1组成材料影响

混凝土所用材料种类繁多，包括拌合水（自来水、地表水、地下水，回收水）、砂（河砂、山砂、机制砂、混合砂）、粗骨料（碎石、卵石、再生骨料）、掺合料（粉煤灰、矿粉等）、水泥、外加剂（减水剂、膨胀剂、防水剂等）。

原材料性能显著影响混凝土配合比的设计参数，主要有：

（1）清洗搅拌机、运输车及混凝土剩料分离所产生的回收水中，所含泥粉的成分为已水化的水泥、掺合料颗粒及骨料微细颗粒，重新进入混凝土后，不再具有活性，而且还会破坏胶凝产物和骨料的粘结，由此可见，回收水中的泥粉不应用作胶凝材料。这种泥粉的存在既减少了实际的拌合水量，又额外吸附减水剂，降低其减水率。还可能引起混凝土在运输、浇筑过程中坍损严重，浇筑后裂缝增多。因此，回收水用作拌合水时，应对含泥量进行严格控制。

（2）骨料的种类及其自有性能，如含泥量、泥块含量、细度模数、级配、空隙率、吸水率都会影响混凝土性能。应相对固定砂石的产地和生产厂家，以保持材料质量的稳定性。

（3）掺合料对混凝土的影响人所共知，其性能稳定是技术人员的共同企盼。

（4）现在水泥品牌多，同种类、同等级不同品牌的水泥性能有一定的差别。JGJ55《普通混凝土配合比设计规程》要求水泥品种、质量有显著变化时应重新设计，但在生产过程中，用同种类、同等级不同品牌的水泥进行替代，而配合比不调整的情况并不少见。这种现象是水泥采购不稳定（如水泥供应突然中断）造成的，难以完全避免，在不具备重新设计条件（主要是时间因素）时，应作为设计更改进行控制。

（5）减水剂是参与混凝土配制的重要材料，其减水率、对混凝土和易性的影响、和水泥的适应性及表现都是配合比设计需要检测的内容。

（6）其它外加剂一般是混凝土需方要求加入的，搅拌站技术人员应关注外加剂的加入对混凝土的影响，并在配合比设计时满足相关技术规范的要求。

2GB/T19001-2008：7.3条款要求

GB/T19001-2008《质量管理体系要求》等同采用国际标准ISO9001：2008，阐述质量管理方面的要求，其重要意义已得到认可。该标准为英文直译，技术人员在理解、运用时难度较大。其中7.3条款规定了产品设计和开发的要求，结合混凝土设计特点，作如下介绍：

2.1设计策划

设计策划是指针对某一特定（群）配合比，所进行的设计前准备，也就是设计计划。策划内容包括：设计分几个阶段，每个阶段需要哪些活动，如何分工；如果设计分组开展，各小组工作如何安排，小组之间的工作如何对接等。

有效的设计策划，可以有的放矢，考虑周到，减少随意性，设计成果更有保障。策划应随着设计进程进行调整，以适应新情况。

2.2设计输入

设计输入是指配合比设计的依据、要求。包括：混凝土的和易性、、耐久性等方面的要求；技术规范对设计方法和设计要求的规定；工程规范对混凝土的要求，如水泥用量、水灰比要求等；以前的设计经验。

JGJ55《普通混凝土配合比设计规程》、GBJ146《粉煤灰混凝土应用技术规程》等技术规范，规定了混凝土配合比设计的基本方法，设计人员应熟练掌握，并随着设计经验不断增加，逐步形成以设计经验为主导，制定初步配合比，再加以充分、有效验证的设计思路。

应对配合比设计依据、设计要求进行评审，确保两者的充分性、适宜性，而且要完整、清楚，不自相矛盾。

2.3设计输出

混凝土配合比的设计输出，是指根据设计输入，经计算、试配、确定的配合比报告，包括各项原材料要求、材料用量、生产控制参数（如搅拌时间）等。在商品混凝土公司，设计经验对配合比报告的形成，起着非常重要的作用。

2.4设计评审

设计评审贯穿在设计各个阶段，根据需要进行。常言说得好“三个臭皮匠顶个诸葛亮”，经过多方面的评审讨论，各种错误就容易发现、改正，设计水平更容易提高。现在混凝土公司只由一人“形成”配合比的并不少见，其原因是一方面缺少具备评审能力的人（公司培养设计团队的意识不强），另一方面设计人员不同的设计习惯难以融合、互补。

