混凝土設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及性能分析

王星明

摘 要：混凝土是建筑行業(yè)中使用最為普遍的材料，其是由多種材料經(jīng)過科學(xué)的配合比配制而成的。其中，配合比的確定是保證其性能的關(guān)鍵。文章首先闡述了混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本原則，然后對混凝土配合比設(shè)計(jì)的常用方法進(jìn)行了分析探究，提高了混凝土質(zhì)量，可供參考。

關(guān)鍵詞：混凝土水膠比 外加劑 和易性

1.混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本原則

1.1堅(jiān)固性

混凝土常用于建筑工程的結(jié)構(gòu)施工中，擔(dān)負(fù)著支撐建筑物整體框架的作用，因此需要具備極高的抗壓強(qiáng)度?？箟簭?qiáng)度指標(biāo)正是體現(xiàn)混凝土質(zhì)量的主要依據(jù)。這其中，水泥強(qiáng)度等級、骨料種類及級配、水灰比、施工條件等因素，都可能對混凝土的抗壓強(qiáng)度造成嚴(yán)重影響。

1.2和易性

混凝土的和易性與施工條件的關(guān)系較為密切?；炷恋男阅苣芊癯浞职l(fā)揮，與攪拌是否均勻、搗振是否密實(shí)有直接關(guān)系。相關(guān)指標(biāo)主要通過坍落度和維勃稠度來體現(xiàn)。在工程施工

過程中，由于結(jié)構(gòu)的需求，需要使用很多不同類型的構(gòu)件。這些構(gòu)件由于所處位置的不同，其性能要求也不盡相同，因此對于混凝土和易性的要求也有一定差異，需要結(jié)合施工現(xiàn)場的設(shè)備和管理等諸多因素對其驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)定。對混凝土和易性造成影響的因素較多，但水的用量在其中顯得最為重要。用水量的增加可在一定程度上提高混凝土的坍落度，但同時(shí)也會降低其強(qiáng)度等級。保證兩個(gè)指標(biāo)都能達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的常用方法是采用減水劑，減水劑可在最經(jīng)濟(jì)合理的范圍內(nèi)，有效實(shí)現(xiàn)混凝土和易性的改善。

1.3耐久性

建筑工程項(xiàng)目需具備抵御外界自然環(huán)境的破壞和侵蝕，這一點(diǎn)是混凝土耐久性的重要體現(xiàn)。我國南北地域的氣候差異極大，在面臨熱夏季和嚴(yán)寒冬季等極端天氣的考驗(yàn)時(shí)，混凝土?xí)艿綐O大的侵蝕。為保證混凝土的耐久性，需對其最大水灰比和最小泥用量進(jìn)行科學(xué)測算，確定相關(guān)的施工驗(yàn)收規(guī)范，并以此為依據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)定。在混凝土的配合比設(shè)計(jì)中，耐久性的保證可通過合理選擇水泥的品種和強(qiáng)度等級以及科學(xué)的砂石級配和砂率調(diào)整來實(shí)現(xiàn)，但更重要的是外加劑和摻合料的使用。

1.4經(jīng)濟(jì)性

在建筑工程中，混凝土的使用量非常大，因此從保證質(zhì)量和控制工程成本的角度出現(xiàn)，在進(jìn)行混凝土配合比的設(shè)計(jì)時(shí)需要體現(xiàn)出省工省料的經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn)。在混凝土的各項(xiàng)原材料中，成本價(jià)值最高的是水泥，所以體現(xiàn)混凝土配合比設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性的重點(diǎn)就落在了節(jié)約水泥用量這一點(diǎn)上。

2.混凝土設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)分析

（1）水膠比的確定：利用混凝土強(qiáng)度公式，可依據(jù)確定的配制強(qiáng)度計(jì)算出符合強(qiáng)度要求的混凝土水膠比。由于各個(gè)工程對于混凝土強(qiáng)度要求和耐久性需求的不同，可根據(jù)最大水膠比和最小水泥用量的規(guī)定查表，從中選取滿足要求的較小水膠比。

（2）確定用水量：用水量的確定，可參照混凝土用水量參考表先行進(jìn)行估算，再通過試驗(yàn)，測定混凝土的坍落度，若坍落度不符合要求，則需根據(jù)要求在水膠比不變的情況下對用水量進(jìn)行調(diào)整，直至其在試驗(yàn)中通過坍落度的測定，符合要求為止。

