淺談工程中混凝土配合比的優(yōu)化

吳侃

【摘要】擬通過(guò)復(fù)配聚羧酸減水劑、摻入礦物摻合料的方法優(yōu)化混凝土配合比，提高混凝土的力學(xué)性能，改善混凝土和易性，優(yōu)化混凝土節(jié)約成本，降低工程造價(jià)。

【關(guān)鍵詞】聚羧酸減水劑；礦物摻合料；優(yōu)化配合比；節(jié)約成本

引言：

混凝土配合比是現(xiàn)場(chǎng)混凝土質(zhì)量控制的關(guān)鍵因素，它直接影響著混凝土施工的難易，影響著混凝土工程的內(nèi)在質(zhì)量及外觀(guān)，影響著混凝土的成本，因此對(duì)混凝土的配合比如何進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整就顯得尤為必要和迫切。本文根據(jù)以前的施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的混凝土理論及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和近年來(lái)粉煤灰、礦粉在混凝土中的應(yīng)用，來(lái)談一下施工混凝土配合比在性能和經(jīng)濟(jì)方面的優(yōu)化。

一、原材料的選用及技術(shù)要求

1、水泥采用冀東海德堡（涇陽(yáng)）水泥有限公司生產(chǎn)的普通硅酸鹽水泥P.O42.5，粉煤灰采用神木國(guó)華電廠(chǎng)生產(chǎn)的F類(lèi)Ⅱ級(jí)粉煤灰，礦粉為包鋼生產(chǎn)的S95級(jí)礦粉，所檢指標(biāo)分別符合JTG/T F50-2011《公路橋涵技術(shù)規(guī)范》中表6.15.4、表6.15.8-1、表6.15.8-2的技術(shù)要求。

2、粗集料采用5-10mm、10-20mm和16-31.5mm三種規(guī)格進(jìn)行分級(jí)采購(gòu)、運(yùn)輸、堆放、摻配使用，合成級(jí)配符合JTG/T F50-2011《公路橋涵技術(shù)規(guī)范》中表6.4.3的技術(shù)要求。不宜使用單粒級(jí)或間斷級(jí)配。細(xì)集料采用細(xì)度模數(shù)為2.5-3.0的Ⅱ區(qū)中砂，其中大于4.75mm的顆粒含量不應(yīng)超過(guò)3%，0.30mm篩孔通過(guò)率不應(yīng)小于15%。集料所檢其余指標(biāo)分別符合JTG/T F50-2011《公路橋涵技術(shù)規(guī)范》中表6.3.1、表6.4.1的技術(shù)要求。

3、減水劑：減水劑1采用山西黃騰化工有限公司生產(chǎn)的HT-HPC聚羧酸高性能減水劑。減水劑2采用自己復(fù)配的聚羧酸高性能減水劑。所檢指標(biāo)符合GB 8076-2008中技術(shù)要求。

二、混凝土的優(yōu)化途徑

優(yōu)化配合比從兩方面著手：礦物摻合料和聚羧酸高性能減水劑

1、優(yōu)化采取在混凝土中摻入礦物摻合料等量取代水泥，達(dá)到滿(mǎn)足施工要求的同時(shí)、節(jié)省成本、減低工程造價(jià)而且提高工程結(jié)構(gòu)的使用壽命。

2、通過(guò)上網(wǎng)學(xué)習(xí)、查閱資料分析掌握聚羧酸減水劑組成成份及功能。在室內(nèi)通過(guò)復(fù)配聚羧酸減水劑與采購(gòu)成品聚羧酸減水劑對(duì)比試驗(yàn)，在技術(shù)指標(biāo)方面達(dá)到相同效果時(shí)，自己復(fù)配減水劑存在的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

三、混凝土優(yōu)化

3.1選定混凝土配合比

混凝土的配合比應(yīng)根據(jù)原材料品質(zhì)、設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)及施工工藝對(duì)工作性的要求，通過(guò)計(jì)算、試配、調(diào)整等步驟選定。配制的混凝土應(yīng)滿(mǎn)足施工要求，力學(xué)要求和耐久性等質(zhì)量要求。

3.2礦物摻合料優(yōu)化

在前期已經(jīng)批復(fù)的配合比基礎(chǔ)上進(jìn)行成本優(yōu)化，并對(duì)混凝土的力學(xué)性能和工作性能進(jìn)行比較。基礎(chǔ)配合比見(jiàn)表1

