徐莅春（南通市建筑工程质量检测中心，高级工程师）

白亚飞（中国矿业大学（北京），在读硕士研究生）

特别策划：混凝土配合比调试

徐莅春（南通市建筑工程质量检测中心，高级工程师）

白亚飞（中国矿业大学（北京），在读硕士研究生）

编者按：混凝土的配合比可按照经验或国家标准先取一个常规值，计算出各原材料的使用量。然后试配，由试配出的混凝土性能进行调整各原材料的用量，最终得到性能最优时的混凝土配合比。对于经验丰富的技术人员来说，配合比的调整比较容易，但对于新手来说，由于原材料较多，影响因素复杂，对各种现象的出现，常常无从下手，本期特别策划邀请经验丰富的技术人员来归纳总结一下，混凝土试配过程中出现的现象及如何调整混凝土配合比的问题。

0 引言

混凝土是由胶凝材料、砂子、石子、外加剂和掺合料等组份按适当比例配合，经拌合、浇筑、成型、养护等工艺，硬化而成的具有所需的形体、强度和耐久性的人造石材。随着材料科学的不断发展，它的用途也越来越广泛，已经发展到了跨行业、跨学科、互相渗透的广泛领域。混凝土配合比设计就是确定各种原材料之间的比例，直接决定了混凝土结构质量的好坏，是混凝土施工前最重要的一个环节。本文就混凝土配合比设计与调整过程中应注意的问题作一简单介绍，以供参考。

1 混凝土配合比设计前的准备工作

为保证混凝土的质量，在混凝土配合比设计前，设计人员要做好下列工作：

（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构件截面的大小、钢筋布置的疏密，以便考虑采用水泥品种、强度等级及石子粒径的大小等参数。

（2）熟悉施工工艺，如输送、浇注的措施，使用机械化的程度；了解施工过程中对混凝土凝结时间的要求，以便设计时选用合适的坍落度、用水量、外加剂品种及其掺量。

（3）了解对混凝土是否有特殊性能的要求，以便于确定所用水泥的品种和粗骨料粒径的大小；同时对所购原材料的质量和材料的供应能力也应做到心中有数。

2 原材料的选择

2.1 水泥

水泥是决定混凝土成本的主要材料，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水泥的品种和强度等级。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，并考虑当地的水泥供应情况作出选择。泵送混凝土一般宜选择普通硅酸盐水泥，尤其对早期强度要求较高的、用于冬季施工以及重要结构的高强混凝土，但大体积混凝土不宜使用，水泥材料选择期间要做好水泥的性能检测，严格控制水泥质量。

2.2 骨料

粗细骨料都应符合有关标准的要求。正确选择骨料能确保混凝土工作性、强度和经济性。

（1）细骨料 ：砂子的颗粒级配合理、含泥量低有利于混凝土强度和工作性的提高。天然砂是理想的细骨料，使用时应正确选择细度模数。配制高强混凝土时应用粗砂，普通流态混凝土用中砂。砂子的细度模数影响混凝土的砂率和用水量。砂率高用水量大，坍落度损失快；砂率偏低容易产生泌水和离析。

（2）粗骨料：石子的粒径大小和级配影响混凝土的用水量、砂率和工作性。配制高强混凝土和高性能混凝土时应采用高强度的碎石。石子的粒径应根据混凝土性能要求，结构断面尺寸、钢筋间距等进行选择。其中最大粒径不得超过结构断面最小尺寸的 1/4，且不得超过钢筋最小间距的 3/4，采用泵送工艺时石子最大粒径应小于泵出口管径的 1/3，否则会产生堵泵现象。

2.3 外加剂

外加剂的选择原则：

（1）根据所配制的混凝土类型选择相应的外加剂品种，泵送混凝土应掺用泵送剂或减水剂。

（2）根据混凝土的原材料、配合比和强度确定对外加剂的减水率和掺量的要求。

（3）根据工程类型、气候条件、运输距离、泵送高度等因素，确定对坍落度损失程度、凝结时间和早期强度的要求。

（4）其他特殊要求，如抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、耐磨性等。

最后通过混凝土试配，经济评估后才能应用外加剂。

2.4 矿物掺合料

常用的矿物掺合料有粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰、钢渣粉、磷渣粉等。配制商品混凝土时对矿物掺合料的基本要求是：

