水泥混凝土配合比設(shè)計方法及配合比優(yōu)化

魏軍杰

（中鐵四局五公司；西南大學(xué)）

市場經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，建筑工程行業(yè)對市場競爭力的提升是每個施工企業(yè)面臨的首要任務(wù)。而確保工程項目的盈利收入，保證材料費(fèi)在建筑工程項目中的合理占比，既是確保建筑材料成本和質(zhì)量的管理工作，也能夠完善成建筑成本管理工作。而水泥混凝土作為橋梁建筑中的重點(diǎn)建筑材料，對其質(zhì)量控制直接影響到最終的建筑強(qiáng)度。

1 水泥混凝土配合比的影響設(shè)計因素

1.1 計劃使用強(qiáng)度和壽命

混凝土在計算水泥混合比設(shè)計的環(huán)節(jié)，首先需要考慮預(yù)期材料使用強(qiáng)度和時間，若是未能達(dá)到原計劃的設(shè)計需要，就不可將混凝土實(shí)施到設(shè)備施工建設(shè)中。

1.2 水灰比

水灰比就是水和水泥的配置比例，在混凝土配置中，可以將水泥漿作為黏結(jié)體進(jìn)行使用。并在其凝固之后和石塊、細(xì)沙相互融合構(gòu)成混凝土[1]。所以混凝土自身強(qiáng)度直接同水灰比大小相聯(lián)系，黏結(jié)體中水分所占比例過大，容易造成混凝土使用過程中出現(xiàn)凝固后的孔洞，這一般是表面積存的水分蒸發(fā)出現(xiàn)的。而若是水灰比太高，也會致使混凝土的粘性下降。同時混凝土中的水在蒸發(fā)過程中，也會直接干擾混凝土自身的粘性強(qiáng)度。水灰比太小，可能導(dǎo)致混凝土在使用凝固后，其混合物很難相互融合，就會造成自身結(jié)構(gòu)粘連不夠密切，引發(fā)混凝土表面孔洞的產(chǎn)生，最終降低混凝土應(yīng)有的強(qiáng)韌度。

1.3 砂比率

砂石在混凝土中所起到的整體質(zhì)量構(gòu)成就是砂比率，在對混凝土進(jìn)行配合比設(shè)計的過程中，砂比率也是其中值得重視的一項因素。若是砂比率在混凝土中所占比例發(fā)生變化，就會影響混凝土材料中出現(xiàn)孔洞的數(shù)量。在砂比率過高的情況下，混凝土原材料中孔隙也會增多，此時就要使用更多水泥材料實(shí)施配備[2]。這不僅是水泥材料的一種浪費(fèi)，也會進(jìn)一步增加最終混合材料的黏結(jié)度，造成水泥混凝土無法拌和均勻。若是砂比率過小，則能夠通過降低孔洞在原材料中的數(shù)量大小，達(dá)到減少水泥水用量的最終目的。不過在使用混凝土水泥進(jìn)行配合比設(shè)計的過程中，也需要注意各方面材料的自身質(zhì)量，若是孔隙數(shù)量未能達(dá)到要求，也會損害混凝土自身良好的流動性，無法促使混凝土使用中凝固粘結(jié)及最終成型。過于干澀沒有融合的水泥混合物，會在今后的作業(yè)及使用過程中埋下安全隱患。

1.4 集灰比

制備材料中使用水泥同骨料的摻合比例就是集灰比。這一數(shù)據(jù)的關(guān)鍵在于制備硬化混凝土及新澆混凝土中骨料的大小對其產(chǎn)生相應(yīng)影響。其中骨料自身的粒徑大小、級別、數(shù)量單位、水分及重量所占比都會對最終制備的混凝土混合物產(chǎn)生相應(yīng)干擾作用。

2 對水泥混凝土配合比的優(yōu)化設(shè)計方法

水泥混凝土在制備混合比設(shè)計的過程中需要對其計劃壽命、材料強(qiáng)度、砂比率、水灰比、集灰比等諸多因素進(jìn)行考量。在符合上述幾個條件的情況下，才能對水泥混凝土質(zhì)量進(jìn)行有效保障。

2.1 有效控制混凝土水泥的使用強(qiáng)度及壽命

混凝土中有鍋爐煤渣的顆?；⒚夯?、火山灰等混合材料構(gòu)成。其中使用的粉煤灰是最常見的一種，研究結(jié)果表明，將混合材料和混凝土相互融合可以起到兩種效果，一是對其中硅酸鹽起到替代作用，并將一般水泥作為粉煤灰水泥進(jìn)行混合使用。二是可作為填充材料使用，并對混凝土中結(jié)構(gòu)性能起到良好改善效果[3]。當(dāng)然，對混凝土中的混合材料使用應(yīng)當(dāng)結(jié)合相應(yīng)的材料使用原理，表現(xiàn)出一定的經(jīng)濟(jì)性和科學(xué)性?？紤]到水泥混凝土在使用中，其預(yù)期壽命和使用強(qiáng)度都直接對最終的混凝土強(qiáng)度產(chǎn)生干擾，所以在對水泥混凝土展開制備設(shè)計的時候，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵循施工組織設(shè)計中的材料使用標(biāo)準(zhǔn)，聯(lián)系具體的現(xiàn)場施工狀況，制定更加科學(xué)有效的混凝土混合比設(shè)計計劃。最終在滿足使用期限的基礎(chǔ)上，保證水泥混凝土自身良好的使用強(qiáng)度。

