對原材料的性能把控是配合比調(diào)整的關(guān)鍵

劉臻一

（杭州三中混凝土有限公司，浙江 杭州 311108）

對原材料的性能把控是配合比調(diào)整的關(guān)鍵

劉臻一

（杭州三中混凝土有限公司，浙江 杭州 311108）

普通混凝土配合比設(shè)計(jì)主要目的是工作性、強(qiáng)度及經(jīng)濟(jì)性三點(diǎn)之間做到平衡。單一的做到其中的一點(diǎn)或兩點(diǎn)還是比較容易的，要做到三者兼顧，是需要一定的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)積累的。

混凝土的原材料對混凝土的性能有較大的影響，尤其是在我國這個(gè)地大物博的土地上，同一種類原材料在不同地區(qū)的差異，可以用天差地別來形容。以 C30 舉例來說，在一些材料性能較好的地區(qū)，總膠材用量在300 公斤稍多些就可以做出具有好的工作性且有好的強(qiáng)度的混凝土，但在一些原材料資源相對差的地區(qū)，要想滿足相同性能的混凝土，膠材用量可能就需要 400 公斤以上。這之間的巨大差異并不是由技術(shù)人員的技術(shù)水平?jīng)Q定的，主要原因就是各種原材料的差異，導(dǎo)致技術(shù)人員配合比調(diào)試時(shí)，為保證混凝土的性能，必須要使用較多膠材。因混凝土是以地材為基礎(chǔ)來組織生產(chǎn)的，所以說只有對本地區(qū)原材料性能的良好把握，才能設(shè)計(jì)配制出符合本地區(qū)情況的混凝土。

材料對配合比調(diào)整的影響因素雖多，但各類材料總體上還是有一些共性的。依據(jù)混凝土原材料主要功能進(jìn)行劃分，分為膠材、骨料和外加劑三種，掌握這些原材料的主體特征，對新人學(xué)習(xí)和調(diào)整配合比是具有事半功倍的效果的。所以本文也主要從這三個(gè)方面，以自己的理解，與大家共同討論學(xué)習(xí)。

（1）膠材

普通混凝土的膠材是水泥與一些其他活性或非活性摻合料搭配使用。其中摻合料以一定比例通過試驗(yàn)驗(yàn)證后應(yīng)用到混凝土生產(chǎn)中，使用最多的是具有一定活性的礦粉和粉煤灰。

膠材在混凝土中起到的作用，首先是強(qiáng)度，其次是配制出混凝土的工作性。我們都知道水泥自身是可以直接形成強(qiáng)度的，而活性摻合料自身并不具備凝結(jié)的條件，它需要在水泥水化的基礎(chǔ)上，與水泥水化反應(yīng)生成的 Ca(OH)2進(jìn)行二次反應(yīng)，生成 C-S-H 凝膠。其中水泥的 3d 和 28d 強(qiáng)度性能，決定了混凝土的前期強(qiáng)度增長速度和后期強(qiáng)度增長幅度，礦粉的活性對強(qiáng)度的影響主要體現(xiàn)在混凝土 28d 及以后的強(qiáng)度上，粉煤灰的活性在 28d 左右對強(qiáng)度的貢獻(xiàn)量是很少的，其對強(qiáng)度的貢獻(xiàn)主要體現(xiàn)在一個(gè)月以后的后期增長上。這些應(yīng)是膠材使用時(shí)強(qiáng)度性能的一個(gè)總體情況，根據(jù)膠材的各自性能特征，不同的等級或工程部位采用不同的使用方式，才能調(diào)配出合適的混凝土。

膠材與外加劑的適應(yīng)性對混凝土工作性的影響也是比較大的。因目前水泥生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，粉磨出的顆粒較細(xì)，摻入的混合材也比較復(fù)雜，礦粉與粉煤灰的原材來源也比較混亂，所以膠材性能有時(shí)會出現(xiàn)較大變動，出現(xiàn)與外加劑的適應(yīng)性差，嚴(yán)重影響混凝土和易性。這一點(diǎn)經(jīng)常被很多工程技術(shù)人員所忽視，認(rèn)為只有外加劑對水泥的適應(yīng)性，而不是水泥對外加劑的適應(yīng)性。不但要注意水泥與外加劑的適應(yīng)性，礦粉與粉煤灰等摻合料與外加劑的適應(yīng)性也是要注意的。膠材與外加劑的適應(yīng)性好，才易配制出和易性好的混凝土，這樣生產(chǎn)時(shí)易控制、施工性能好，且強(qiáng)度及耐久性等指標(biāo)也容易達(dá)到設(shè)計(jì)要求。若膠材的適應(yīng)性差，就不太容易配制出較好的混凝土狀態(tài)，對混凝土的質(zhì)量把控也造成較大的難度。

