能C60免振混凝土的力学性能按《普通混凝土力学性能试验方法》(GB/TB50081-2002)进行试验。

试件成型后放在温度为(20±3)℃,湿度为90%标准室中养护。

表4为C60免振自密实混凝土的力学性能。

从表中看出C60免振自密实混凝土的力学性能均达到了C60普通混凝土的力学性能指标,且未振捣试件的抗压强度为振捣试件抗压强度的94.4%,两者不是很大。

表4C60免振自密实混凝土力学性能指标2.3C60免振自密实混凝土耐久性和长期性能2.3.1C60免振自密实混凝土的抗渗性能按照国家标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》(GBJ82-85)抗渗性能试验中的规定,我们成型了6个试件:顶面Φ175mm,底面Φ185mm,高150mm。

C60混凝土配合比设计方案
一、材料的选用：
1、水泥选用P.O52.5硅酸盐水泥，II级粉煤灰，S75矿粉
2、人工中砂（中砂）、连续5~31.5mm碎石
3、缓凝高效减水剂。

4、自来水。

二、根椐中华人民共和国行业标准JGJ55-2011普通混凝土配合比设计规程设计：
1、配制强度f cu，O≥1.15f cu，k =1.15×60=69.0Mpa，取72；
2、水胶比W/B=0.30 （注：C60混凝土水胶比为0.28~0.34）
3、用水量W=168 kg/m3（外加剂掺量为3.0B%时减水率为23%，根据试验确定用水量为168kg/m3 ）
4、胶凝材料用量为：B=168÷0.30=560kg
煤灰F=560×0.10=56kg 、矿粉K=560×0.1= 56kg、
水泥C=B-F-K=560-56-56=448
5、砂率取38%βs= m so/（m go+ m so）×100%
6、根据质量法：m co + m fo + m go + m so + m wo = m cp（取2380kg/m3）
得出：水泥m co =448、煤灰m fo =56、矿粉m ko =56、碎石m go=1022 、人工砂m so =626、水m wo =168、外加剂A=16.8（实际计算重量为：
16.8×含固量24%=4kg）
3
经试配：7天抗压强度为61.9，达到设计强度的103%，28天抗压强度为72.3达到设计强度的120%。

引言随着科技的进步，建筑和桥梁分别向着高层、大跨度方向发展，对混凝土强度的要求也越来越高，高强高性能混凝土已成为钢管混凝土的首选。

钢管混凝土具有钢管和混凝土各自所具备的优越性能：内填混凝土增强了钢管壁的稳定性，而外包钢管使混凝土处于三向受压状态，从而大大提高混凝土的抗压强度和变形能力[1]。

现已广泛的应用在高层建筑和桥梁工程中。

在钢管中浇筑普通混凝土，由于振捣困难，难以充分密实，易出现内浇混凝土不密实不匀质、坍落度损失大、坍落度保持性差，再加上混凝土收缩的影响，极易导致混凝土强度不达标、内部缺陷、钢管混凝土脱空等质量问题[2]。

在钢管混凝土的浇筑过程中，与型钢产生脱空形成间隙而导致内部混凝土与外部型钢不能组合受力等缺陷，对结构的承载力和工作性能造成消弱，影响建筑物的使用功能，增加建筑物安全风险[3-4]。

而自密实混凝土具有良好的流动性，特别适用于难以浇筑甚至无法浇筑的部位，已有研究表明自密实混凝土具有自密实、缓凝、空气含量低、早强等优点，将自密实混凝土加入到钢管中可以充分发挥其优点[5]。

1、工程概况北京丰台站改建工程中的站房工程总用地规模约15.3万m2，建筑总规模39.88万m2，东西向563m，南北向332m。

站房总体大面积采用劲性混凝土框架结构，筏板基础，大跨度双向钢桁架结构屋盖，地下1层，地上4层，局部设有夹层，屋面最高点36.5m，基础埋深-14.8m，局部-20.8m，为融合铁路、地铁、市政、公交以及相关配套设施的站房综合体，且为国内首例高、普速双层车场铁路站房。

丰台站改建工程站房主体结构为劲钢结构，承重柱大部分为钢管混凝土，钢管混凝土强度等级为C60，是方、矩形钢管混凝土，采用自密实混凝土浇筑。

针对钢管自密实混凝土易出现的问题，结合丰台站C60自密实钢管混凝土柱的施工实例展开研究，通过对配合比的优化设计，在保证混凝土力学性能的前提下，检测混凝土拌合物密实性能、膨胀收缩性能等，确保复杂截面和结构下钢管混凝土柱的施工质量。

安南高速公路第07合同段C60砼配合比设计一、设计原则安南高速公路第7合同段所用C60砼配合比，根据工程要求结构形式和施工条件，本着符合质量要求，经济合理，易于施工为原则进行设计。