以上述選定的三個(gè)配合比為基準(zhǔn)配合比進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)，分別采取單摻（粉煤灰）、雙摻（粉煤灰和礦粉）兩種方法分別試驗(yàn)，檢測(cè)拌合物各種性能滿(mǎn)足要求并成型試件做力學(xué)性能試驗(yàn)。

從拌合物和易性、力學(xué)性能、成本對(duì)比幾方面分析雙摻（粉煤灰和礦粉）優(yōu)于單摻（粉煤灰），而單摻（粉煤灰）優(yōu)于純水泥。經(jīng)檢測(cè)各組混凝土力學(xué)性能滿(mǎn)足要求，而且在價(jià)格方面明顯低于原配合比的價(jià)格。

3.3減水劑優(yōu)化

我們采用自己復(fù)配的外加劑進(jìn)行配合比試驗(yàn)，針對(duì)拌合物和易性、力學(xué)性能、成本對(duì)比等方面進(jìn)行對(duì)比。

優(yōu)化配合比同時(shí)考慮強(qiáng)度、耐久性、成本等條件，排除聚羧酸系高效減水劑選用聚羧酸系高性能減水劑。通過(guò)上網(wǎng)查詢(xún)相關(guān)資料和同行業(yè)交流，工程現(xiàn)場(chǎng)所用減水劑均為復(fù)配后，其由聚羧酸減水劑母液、緩凝劑、保坍劑、消泡劑、引氣劑、水等成分復(fù)配而成。進(jìn)行復(fù)配、并做與水泥做相容性試驗(yàn)，分別確定各廠(chǎng)家聚羧酸減水劑摻量；以減水劑摻量為橫坐標(biāo)、凈漿流動(dòng)度為縱坐標(biāo)做曲線(xiàn)圖，然后做兩直線(xiàn)段曲線(xiàn)的趨勢(shì)線(xiàn)，兩趨勢(shì)線(xiàn)的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)即為飽和摻量點(diǎn)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定三種減水劑與本項(xiàng)目選定的水泥適應(yīng)性良好，摻量均為膠凝材料的1.0%。 并初步確定各廠(chǎng)家的聚羧酸減水劑配方。用混凝土配合比進(jìn)行驗(yàn)證對(duì)比。對(duì)比試驗(yàn)時(shí)配合比無(wú)任何變動(dòng)且所用原材料與現(xiàn)場(chǎng)材料一致。（砂、碎石均為表面干燥，含水率忽略不計(jì)）試驗(yàn)用配合比采用表1中混凝土配合比。經(jīng)試拌—調(diào)整減水劑配方—試拌，反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證，混凝土流動(dòng)性、黏聚性、保水性等和易性滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及施工要求。

根據(jù)自己復(fù)配各廠(chǎng)家的的聚羧酸高性能減水劑與山西黃騰化工有限公司的聚羧酸高性能減水劑對(duì)比試驗(yàn)而知，優(yōu)化混凝土配合比采取自己復(fù)配聚羧酸系高性能減水劑思路正確。而且自己復(fù)配減水劑經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、質(zhì)量穩(wěn)定，價(jià)格遠(yuǎn)低于采購(gòu)成品的價(jià)格。

由試驗(yàn)對(duì)比而知自己復(fù)配減水劑比采購(gòu)成品減水劑性?xún)r(jià)比優(yōu)越。初步選用山西華凱偉業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的聚羧酸系高性能減水劑，為驗(yàn)證復(fù)配減水劑的質(zhì)量，自己復(fù)配山西華凱聚羧酸系高性能減水劑10Kg，留樣封存5Kg，另5Kg送至西安公路研究院公路工程試驗(yàn)檢測(cè)中心檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果符合規(guī)范要求，復(fù)配結(jié)果達(dá)到理想效果。

根據(jù)自己復(fù)配外加劑進(jìn)行比對(duì)試驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)滿(mǎn)足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求為此以自己復(fù)配外加劑為主采用冀東水泥，選定單摻配合比為現(xiàn)場(chǎng)施工配合比。（根據(jù)地域性和業(yè)主要求，只能在地面以下部位選用單摻配合比為項(xiàng)目一線(xiàn)施工配合比）

四、現(xiàn)場(chǎng)混凝土施工控制要點(diǎn)

