現(xiàn)代混凝土配合比設(shè)計(jì)中注意的問題

王衛(wèi)東

（寧波交通工程集團(tuán)有限公司，寧波 315000）

0 前言

水泥混凝土是最大的人造工程材料，經(jīng)歷了人工拌合和滾筒式機(jī)械拌合，到現(xiàn)在是大型攪拌機(jī)；過去以混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)為主，到現(xiàn)在以混凝土耐久性設(shè)計(jì)為主；過去以四組分，而現(xiàn)在發(fā)展到六組分以上。從傳統(tǒng)混凝土走向現(xiàn)代混凝土的過程中發(fā)生了根本性變化?；炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)成為整個(gè)建設(shè)過程中一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本人通過對過去混凝土配合比設(shè)計(jì)中遇到的問題加以總結(jié)以供參考。

1 原材料的選擇

配制現(xiàn)代混凝土,不需要用特殊的材料,但必須對本地區(qū)所能得到的所有原材料進(jìn)行優(yōu)選,它們除了要有比較好的性能指標(biāo)外,還必須質(zhì)量穩(wěn)定，即在施工期內(nèi)主要性能不能有太大的變化。

1.1 水泥

在當(dāng)?shù)剡x擇三家水泥生產(chǎn)單位，了解水泥生產(chǎn)規(guī)模、碾磨工藝及試驗(yàn)室對水泥的化學(xué)物理性能分析，進(jìn)一步分析各家水泥廠對水泥質(zhì)量控制情況及穩(wěn)定性。我們將幾家水泥取樣進(jìn)行做對比試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目有泌水率、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性、比表面積、1d、3d、28d 強(qiáng)度，通過幾方面對比選擇一家比較穩(wěn)定的水泥廠家作為主要供應(yīng)商，另外選一家作為備用廠家防止在使用過程中出現(xiàn)供貨不及時(shí)情況。當(dāng)水泥廠家確定下來，要了解水泥的組分，摻合料是什么及用量，是否加助磨劑。因?yàn)楝F(xiàn)代混凝土都加外加劑和摻合料，有些摻合料、助磨劑與外加劑不適應(yīng)，知道水泥中摻合料用量多少，從而判斷在混凝土配制中再加多少摻合料，加多了影響強(qiáng)度和耐久性，加少了不經(jīng)濟(jì)。

1.2 集料

選擇幾家集料生產(chǎn)商并到現(xiàn)場了解生產(chǎn)規(guī)模、工藝、分檔，母料品質(zhì)，除塵設(shè)備及堆放情況，然后進(jìn)行取樣，根據(jù)規(guī)范對集料作出準(zhǔn)確的質(zhì)量報(bào)告，尤為重視碎石的粒形及級配和砂的細(xì)度模數(shù)及含泥量,選擇兩家質(zhì)量和信譽(yù)比較好的作為主要供應(yīng)商。不管哪一家集料都要做堿活性集料試驗(yàn)，防止對以后結(jié)構(gòu)耐久性有重大影響。

1.3 摻合料

在摻有減水劑的情況下，既能增加新拌混凝土的流動(dòng)性、粘聚性、保水性、改善混凝土的可泵性，提高硬化混凝土的強(qiáng)度和耐久性，又能提高經(jīng)濟(jì)效益，是制作現(xiàn)代混凝土的重要技術(shù)手段。當(dāng)今我們正常使用一般是粉煤灰、磨細(xì)礦渣，這兩種產(chǎn)品占市場80%以上，所用摻合料必須是大廠生產(chǎn)的，相對穩(wěn)定性好。粉煤灰首先通過化學(xué)分析，確定低鈣灰、高鈣灰、高硫高鈣灰，有時(shí)通過顏色也能分辨。公路工程動(dòng)載結(jié)構(gòu)中不得使用高鈣灰，而高硫高鈣灰影響水泥凝結(jié)時(shí)間，有時(shí)要2～3d 凝結(jié)，造成質(zhì)量事故，接著測定細(xì)度、燒失量、活性指數(shù)、需水量，進(jìn)一步認(rèn)定粉煤灰等級，從而確定是否可用于混凝土中。高鈣灰可以用于房建，但必須要通過試驗(yàn)確定。磨細(xì)礦渣分三個(gè)等級，分別測定活性指數(shù)、流動(dòng)度比，密度、比表面積、燒失量來確定礦渣粉等級。不管哪種摻合料在配制混凝土之前首先考慮摻合料的燒失量、活性指數(shù)大小，來確定摻合料用量。