（3）砂率的確定：砂率的計(jì)算也同樣需要憑借經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出的圖表進(jìn)行估算，再根據(jù)初步估算確定的砂率配制混凝土，以和易性試驗(yàn)調(diào)整、確定合格的砂率。

②確定用水量。以施工坍落度指標(biāo)、骨料的種類和規(guī)格、以及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，對用水量進(jìn)行初步估算。

③確定水泥用量。根據(jù)以確定的水膠比和用水量，計(jì)算水泥用量。從經(jīng)濟(jì)性和堅(jiān)固性考慮，當(dāng)計(jì)算出的水泥用量<規(guī)范規(guī)定的最小水泥用量時(shí)，應(yīng)取規(guī)范的最小水泥用量。

確定合理砂率。以確定的水膠比、骨料的種類和規(guī)格，以及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，通過查表及試驗(yàn)，獲得初步砂率。

④計(jì)算砂石用量。利用體積法和假定體積密度法，結(jié)合公式可計(jì)算出初步的砂石用量配合比。

3.2試驗(yàn)調(diào)整確定配合比設(shè)計(jì)

通過圖表及經(jīng)驗(yàn)初步估算的是混凝土初步配合比，并不一定能完全滿足施工設(shè)計(jì)的實(shí)際需求，必須通過試驗(yàn)和校核才能保證混凝土配合比的合理性。和易性試驗(yàn)和強(qiáng)度試驗(yàn)是檢查混凝土配合比的重要試驗(yàn)。根據(jù)上述試驗(yàn)，可以確定混凝土的用水量、水泥用量、粗、細(xì)骨料用量。另外，在混凝土的配合比設(shè)計(jì)中，會使用一些外加劑提升混凝土的性能，其摻入量一般≤水泥質(zhì)量的5%，但可使混凝土拌合物的和易性、混凝土的凝結(jié)時(shí)間和硬化性能、耐久性、以及特殊性能等各項(xiàng)指標(biāo)獲得改善，其中，常見的外加劑有減水劑、引氣劑等。

減水劑：可以在配合比不變時(shí)，在不降低其強(qiáng)度的情況下提高混凝土的流動性、減少水泥用量、提高強(qiáng)度。

引氣劑：可以在混凝土拌合物中形成大量均勻分布的微小氣泡，使水泥漿的體積增加，從而提高混凝土的流動性，并減少10%左右的用水量，同時(shí)還能提高混凝土的抗?jié)B性和抗凍性。

表1是對混凝土配合比進(jìn)行的初步估算得到的質(zhì)量比方案，以及利用體積法符合計(jì)算進(jìn)行混凝土配合比方案確定。

4.混凝土配合比設(shè)計(jì)的合理性剖析

目前，對于混凝土的配合比設(shè)計(jì)，其中非常重要的水膠比、用水量、砂礫的選定等指標(biāo)都是憑借經(jīng)驗(yàn)圖表估算出來的，而為了保證混凝土的堅(jiān)固性、和易性、耐久性、經(jīng)濟(jì)性，這些原材料的物理指標(biāo)必須通過試驗(yàn)驗(yàn)證才能獲得更合理的配合比方案。目前，使用較為普遍的體積法計(jì)算混凝土配合比，正是基于這一需要，綜合考慮到了骨料的體積量、空隙填充率，倒推、含沙量、倒推、膠漿的量、倒推、水的量、膠凝材料量等諸多因素，得到了更為準(zhǔn)確的混凝土配合比設(shè)計(jì)，從而獲得了廣泛的認(rèn)同。當(dāng)然體積法設(shè)計(jì)混凝土配合比也存在一定的問題?，F(xiàn)在，混凝土材料的選擇性較之以往范圍更大，不同骨料的表觀密度等數(shù)據(jù)的差異性較大，一味地憑借經(jīng)驗(yàn)對混凝土配合比進(jìn)行估算，難以滿足對混凝土質(zhì)量的保證。這需要通過針對不同的原材料性質(zhì)，不斷地完善相關(guān)方法的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，才能更好地推動混凝土配合比設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性。

5.結(jié)束語

綜上所述，使用這種混凝土配合比的設(shè)計(jì)方法，能在提升工程質(zhì)量的同時(shí)，還能提升施工效率，提高了我國建筑工程施工的質(zhì)量，在今后的配合比設(shè)計(jì)的過程中，可以大力推廣這種設(shè)計(jì)方式，更好地為建筑工程施工做貢獻(xiàn)。

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