4.1混凝土施工一般規(guī)定

水泥到場(chǎng)后不得露天堆放，不同種類(lèi)的水泥應(yīng)存儲(chǔ)于不同庫(kù)房。水泥由于受潮或其他原因而變質(zhì)時(shí)，應(yīng)及時(shí)運(yùn)出場(chǎng)外。礦物摻和料在運(yùn)輸和存儲(chǔ)過(guò)程中應(yīng)有明顯標(biāo)志，嚴(yán)禁與水泥等其他粉狀材料混淆?；炷翍?yīng)采用二級(jí)或三級(jí)級(jí)配粗骨料，粗骨料應(yīng)分級(jí)采購(gòu)、分級(jí)運(yùn)輸、分級(jí)堆放、分級(jí)記量。凝土所用的原材料應(yīng)按品種、規(guī)格和檢驗(yàn)狀態(tài)分別標(biāo)識(shí)存放。

4.2混凝土應(yīng)根據(jù)強(qiáng)度等級(jí)、耐久性等設(shè)計(jì)條件要求和原材料品質(zhì)以及施工工藝、可能的環(huán)境條件變化等進(jìn)行多組配合比設(shè)計(jì)。配合比選定試驗(yàn)應(yīng)提前進(jìn)行，流出足夠的時(shí)間進(jìn)行配合比調(diào)整。當(dāng)混凝土所用的原材料、施工工藝及環(huán)境條件等發(fā)生變化時(shí)，必須重新選定配合比?；炷涟柚魄?，應(yīng)測(cè)定砂石含水率，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果和理論配合比，提出施工配合比。對(duì)首盤(pán)混凝土的坍落度、含氣量、泌水率、水膠比和拌合物溫度進(jìn)行測(cè)試鑒定。

4.3混凝土用采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌，計(jì)量系統(tǒng)應(yīng)定期檢定。攪拌機(jī)經(jīng)大修中修或遷移至新的地點(diǎn)后，應(yīng)對(duì)計(jì)量器具重新進(jìn)行檢定。每一工班正式稱(chēng)量前，應(yīng)對(duì)計(jì)量設(shè)備進(jìn)行檢查。

4.4混凝土輸送設(shè)備的運(yùn)輸能力應(yīng)滿(mǎn)足混凝土凝結(jié)速度和澆注速度的需要。保證澆注過(guò)程連續(xù)進(jìn)行。運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)確?；炷敛话l(fā)生離析、漏漿、嚴(yán)重泌水及坍落度損失過(guò)多等現(xiàn)象。當(dāng)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)的混凝土發(fā)生離析現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)在澆注前對(duì)混凝土進(jìn)行二次攪拌，嚴(yán)禁加水。

4.5混凝土運(yùn)輸、澆注及間隔的全部時(shí)間不應(yīng)超過(guò)混凝土的初凝時(shí)間。當(dāng)下層混凝土初凝后澆注上一層混凝土?xí)r，應(yīng)按施工縫處理?；炷翍?yīng)分層澆注，不得隨意留施工縫?；炷翝沧⑦^(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)對(duì)混凝土進(jìn)行振搗并保證使其均勻密實(shí)。

4.6對(duì)于混凝土澆注時(shí)的模板溫度、拌合物的入模溫度、拆模時(shí)的溫度及養(yǎng)護(hù)過(guò)程中的溫度，應(yīng)制定明確的控制方案，并有效實(shí)施。

五、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果比對(duì)：

現(xiàn)場(chǎng)選箱梁和立柱進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，采用混凝土回彈法按照國(guó)家統(tǒng)一測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)，跟蹤檢測(cè)試驗(yàn)的結(jié)構(gòu)。箱梁（單摻）回彈結(jié)果推定值59.8 MPa、箱梁（純水泥）回彈結(jié)果推定值60.0MPa、立柱（單摻）回彈結(jié)果推定值46.8MPa、立柱（純水泥）回彈結(jié)果推定值37.6MPa。

六、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)使用檢驗(yàn)效果可看出復(fù)配減水劑不但可以降低混凝土成本，而且能更好調(diào)整控制現(xiàn)場(chǎng)混凝土滿(mǎn)足施工要求?；炷林袚饺氲V物摻合料可以有效改善混凝土的力學(xué)性能、和易性等更好滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)功能要求和施工工藝要求，延長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)物的使用年限，并且減低工程造價(jià)，節(jié)約成本。由此可見(jiàn)我們的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和檢測(cè)結(jié)果能滿(mǎn)足規(guī)范的要求和現(xiàn)場(chǎng)施工的需要是可行的，也證明我們的優(yōu)化思路是正確的不僅為項(xiàng)目在成本控制方面做出了貢獻(xiàn)，同時(shí)摻入摻合料之類(lèi)工業(yè)廢渣有效降低環(huán)境污染，為當(dāng)今的綠色，低碳生活做出了貢獻(xiàn)。

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