二、设计依据（1）J GJ055-2000《普通配合比设计规程》（2）J TJ041-2000《公路桥涵施工技术规范》三、设计要求（1）C60砼（上部）。

（2）设计坍落度为75-90mm。

（3）砼强度保证率95%,标准差σ=6MPa。

（4）使用部位:梁板。

（5）混凝土由砼搅拌输送车运至现场。

四、原材料情况（1）水泥：河南省同力P.O 52.5水泥。

其技术指标见附件。

（2）黄砂：河北隆尧砂场，细度模数为2.90(青砂)；含泥量为1.3%；表观密度为2508Kg/m3；堆积密度为1678Kg/m3(见附件)。

（3）碎石：淇县鑫达石料厂，5-25mm连续级配;表观密度为2601Kg/m3；压碎值为8.6%；针片状为3.1%；含泥量为0.4%(见附件)。

（4）水：饮用水。

（5）外加剂：山西黄河化工有限公司生产的UNF-2A型高效减水剂，掺量1.2%减水率16%。

五、配合比设计（1）根据公式ƒc u•o=ƒc u•k+tσ——砼试配强度MP aƒc u•oƒc u——设计强度60MPa•kt—保证率系数，保证率为95%，t取1.645σ—标准差，取6MP a。

试配强度ƒc u•o=ƒc u•k+tσ=60+1.645×6=69.9MPa（2）水灰比W/C=A׃c e÷（ƒc u•o+A×B׃c e）=0.46×52.5×1.13÷(69.9+0.46×0.07×42.5×1.13)=0.38计算得基准水灰比比偏大,建议选用0.34砂率：根据经验和施工实际需要采用。

（3）当0.34水灰比时、砂率取33%。

（4）根据施工坍落度需要和骨料情况查得：0.33水灰比用水量取198×（1-0.16）=166Kg(加减水剂1.2%) （5）水泥用量计算得：488 Kg/m3用0.34水灰比水泥用量为488Kg/m3（6）采用假定质量法假定混凝土湿混凝土表观密度为2450 Kg/m30.34水灰比时：M so+M g o=2450-488-166=1796 Kg/m3M so=1796×0.33=593 Kg/m3M g o=1796-593=1203 Kg/m3M剂=488×1.2÷100=5.856 Kg/m30.34初步配合比：1.M c o:M so:M g o:M w o: M剂=488:593:1203:166:5.856以初步配合比为准，按水灰比增减0.01，砂率不变，用水量不变算出以下配合比：当W/C=0.33时，用水量为166 Kg/m3、砂率为33%。

C60高强高性能混凝土配合比设计一、配合比设计原则1、水灰比W/C现行《普通混凝士配合比设计规程》中的鲍罗米公式对C60以上的混凝土已不适用，而《高强混凝十结构设计与施工指南》要求混凝十的施工配制强度不应低干强度的1.15倍，故该混凝一配制强度定为≥69MPa。

此外，水灰比是决定混凝土强度的主要因素，目前尚无完善的公式可供选用，故配合比设计时通常根据设计强度等级、原材料和经验选定水灰比。

根据以上设计原则，结合工程实践与试验经验，在试验中选用了选择水胶比为0.25~0.27进行混凝土性能试验。

2、用水量和水泥用量普通强度等级混凝十中，水量可根据圳落度要求，集料品种，粒径来选择。

因此，高强度高性能混凝十可参考执行，如由此确定的用水量导致水泥或胶凝材料总用量过大时，可通过调整减水剂品种或掺量来降低用水量或胶凝材料用量。

也可以根据强度和耐久性要求，首先确定水泥或胶凝材料用量，再由水灰比计算用水量，当流动性不能满足设计要求时，再通过调整减水剂品种或掺量加以调整，考虑到混凝土在运输期间坍落度会有所损失，故将试配时湿凝十的坍落度控制在220~240mm之间，又因单方用水量不宜超过180kg故选用145kg。

根据水灰比0.25~0.27，计算得出每立方米混凝土胶凝材料用量为537~603kg。

3、砂率根据《混凝土泵送施工技术规程》及《普通混凝土配合比设计规程》规定，泵送混凝土的砂率为38%~45%。

但由于C60高强高性能混凝土胶凝材料用量较大、用水量较少，故适当降低砂率，选34%~38%即可。

并通过试验确定最优砂率。

二、C60高强高性能混凝士配合比实验与应用根据《高强混凝土结构技术规程)及《普通混凝土配合比设计规程》及以往混凝土配合比设计经验，确定试配强度为69.0MPa，砂率取36%，粉煤灰按5%掺入，超量系数取1.4，矿粉按20%掺入，超量系数取1.1%，容重取2400kg/m3。