试验室乃至公司领导应认识到评审配合比的重要性，并完善相关制度。

2.5设计验证

设计验证就是采取一定的手段，通常是在试验室（再次）配制、检测混凝土，来确定配合比是否能够满足设计要求（设计输入），包括、和易性、混凝土硬化后的耐久性能。验证活动可能不止一次，验证不合格的，应调整后再验证，直至验证合格。

2.6设计确认

生产配合比应能满足生产、运输、施工要求，必要时应通过试生产、试运输、试施工（或模拟施工），以确认所要供应的混凝土能够满足各方面要求。

2.7设计更改

配合比设计更改主要发生在生产过程中参数调整（如砂率），不同品牌原材料代替，对生产数据（、流动性）分析后调整水胶比等配合比参数。对这些更改应进行适当的验证、确认。对经常出现的配合比更改（如砂率调整），可进行（试验室）系统验证，作为多次相同调整的依据。

如果更改内容较多，或者更改导致验证内容较多的，则需要重新设计，重新设计应满足7.3条款的要求。

3配合比储备——群配合比设计

当设计时间充足时，应通过系统试验，进行群配合比设计，形成各类混凝土的备用配合比。群配合比设计应包括下面几个过程：

（1）以同一种水泥和同一种减水剂的组合作为一个配合比群，不同的群包含不同类型的配合比。如由闽福P·O42.5R+缓凝减水剂YQ-B2组成的群配合比，等级宜为C15至C50，如果超出C50，则因为用水量难以降低，导致胶凝材料用量偏高，不能满足规范、成本要求；而闽福P·O42.5R+HPWR-R型XY-B减水剂组成的群配合比，等级范围宜为C35至C65，若混凝土等级低于C35，则和易性差，难以施工。

（2）根据水泥和减水剂的组合特点，可将群配合比分为多个系列，可能包括：

（A）常规泵送混凝土；

（B）常规非泵送混凝土；

（C）水下桩或坍落度180mm以上的混凝土；

（D）路面混凝土；

（E）碎石级配为5～10mm的混凝土。

这几个系列的混凝土性能差异显著，配合比参数、材料组成明显不同，在计算、试配、确定配合比时应分别进行。

加入其它外加剂的混凝土，因为外加剂往往由工地方指定，混凝土公司无法事先设计，只能在获得订单信息后，依据群配合比的经验数据，进行生产配合比设计。

（3）群中每一系列配合比参数的设置，应根据混凝土所在系列的特点进行，包括最小水灰比、最大水灰比、水灰比间隔。

配合比试验数量及参数的设置，应保证系统试验数据能够为形成生产配合比提供足够的支持。系列内各个配合比的试验数据应相互支持，具有可分析性。

系列配合比的用水量不必相同，因属同一系列，混凝土用水量也不会相差悬殊。可以根据每个配合比混凝土的和易性要求，设置用水量及减水剂掺量，以使系统试验既能分析，又能使试验拌合的混凝土具有良好的和易性，为以后形成生产配合比提供减水剂、用水量方面的依据。混凝土以灰水比为分析项，用水量少量改变对混凝土-灰水比分析的影响，可以忽略不计。

系列内配合比掺合料的取代率应保持一致，或者和水灰比相对应。粉煤灰超量系数的设定，不同设计人员的设计习惯不同。笔者认为，在进行等级较低或5～10mm级配碎石的混凝土设计时，使用较高的超量系数，可以在微量增加成本的条件下，加大胶凝材料用量，改善混凝土和易性。不应从需要方面，提高粉煤灰的超量系数。

砂率应根据每个配合比混凝土的和易性要求设定，各配合比不必相同。

（4）数据分析

系列配合比的数据分析主要是指，和灰水比的关系，其他龄期（1d、3d、7d、56d、90d）和28d比例，用水量、减水剂掺量和混凝土流动性的关系。

抗压、抗折和灰水比的关系可分别通过一元线性回归进行分析。表1、表2是笔者在一次系列配合比试验中形成的分析资料，包含六个灰水比，每个灰水比三次试验，共试配18盘。

用Excel进行数据拟合，见图1。根据拟合公式推定各等级的灰水比，结果见表2。

较难分析。可依据系统试验数据，估算生产配合比的用水量、减水剂掺量，再进行验证确定。两种材料的用量既影响混凝土性能，又引起成本波动，所以确定的是否合理，对设计成果影响巨大。

