水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)探討

朱 昱

（新疆交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，新疆 烏魯木齊 830000）

混凝土的粘聚性和保水性很好，配合比即可定為供檢驗(yàn)強(qiáng)度用的基準(zhǔn)配合比，也可用來(lái)澆制檢驗(yàn)強(qiáng)度或其他性能指標(biāo)用的試塊。如果測(cè)得的坍落度符合設(shè)計(jì)要求，但混凝土的粘聚性和保水性不好，則應(yīng)加大砂率增加細(xì)集料用量、減小粗骨料最大粒徑、使用細(xì)一點(diǎn)砂子重新稱料。重新攪拌后再檢驗(yàn)混凝土的和易性—坍落度、保水性、粘聚性。

1 配合比對(duì)混泥土耐久性的影響

1.1 水灰比

水灰比是混泥土配合比當(dāng)中很重要的一個(gè)比率。水灰比過(guò)大，可能會(huì)引起混凝土拌合物粘聚性和保水性不良，當(dāng)水灰比超過(guò)某一極限時(shí)，混凝土拌合物將產(chǎn)生嚴(yán)重的泌水、離析現(xiàn)象，會(huì)嚴(yán)重影響混凝土的耐久性，大大減少了混凝土實(shí)際有效斷面，而且可能在孔隙周?chē)a(chǎn)生應(yīng)力集中，使混凝土結(jié)構(gòu)很容易發(fā)生損壞，影響其耐久性；水灰比過(guò)小，水泥不能完全水化，有相當(dāng)一部分未水化水泥將殘留在混凝土中，滯后水化。即當(dāng)硬化的混凝土滲入水分時(shí)，將繼續(xù)水化，后期水化產(chǎn)物得不到可供擴(kuò)展膨脹體積的空間，產(chǎn)生混凝土膨脹裂紋，影響混凝土耐久性。而且在施工振搗條件下，拌合物過(guò)于干澀，混凝土不能被振搗密實(shí)，會(huì)影響到混凝土最終的耐久性。

1.2 水泥用量

水泥用量要符合規(guī)范規(guī)定的用量。水泥漿用量較少時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致混凝土、砂漿粘聚性差，施工時(shí)易出現(xiàn)離析，硬化后混凝土強(qiáng)度低，從而使耐久性下降；若水泥漿用量過(guò)多，則會(huì)導(dǎo)致混凝土或砂漿硬化后收縮增大，由此引起干縮裂縫增多，水泥石結(jié)構(gòu)疏松、耐侵蝕性較差。

1.3 砂率

砂率是指細(xì)集料質(zhì)量占全部集料（砂、石）總質(zhì)量的百分率。由細(xì)集料與水泥組成的水泥砂漿在混凝土拌合物中起著潤(rùn)滑的作用，它可降低粗集料顆粒之間的摩擦阻力，有助于混凝土拌合物的流動(dòng)性。因此，砂率在制作混凝土中有著重要的作用。過(guò)小的砂率將使水泥砂漿的數(shù)量不足，會(huì)嚴(yán)重影響粘聚性和保水性；過(guò)大砂率會(huì)降低混凝土粗集料的填充效果，不利于混凝土強(qiáng)度的形成和發(fā)展。

1.4 外加劑摻用量

外加劑使用與水泥的相容性以及不同品種間的匹配性有關(guān)聯(lián)，外加劑的摻量應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定，否則會(huì)給混凝土帶來(lái)副作用，影響其耐久性。

2 優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)

混凝土配合比設(shè)計(jì)是按照一定方法，通過(guò)一系列試驗(yàn)成果分析，確定出滿足混凝土設(shè)計(jì)性能指標(biāo)和施工工藝要求的單位體積混凝土中各種材料的用量；在施工過(guò)程中應(yīng)根據(jù)原材料質(zhì)量的波動(dòng)、施工工藝、環(huán)境的變化以及統(tǒng)計(jì)技術(shù)分析結(jié)果，在設(shè)計(jì)配合比成果的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整，確定出具體操作的施工混凝土配合比。

2.1 配合比設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作

在水泥混泥土的配合比設(shè)計(jì)之前應(yīng)充分做好配合比設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作，首先要了解混凝土建筑物對(duì)混凝土的性能要求，如強(qiáng)度和耐久性要求及構(gòu)件截面的大小、鋼筋布置的疏密，以便考慮采用水泥品種及粗骨料粒徑的大小等參數(shù)。還應(yīng)了解輸送、澆筑的方法、使用機(jī)械的程度，對(duì)混凝土的工程性能和凝結(jié)時(shí)間的要求，便于選用外加劑及其摻量。還應(yīng)對(duì)原材料的試驗(yàn)結(jié)果的掌握。要根據(jù)這些資料合理地選用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)參數(shù)，確定最終的設(shè)計(jì)配合比。

2.2 強(qiáng)度與參數(shù)的選擇

新標(biāo)準(zhǔn)《水工混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（DL/T 5330—2005）和《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ 55—2000）中概率度系數(shù)T，由強(qiáng)度保證率P來(lái)確定，不同工程類(lèi)別、同一工程不同結(jié)構(gòu)或部位，保證率取值不一樣?；炷僚渲茝?qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差選取在混凝土施工中，標(biāo)準(zhǔn)差值可按照規(guī)范中的不同等級(jí)混凝土的給定值參考選用，同時(shí)考慮整個(gè)混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度、質(zhì)量保證措施以及管理措施和施工單位混凝土標(biāo)準(zhǔn)差統(tǒng)計(jì)成果進(jìn)行選取。而設(shè)計(jì)參數(shù)是配合比中最關(guān)鍵的部分，它直接關(guān)系到各種材料的比例大小，影響著混凝土性能的優(yōu)劣。其通常設(shè)計(jì)參數(shù)有水膠比、砂率、粗骨料比例、摻和料摻量等。