（1）售价低、具有一定的水化活性，能替代部分水泥，在保证强度和其他性能的前提下，应多掺矿物掺合料以降低混凝土的成本。

（2）需水量比小，颗粒级配合理能提高拌合物的流动性。

（3）高强混凝土宜复合掺用粒化高炉矿渣粉、粉煤灰和硅灰；粉煤灰等级不应低于Ⅱ级；对强度等级不低于 C80 的高强混凝土宜掺用硅灰。

3 混凝土配合比的设计

普通混凝土的配合比设计参照 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》要求，对于有特殊要求的混凝土配合比设计亦可参照此规程经过试配确定。在施工过程中应及时积累资料，为合理调整混凝土配合比提供依据。

3.1 初步计算配合比

（1）计算混凝土配制强度。

（2）计算水胶比。

（3）选取用水量，单位用水量的选取通常参照规程进行，即根据混凝土的坍落度、粗骨料的品种及粗、细骨料的最大料径确定。其中泵送混凝土的坍落度应根据建筑结构物的特点（如建筑物高度、泵送部位）、使用泵的性能、混凝土捣实方式和耐久性要求等进行选择。为满足施工时对混凝土坍落度要求，搅拌站在混凝土配合比设计时选定的坍落度应为泵送要求的坍落度与运输中混凝土坍落度损失之和。

（4）用水量确定后，通过水胶比计算确定胶凝材料的用量、掺合料的用量及外加剂的用量。

（5）砂率的选取。根据骨料的技术指标、混凝土拌合物性能和施工要求，参考既有历史资料确定。当缺乏砂率的历史资料时，可根据规程的要求选取。

（6）计算粗、细骨料用量，可用重量法或体积法直接求得粗、细骨料用量。

3.2 混凝土配合比的试配

在计算配合比的基础上进行试拌并进行混凝土强度试验。试拌应采用三个不同的配合比，其中一个应为初步计算配合比（基准配合比），另外两个配合比的水胶比宜分别增加和减少 0.05，用水量应与基准配合比相同，砂率可分别增加和减少 1%。三个配合比分别进行强度试验。

4 混凝土配合比的调整与确定

混凝土试配过程中可能会出现各种现象，达不到设计的要求，因此应对配合比进行适当调整以确定最终的施工配合比。

4.1 和易性

和易性达不到设计要求时的调整方法见表 1。

表 1 和易性达不到设计要求时的调整方法

4.2 强度

根据不同配合比的混凝土强度试验结果，宜绘制强度和胶水比的线性关系图，或用插值法确定略大于配制强度对应的胶水比。

在试拌配合比的基础上，用水量和外加剂用量应根据确定的水胶比作调整。

胶凝材料用量应以用水量乘以确定的胶水比计算得出。

粗细骨料用量应根据用水量和胶凝材料用量进行调整。

4.3 容重

当混凝土拌合物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，上述调整的配合比可维持不变；当二者之差超过 2% 时，应将配合比中每项材料用量均乘以相应的校正系数。

5 结束语

在满足规范要求的前提下，配合比设计应从经济、工作性能、质量等方面综合考虑，择优选用。作为配合比设计人员应注意收集每次配合比设计、混凝土强度及施工情况的详细数据，并对这些数据进行统计分析，积累经验，对以后的工作提供帮助。

[1] 曹世晖编．高职高专建筑工程类专业“十二五”规划教材：建筑工程材料与检测[M]．长沙：中南大学出版社，2013．

[2] JGJ 55—2011．普通混凝土配合比设计规程[S]．

提及混凝土的配合比设计，通常可按照经验或国家标准先取一个常规值，计算出各原材料的使用量。然后试配，由试配出的混凝土性能进行调整各原材料的用量，最终得到性能最优时的混凝土配合比。对于经验丰富的技术人员来说，配合比的调整比较容易，但对于新手来说，由于原材料较多，影响因素复杂，对各种现象的出现，常常无从下手，本文为笔者在北京桥昌混凝土搅拌有限公司实习半年以及理论实践学习后，关于混凝土试配过程中出现的现象及如何调整混凝土配合比等问题的一点心得体会。

