水泥混凝土配合比設計方法探析

薛 文 麗

(山西遠方路橋(集團)有限責任公司，山西 大同 037006)

0 引言

針對水泥混凝土路面工程的質(zhì)量，路面水泥混凝土的施工控制質(zhì)量、水泥混凝土的配合比設計是重要的影響因素。大量實踐證明，即便使用相同的原材料，如果沒有合理設計配合比，路面便會出現(xiàn)多種不同的早期破壞現(xiàn)象，包括斷板、磨損等，由此可知，水泥混凝土的配合比設計、水泥混凝土的施工質(zhì)量是非常重要的。和其他常規(guī)的靜載結(jié)構(gòu)混凝土比較，路面水泥混凝土具有相同的技術(shù)指標，路面水泥混凝土的一些技術(shù)指標是非常嚴格的。所以，針對路面水泥混凝土的配合比設計，它具有自身的特征，并非所有原材料都能夠運用到路面的建設中?；诖?，本文對水泥混凝土配合比設計方法進行深入研究，具有重要意義。

1 水泥混凝土配合比的設計方法

1.1 原材料的選擇

1)水泥。

根據(jù)建設工程的具體施工情況，以選擇出合理的水泥。對質(zhì)量高、性能穩(wěn)定的水泥進行優(yōu)先選用，如果水泥品種是之前從未使用過的，必須要對其進行深入調(diào)研。

2)集料。

第一，細集料。針對水泥混凝土的性能，砂對其的影響是非常大的，所以必須要對級配比較好的河砂進行優(yōu)先選用。中砂級配應合理，應將其控制在2.5～2.8之間。由于細沙表面積是比較大的，在相同強度條件下，水泥使用量越多，則裂縫發(fā)生率越高，進而會大大增加水泥混凝土路面的施工成本，大大提高水泥混凝土路面的養(yǎng)護難度。

第二，粗集料。針對粗集料，應保證其具有較高的密度和強度，較少的含泥量和針片狀，同時要具有較好的級配。對于集料來說，級配是一些極為重要的技術(shù)指標，在極大程度上影響著水泥混凝土的強度與和易性。所以在對水泥混凝土進行摻配過程中，在使級配要求得以滿足的基礎上，應對多種摻配方案進行制定，同時對密度、體積較高的方案進行選擇。

3)外加劑。

在對水泥混凝土拌合過程中，常常需要加入一定的外加劑，以對水泥混凝土的性能進行有效改善。一般來說，外加劑的加入量應控制在水泥質(zhì)量的5%以內(nèi)。通過對合適的外加劑進行選用，能夠?qū)λ嗷炷恋馁|(zhì)量進行有效改善，對施工條件進行有效優(yōu)化，便于水泥混凝土的施工。

1.2 水泥混凝土配合比的計算

1)水泥混凝土試配強度的確定。

根據(jù)式(1)，對水泥混凝土的配置強度fcu,0進行計算。

fcu,0=fcu,k+1.65σ

(1)

其中，fcu,k為混凝土立方體的抗壓強度標準值;σ為水泥混凝土強度的標準差。

2)水泥混凝土水灰比的確定。

根據(jù)式(2)，計算水泥混凝土的水灰比(W/C)。

(W/C)=(aa×fce)/(fcu,0+aa×ab×fce)

(2)

其中，fce為水泥28 d抗壓強度的實測值；aa,ab均為回歸系數(shù)。

3)水泥混凝土用水量的確定。

根據(jù)式(3)，計算水泥混凝土的用水量。

mc0=mw0/(W/C)

(3)

其中，mw0為1 m3水泥混凝土的用水量；mc0為1 m3水泥混凝土的水泥用量。

4)砂率。

根據(jù)有關設計規(guī)范，選擇適宜的砂率。如果粗骨料的級配比較好、粒徑比較大、表面比較光滑和平整，則這種粗骨料具有比較小的孔隙率，相鄰骨料之間所產(chǎn)生的摩擦力并不大，在這種情況下，應選用比較小的砂率。如果砂的細度模數(shù)不大，由于砂內(nèi)含有比較多的細顆粒，能夠有效保證水泥混凝土的保水性和粘聚性，在這種情況下，宜選用比較小的砂率。假如水泥漿的稠度比較高、水灰比比較小，則應選用比較小的砂率。針對施工材料的流動性，如果施工對其提出比較高的要求，由于運輸不當?shù)仍?，水泥混合物常常會發(fā)生離析現(xiàn)象，在這種情況下，只有對比較大的砂率進行選用，才能夠確保材料的工作性滿足相關規(guī)定要求。

