合理配比提高強度

程清海（光山縣大河房地產(chǎn)開發(fā)有限公司 河南 光山 465400）

混凝土的強度包括抗壓強度、抗折強度、抗剪和握裹強度等。在各種強度中，一般工程中應(yīng)用最為廣泛的是混凝土的抗壓強度，所以工程中一般提到的混凝土強度，主要是指混凝土的單軸抗壓強度，本文中的強度主要是指混凝土的單軸抗壓強度。按照國家標準規(guī)定，制作邊長為150mm的立方體試件，在標準條件下（溫度為20±2℃，相對濕度95%以上），養(yǎng)護到28d齡期測得的抗壓強度值稱為混凝土立方體抗壓強度，以“fcu”表示。根據(jù)混凝土強度等級的大小，通常可劃分為 C7.5，C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60等幾個等級。

混凝土抗壓強度的大小，取決于它的組成部分，組織結(jié)構(gòu)和構(gòu)造狀態(tài)。主要取決于水泥石的強度和水泥石與骨料之間的粘結(jié)強度。水泥石的強度主要取決于水泥標號與水灰比。水泥石與骨料的粘結(jié)力，也同樣與水泥標號和水灰比有關(guān)。水泥標號越高，水灰比越小，則水泥漿硬化后與骨料的粘結(jié)力越強。可見，水泥的強度等級及用量是影響混凝土強度的主要因素。但是如果考慮不增加水泥的用量，如何通過合理的配合比設(shè)計，來保證混凝土的強度？本文擬就此展開探討。

1 混凝土配合比設(shè)計的基本原則

一般說來，混凝土配合比設(shè)計有四個基本原則：

1.1 保證混凝土達到設(shè)計所要求的強度。

1.2 保證混凝土達到滿足施工條件的和易性。

1.3 滿足工程所處環(huán)境對混凝土耐久性的要求。

1.4 經(jīng)濟合理的要求，盡量節(jié)約水泥的用量以降低成本。

2 混凝土配合比設(shè)計的基本方法

混凝土配合比設(shè)計基本方法有兩個：

2.2 重量法。其基本原理為先假定混凝土的表觀密度為一定值，混凝土拌合物的各組成材料的單位用量之和即為其表觀密度。 公式為：mc0＋mg0＋ms0＋mw0＝ mcp。

2.3 混凝土配合比設(shè)計的基本步驟。1）確定試配強度，計算公式為 fcu，0=fcu，k+1.645σ。 2）計算水灰比（W/C），根據(jù)保羅米公式計算水灰比，公式為：fcu，0=αafce（C/W-αb）。 3）選定單位用水量，根據(jù)JGJ55-2000中的表格來選定用水量。4）計算水泥用量。根據(jù)選定的水灰比和用水量，確定水泥用量。5）選擇合理砂率，合理砂率的選擇可以通過試驗、計算或查表來求得。6）計算粗、細骨料的用量，根據(jù)上面我們介紹過的兩種方法，可根據(jù)情況任選一種來進行骨料的計算，通過以上計算得出每立方米混凝土中的各種材料用量，即可完成初步的配合比計算工作。然后通過試配以及調(diào)整，可以出具正式的配合比設(shè)計報告。

3 混凝土配合比設(shè)計的具體操作方法

通過以上對混凝土配合比設(shè)計的介紹可以看出，混凝土配合比設(shè)計對混凝土強度起到了至關(guān)重要的作用，如何合理地進行混凝土的配合比設(shè)計，是一項嚴謹、科學(xué)的工作，不增加水泥用量，通過配合比設(shè)計來提高混凝土的強度，有以下幾種方法。

3.1 選擇較小的水灰比。 通過保羅米公式 fcu，0=αafce（C/W-αb）我們可知，混凝土的試配強度與灰水比成正比，即與水灰比成反比，所以，要想達到提高混凝土強度的目的，首要的是選擇較小的水灰比，才能保證混凝土強度獲得提高，這點在前文中也有說明。