1 混凝土的介绍

混凝土是由一定比例的水、水泥、矿物掺合料、外加剂、细骨料、粗骨料诸多种物质相互混合，并均匀拌制后形成的一种建筑材料，其为一种振捣密实成型、养护硬化而成的人工石材，在工程施工建设过程中得到广泛应用，是一种全世界通用的重要建筑材料。

2 混凝土试配过程中可能出现的现象

进行混凝土配合比试配时，主要有四种现象：一是当试样拌出的拌合物坍落度和扩展度不良，即流不开或者流动度和坍落度不达标； 二是粘聚性不良，即粗骨料和浆体包裹性不好；三是保水性不好，即浆体周围泌水；四是离析现象，即粗骨料和浆体相互分离。

应在保证水灰比不变的条件下相应调整用水量和砂率，直到符合要求为止，然后提出供混凝土强度试验用的基准配合比。

3 如何调整混凝土配合比

3.1 坍落度过小应采取的措施

如果坍落度过小, 可采取两种措施：一是维持原水灰比不变，略微增加用水量和水泥用量；二是略微加大砂率。

3.1.1 每调整增大10 mm坍落度，增加水泥量及水量 2%

例 1：C25 等级混凝土配合比，坍落度要求为 80～100mm，经设计计算后配合比如下：mw=180kg/m3、mc=360kg/m3、ms=620kg/m3、mg=1235kg/m3，水灰比为 0.50，砂率为 33%，总用量为 2395kg/m3。试配的拌合量为 16L（38.32kg），相应的用量为 mw=2.88kg、mc=5.76kg、ms=9.92kg、mg=19.76kg，进行试拌后拌合物坍落度为 60mm，达不到 80～100mm 的坍落度设计要求，需调整计算及确定调整后的配合比。

调整：观察拌合物发现砂率适中，用增加用水量和水泥用量方法，来满足设计要求的坍落度。 根据每调整增大 10mm 坍落度增加水泥量及水量为原水泥量及水量的 2%，假如坍落度设计值为 90mm，现需调整增大 30mm（已知设计要求坍落度为 80～100mm，试拌后坍落度为 60mm，所以相差大约 30mm），则要追加水泥量为 360×2%×3=21.6(kg/m3)；要追加水量为 180×2%×3=10.8(kg/m3)；相应 16L 的调整量为水泥量为 21.6×0.016=0.35(kg)，水量为 10.8×0.016=0.17(kg)。追加后拌合物的坍落度为 90mm，满足设计坍落度 80～100mm 要求。实测密度为 2420kg/m3，但是计算密度为 (180+10.8)+(360+21.6)+620+1235=2 427(kg/m3)，实测与计算密度之差的绝对值为 2427-2420=7(kg/m3)，7/2427=0.3%，不超过计算密度的 2%，所以调整后配合比的用量为：mw=191kg/m3、mc=382kg/m3、ms=610kg/m3、mg=1237kg/m3，密度为 2420kg/m3。

此例子调整后的水灰比仍然为 0.50，满足水灰比不变的要求。在实际试验中用了这种方法，速度非常快，从而提高了工作效率。

3.1.2 提高砂率 1% 的方法

追加砂量=原来石量/(1-后来砂率)-原来石量-原来砂量。

调整：观察拌合物发现砂率偏低，用加大砂率法。首先提高砂率 1%

则追加砂量为：1235/(1- 4%)-1235-620=16.2(kg/m3)

相应 16L 的调整量为：16.2×0.016=0.26(kg)

追加后拌合物的坍落度为 90mm，满足设计坍落度 80～100mm 要求。实测密度为 2400kg/m3，但是计算密度为：180+360+(620+16.2)+1235=2411(kg/m3)，实测与计算密度之差的绝对值为 2411-2400=11(kg/m3)，11/2411≈0.5%，不超过计算密度的 2%，所以调整后配合比的用量为

