堆石混凝土坝技术网-HSCC配合比设计

配合比设计中常采用的设计参数

配合比设计参数	内容	工程取值范围
理论用水量（W）	混凝土搅拌过程总加入的水、骨料表面含水以及外加剂含水的总称	170kg～200kg
粉体材料量（P）	混凝土中粒径在0.08mm以下颗粒的总称，主要包含水泥、掺合料、机制砂中石粉、天然砂与石子中含泥	0.16m³～0.20m³
砂体积（S）	单方混凝土细骨料及掺合料中粒径在5mm~0.08mm范围内颗粒的总体积	——
粗骨料用量(VG)	单方混凝土所采用的石子中0.08mm以上颗粒体积与细骨料中5mm以上颗粒体积之和	当细骨料为级配良好的中砂时，建议粗骨料用量为260 ~320 L/m³。当细骨料为粗砂时，建议粗骨料用量为240 ~300 L/m³。
设计含气量（AIR）	设计单方混凝土中的空气含量	1.5%～4.0%，有抗冻要求时根据抗冻等级确定
砂浆体积（M）	混凝土去掉粗骨料用量与设计含气量后剩余部分的体积	——
水粉比(W/P)	单方混凝土中理论用水量与粉体材料量的体积比	0.80~1.00
水泥掺量(C)	单方混凝土中水泥占粉体材料量的体积百分比	当强度等级为C₉₀15~C₉₀25，水泥掺量通常为20%~40%。
体积砂率(S/M)	单方混凝土中砂体积与砂浆的体积百分比	采用中砂时，推荐的体积砂率为40%~46%，当采用粗砂时推荐的体积砂率为42%~48%
外加剂掺量(AD)	外加剂与粉体材料量的质量百分比	——
注：高自密实性能混凝土配合比计算实例见附件1。

高自密实性能混凝土的水泥用量

序号	混凝土强度等级	水泥强度等级	水泥用量（kg/m3）
1	C₉₀10	P.O 42.5	100～170
2	C₉₀15	P.O 42.5	130～190
3	C₉₀20	P.O 42.5	150～210
4	C₉₀25	P.O 42.5	200～240
5	C₉₀30	P.O 42.5	200～270
6	C₉₀35	P.O 42.5	200～300
注：1.水泥用量适用于采用粉煤灰作为掺合料的高自密实性能混凝土，采用其他掺合料的可根据实际情况调整。 2. 水泥用量适用于抗冻等级小于F200的高自密实性能混凝土，对于F200及以上的高自密实性能混凝土可适当提高水泥用量。

配合比方法：

高自密实性能混凝土配合比宜采用绝对体积法进行设计。

首先依据设计强度等级、水泥型号、掺合料类型及掺量确定水胶比，之后依据流动性要求确定单位体积用水量、砂率，最后通过前述各种参数及材料密度计算得到计算配合比，并通过试配调整最终确定配合比。

配合比性能指标

高自密实性能混凝土的自密实性能指标（来源：SL 678-2014，NB/T 10077-2018）

检测项目	性能指标	配合比试验建议性能指标
坍落度, mm	260～280
坍落扩展度, mm	650～750	680～710
V形漏斗通过时间, s	7～25	12～20
自密实性能稳定性, h	≥1
注：1.性能指标应在配合比试验和入仓前同时满足； 2.自密实性能稳定性1h的基本要求：坍落度、坍落扩展度和V漏斗时间满足性能指标的同时，1h的坍落扩展度不小于初始值的95%。