（2）骨料

骨料對混凝土配合比調(diào)整的影響可以用“巨大”來形容，上面所舉例的 C30 配合比的差異，主要原因就是粗細(xì)骨料品質(zhì)對混凝土性能的影響。

細(xì)骨料中有天然砂和機(jī)制砂之分，在使用時(shí)對混凝土性能影響是有較大差異的。大部分天然砂的級配都是比較好的，其性能指標(biāo)中的粗細(xì)程度與含泥量是影響混凝土性能的關(guān)鍵。因現(xiàn)在大部分混凝土都是泵送施工，企業(yè)為追求經(jīng)濟(jì)效益，膠材用量都不是很富余，這樣砂的細(xì)度模數(shù)就會對混凝土的工作性具有較大的影響。例如 C35 及以下的配合比，因膠材用量相對較少，若使用細(xì)度 2.7 以上的砂，反而不易配制出和易性好的混凝土，經(jīng)常會出現(xiàn)混凝土離析泌水、混凝土發(fā)散等和易性不良的情況。同樣的配比若選擇稍細(xì)一些的砂，把細(xì)度模數(shù)控制在 2.3～2.5 的范圍內(nèi)，反而能配制出和易性較好的混凝土。但對 C40 及以上的高等級混凝土，因膠材用量較富余，使用較粗的中砂對混凝土性能更為有利。對機(jī)制砂來說，雖然有些廠家品質(zhì)性能可以和天然砂相媲美，能完全代替天然砂使用，但對大部分的機(jī)制砂來說，都是生產(chǎn)碎石的尾料再加工，級配性能上經(jīng)常會不理想，且顆粒形態(tài)遠(yuǎn)沒有天然砂好，存在一定的針片狀顆粒，這樣就導(dǎo)致配合比調(diào)整時(shí)，膠材用量要比天然砂多一些，才能滿足混凝土的各項(xiàng)性能。又因?yàn)橹圃鞕C(jī)制砂的石材較多，機(jī)制砂都會具有一定的石粉含量，所以不同材質(zhì)的生產(chǎn)出的砂，對混凝土性能也會有不同影響，常見的是鈣質(zhì)石材對用水量影響較小，而硅質(zhì)石材則需要較高的外加劑用量才能控制住混凝土的用水量。但不論是天然砂還是機(jī)制砂，含泥量增加對混凝土性能都是不利的，對機(jī)制砂時(shí)，還要注意區(qū)分細(xì)顆粒是泥還是石粉，才能在配合比調(diào)試中采用不同的解決方式。

粗骨料對混凝土配合比調(diào)配的性能影響主要是粒徑大小、形態(tài)及原材的材質(zhì)。對泵送混凝土，粒徑較大或顆粒形態(tài)不好（尤其是針片狀含量多），對混凝土工作性有較大影響。對較高強(qiáng)度等級的混凝土，粗骨料的原材品質(zhì)是配制基礎(chǔ)。當(dāng)這些不利因素較突出時(shí)，為了保證混凝土工作性及強(qiáng)度，調(diào)整時(shí)只能采取提高砂率、增加膠材用量等解決辦法。所以粗骨料的粒徑大小、粒徑形態(tài)及自身材質(zhì)，這些因素都能對普通泵送混凝土膠材用量、施工性能及強(qiáng)度造成較大的影響，尤其是 C50及以上高強(qiáng)泵送施工混凝土，往往起著關(guān)鍵性作用。

（3）外加劑

外加劑對混凝土調(diào)整的功能主要體現(xiàn)在控制用水量和與各種材料的適應(yīng)性上。水膠比是強(qiáng)度的理論基礎(chǔ)，用水量的控制是強(qiáng)度的保證。選擇適應(yīng)性較好的外加劑，往往也能在使用時(shí)體現(xiàn)出較好的減水率，配制出的混凝土狀態(tài)及坍落度損失也往往較良好，施工性能優(yōu)良，強(qiáng)度等性能較容易保證。

混凝土生產(chǎn)是大宗原材料互相匹配的結(jié)果，這么多材料要保證絕對穩(wěn)定是不可能的，所以當(dāng)原材料性能變化時(shí)，通過調(diào)整外加劑摻量的方式來保證生產(chǎn)及混凝土質(zhì)量，是十分必要的。因很多從事混凝土的新人未接觸過外加劑，對外加劑的用量不敢做出調(diào)整，這是對外加劑的一種誤解。當(dāng)混凝土生產(chǎn)時(shí)，用水量與理論配比出現(xiàn)較大偏差時(shí)，是必須要調(diào)整外加劑用量的。用水量太低時(shí)，要減少外加劑，反之要增加外加劑用量，使生產(chǎn)用水量保持在合理的區(qū)間里，才能保證混凝土的質(zhì)量。

通過調(diào)整外加劑用量來調(diào)整用水量在合理的范圍內(nèi)，還因?yàn)榛炷梁鸵仔员ＷC是需要一定的水泥漿量的支持的，而水泥漿是由膠材用量和水組成的。用水太多雖然增加了總水泥漿量，但強(qiáng)度不能保證，而用水太少時(shí)，因減少了總漿量，會出現(xiàn)和易性不好，生產(chǎn)控制時(shí)較敏感，混凝土的勻質(zhì)性不好，不利于施工，也不利于實(shí)體構(gòu)件強(qiáng)度。

以上的幾點(diǎn)，僅是混凝土調(diào)配時(shí)，以原材料的最為普遍的一些性能考慮，也是混凝土最常出現(xiàn)問題的一些方面。對材料性能的把握，新人可以依據(jù)國家的相應(yīng)規(guī)范進(jìn)行學(xué)習(xí)。因規(guī)范在制定時(shí)，會對全國不同地區(qū)的材料進(jìn)行取樣驗(yàn)證，把一些對混凝土影響較大的因素進(jìn)行匯總，具有非常好的理論指導(dǎo)意義。

劉臻一（1982—），男，總工程師。

［通訊地址］浙江省杭州市余杭區(qū)崇賢鎮(zhèn)北莊工業(yè)區(qū)杭州三中混凝土有限公司（311108）