基于配合比下的混凝土性能研究

董應(yīng)萍　高連興

【摘 要】混凝土的出現(xiàn)，極大的加速了建筑工程的發(fā)展。然而因配合比的不同，混凝土所表現(xiàn)的性能用途也不盡相同，故本文通過研究混凝土的配合以及其對(duì)應(yīng)的性能和用途，進(jìn)而預(yù)測(cè)未來混凝土的發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】混凝土；配合比；性能

1.混凝土簡(jiǎn)介

混凝土，別名為“砼”，是膠凝材料將集料膠結(jié)成整體的工程復(fù)合材料的統(tǒng)稱。常見的混凝土是用砂、碎石或卵石、水泥、摻和料、外加劑、水等按一定的比例混合攪拌而成。因此，通常人們所說的混凝土單指普通混凝土，制成工序較為簡(jiǎn)單，以水泥作膠凝材料，砂、石作集料，與水（加或不加外加劑和摻合料）按一定比例配合，經(jīng)攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)而得的水泥混凝土，它廣泛應(yīng)用于土木工程。

混凝土是一種充滿生命力的建筑材料。隨著混凝土組成材料的不斷發(fā)展，人們對(duì)材料復(fù)合技術(shù)認(rèn)識(shí)不斷提高。對(duì)混凝土的性能要求不僅僅局限于抗壓強(qiáng)度，而是在立足強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，更加注重混凝上的耐久性、變形性能等綜合指標(biāo)的平衡和協(xié)調(diào)?；炷粮黜?xiàng)性能指標(biāo)的要求比以前更明確、細(xì)化和具體。所以對(duì)混凝土的設(shè)計(jì)（即混凝土的配合比）更加嚴(yán)格。同時(shí)，混凝土的配合比，決定著混凝土本身的性質(zhì)和特點(diǎn)，研究混凝土的性質(zhì)用途必須從混凝土的配合比的研究入手。在這種情形下，研究混凝土配合比有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

制備混凝土?xí)r，首先應(yīng)根據(jù)工程對(duì)和易性、強(qiáng)度、耐久性等的要求，合理地選擇原材料并確定其配合比例，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)適用的目的?；炷恋呐浜媳仍O(shè)計(jì)通常按水灰比法則的要求進(jìn)行。材料用量的計(jì)算主要用假定容重法或絕對(duì)體積法?；炷辆哂性县S富，價(jià)格低廉，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，因而使其用量越來越大。同時(shí)混凝土還具有抗壓強(qiáng)度高，耐久性好，強(qiáng)度等級(jí)范圍寬等特點(diǎn)。混凝土的這些特點(diǎn)使得混凝土不單應(yīng)用于土木工程，還應(yīng)用于造船業(yè)，機(jī)械工業(yè)，海洋的開發(fā)，地?zé)峁こ痰阮I(lǐng)域，相信在未來很長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)，混凝土的作用也不可替代。

2.配合比設(shè)計(jì)下的性能用途研究

混凝土是非均質(zhì)的三相體，即固體、液體和氣體。三相體積的改變是混凝土產(chǎn)生裂縫主要原因之一，在進(jìn)行混凝土配合比的設(shè)計(jì)，就是在滿足相關(guān)要求的前提下，盡量減少三相體體積的變化，通過試樣將三相體的體積調(diào)整到最佳比例?；炷寥绻凑詹煌姆诸惙绞娇煞譃椴煌姆N類，由于筆者側(cè)重于混凝土的配合比以及性能研究，只從強(qiáng)度和功能兩個(gè)分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行討論。

混凝土硬化后的最重要的力學(xué)性能，是指混凝土抵抗壓、拉、彎、剪等應(yīng)力的能力。水灰比、水泥品種和用量、集料的品種和用量以及攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)，都直接影響混凝土的強(qiáng)度。我國(guó)將混凝土按標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度劃分為19個(gè)等級(jí)，強(qiáng)度來自于立方體試件壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的兆帕數(shù)。因此用C+阿拉伯?dāng)?shù)字構(gòu)成，C為混凝土（concrete）的代號(hào)。通常情況下，一般把C10—C40稱為普通標(biāo)號(hào)混凝土，（C40～C50）稱為中高標(biāo)號(hào)混凝土，C60以上稱為高標(biāo)號(hào)混凝土。高標(biāo)號(hào)混凝土抗拉、抗壓強(qiáng)度的比值是混凝土改性的重要方面。

