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结合国内外规范合理设计混凝土配合比李永荃摘要：通过阿尔及利亚高速公路的施工，如何采用欧洲的规范，针对混凝土配合比怎样进行合理的设计，以及和国内混凝土配合比设计的差别，怎样结合国内的规范进行混凝土配合比的设计。关键词：欧洲规范；配合比设计；国内混凝土设计规范；欧洲混凝土配合比设计方法前言阿尔及利亚东-西长近400公里，属地中海气候。阿尔及利亚东-西高速公路是阿国最大的工程，项目位于阿尔及利亚北部，东起首府阿尔及尔，西至奥兰，和环地中海其他国家高速公路相连。新疆兵团建科院承包的W1标和W2标标段，共涉及桥梁20多座，涵洞78座，共计混凝土方量10万m3。由于项目区气候以高温和多风为主，项目所需混凝土方量极大，且运输距离远，因此需要详尽的计算书，以及严格的拌和站适应性验证。阿国设计配合比设计方法中，许多参数具的确定较为困难，为此通过大量试验与工程验证表明，采用现有欧洲规范，同时结合国内相关规范，进行各种配比参数的合理选取和试验，能够取得良好效果。1合理选取原材料阿尔及利亚资源匮乏，缺乏配置混凝土所使用的原材料，砂石骨料品质差，与国内差异较大。因此，在原材料选取时，要根据实际情况，采取灵活手段或方法。（1）水泥阿尔及利亚国家水泥厂很少，相关规范对水泥品种划分及命名区别较大。为此，在水泥品种选则时，多是根据水泥化学成分，与国内规范进行对比进行。阿国水泥大部分为CEMII42.5，相当于国内普通硅酸盐水泥42.5，试验方法和国内一样，但是在水泥强度上，其对抗折强度没有定量要求，抗压强度要求为2天和28天龄期。同时，当地对于水泥细度也没有要求，许多水泥细度在百分之十几，水泥富裕强度很低，要求的初凝时间大于125min，因此相对来说水泥用量要偏高。（2）砂子法国和欧洲规范要求砂子的规格在3mm以下，这个国家砂子产量少，且坚固性不是很好，砂子的干净程度以砂当量来控制，砂当量普遍较低，国内砂子规格为0-5mm,在砂率的选取上考虑3-8mm石子的粒径含量。（3）石子阿尔及利亚几乎没有卵石，因此在配置混凝土时需全部采用碎石。石子规格一般为8/3、15/8、25/15，粒径比较小，划分较细，软弱颗粒含量较多。石子主要以洁净度、徽的瓦尔、洛杉矶磨耗为控制指标。（4）外加剂考虑到混凝土强度、高温天气、远距离运输和浇筑等因素的影响，工程中选用的外加剂主要为减水剂和缓凝剂，或者缓凝和减水的复合型减水剂。阿国现有的减水剂主要为聚羧酸盐高效减水剂，其减水效果较好，属于目前国际承认的高效减水剂，通过试验发现其减水率可以达到30%～35%。阿尔及利亚缓凝剂的效果也很好，试验证明缓凝剂和减水剂的混合使用，可极大降低混凝土坍落度损失，延缓混凝土凝结时间和水化热。但是，阿国生产的减水剂稳定性较差，因此在实际运用中需多加注意；尤其复合型高效减水剂对于混凝土的可调性相对较差，为此可根据混凝土等级和季节等因素予以选取。在个别情况下，外加剂对水泥的适应性不好，使得混凝土有时会出现紧缩现象。2合理设计混凝土配合比（1）水灰比和配置强度的选取在配合比设计时，阿尔及利亚主要采用法国规范。其中混凝土强度计算方法与国内一样，均采用鲍罗米公式，但算式有所差别。阿国采用公式为Fce=KCe（C/E-0.5），其中K为系数，与水泥和骨料有关，一般为0.45～0.50之间；Fce表示混凝土配置强度，为满足立方体试件的抗压强度（Mpa），要求：①Fce≥Fc28+λ（Ce-Cmin），②Fce≥1.1Fc28，其中Fc28为设计龄期。所不同是，阿国混凝土试件要求与国内（立方体试件）不同，其标准试件为圆柱体（高×宽=16×32cm）。考虑到立方体试件和圆柱体试件的差异，采用相同的国内混凝土强度等级，用同一盘混凝土分别成型立方体试件和圆柱体试件，同时做两类试件的抗压试件，获得大量的试件抗压强度数据。根据对数据的分析比较，在28天强度时，阿尔及利亚混凝土等级和国内混凝土等级比值为1：（1.1-1.2），因此在运用国内鲍罗米公式计算水灰比时，设计强度需要乘以（1.1-1.2）的系数，为此可以直接用国内规范来计算水灰比。