水泥混凝土配合比设计方法及配合比优化

水泥混凝土配合比设计方法及配合比优化

孙秀珍 1 种春燕 2

洛浦天山水泥有限责任公司，新疆 和田地区洛浦县 848200

摘要：水泥混凝土的制作方法比较简单，整体施工成本低，具有良好的经济性特点。因此，在工程上得到了广泛的应用。在使用这种材料进行施工的过程中，必须采用科学的配合比设计方案，以达到结构的最佳性能。因此，通过对配合比设计关键细节的深入研究，可以明确施工环节中需要采用的应用策略，从而达到提高施工质量的目的，有利于水泥混凝土的进一步发展。

关键词：水泥混凝土；配合比；设计方法；配合比优化

1优化材料的选择和使用

合理的使用材料也可以实现水泥混凝土配合比的优化，因为材料本身有自己的特性，而不同的产品规格和特性也不同。在对混凝土配合比进行设计时，要充分分析其对材料的特性，要使用经济高效的原材料，配置经济更强，使水泥混凝土处于最佳状态。

1.1水泥材料的选择

在我国有很多种水泥。普通硅酸盐水泥(P.O)、矿渣硅酸盐水泥(P.S)和复合硅酸盐水泥(P.C)是建筑工程中常用的硅酸盐水泥。水泥混凝土配合比设计,根据具体的实际性能和水泥项目选择的需求类型和模式,以及根据性质和外加剂和掺合料的用量,减少水泥的用量适当,节约成本,避免资源浪费,甚至影响混凝土的最终性能。

水泥在选用过程中应以稳定性和适应性好的原则为基础，特别是对外加剂的适应性要特别注意。具有较好的稳定性和适应性的水泥可以提高混凝土的整体质量和性能。另外，在使用硅酸盐以外的水泥类型时，也需要明确水泥混合料的物质、性能和外加剂的用量，这样在外加剂的配制过程中就可以很好地了解。

1.2外加剂的选择

在混凝土配制过程中，外加剂的使用非常普遍，其作用也比较明显。掺合料中的减水剂对混凝土的性能有很大的影响，也是混凝土配制过程中决定混凝土质量和性能的重要指标。对于外加剂的用量，特别是减水剂，首先应该对外加剂的用量与性能之间的关系进行明确。外加剂中减水剂需要达到一定的量才能发挥其作用，实现控水效果，并且在混凝土中水灰比是固定的情况下，还能有效减少水泥及掺合料的使用量，实现降低水分及胶凝材料，提升混凝土的经济效益。

1.3骨料的合理选用

高质量骨料可以大大提高混凝土的性能，也可以优化配合比，使施工项目更加经济实用。不同的水泥类型和混凝土对骨料有不同的要求。在标准规范中，对砂石的级配、细度模量、泥浆含量和泥块含量都有非常明确的要求。通常配制强度较低的混凝土时，可用细砂来调节混凝土的整体和易性；配置强度较高的混凝土适宜选择粗砂。过于细腻的砂子对于混凝土的收缩过程非常不利，也特别容易造成混凝土开裂的问题，进而提升生产水泥混凝土的成本。石子的级配关系到混凝土的流动性，直接影响现场工作性能。用粒径偏小的石子配置的混凝土比粒径大的石子配置出的混凝土强度高。这源于高强度混凝土强度对材料界面更为敏感。小石子界面和水泥浆体的过渡层周长和厚度较小，不利于产生大的缺陷，反而有利于界面强度的提高。另外对于石子选择，碎石优于卵石，碎石中风化石较少且碎石菱角分明表面粗糙，与胶凝材料胶结力更强。合理的地材选择对配合比优化有重大影响。

2优化水泥混凝土配合比的措施

2.1使用活性矿物的掺合物

在优化混凝土配合比的过程中，活性矿物掺合料的使用是非常重要的。活性矿物掺合料可以优化骨料与水泥石的界面，如硅灰、钢渣粉等，可以提高混凝土的性能，达到优化配合比的目的。以硅粉为例，硅粉中的硅成分可以促进混凝土的二次反应，即硅灰与氢氧化钙在界面上发生反应，形成凝胶水合硅酸钙，这些物质沉淀在混凝土界面的孔隙中，提高了混凝土的性能，而填充这些物质的空间，对改善混凝土毛气孔结构的优化有一定的帮助。适当的活性矿物掺合料还能减少混凝土配合比中的水量，减轻混凝土混合发生的水化热，裂缝问题能够得到控制和预防。

2.2利用减水剂优化配合比

提高混凝土的强度与胶凝材料的用量有很大关系，通常不使用外加剂以保证混凝土在不变水胶比的条件下的强度，使胶凝材料的用量大大提高，为了能够有效的减少胶凝材料的使用，还需要降低水灰比中的混合比来实现，从而要求单方减少用水量，这就是需要使用减水剂的地方。合理采用高效的减水剂能够有效缓解在水胶比较低的情况下混凝土的流动性，如果采用聚羧酸材质具有保坍作用的减水剂，还能有效避免混凝土发生坍落度损失，提升混凝土的工作性能，合理控制缓凝的问题。对水泥混凝土的配合比进行优化，应该适当采用减水剂之类的各类外加剂，进而提升混凝土的各项性能。

2.3合理调节和优化配合比参数

在混凝土配制过程中，配合比的设计还需要控制各种参数，如水胶比、浆骨比、砂率、用水量等。需要根据混凝土的特点和工程的实际需要合理控制水灰比，降低水灰比，提高混凝土的耐久性和渗透性，在正常情况下，才能配制高性能混凝土，如C50水泥，水胶比应控制在0.37 ~ 0.32之间，C80水泥，水胶比应控制在0.26~0.22之间。在对混凝土等级确定后，对水胶比进行设计，也就是对矿物掺合料的种类和使用量进行设计，也可以通过这些因素对混凝土的性能进行调节。浆骨比就是水泥浆与骨料用量之间的比，通常情况下，浆骨比在7:13，在这个比例背景下，水泥混凝土的状态是最佳的。C50～70型号的水泥，20%～50%水泥可以替换成15%～30%的矿渣或者粉煤灰，C80型号水泥中相同质量的水泥可以由15%～30%的矿渣或者粉煤灰与5%～10%硅灰代替；砂率也是混凝土的重要控制参数，对其配合比进行合理控制能够有效提升混凝土的强度，而低砂率的混凝土其强度和弹性模量也会随之降低，这样的情况下就需要同时合理控制总胶凝材料的用量及粗细料级配等方面的内容。如胶凝材料的总量要低于360kg/m3，细沙、中砂及粗砂的细度模量分别控制在1.6～2.2、2.3～3.0、3.1～3.7，胶凝材料用量控制在420kg/m3～480kg/m3之间，高效减水剂用量控制在1.5%～2%之间，这样的配合比设计才能确保混凝土的流行性更好，强度及坍落度也达到最佳状态。

结束语

我国的各项建设工程得到了迅速的发展，并逐渐增多。水泥混凝土是工程建设项目中的主要建筑材料，混凝土的质量是决定施工质量的重要因素，直接影响工程的经济效益和安全。所以在制备水泥混凝土的过程中合理的调整和优化混凝土的配合比，保证满足实际工程要求和环境要求，使优化后的配合比制备的混凝土耐久、安全稳定、更实用等，同时节约资源，降低成本，提高项目的经济效益。

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