普通混凝土（C40以下），以水泥為主要膠凝材料，與水、砂、石子，摻入化學(xué)外加劑和礦物摻合料，按適當(dāng)比例配合，經(jīng)過均勻攪拌、密實(shí)成型及養(yǎng)護(hù)硬化而成的人造石材。此類混凝土采取方便、成本低、可塑性強(qiáng)、耐久性好，但也有一定的劣勢(shì)，劣勢(shì)在于自重大、脆性材料。

中高標(biāo)號(hào)混凝土（C40～C50），此類混凝土要求原料質(zhì)地好、潔凈，壓碎值小。水泥通常采用普通硅酸巖水泥、水飲用水。砂子要求特別高，最優(yōu)是河砂、水洗砂。在兩者均無的情況之下，可采用石英砂與石灰?guī)r碎石按適當(dāng)比例（通常為1：4或1：3）比例人工合成。另外，此類混凝土還要注意外加劑與水泥的匹配性，混凝土水膠比較小時(shí)，隨著礦粉摻量的增加混凝土粘度增大甚至板結(jié)抓底。因此，可通過降低減水劑摻量、或使用高效減水劑、或適當(dāng)提高水膠比等措施來為預(yù)防板結(jié)抓底現(xiàn)象的發(fā)生。故在設(shè)計(jì)之中另外添加一些粉煤、礦粉，可以提高性能的和易性。

高標(biāo)號(hào)混凝土（大于C60含C60），高標(biāo)號(hào)混凝土及以上標(biāo)號(hào)混凝土以下有幾點(diǎn)不同。集料壓碎值較小、要求用來加工成碎石的母巖強(qiáng)度要求高，不宜底于100MPa砂子潔凈、級(jí)配好；水泥與外加劑的適應(yīng)性、強(qiáng)度檢測(cè)較其他標(biāo)號(hào)嚴(yán)格；耐久性方面，現(xiàn)在的商品混凝土，摻和料用得太多了，水泥用量少，短期強(qiáng)度一般都沒問題，隨著時(shí)間的推移，混凝土碳化得快，所以耐久性也是值得思考的一個(gè)問題；骨料與水泥堿-集料反應(yīng)。堿-集料反應(yīng)是指混凝土中的堿與集料中的堿活性成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成膨脹物質(zhì)使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生自膨脹應(yīng)力，造成混凝土開裂破壞，從而大大縮短混凝土建筑物的使用壽命。

混凝土如果按使用功能分類可分為結(jié)構(gòu)混凝土、保溫混凝土、裝飾混凝土、防水混凝土、耐火混凝土、水工混凝土、道路混凝土、防輻射混凝土等。不同功能的混凝土所用的領(lǐng)域也盡不相同，不同功能的混凝土切不可混用、亂用，否則將會(huì)嚴(yán)重影響施工工程的質(zhì)量。

3.混凝土配合比設(shè)計(jì)注意問題

雖然不同標(biāo)號(hào)的混凝土在制造工藝、配合比不同，但是無論是哪一種混凝土在配合比設(shè)計(jì)方面都應(yīng)注意以下幾個(gè)問題。（1）配合比設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作應(yīng)充分。（2）生產(chǎn)配合比的調(diào)整及施工中的控制；（3）在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)注重經(jīng)濟(jì)效益。

3.1配合比設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作應(yīng)充分

在配合比設(shè)計(jì)前，設(shè)計(jì)人員要充分做好準(zhǔn)備工作，首先了解設(shè)計(jì)圖紙對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的基本要求，如強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)件截面大小、鋼筋密度等。其實(shí)重點(diǎn)觀察是否對(duì)混凝土有特殊要求，以便決定所用水泥種類以及粗骨料粒徑的大小，再次了解施工的流程和工藝，如輸送、澆筑，看工作的性質(zhì)和對(duì)凝結(jié)時(shí)間的要求，便于使用添加劑，最后考慮生產(chǎn)混凝土才能采購(gòu)到的材料品種、質(zhì)量和供應(yīng)能力。估計(jì)以上這些準(zhǔn)備工作選擇恰當(dāng)?shù)膮?shù)，進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。