进一步用以上方法计算出不同情况下的水灰比，并与阿过规范的计算值进行对比，发现两者的理论水灰比很接近，相差不到+（-）0.05，实际工程中一般选取两者中的较小值作为基准水灰比。（2）砂石骨料比例的确定法国及欧洲规范中关于砂石骨料比例的确定有一套理论公式，主要是采用级配合成曲线理论确定各种骨料比例，这与国内设计沥青配合比方法类似。阿尔及利亚最常用是FAURY方法，首先考虑骨料粒径、钢筋、模板等因素，求解合成曲线的最大粒径和骨料筛分，得到一条理论合成曲线；然后根据各种骨料筛分，确定比例，然后再合成与理论曲线相符合的曲线。此方法与国内规范要求区别较大，国内规范只是规定了一些参数范围，为此可以采取按比例混合的方法，尽可能使混合料密度最大。法国规范中要求所有石子和砂子比例（G/S）宜小于等于2.2，按照国内砂率概念考虑，砂率宜大于31%。此外，FAURY公式中还有一些经验参数需要确定，其与骨料种类及混凝土坍落度有关。经验数据不足时，可以在给定范围内计算出参数比例，然后用国内设计配合比方法计算后加以比较确定。值得注意的是，与国内混凝土砂石骨料相比，阿尔及利亚砂子的规格为3mm以下，国内砂子规格则为5mm以下；因此，砂率的计算要考虑3-8mm石子的量。在此情况下，如果采用FAURY方法确定砂石骨料比例，需要先采用图解法，然后再做局部调整，获得砂石比例的体积比，最后根据砂石密度以及空隙比，确定所需的骨料和水泥重量。（3）水泥的确定欧洲规范和法国规范把普通水泥划分为27种产品，总体可归纳以下5个主要类型：—CEMI普通（波特兰）水泥；—CEMII复合普通水泥；—CEMIII矿渣硅酸盐水泥；—CEMIV火山石水泥；—CEMV复合水泥。根据以上五类水泥的化学物质组成，本工程选用的是CEMIICPJ42.5复合普通水泥，相当于国内的普通硅酸盐水泥。此外，有些桥梁下部处于有硫酸盐侵蚀的水环境中，为此采用了CEMI-CRS42.5型水泥，相当于国内的抗硫酸盐水泥。水泥用量确定时首先要考虑水的用量，按FAURY方法，用水量是所有干料的空隙率，即相当于水的体积量。这与国内密度法相同，但其空隙率要求用公式计算，需要合成曲线的最大粒径，然后根据混凝土坍落度选取参数，求取理论空隙率，这其中并没有考虑减水剂的作用。由于在阿国基本没有减水率的概念，也不提供减水率数据，只是将低坍落度配合比增加到高坍落度后，进行水泥强度的比较，则采用上述空隙率计算方法确定的水泥用水量偏高。为此，在计算干料体积时应以减水后的用水量为准，可结合国内方法，做试验获得合理的外加剂减水率，用空隙率减去该数值，然后根据水灰比得到水泥用量。同时，阿国规范对于水泥最小用量也有要求，例如，RN27水泥用量应大于等于350㎏/m3，RN35水泥用量应大于等于400㎏/m3。3结论对比国内外关于普通混凝土配合比设计方法，国内在混凝土骨料比例的选取时多依据经验，各种骨料比例的确定不够科学。在混凝土用水量和砂率的选取上，也主要依靠经验，方法较为繁琐，一旦对于混凝土配合比设计的经验较少，则设计配合比与最优混凝土级配相差较大。由于其中许多参数值是根据本国情况获得的经验值，其是否适用于我国规范还需要进行验证，在应用时需要对各参数进行适当的修订和检验。然而，由于对刚开始接触混凝土配合比设计的人员来说，采用FAURY方法混凝土配合比是一种较为简单的方法；因此，在计算混凝土配合比参数时，多是按照此方法进行设计，可以快速确定砂石比例。然后在此基础上，根据所需混凝土要求进行调整，如果需要采用国内规范，则应认真对照规范要求进行合理调整。根据上述方法，在实际工程中，通过混凝土试拌，其效果很好，一方面能很快确定混凝土骨料的比例；另一方面，混凝土在拌和站和施工过程中的各项性能也很好。为此，将欧洲FAURY方法和国内设计配合比设计方法相结合，可以起到事半功倍的效果。参考文献：1、P18-010《结构混凝土的分类和定义》欧洲标准和规程2、P15-010《水硬粘结料水泥的使用指南》欧洲标准和规程3、P15-010-1《普通水泥的组成成分，规范和相符性标准》欧洲标准和规程4、P18-540《混凝土骨料规范》欧洲标准和规程5、JGJ52-006《砂石骨料规范》国内标准和规程6、GB175-2007《硅酸盐、普通硅酸盐水泥规范》国内标准和规程7、JGJ55-2000《普通混凝土设计规范》国内标准和规程