混凝土配合比设计的研究

混凝土配合比设计的研究

孟忠良

华润混凝土（阳江）有限公司529500

摘要：混凝土是主要由砂、石、水泥和水等材料按一定比例配合，经搅拌、成型、养护而成的工程复合材料，具有原材料来源广泛、便于施工、能适应各种使用环境、经久耐用等特点，因此，其用途越来越广泛，在建筑工程中的地位不断提高。根据所在部位及使用环境的不同，混凝土可分为：抗渗混凝土、抗冻混凝土、高强混凝土、泵送混凝土和大体积混凝土等。因不同种类混凝土的技术要求不同，故在进行配合比设计时需要考虑的因素也有所区别。

关键词：混凝土；配合比设计

引言

根据混凝土工程对混凝土性能的要求，结合调研的当前预拌混凝土企业的配合比设计和使用情况分析，工作性设计对混凝土现代化施工工艺有重要的意义。提高新拌混凝土的工作性可以改善混凝土的填充性、易密性和匀质性，从而满足混凝土结构的施工性要求。因此，根据实践需要，应该在配合比设计阶段充分考虑工作性要求，以工作性为基础建立配合比设计方法，在现场采取科学的混凝土拌和物质量验收方法，确保混凝土结构的最终质量。

一、原材料选择

1.1矿物掺合料

矿物掺合料主要包括粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰、磷渣粉、钢渣粉、沸石粉和磨细天然火山灰等。使用矿物掺合料一方面节约水泥，可以降低混凝土成本；另一方面可以明显改善混凝土工作性和体积稳定性，提高混凝土的后期强度和抹面质量，降低混凝土温升，改善混凝土抗渗、抗冻、抗侵蚀等耐久性能，对碱骨料反应有很好的抑制作用。一般根据细度、需水量比和烧失量比等指标可将粉煤灰分为三个等级。混凝土生产时宜采用I级或II级粉煤灰。预应力混凝土宜采用I级粉煤灰。

1.2水泥

应根据设计、施工要求及工程所处环境确定水泥品种与强度等级。对一般建筑结果及预制构件的普通混凝土，宜采用通用硅酸盐水泥；有特殊要求的混凝土也可采用其他品种的水泥。在目前生产工艺条件下，各国提高水泥强度（尤其是早期强度）的主要措施是通过增加水泥中的C3A与C3S含量及提高水泥比表面积而实现，导致水化速度过快、水化热大。混凝土收缩大、抗裂性差、混凝土微结构的不良、抗蚀性差。在配合比设计时，一半根据混凝土单位用水量和水胶比来确定胶凝材料用量，然后根据矿物掺合料的类型和掺量确定水泥用量，最后结合设计和耐久性等要求，选择适宜的水泥用量。

1.3粗骨料

粗骨料宜选用规模生产能力、技术装备先进、质量稳定、质量管理严格的大型厂家生产的骨料。宜选用反击式破碎机生产的碎石。粗骨料的级配和粒形不好，必然要加大混凝土的胶凝材料用量和用水量，这样会增加混凝土的收缩开裂和渗透性。理想的石子应是清洁、颗粒尽量接近等径、针片状颗粒尽量少、无潜活性。

1.4细骨料

普通混凝土用细骨料按产源可分为天然砂和人工砂。砂按细度模数可分为：粗砂：3.7-3.1；中砂：3.0-2.3；细砂：2.2-1.6.砂按技术要求可分为：I类：宜用于强度等级大于C60的混凝土；II类：宜用于强度等级小于C30-C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；III类：宜用于强度等级下于C30的混凝土和建筑砂浆。配制混凝土宜优先使用II区中砂。当采用I时应提高砂率，并保持足够的水泥用量，满足混凝土的和易性；当采用III区中砂时，宜适当降低砂率；当采用特细砂时，应符合相应规定。

1.5水

水是混凝土组成中比不可少的材料之一，水对混凝土的性能起着重要影响：混凝土浇筑后表面泌出的水对混凝土性能的影响有利有弊；水灰比决定着混凝土的强度；一些有害离子通过水向混凝土中掺入而进入混凝土中并对混凝土的性能产生不良影响，有可能导致混凝土中的钢筋生锈；饱水混凝土在受冰冻时结冰对混凝土产生膨胀压，水的存在使混凝土更容易碳化，也使得混凝土中的碱骨料反应得以持续进行。

