混凝土配合比的设计与优化选择

混凝土配合比的设计与优化选择

发表时间：2018-07-24T12:04:58.527Z 来源：《基层建设》2018年第14期作者：王力

[导读] 摘要：随着城市的现代化发展程度越来越高，城市建设的发展采取原先的混凝土材料已经不能保障城市建筑的质量，要想保障城市建筑的发展，提高城市建设的水平，就需要对混凝土进行合理设计与优化选择，保障城市建设的工程质量。

运城市水利工程建设局山西运城 044000

摘要：随着城市的现代化发展程度越来越高，城市建设的发展采取原先的混凝土材料已经不能保障城市建筑的质量，要想保障城市建筑的发展，提高城市建设的水平，就需要对混凝土进行合理设计与优化选择，保障城市建设的工程质量。目前最关键的步骤就是进行混凝土的配比设计，这是保障混凝土质量的关键。文章针对混凝土配合比的优化设计和质量控制措施进行了研究。

关键词：混凝土；配合比；设计；优化选择

引言

混凝土作为重要的建筑施工材料，多用于建设工程的重要部位，优化设计混凝土配合比，不仅对于保证工程质量和便于工程施工具有重大意义，而且从节约材料方面具有很大的经济意义。

1 基本概念

混凝土施工配合比，在定义上，指的就是混凝土中各组成材料之间的比例关系，是混凝土工程中不可缺少的一项工作，直接影响施工的进度、质量和成本。“假定密度法”又被称为假定容重法，是据经验资料假定混凝土表观密度为混凝土各组分用量之和的配合比设计方法，在施工中依照设计要求可确定用水量、水灰比和水泥用量等参数，假定混凝土表观密度，计算出集料总重、砂重和粗集料重，在此过程中需要以实测混合料表观密度进行校正，与绝对体积法相比计算更为简单。

2 混凝土配合比的设计与优化选择

2.1 材料选择方面

建筑工程项目在施工建设中使用的建筑材料品种、类型、规格以及质量标准等均需要符合工程施工要求，在混凝土配合比设计的过程中，对于混凝土材料中的原材料要进行合理的选择，这主要是因为混凝土配合比设计是为了保证混凝土材料的性能和质量强度，使其具备要求的工程属性，为建筑施工使用提供便利。对混凝土结构特征进行分析，要求材料配置中具有和易性、耐久性和一定的强度等级，根据实验比例要求，控制合理的水灰比，砂石比例也要合理；另外对于混凝土材料中使用的不同品种的外加剂性能要综合了解，选定某个类型后，对减水剂的使用要酌量。混凝土材料中的掺合料选用，常用的有矿粉和二级粉煤灰等，矿粉的需水量在95%左右，而二级粉煤灰的需水量在105%。不同类型以及不同量的原材料在混凝土配合比设计中的使用，能够产生不同的材料性能和施工效果，因而要根据实际的工程建设情况，对其材料选用进行严格的设计和研究。

2.2 用水量方面

建筑工程行业在迅速发展的过程中，对于建筑工程质量的把控，关系到人们的切身利益，项目施工建设中使用大量的混凝土材料，混凝土中原材料的配合比不合理，将会严重影响混凝土的材料性质，使其强度下降，影响工程建设的质量。混凝土配合比设计中对于用水量部分的管理，是混凝土材料质量控制中的一个重要管理参数，一般要求水泥在完全水化的状态下，水灰比最小控制在0.23左右，这是理论设计标准，但是在实际的混凝土配合比设计中，水灰比值要明显大于这个理论值，这主要是为了能够防止混凝土在浇注后受气候、气温影响，毛细孔中的部分水分蒸发，给混凝土表面留下孔隙，影响材料性能以及质量。

2.3 对混凝土外加剂的研究

可以说外加剂对混凝土的总体性能有着十分重要的作用，如何选取与水泥具有良好相容性的外加剂，进而使得水泥凝结时间、坍落度的损失、密实性、不同龄期下的强度以及耐久性指标有一个显著的提升就成为选择外加剂时重点考虑的问题，在选择合适外加剂以后，另一个关键问题就是确定外加剂的最佳掺量，过多或过少的外加剂都会使得混凝土的性能有所降低，如在使用高效减水剂时，减水剂掺量过多会导致混凝土过度缓凝或者离析现象的发生，掺量过少又会造成减水效果不明显的问题。此外，还需要对混凝土的水胶比、单位用水量、砂率进行严格控制，一般认为，水泥要想获得完全水化，所需用水量应达到水泥用量的百分之二十三左右，考虑到物理吸附作用，实际用水量应达到水泥用量的百分之四十，方可使水泥完全水化。由于混凝土掺入高效减水剂，坍落度的大小在很大程度上可通过高效减水剂的性质和掺量来加以控制，在确定混凝土的单位用水量时不能使用普通混凝土的方法进行确定。在混凝土砂率的确定上，可根据混凝土中总胶结材料用量，粗细集料的颗粒级配及泵送要求等因素加以确定。

2.4 掺用矿物掺合料混凝土配合比的计算问题

在混凝土配合比的计算中，方法包括等水胶比法、超量取代法、等水灰比法、等浆体体积法等，下面将进行详细的说明。第一是等水胶比法。也就是简单的等量取代，掺料后水胶比与未掺料水灰比值相同，浆体体积（浆骨比）增大，会导致硬化混凝土收缩值发生变化，致使混凝土的体积稳定性受到影响；且粉煤灰反应速率和反应率低，若用粉煤灰简单取代水泥则会导致水灰比增大、混凝土强度下降，为维持其强度可降低水胶比，但又会导致水灰比、孔隙率较大，使得混凝土早期碳化严重，产生恶性循环。除此之外，矿物掺合料的强度对水胶比更加敏感，因此，单纯地等水胶比掺粉煤灰是不明智的，无法发挥后者的作用，应当进行改善。第二是超量取代法，在一定范围内以掺量代替水泥，在实际的应用中，常常仍以胶凝材料进行代替，因此可以起到增加浆体含量、减小水胶比的作用。但是这种方法也存在一些问题，主要是因为水胶比界定差异，一些单位认为掺粉煤灰前后水灰比是固定的，胶凝材料中无需计算超量取代部分，但是实际案例中无法从所报的配合比上分析所出现的质量问题原因，或许与混凝土抗裂性改善效果差有关。第三是等水灰比法，在实际的调研中发现，一些单位将水泥厂生产的混合水泥也称作水泥，而未将矿物掺合料算在水泥中，就可维持水灰比不变，使得用水量和水胶比降低，希望维持混凝土强度，但实际效果是水胶比过大，实际强度与标准不符。而相关数据证实掺入粉煤灰越多，要维持水灰比不变所降低的水胶比越多。然而计算中没有考虑粉煤灰的性质，结果不准确，水胶比过低时会影响拌合物的施工性，使得试配工作量加大，造成了混凝土体积的不稳定。第四是等浆体体积法，水泥密度较矿物掺合料密度更大，当按质量掺入时会使得混凝土浆体体积增加，如按等浆体设计会维持混凝土的体积稳定性，更深入的研究发现两种方法的混凝土强度等级没有较大差异，但是后者的抗渗性更高。

结束语

工程项目在施工建设中需要使用大量的混凝土材料，混凝土材料是由多种不同的原材料按照一定的工程比例要求配合而成，对于混凝