其他龄期和28d的比例数据，可为以非28d龄期出具生产配合比提供支持。如应急设计时，仅得到混凝土3d龄期的配制，就要急于生产，那么只能参照以往系统试验得出的比例，以3d为依据出具配合比，从而既能保障及时生产，又能在一定程度上保证混凝土设计（28d）受控。

GBJ97《水泥混凝土路面施工及验收规范》中，规定“以抗压设计，抗折检验”进行混凝土配合比设计。这需要以准确的折压比进行换算，试验室在配合比设计时需要同时配制相当多的抗折试块，来检验设计混凝土的折压比，以保证工程验收时混凝土抗折满足要求。现在高路面混凝土的订单，大都明确抗折要求，配合比设计人员也以抗折进行计算。混凝土满足抗折后，抗压往往富余程度较高。

闽福PO42.5R+银桥YQ-B2减水剂+5～31.5mm碎石坍落度100～160mm。

掺合料包括粉煤灰、矿粉，取代率各配合比不等，和水灰比有对应关系。

（5）形成备用配合比

备用配合比也称为常用配合比，是生产使用的配合比集合。形成备用配合比需依据系统试验数据，但并不能做到备用配合比都能和系统试验的配合比一一对应，配合比参数也不能完全一致，这是因为生产配合比的数量多于系统试验配合比的数量。依据系统试验数据设置生产配合比参数可以提高参数的适宜性，这可以当作7.3.2条款中“来源于以往类似设计的信息”。

对系统试验数据分析后即可形成备用配合比，但数量不宜过多，较为常用的先形成、验证，比较不常用的可在获得相关配合比混凝土的订单信息时，再形成并进行必要的验证。以系统试验为基础，后期形成生产配合比是可行的。现在混凝土种类繁多，混凝土公司原材料采购又不能保持稳定，经常出现使用中的配合比原材料停供，或者超过半年配合比没有投入生产（JGJ55规定配合比半年未用必须重新设计）。因此如果初期形成生产配合比过多，就会发生很多配合比经过验证后却没能用于生产，导致配合比设计成本增加。

（6）备用配合比的验证、确定

依据系统试验形成的备用配合比应进行必要的验证，符合要求后纳入生产配合比数据库。备用配合比的验证应适当，既要保证配合比的可用性，又要避免不必要的试验成本增加。

（7）备用配合比用于生产后的调整

备用配合比用于生产后，应以每个配合比为数据单元，统计、分析已生产混凝土的性能数据，确定配合比的适宜性，必要时进行调整，调整应执行7.3.7条款：设计和开发更改的控制。

4应急配合比设计

应急配合比设计主要包括：

（1）新进原材料，来不及系统试验就要形成生产配合比，并在短时间内用于生产；

（2）掺加非减水剂类外加剂的混凝土，或者有特殊要求的混凝土。这两种混凝土，经常在获得订单信息几天后就要生产，设计时间并不充足。

应急配合比的设计亦须满足GB/T19001-2008第7.3条款的要求，不过因为急于生产，验证项目可分为前期和后期验证。前期验证指配合比使用前的验证，如混凝土和易性、低龄期等；后期验证是指因时间紧张，在一次或几次生产后才能满足验证条件的项目，如28d或更长龄期的、电通量等耐久性项目。后期验证应在设计参数设置上，具有一定的富余性，以使混凝土质量判定时具有足够的合格保证率。在实现生产据或验证数据分析后，需要时应及时对配合比进行调整，以进一步保证混凝土质量或降低产品成本。

应急配合比的设计在很大程度上依赖以往的设计经验，因为新材料或有特殊要求的混凝土，都没有对应的系统试验提供数据支持，设计人员可参照已用材料的配合比参数，初步确定新材料配合比，加以验证。对于有特殊要求的混凝土，设计人员可参照未增加特殊要求之前配合比的试验数据，估计（或依据规范计算）增加特殊要求后，配合比参数发生变化的趋势，对原配合比进行调整，形成生产配合比，并对混凝土的各项要求（特殊要求、原有要求）进行验证。

使用应急配合比的风险比备用配合比更高，在质量和成本上的改进空间也更大，因此将应急配合比后期验证及产品检验数据应用于配合比调整，是配合比优化的重要手段。

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