2.3 設(shè)計(jì)結(jié)果的復(fù)核與運(yùn)用

設(shè)計(jì)配合比擬定后應(yīng)按照設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行復(fù)核或現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)成果的可靠性，確定最終施工設(shè)計(jì)配合比。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員也應(yīng)按規(guī)范要求經(jīng)常檢查混凝土的質(zhì)量動(dòng)態(tài)信息，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，確?；炷涟匆筮M(jìn)行施工。施工過(guò)程應(yīng)按照樣本容量大小，采用適宜的統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)混凝土強(qiáng)度保證率達(dá)不到的要求時(shí)，在現(xiàn)有質(zhì)量控制和生產(chǎn)水平無(wú)法改善的情況下，應(yīng)將標(biāo)準(zhǔn)差的取值加大，采取加大單方混凝土膠材用量，降低水膠比的辦法來(lái)保證混凝土質(zhì)量；若混凝土強(qiáng)度保證率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)要求，且標(biāo)準(zhǔn)差較小，說(shuō)明在現(xiàn)有施工工藝下，混凝土施工質(zhì)量控制很好，可以降低標(biāo)準(zhǔn)差取值，實(shí)現(xiàn)了混凝土的動(dòng)態(tài)質(zhì)量管理。

3 有特殊要求的混凝土配合比設(shè)計(jì)

3.1 抗?jié)B混凝土

抗?jié)B混凝土所用原材料應(yīng)符合下列規(guī)定:

a）粗骨料宜采用連續(xù)級(jí)配，其最大粒徑不宜大于40mm，含泥量不得大于1.0%，泥塊含量不得大于0.5%；

b）細(xì)骨料的含泥量不得大于3.0%，泥塊含量不得大于1.0%；

c）外加劑宜采用防水劑、膨脹劑、引氣劑等；

d）抗?jié)B混凝土宜摻用礦物摻合料，其規(guī)定：每立方米混凝土中的水泥和礦物摻合料總量不宜小于320kg，砂率宜為35%～45%。摻用引氣劑的抗?jié)B混凝土，其含氣量宜控制在3%～5%。

3.2 抗凍混凝土

抗凍混凝土所用原材料應(yīng)符合下列規(guī)定:

a）應(yīng)選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥；

b）宜選用連續(xù)級(jí)配的粗骨料，其含泥量不得大于1.0%，泥塊含量不得大于0.5%；

c）細(xì)骨料含泥量不得大于3.0%，泥塊含量不得大于1.0%；

d）抗凍等級(jí)為Fl00及以上的混凝土所用的粗骨料和細(xì)骨料均應(yīng)進(jìn)行堅(jiān)固性試驗(yàn)；

e）抗凍混凝土宜采用減水劑，對(duì)抗凍等級(jí)為F100及以上的混凝土應(yīng)摻引氣劑。

3.3 高強(qiáng)混凝土

配制高強(qiáng)混凝土所用原材料應(yīng)符合下列規(guī)定:

a）應(yīng)選用質(zhì)量穩(wěn)定、強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5級(jí)的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥；

b）對(duì)強(qiáng)度等級(jí)為C60級(jí)的混凝土，其粗骨料的最大粒徑不應(yīng)大于31.5mm，對(duì)強(qiáng)度等級(jí)高于C60級(jí)的混凝土，其粗骨料的最大粒徑不應(yīng)大于25mm，針片狀顆粒含量不宜大于5.0%，含泥量不應(yīng)大干0.5%，泥塊含量不宜大于0.2%，其他質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)符合現(xiàn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ53的規(guī)定；

c）細(xì)骨料的細(xì)度模數(shù)宜大于2.6，含泥量不應(yīng)大于2.0%，泥塊含量不應(yīng)大于0.5%；

d）配制高強(qiáng)混凝土?xí)r應(yīng)摻用高效減水劑或緩凝高效減水劑；

e）配制高強(qiáng)餛凝土?xí)r應(yīng)摻用活性較好的復(fù)合礦物摻合料。

3.4 大體積混凝土

大體積混凝土所用的原材料應(yīng)符合下列規(guī)定：

a）水泥應(yīng)選用水化熱低和凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)的水泥；

b）粗骨料宜采用連續(xù)級(jí)配，細(xì)骨料宜采用中砂；

c）大體積混凝不應(yīng)摻用緩凝劑、減水劑和減少水泥水化熱的摻合料，大體積混凝土在保證混凝土強(qiáng)度及坍落度要求的前提下，應(yīng)提高摻合料及骨料的含量，以降低每立方米混凝土的水泥用量。

4 結(jié)語(yǔ)

盡管水泥混凝土路面耐久性問(wèn)題得到廣泛重視，但仍存在有待解決的問(wèn)題。提出針對(duì)水泥混凝土路面耐久性的配合比以建立高性能路面混凝土耐久性指標(biāo)體系，對(duì)于解決目前混凝土耐久性方面存在的實(shí)際問(wèn)題，減少水泥混凝土路面的早期破壞，改善水泥混凝土路面使用性能，提高其使用壽命，具有十分重要的意義。