高自密实性能混凝土与传统自密实混凝土对比

工程常用参数	高自密实性能混凝土	传统自密实混凝土
设计强度等级	主要为C15和C20	主要为C30以上
设计龄期	主要为90天龄期	主要为28天龄期
水泥用量	水泥用量少，大部分工程配合比水泥用量一般在130~180kg/m³范围内	大部分工程配合比水泥用量大于等于250kg/m³
掺合料	粉煤灰是工程常用的掺合料，混凝土中粉煤灰用量为200~300kg/m³，当工程不具备粉煤灰供应条件时，可用石灰石粉作为掺合料	常用掺合料为粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰等各种掺合料
骨料	为实现较好的自密实性能，高自密实性能混凝土的骨料总量较常规混凝土略低，为560~640L/m³，同时细骨料用量高于常规粗骨料	混凝土中骨料用量通常不低于600L/m³，粗骨料用量高于细骨料
外加剂	所需的外加剂对减水率要求不高，但对流动性要求较高，建议采用高性能减水剂，也可采用高效减水剂。	所需的外加剂具有较高的减水率，较好的降低混凝土拌和物粘性的能力，对流动性能保持能力要求不高。

附件1：高自密实性能混凝土配合比计算实例.pdf

高自密实性能混凝土配合比设计

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选择绝对体积法背景：高自密实性能混凝土的工作性能，是混凝土拌合物受重力作用，在特定的边界条件下，其内部各组成部分相互作用、运动的宏观体现。拌合物中的石、砂和粉体颗粒的大小、形状以及体积分数，对高自密实混凝土的工作性能有重要影响，采用绝对体积法，相比使用质量参数更接近混凝土工作性能的物理本质，在配合比试验中能更有效地控制拌合物工作性能。

粗骨料用量：粗骨料在混凝土中起到骨架作用，同时还能减少水、胶凝材料用量，提高混凝土耐久性能，降低混凝土材料成本，但粗骨料过多会对自密实性能造成负面影响。在进行自密实混凝土配合比设计时，当细骨料为级配良好的中砂时，建议粗骨料用量为260 L/m3~320 L/m3。当细骨料为粗砂时，由于砂中粗颗粒多影响了砂浆对粗骨料的包裹、润滑性能，因此建议粗骨料用量为240 L/m3~300 L/m3。

水粉比：大坍落度混凝土、一般的大流态混凝土相比，高自密实性能混凝土最大的特点是在具有良好的流动性时，还具有优异的匀质性。实现这种性能需要浆体具有适当的粘性，配合比设计采用的各项参数中，水粉比对浆体粘性具有决定性影响。水粉比过大浆体粘性不足，大流动性下混凝土已发生离析沉降等不均匀现象。水粉比过小浆体粘性过大，混凝土难以实现自密实，同时可能造成泵送过程中堵管，因此高自密实性能混凝土需要适宜的水粉比。根据我公司工程数据统计，高自密实性能混凝土水粉比主要集中在0.80~1.00范围内。

水泥掺量：传统混凝土配合比设计方法通过改变水胶比来调整混凝土强度，但这样会改变混凝土中浆体的性能，进而影响混凝土的工作性能。因此在对高自密实性能混凝土配合比强度进行调整时，利用不同胶凝材料对强度影响的差异，通过调整胶凝材料中水泥占比既可以保持净浆性能不发生显著变化，又可以得到不同强度的混凝土。当强度等级为C9015~C9025，水泥掺量通常为20%~40%。

外加剂掺量：化学外加剂尤其是减水剂的出现，是混凝土实现自密实性能的基本条件。当混凝土配合比中所有参数确定后，外加剂掺量依据混凝土的实际流动性能与目标流动性能的关系确定。

配合比设计方法：传统的自密实混凝土配合比设计方法与之相似，虽然引入了用量单方混凝土骨料用量及砂浆中砂的体积分数替换砂率，但用水量及胶凝材料用量仍依据水胶比进行确定，本质上都是以混凝土硬化性能（强度）为主导因素进行配合比设计，而自密实混凝土与普通混凝土相比最大的特点是自密实性能，是一种混凝土凝结硬化前的性能，因此以自密实性能为主导进行高自密实性能混凝土配合比设计可以得到更为优异的混凝土配合比。

北京华石纳固科技有限公司与清华大学基于联合中心进行研发共同提出的高自密实性能混凝土配合比设计方法