3.2 選擇較小的用水量。分析可知，當(dāng)水灰比固定時，如果保證水泥用量不得到增加，想要水灰比較小，只能是減少用水量，減少用水量的前提是保證混凝土具有滿足施工要求的流動性，以及保證水泥水化用水，可以通過以下途徑來解決。A、在滿足施工要求的和易性的前提下，坍落度越小越好，坍落度越小，用水量就可以越少，從而達到減少用水量的目的。B、由于砂子越細，其用水量就越多，所以粗中砂比細砂的用水量要少，可以考慮盡量使用中粗砂，但是在試配時，注意不能出現(xiàn)泌水等保水性和粘聚性差的情況，從而確保混凝土的性能不得到損失。C、由于間斷級配比連續(xù)級配的用水量少，而且，石子粒徑大的比粒徑小的用水量少，在選擇石子時，可以適當(dāng)考慮通過選取合格的石子級配來減少用水量。D、摻加高效減水劑。隨著外加劑的研究不斷深入，外加劑對混凝土改性的作用越來越明顯。高效減水劑就是一種可以明顯降低用水量的外加劑，由于外加劑在混凝土中的特殊作用，在下面會單獨來討論這個問題。這里只是簡單提一下減水劑對降低用水量的作用。

3.3 選用強度等級高的水泥。由保羅米公式可知，水泥實際強度越高，試配強度就越高，在不增加水泥用量的前提下，如果能有效地提高水泥的實際強度，也可以達到提高混凝土強度的作用。這點在前面也曾提及。

3.4 摻用粉煤灰等摻合料。在進行配合比設(shè)計時，可以選取粉煤灰等摻合料，來對混凝土性能進行優(yōu)化。摻粉煤灰的同時可以減少水泥的用量，降低由于水泥用量過多產(chǎn)生的大水化熱。結(jié)合本文的主要論題，在選用粉煤灰進行配合比設(shè)計時，要注意選用內(nèi)摻的方法來等效替代水泥用量，從而達到不增加，甚至降低水泥用量的作用。值得注意的是，人類進入二十一世紀，到了一個可持續(xù)發(fā)展的新時代。混凝土工業(yè)面臨社會對兩方面的需求：保護環(huán)境和世界工業(yè)化與城市化對基礎(chǔ)設(shè)施的需求。有于混凝土工業(yè)面大量廣、它無疑是安全而經(jīng)濟地消納百萬噸工業(yè)副產(chǎn)品，是粉煤灰的良好去處。由于粉煤灰具有良好的火山灰和膠凝性質(zhì)，它可以大量的取代水泥。摻有60～70%粉煤灰的超朔化混凝土，在較短的齡期就能達到高強度和耐久性。顯然，用大量的工業(yè)副產(chǎn)品來代替水泥，從混凝土的經(jīng)濟、能效、耐久性和生態(tài)利益來看，都有突出的優(yōu)越性。工業(yè)副產(chǎn)品需要水泥來激發(fā)它們的活性，而水泥也需要與他們復(fù)合，以改善混凝土的耐久性并降低成本。在這個工業(yè)化的世界里，很難找到這種極好的、一個體系兩部分之間互補，其中一個是工業(yè)廢料的例子。

3.5 選用合理的砂率。砂率過大，用于包裹砂粒的水泥就多，水泥的用量就會增加，所以在滿足和易性的前提下，砂率的選擇一定要合理，可以通過試配的方法來確定合理砂率，從而保證提高混凝土的強度。

綜上所述，經(jīng)過合理的混凝土配合比設(shè)計，可以有效地達到不增加水泥用量提高混凝土強度的目的。我相信，隨著我國現(xiàn)階段擴大內(nèi)需，加快城市建設(shè)高潮的來臨，我國建筑業(yè)也將迎來一個新的發(fā)展高峰，建筑界對混凝土性能的研究也會越來越深入。

［1］傅剛彬.建筑材料.中國鐵道出版社，2009，1.

［2］李立權(quán).混凝土配合比設(shè)計手冊.3版.華南理工大學(xué)出版社,2006，8.

［3］劉秉京.混凝土技術(shù).人民交通出版社，1998，07.