此例子调整后的水灰比仍然为 0.50，满足水灰比不变的要求。在实际试验中此方法速度快，提高了工作效率。

3.2 坍落度过大应采取的措施

如果坍落度过大，也是维持原水灰比不变，略增加砂量及石子量，或减少砂率。具体计算方法为：

3.2.1 每调整减少 30mm 坍落度增加砂及石量为 60kg

例 2：C25 等级混凝土配合比，坍落度要求为80～100mm，经设计计算后配合比如下

mw=180kg/m3、mc=360kg/m3、ms=620kg/m3、mg=1235kg/m3，水灰比为 0.50，砂率为 33%，总用量为 2395kg/m3。试配的拌合量为 16L，则相应的用量如下：mw=2.88kg、mc=5.76kg、ms=9.92kg、mg=19.76kg，进行试拌后拌合物坍落度为 130mm 。需调整计算及确定调整后的配合比。

调整：观察拌合物发现砂率适中， 用增加用砂量和石子量方法。根据每调整减少 30mm 坍落度增加砂及石量共为 60kg（已知设计要求坍落度为 80～100mm，试拌后坍落度为 130mm，所以相差大约 30mm)，

则追加砂量为 60×33%=19.8(kg/m3)

追加石子量为 60-19.8=40.2(kg/m3)

相应 16L 的调整量为：

砂量为 19.8×0.016=0.32(kg)

石子量为 40.2×0.016=0.64(kg)

追加后拌合物的坍落度为 90mm，满足设计坍落度80～100mm 要求。实测密度为 2400kg/m3，但是计算密度为：180+360+(620+19.8)+(1235+40.2)=2455(kg/m3)

实测与计算密度之差的绝对值为：

超过计算密度的 2%，得 δ=2400/2455≈0.978，所以调整后配合比的用料量为

3.2.2 降低砂率 1% 的方法

追加石量=原来砂量/后来砂率-原来砂量-原来石量。

引用例 2 调整此方法。

调整：观察拌合物发现砂率偏高， 用降低砂率法。 首先降低砂率 1%

则追加石量为 620/32%-620-1235=82.5(kg/m3)

相应 16L 的调整量为：82.5×0.016=1.32(kg)

追加后拌合物的坍落度为 90mm，满足设计坍落度 80～100mm 要求。实测密度为 2400kg/m3，但是计算密度为 180+360+620+(1235+82.5)=2478(kg/m3)，实测与计算密度之差的绝对值为 2478-2400=78(kg/m3)，78/2478=3.1%，超过计算密度的 2%，得 δ=2400/2478=0.969，所以调整后配合比的用料量为：mw=174kg、mc=349kg、ms=601kg、mg=1276kg，密度 2400kg/m3，砂率 32%。

3.3 采用举一反三或者触类旁通法，以此提高效率

在试配、调整实际工作中，能够得出如下方法：如果连续几个配合比使用同种原材料，那么就可以借鉴此配合比的数据以节约试验时间，提高效率。如果用同一种材料只做一个配合比那么就必须按照《普通混凝土配合比设计规程》的要求，混凝土强度试验时至少应采用三个不同的配合比。当采用三个不同的配合比时，其中一个个作为基准配合比，另外两个配合比的水灰比，宜较基准配合比分别增加和减少 0.05；用水量应与基准配合比相同，砂率可分别增加和减少 1%。

4 结束语

在实际试验中，普通混凝土配合比的试配及调整必须快速。在坍落度、粘聚性及保水性不符合要求时，必须快速判断不符合设计要求的原因，并快速计算出需调整的量值供调整。采用上述方法是行之有效的。中国混凝土和水泥以及外加剂行业著名专家——王栋民教授和陈建奎教授曾最先提出高性能混凝土（HPC）配合比设计新法——全计算法，对混凝土配合比的试配及调整具有重要的指导意义。

随着城市建设规模的不断扩大，使得高层建筑施工越来越多，同时混凝土结构应用日益增多，对混凝土质量要求也越来越高。而影响混凝土质量的因素有很多，其中混凝土配合比为关键因素，因此对混凝土试配以及后续生产过程中的配合比设计调整及其质量控制进行分析具有重要意义。

例 1 调整此方法。