水灰比以0.26为基准分别增减±0.01，经计算得出配合比，进行试配，并进行混凝土拌合物性能、混凝土力学性能和耐久性能检测。

C60水泥混凝土配合比一、试配要求和引用标准1、砼配制强度为69.9MPa，用于T形梁预制；2、坍落度150mm ~180mm；3、《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》4、《普通混凝土配合比设计规程》5、《公路工程集料试验规程》6、《公路桥涵施工技术规范》。

二、原材料1、水泥：焦作市坚固水泥有限公司P.O52.5级水泥；2、砂：信阳中砂，细度模数2.76；3、碎石：贾峪石料厂，碎石最大粒径为20mm，采用5-20mm连续级配碎石，其中10-20mm碎石占70%，5-10mm碎石占30%；4、矿渣粉：郑州顺宝水泥股份有限公司S95级矿渣粉；5、水：饮用水；6、外加剂：北京市罗拉化学科技有限公司PC-J100型聚羧酸高效减水剂，减水率32%，掺量为1.4%。

三、计算初步配合比1、计算混凝土配制强度值（fcu,o）设计强度标准值fcu,k=60Mpa,保证率系数t=1.645,标准差ó=6MPa fcu,o =fcu,k + 1.645×ó=60+1.645×6=69.9 Mpa2、计算水胶比（W/(C+K））W/(C+K)=aa.fce/（fcu,o+ aa ab. fce）式中回归系数aa 为0.46，ab为0.07，fce根据水泥强度等级选为52.5MPa,fcu,o为混凝土配制强度值69.9 Mpa。

W/(C+K)=0.46×52.5/（69.9+0.46×0.07×69.9）=0.33为了进一步保证混凝土强度，根据经验采用W/(C+K)值为0.28。

3、根据坍落度和最大粒径选取用水量mwo为209 Kg /m3,掺加北京罗拉PC-J100型聚羧酸高效减水剂，减水率ß为32%，掺加减水剂的混凝土用水量mwamwa=mwo(1-ß)=209×(1-0.32)=142 Kg /m34、计算单位胶凝材料用量（mco）mco= mwa/ W/(C+K)=142/0.28=507 Kg /m3最后经调整确定mco=506 Kg /m3为了能得到更好的施工和易性，并进一步保证所配C60砼配合比要求的69.9Mpa的配制强度，以及确保以后施工中施工结构的强度，根据经验该配合比将加入部分矿渣粉来适当满足该几方面的要求。

C60 钢纤维自密实混凝土的配合比设计和应用按照自密实商品混凝土的等级要求，采用聚羧酸系外加剂对C60 自密实商品混凝土进行配合比设计，采取同时掺加机制砂和天然砂的措施保证了钢纤维自密实商品混凝土拌和物的自密实性能和泵送性能，而且也得到了满足型钢柱施工要求的力学变形性能。

0 前言自密实商品混凝土技术的发展已有20 年的历史，在国内也已应用10 多年。

近几年自密实商品混凝土在我国发展应用速度加快，应用领域也进一步的拓展。

自密实商品混凝土，是具有高流动度、不离析、良好的均匀性和稳定性，浇筑时依靠其自重流动，无需振捣而达到密实的商品混凝土。

所谓的自密实性能，即商品混凝土浇筑时，不加振捣施工也能依靠其自重均匀地填充到模板各处的性能。

因具有许多优点，自密实商品混凝土技术在近几年得到了积极的研究和全面的发展，也被越来越多的工程所采用。

钢纤维商品混凝土是将短的、不连续的钢纤维随机乱向地分布于商品混凝土中形成的复合材料。

与普通商品混凝土相比，加入一定量的钢纤维后，不仅可以提高商品混凝土的抗拉强度、抗折强度和韧性，而且能够明显地提高商品混凝土的抗裂性能、抗收缩性能和极限拉应变，因此受到国内外学术界和工程界的极大重视。

目前，钢纤维商品混凝土的应用领域涉及道路桥梁工程、建筑工程、水利工程、港口工程、铁路工程、矿山工程和军事工程等。

在使用过程中，钢纤维商品混凝土因为能够充分满足工程所要求的高拉应力、复杂受力、抗裂、增强和增韧等普通商品混凝土难以达到的受力性能要求，而具有良好的社会效益、经济效益和广阔的应用前景。

钢纤维自密实商品混凝土则是集两种商品混凝土的优点于一身，即在商品混凝土施工浇筑过程中利用自密实商品混凝土拌和物的易浇筑密实特点，在商品混凝土硬化后利用钢纤维商品混凝土独有的力学与变形性能。

1 工程概况新建设的中央电视台新台址工程，是北京市重点工程之一，也是北京市重要的标志性建筑之一，其主楼为两座斜塔楼，两座斜塔楼顶部采用14 层高的悬臂结构进行连接，如图1 所示。