1.3 水泥混凝土配合比的試配

根據(jù)上述內(nèi)容，對水泥混凝土的不同參數(shù)進行計算和明確，對其進行有效試拌，同時深入觀察、檢測水泥混凝土的工作性和坍落度。在進行水泥混凝土配合比試驗過程中，至少要進行3個配合比試驗。

2 水泥混凝土配合比的優(yōu)化設計

2.1 外加劑的使用量

在考量外加劑時，應對多種因素進行深入分析，包括外部環(huán)境、施工時間、外加劑的減水率等。在進行水泥混凝土的配合比設計時，常常會運用多種不同的外加劑，根據(jù)各種不同的比例來進行配合比設計，在外加劑、水灰比固定的條件下，將凝結(jié)時間、含氣量、坍落度作為主要依據(jù)，合理調(diào)整外加劑的使用量。第一，要對基本配合比進行明確；第二，對初步的外加劑摻入量進行確定；第三，根據(jù)試拌混凝土的坍落度，合理調(diào)整外加劑的摻入量。

2.2 水灰比的優(yōu)化

根據(jù)有關規(guī)范及要求，水灰比在0.38～0.45之間的粗集料是75%時，對各種水灰比下的用水量和水泥用量進行計算，具體情況如表1所示。在實際使用過程中，宜將水泥28 d抗折強度、水泥混凝土28 d的試配強度作為主要依據(jù)，以確定合理的水灰比。

表1 不同水灰比的水泥用量、用水量

3 水泥混凝土配合比設計過程中的注意事項

3.1 對盲目配比設計進行有效避免

在設計水泥混凝土配合比之前，設計人員應將以下幾大準備工作做好：第一，為正確掌握水泥混凝土的耐久性和強度，應將圖紙作為主要依據(jù)，同時要對鋼筋布置的疏密、結(jié)構(gòu)件截面大小進行深入了解，以對石子粒徑大小進行確定，對合適的水泥品種進行選擇。第二，深入了解建筑工程的施工工藝，包括工程對凝結(jié)時間提出的要求、機械化使用程度等，以對外加劑摻合量進行合理選用。

3.2 對水泥混凝土配合比計算錯誤現(xiàn)象進行避免

在設計水泥混凝土配合比過程中，為能夠獲取正確的計算結(jié)果，設計人員應能夠?qū)Σ煌笜酥g存在的問題進行充分掌握。通過深入考慮工程建設的一些特殊情況，同時有效結(jié)合水泥混凝土的自身強度，以合理確定水泥混凝土的強度配比。

3.3 水泥混凝土配合比的試配和調(diào)整

第一，水泥混凝土配合比的試配。在試配水泥混凝土時，應選用強制式攪拌機。在試配水泥混凝土過程中，水泥混凝土的強度測試和攪拌量應滿足有關規(guī)定和要求，同時應保證試配標準和施工標準二者的一致性。

第二，水泥混凝土配合比的調(diào)整。在調(diào)整水泥混凝土時，應將水膠比和水泥混凝土強度之間的線性關系圖作為主要依據(jù)，以有效調(diào)整水泥混凝土的用量，然后將試驗強度、基準配合比作為主要依據(jù)，以確定合適的方案。在對試驗配合比方案進行確定以后，應將施工現(xiàn)場實際情況作為主要依據(jù)，有效轉(zhuǎn)換試驗配合比，使其變?yōu)槭┕づ浜媳取?/p>

3.4 對經(jīng)濟效益給予高度重視

在有關規(guī)范標準得以滿足的基礎上，在試驗室中應對不同的配合比進行配制，從多個角度進行分析后，對最佳的配合比方案選擇出來，同時適當調(diào)整不同的評定方法、施工部位等。此外，在試驗室中還應有效收集施工過程所涉及到的一些數(shù)據(jù)，同時統(tǒng)計分析以上數(shù)據(jù)，以對合適的水泥用量、砂率、水灰比等進行有效確定。

4 結(jié)語

在設計水泥混凝土配合比時，應先對原材料的質(zhì)量進行有效保證，然后選用級配比較好的集料，同時根據(jù)設計圖紙，詳細了解水泥混凝土的工作性，以對合適的設計參數(shù)進行選取，以進行配合比設計。與此同時，應對計算與試驗過程控制給予高度重視，確保試驗結(jié)果和計算結(jié)果的正確性，以能夠優(yōu)化水泥混凝土的配合比設計。