1.4 外加劑

外加劑的好壞對混凝土質(zhì)量有很大的關(guān)系。外加劑品種很多，選擇時(shí)要考慮外加劑與水泥的適應(yīng)性。選擇三家外加劑 （大廠生產(chǎn)的）做水泥與外加劑適用性試驗(yàn)。當(dāng)水泥與外加劑適用時(shí)，減水劑在常用摻量下能夠達(dá)到它自身的減水效果，沒有離析和泌水現(xiàn)象，坍落度隨時(shí)間變化損失相應(yīng)較小，對混凝土強(qiáng)度等性能沒有負(fù)面影響；反之初始坍落度小，坍落度損失加快，離析、泌水，外加劑用量加大等。最好三家外加劑通過配方調(diào)整滿足施工要求，這樣便于分析比較，選擇價(jià)格合理性能比較好的一家作為主要使用，另外選擇一家作為備用。有一點(diǎn)需求強(qiáng)調(diào)：外加劑送檢合格，并不代表現(xiàn)場使用合格。送檢是在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件下所作的檢測，以便橫向比較外加劑的性能。最終還是要通過現(xiàn)場原材料進(jìn)行調(diào)試外加劑，有時(shí)在試配時(shí)是合格產(chǎn)品，但實(shí)際使用不一定合格，主要與現(xiàn)場所用原材料可能存在差異。根據(jù)不同的強(qiáng)度等級選擇不同外加劑型號(hào)，比如中低強(qiáng)度等級的混凝土水灰比比較大，膠凝材料的用量相對小，當(dāng)減水劑增大時(shí)，達(dá)到同等坍落度所需水量逐漸減少，所需的膠凝材料用量也逐漸降低，漿體體積降低，和易性變差，不易于施工。

2 混凝土配合比設(shè)計(jì)

現(xiàn)代混凝土要求大坍落度、高耐久性、高密實(shí)性，由于原材料的變化和對混凝土性能要求的提高，現(xiàn)今混凝土配合比設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜。多數(shù)人對混凝土設(shè)計(jì)仍停留在以往經(jīng)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)上，鑒于當(dāng)前混凝土組分的變化，進(jìn)行混凝土配合比的計(jì)算用假定密度法不再適用，建議采用絕對體積法；用絕干基的砂子進(jìn)行設(shè)計(jì)不利于混凝土質(zhì)量的過程控制，飽和面干基才符合實(shí)際的客觀規(guī)律；以單粒級石子進(jìn)行兩級配或三級配，生產(chǎn)時(shí)分級投料，可得到滿足施工要求的最小漿體總量，有利于工程的經(jīng)濟(jì)性和耐久性；當(dāng)?shù)V物摻合料改變時(shí)應(yīng)當(dāng)使用等漿體積法調(diào)整混凝土配合比，以保持混凝土的穩(wěn)定性。

當(dāng)代混凝土的特點(diǎn)是普通摻入礦物摻合料和高效減水劑。混凝土由四組分增加到五組分以上，因此，傳統(tǒng)的配合比三要素——水灰比、漿骨比、砂石比，就成為水灰比、漿骨比、砂石比和礦物摻合料用量等四要素。最后由各種材料在滿足施工要求的前提下緊密堆積的原理，用絕對體積法計(jì)算各種材料用量。不考慮外加劑占混凝土的體積。