1.6外加剂

在搅拌时加入的能显著提高混凝土性能的材料称为混凝土外加剂，其掺量不超过水泥质量的5%，个别情况下其用量可达到水泥用量的10%以上。在混凝土掺入少量外加剂。不仅可以显著改善混凝土质量及施工性能，还可以有效提高混凝土工程的耐久性，满足不同工程对混凝土性能的要求。

外加剂需要通过相容性实验来确定最佳掺量。当在混凝土中掺加两种或两种以上的外加剂时，外加剂的相容性必须有外加剂生产商的保证或通过试验确定。如果外加所含水分过较大，对水胶比的影响在0.01或以上时，外加剂所含水应计入拌合水中。应避免食用过多种类外加剂，一边在生产过程中抑制控制混凝土质量，并降低外加剂不相容的风险。

二、混凝土配合比设计参数

2.1明确碎石级配

碎石级配对混凝土强度形成的影响较大，同时在选择碎石级配时也能以混凝土的类型与施工具体操作位置为主进行选择，如果调配钢筋混凝土，适宜选择4.75～19mm或4.75～26.5mm的连续级配碎石；此外，也能够在配制前度的基础上进行碎石选择，通常配制强度为35～50MPa的混凝土，适宜选择4.75～26.5mm或4.75～31.5mm的连续级配碎石。

2.2明确配制弯拉强度

混凝土的配置强度是能影响混凝土质量的主要因素，受设计强度、施工单位的施工技术两方面影响，传统的强度配置是在设计强度数值乘1.10～1.15之间富余系数，选择系数时以大数值为宜。计算配置强度时要立足于施工设备的性能、人员的水平，强度不宜过低。

2.3确定水灰比

能对混凝土强度造成影响的因素主要是水灰比，然而影响水灰比的和主要因素包括混凝土工作性要求与减水剂的减水率两点，经过相关调查研究得知，当水灰比增加到0.44时，这时混凝土的抗折强度将减小9%左右，在保证混凝土强度与耐久性的前提下，水灰比尽量较小，据相关规定要求，水灰比最好小于0.44。

2.4确定单位水泥用量

单位水泥用量十分重要，其大小是否合理对耐久性能及施工成本造成影响，在水灰比相同情况下，水泥用量过高，但混凝土的强度却没有提高，反而呈现下降趋势，混凝土自身工作性能则会进行完善。在路面施工时，按照要求规定单位水泥的用量不宜小于300kg/m3，最大值不宜超过400kg/m3，通常情况下，单位水泥的用量一般位于340～380kg/m3之间，当混凝土强度与工作性能达标的状况下，要求的单位水泥用量较小为好。如果用量过小将会对混凝土的工作性能与强度造成影响，如果过高，混凝土的经济性能将会下降，容易出现裂缝。

2.5确定砂率

砂率的选择会对混凝土工作性能、混凝土的强度及混凝土的泌水性造成直接影响。当砂的细度模数在2.6～3.0之间变化时，最佳砂率为34%～38%。本项目水泥混凝土路面的配合比设计为水泥：砂：大碎石：小碎石=380：673：479：718，水灰比0.40，砂率36%，混凝土设计强度50Mpa混凝土配制强度为57.5Mpa，实际设计28天抗折强度62.4Mpa。

结束语：在现代化建筑工程结构中，混凝土的高性能化应用对混凝土的质量提出了更高的要求，这主要表现在混凝土不但要达到规定的工作性和强度要求，还要达到结构设计的使用寿命的抗裂性和耐久性要求。这对于混凝土配合比设计而言，是一个更为复杂而系统的课题，需要运用相关设计理论方法，以保证混凝土工作性能为前提，进行全面的统筹考虑，灵活把握。

参考文献

[1]成振林，王小东.粗骨料对混凝土性能的影响[J].混凝土与水泥制品.2012（06）

[2]王林，王栋民.关于当代混凝土配合比设计方法的探讨[J].新型建筑材料.2012（05）