2.2 科學(xué)調(diào)配砂比率

水泥混凝土中的粘稠度同其砂比率高低直接相關(guān)，尤其是表現(xiàn)在水灰比過小的時刻，其砂比率大小所起到的作用更大。但是砂比率在數(shù)值浮動變化的同時，混凝土集料中的孔隙量和整體表面積也會出現(xiàn)顯著變化，從而直接影響到硬化混凝土中的材料質(zhì)量。所以，需要對砂比率展開科學(xué)有效的控制，保障其可以符合施工所需標(biāo)準(zhǔn)，盡可能降低材料中的孔洞收縮和質(zhì)量磨損。同時，聯(lián)系混凝土中材料防斷裂的狀態(tài)，也不可在其中加入過多砂漿。過往的研究測試證明，混凝土中的防斷裂性會隨著粗集料的加入而變強(qiáng)。所以，若是砂比率能夠在制備中保持正常值，就可以適當(dāng)增加粗集料的投入，降低砂比率使用，最終也會對混凝土抗折性能產(chǎn)生更加顯著的性能提升。

2.3 科學(xué)制備水灰比

通過研究水泥混凝土的自身性能可以得出以下結(jié)果，不管是對其抗折強(qiáng)度，或是抗壓強(qiáng)度來說，對水泥混凝土中外加劑、水灰比、配別品種等因素優(yōu)先級劃分，依次為水灰比、品種、外加劑、級配[4]。其中水灰比是可以對混凝土強(qiáng)度影響最重要的一點(diǎn)。所以為確保水泥混凝土中水灰比的制備標(biāo)準(zhǔn)，在滿足相應(yīng)條件以后也可以適當(dāng)減少水灰比。同時，水泥混凝土中的具體水灰比數(shù)量，還需要聯(lián)系具體的外界氣候條件，例如建筑房屋的具體強(qiáng)度級別、大壩建設(shè)的具體強(qiáng)度等。不管是對成本大小的控制，還是對混凝土自身性價比的要求，都應(yīng)科學(xué)使用混凝土中的砂石材料，確保其質(zhì)量能夠滿足混凝土材料應(yīng)用要求?；炷林袑ι笆牧系膬?yōu)化主要是結(jié)合兩種材料價格，并參照工作的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，從而調(diào)整兩類材料在混凝土中的相應(yīng)比例成分，最終形成更加經(jīng)濟(jì)合理的混凝土配合比。在一般混凝土材料制備中，會對價格更便宜的選用比例更高，但是其也要先達(dá)到相應(yīng)的規(guī)范要求，這才是最終符合經(jīng)濟(jì)優(yōu)化的條件。例如，工地中的低標(biāo)號混凝土，若是所在工程地中缺少碎石而卵石多，卵石的材料價格就會更經(jīng)濟(jì)，因此使用卵石混凝土也會更加合理優(yōu)惠。

2.4 科學(xué)制備集灰比

混凝土中集灰比的大小對最終的混凝土強(qiáng)度影響非常顯著。首先，集灰比灰在水灰比強(qiáng)度固定的情況下，伴隨自身加大增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度上升趨勢。當(dāng)然這也和具體的水灰比數(shù)量降低、材料數(shù)量增多有所聯(lián)系。再而對混凝土中的孔洞數(shù)量、大小的變化也與集灰比數(shù)量直接相關(guān)聯(lián)。若是集灰比自身正在增加，隨之對應(yīng)的混凝土也會加大水泥用量，才能夠更好展現(xiàn)出水泥黏結(jié)和集材連鎖的效果。

3 結(jié)語

在經(jīng)濟(jì)飛躍發(fā)展，城市化不斷擴(kuò)張的今天，建筑工程的最終施工質(zhì)量也隨之逐步提升。對建筑工程中的水泥混凝土質(zhì)量控制，直接關(guān)系到最終的工程建設(shè)質(zhì)量。因此需要控制水泥混凝土良好的配合比設(shè)計，促進(jìn)混凝土質(zhì)量得到保證。這就要求施工人員需要在工程開始前，就對水泥混合比的配合比進(jìn)行合理規(guī)劃，并能夠聯(lián)系施工現(xiàn)場的具體地質(zhì)條件，提出因地制宜的配合比要求。充分保證最終配合出的混凝土能夠具有良好的堅韌性、耐久性，通過計算最佳化的使用材料數(shù)量，確保最終生產(chǎn)出的混凝土更為經(jīng)濟(jì)適用。