3.2生產(chǎn)配合比的調(diào)整及施工中的控制

在生產(chǎn)混凝土的過程和施工的過程中，常會(huì)出現(xiàn)一些問題影響混凝土的質(zhì)量和施工質(zhì)量，因此把握好混凝土配合比的設(shè)計(jì)難題和施工難題，才能優(yōu)化混凝土質(zhì)量，從而提高工程質(zhì)量。

混凝土生產(chǎn)時(shí)的用水量不當(dāng)，就會(huì)造成混凝土的坍落度不滿足施工需要，是影響工程進(jìn)度的主要因素，有些操作者為減少作業(yè)時(shí)間，過于追求混凝土的坍落度。坍落度主要指混凝土的塑化性和可泵性，而含水率、添加劑等因素是影響混凝土坍落度的主要因素。目前現(xiàn)在工程基本采用商混，商混使混凝土工業(yè)走向現(xiàn)代化和科學(xué)化。商混有效避免了施工過程中對(duì)混凝土坍落度造成的影響。

砂、石的實(shí)際含水率測(cè)量不準(zhǔn)。經(jīng)到現(xiàn)場(chǎng)檢查和了解，有部分試驗(yàn)人員沒有按規(guī)定要求準(zhǔn)確測(cè)量，而是采用目測(cè)法來估計(jì)砂、石的實(shí)際含水率，這樣做會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)配合比不準(zhǔn)確。 因此，為有效測(cè)量砂、石的實(shí)際含水率，砂、石中若含泥量超標(biāo)，應(yīng)在混凝土澆筑前三天沖洗完畢，并應(yīng)在施工前按規(guī)范要求取樣并準(zhǔn)確測(cè)量砂、石的實(shí)際含水率，調(diào)整施工配合比以從用水量中扣除含水量，補(bǔ)回砂、石量，嚴(yán)禁邊沖洗邊拌制混凝土。

其他工序?qū)炷临|(zhì)量的影響。目前，工程建設(shè)已基本采用商混，已經(jīng)改變了舊的作業(yè)模式，但也伴隨著新問題的出現(xiàn)。如混凝土運(yùn)輸過程對(duì)混凝土質(zhì)量的影響、以及目的地的檢測(cè)驗(yàn)收等。例如運(yùn)輸人員為方便泵送，混凝土中加入生水，這種做法是極其錯(cuò)誤的。這種情況應(yīng)添加少量的泵送劑或同水灰比的水泥漿（每車10kg左右）予以調(diào)整，嚴(yán)禁直接加水。

3.3在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)注重經(jīng)濟(jì)效益及環(huán)保

從工程進(jìn)度考慮，多數(shù)試驗(yàn)人員混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，偏重于混凝土的強(qiáng)度指標(biāo)，淡化混凝土施工條件，造成混凝土可施工性差，其實(shí)這樣做是不對(duì)的，會(huì)給施工單位帶來施工不順暢、澆注難，這樣即影響工程進(jìn)度也增加了施工成本。

從選材角度考慮，材料選材很重要，需著重提出來講的是含泥量，含泥量高，將會(huì)大大的增加水泥用量，我們?cè)诳紤]成本時(shí)，應(yīng)以生產(chǎn)出1m3混凝土的綜合單價(jià)來比較。不要一味的強(qiáng)調(diào)材料的某個(gè)指示，而忽視其它指標(biāo)的存在及變化。

從環(huán)保角度考慮，我們應(yīng)該材盡其用，把一些可以再次利用的工業(yè)廢棄材料也用起來，減少炸山取石變材料。

4.結(jié)論

隨著混凝土的應(yīng)用越來越廣，對(duì)混凝土自身的性能提出了更高的要求，一方面混凝土?xí)p質(zhì)高強(qiáng)的方向發(fā)展，切實(shí)提高施工工程的質(zhì)量。另一方面，混凝土?xí)蛑悄芊较虬l(fā)展，比如混凝土具有自身?yè)p傷診斷、自身調(diào)節(jié)、自我修復(fù)等功能。但是無論混凝土向著哪個(gè)方向發(fā)展，對(duì)配合比的要求將愈加嚴(yán)格，對(duì)混凝土配合比的研究也愈加深入。 [科]

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