在混凝土配制時(shí)，特別強(qiáng)調(diào)上述四要素的選擇。應(yīng)根據(jù)工程性質(zhì)、環(huán)境、施工條件、混凝土強(qiáng)度等級進(jìn)行合理的配制。水泥強(qiáng)度不等于混凝土強(qiáng)度，合格的水泥不一定能配制成高強(qiáng)度等級混凝土，不是水膠比越小，強(qiáng)度就越高，只要有一個(gè)材料發(fā)生變化都會(huì)影響施工和易性、強(qiáng)度及耐久性；也不是水膠比越小，收縮越小。當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級≤C30 時(shí)，可以用普通型（減水率8%～12%）或中效型（減水率12%～16%）外加劑，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級≥C35 時(shí)使用高效減水劑（減水率16%～22%），而高性能混凝土用高性能減水劑（減水率22%～35%）。摻合料在滿足各項(xiàng)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，盡可能大摻量，這樣既節(jié)約成本，又提高混凝土的抗?jié)B性和耐久性。裂縫是影響混凝土耐久性的一個(gè)重要因素，所以在混凝土配制時(shí)，只要滿足和易性要求，漿骨比越小，硬化混凝土收縮值越小，漿骨比增大勢必會(huì)對混凝土體積穩(wěn)定性有影響。

3 混凝土生產(chǎn)配合比調(diào)整

如果在施工過程中，不注重施工配合比調(diào)整，經(jīng)反復(fù)優(yōu)化后的混凝土配合比也無法控制好質(zhì)量。首先嚴(yán)格控制含水率，尤其黃砂含水率（烘干含水率扣除吸水率）測定要準(zhǔn)確 ，假如增加1%含水率，水膠比就增加0.01～0.02，還可以用含水率傳感器和電流表進(jìn)行在線控制，同時(shí)采用控制坍落度的方法來保證混凝土質(zhì)量。當(dāng)原材料發(fā)生波動(dòng)時(shí)，要及時(shí)調(diào)整。如黃砂細(xì)度模數(shù)波動(dòng)超過0.3 時(shí)，必須調(diào)整砂率，同時(shí)還要考慮混凝土強(qiáng)度等級，如水下灌注樁，C30 以下，黃砂太粗影響和易性，有時(shí)會(huì)發(fā)生斷樁，澆墩柱時(shí)，表面麻面影響外觀 ，進(jìn)一步影響強(qiáng)度及耐久性，所以不僅僅調(diào)整砂率，還要調(diào)整摻合料或水泥用量，還有當(dāng)黃砂含泥量發(fā)生變化時(shí)要調(diào)整外加劑摻量;碎石要經(jīng)常篩分，根據(jù)級配適當(dāng)調(diào)整比例，有必要時(shí)調(diào)整砂率，增加摻合料或水泥用量等，如含泥量少許偏大用水沖洗干凈。水泥要經(jīng)常檢測，是不是在波動(dòng)范圍內(nèi)，摻合料、外加劑進(jìn)場必檢，防止質(zhì)量發(fā)生大的波動(dòng)。當(dāng)某一種原材料發(fā)生嚴(yán)重變化又影響混凝土質(zhì)量，不予使用。

總之，配制一組高質(zhì)量的混凝土配合比，還是從源頭抓起，環(huán)環(huán)相扣，同時(shí)在施工過程中加強(qiáng)質(zhì)量管理，才有滿意的效果。

[1] 廉慧珍，李玉琳.當(dāng)前混凝土配合比“設(shè)計(jì)”存在的問題[J].混凝土，2009(03): 1-5

[2] 廉慧珍，李玉琳.關(guān)于混凝土配合比選擇方法的討論[J].混凝土，2009(05): 1-4

[3] 田培，劉加平，王玲，等.混凝土外加劑手冊[S].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009