現代混凝土配合比設計中注意的問題

王衛東

（寧波交通工程集團有限公司，寧波 315000）

0 前言

水泥混凝土是最大的人造工程材料，經歷了人工拌合和滾筒式機械拌合，到現在是大型攪拌機；過去以混凝土強度設計為主，到現在以混凝土耐久性設計為主；過去以四組分，而現在發展到六組分以上。從傳統混凝土走向現代混凝土的過程中發生了根本性變化。混凝土配合比設計成為整個建設過程中一個關鍵環節，本人通過對過去混凝土配合比設計中遇到的問題加以總結以供參考。

1 原材料的選擇

配制現代混凝土,不需要用特殊的材料,但必須對本地區所能得到的所有原材料進行優選,它們除了要有比較好的性能指標外,還必須質量穩定，即在施工期內主要性能不能有太大的變化。

1.1 水泥

在當地選擇三家水泥生產單位，了解水泥生產規模、碾磨工藝及試驗室對水泥的化學物理性能分析，進一步分析各家水泥廠對水泥質量控制情況及穩定性。我們將幾家水泥取樣進行做對比試驗，試驗項目有泌水率、標準稠度用水量、凝結時間、安定性、比表面積、1d、3d、28d 強度，通過幾方面對比選擇一家比較穩定的水泥廠家作為主要供應商，另外選一家作為備用廠家防止在使用過程中出現供貨不及時情況。當水泥廠家確定下來，要了解水泥的組分，摻合料是什么及用量，是否加助磨劑。因為現代混凝土都加外加劑和摻合料，有些摻合料、助磨劑與外加劑不適應，知道水泥中摻合料用量多少，從而判斷在混凝土配制中再加多少摻合料，加多了影響強度和耐久性，加少了不經濟。

1.2 集料

選擇幾家集料生產商并到現場了解生產規模、工藝、分檔，母料品質，除塵設備及堆放情況，然后進行取樣，根據規范對集料作出準確的質量報告，尤為重視碎石的粒形及級配和砂的細度模數及含泥量,選擇兩家質量和信譽比較好的作為主要供應商。不管哪一家集料都要做堿活性集料試驗，防止對以后結構耐久性有重大影響。

1.3 摻合料

在摻有減水劑的情況下，既能增加新拌混凝土的流動性、粘聚性、保水性、改善混凝土的可泵性，提高硬化混凝土的強度和耐久性，又能提高經濟效益，是制作現代混凝土的重要技術手段。當今我們正常使用一般是粉煤灰、磨細礦渣，這兩種產品占市場80%以上，所用摻合料必須是大廠生產的，相對穩定性好。粉煤灰首先通過化學分析，確定低鈣灰、高鈣灰、高硫高鈣灰，有時通過顏色也能分辨。公路工程動載結構中不得使用高鈣灰，而高硫高鈣灰影響水泥凝結時間，有時要2～3d 凝結，造成質量事故，接著測定細度、燒失量、活性指數、需水量，進一步認定粉煤灰等級，從而確定是否可用于混凝土中。高鈣灰可以用于房建，但必須要通過試驗確定。磨細礦渣分三個等級，分別測定活性指數、流動度比，密度、比表面積、燒失量來確定礦渣粉等級。不管哪種摻合料在配制混凝土之前首先考慮摻合料的燒失量、活性指數大小，來確定摻合料用量。

1.4 外加劑

外加劑的好壞對混凝土質量有很大的關系。外加劑品種很多，選擇時要考慮外加劑與水泥的適應性。選擇三家外加劑 （大廠生產的）做水泥與外加劑適用性試驗。當水泥與外加劑適用時，減水劑在常用摻量下能夠達到它自身的減水效果，沒有離析和泌水現象，坍落度隨時間變化損失相應較小，對混凝土強度等性能沒有負面影響；反之初始坍落度小，坍落度損失加快，離析、泌水，外加劑用量加大等。最好三家外加劑通過配方調整滿足施工要求，這樣便于分析比較，選擇價格合理性能比較好的一家作為主要使用，另外選擇一家作為備用。有一點需求強調：外加劑送檢合格，并不代表現場使用合格。送檢是在標準規定條件下所作的檢測，以便橫向比較外加劑的性能。最終還是要通過現場原材料進行調試外加劑，有時在試配時是合格產品，但實際使用不一定合格，主要與現場所用原材料可能存在差異。根據不同的強度等級選擇不同外加劑型號，比如中低強度等級的混凝土水灰比比較大，膠凝材料的用量相對小，當減水劑增大時，達到同等坍落度所需水量逐漸減少，所需的膠凝材料用量也逐漸降低，漿體體積降低，和易性變差，不易于施工。

2 混凝土配合比設計

現代混凝土要求大坍落度、高耐久性、高密實性，由于原材料的變化和對混凝土性能要求的提高，現今混凝土配合比設計越來越復雜。多數人對混凝土設計仍停留在以往經驗的認識上，鑒于當前混凝土組分的變化，進行混凝土配合比的計算用假定密度法不再適用，建議采用絕對體積法；用絕干基的砂子進行設計不利于混凝土質量的過程控制，飽和面干基才符合實際的客觀規律；以單粒級石子進行兩級配或三級配，生產時分級投料，可得到滿足施工要求的最小漿體總量，有利于工程的經濟性和耐久性；當礦物摻合料改變時應當使用等漿體積法調整混凝土配合比，以保持混凝土的穩定性。

當代混凝土的特點是普通摻入礦物摻合料和高效減水劑。混凝土由四組分增加到五組分以上，因此，傳統的配合比三要素——水灰比、漿骨比、砂石比，就成為水灰比、漿骨比、砂石比和礦物摻合料用量等四要素。最后由各種材料在滿足施工要求的前提下緊密堆積的原理，用絕對體積法計算各種材料用量。不考慮外加劑占混凝土的體積。

在混凝土配制時，特別強調上述四要素的選擇。應根據工程性質、環境、施工條件、混凝土強度等級進行合理的配制。水泥強度不等于混凝土強度，合格的水泥不一定能配制成高強度等級混凝土，不是水膠比越小，強度就越高，只要有一個材料發生變化都會影響施工和易性、強度及耐久性；也不是水膠比越小，收縮越小。當混凝土強度等級≤C30 時，可以用普通型（減水率8%～12%）或中效型（減水率12%～16%）外加劑，當混凝土強度等級≥C35 時使用高效減水劑（減水率16%～22%），而高性能混凝土用高性能減水劑（減水率22%～35%）。摻合料在滿足各項指標的基礎上，盡可能大摻量，這樣既節約成本，又提高混凝土的抗滲性和耐久性。裂縫是影響混凝土耐久性的一個重要因素，所以在混凝土配制時，只要滿足和易性要求，漿骨比越小，硬化混凝土收縮值越小，漿骨比增大勢必會對混凝土體積穩定性有影響。

3 混凝土生產配合比調整

如果在施工過程中，不注重施工配合比調整，經反復優化后的混凝土配合比也無法控制好質量。首先嚴格控制含水率，尤其黃砂含水率（烘干含水率扣除吸水率）測定要準確 ，假如增加1%含水率，水膠比就增加0.01～0.02，還可以用含水率傳感器和電流表進行在線控制，同時采用控制坍落度的方法來保證混凝土質量。當原材料發生波動時，要及時調整。如黃砂細度模數波動超過0.3 時，必須調整砂率，同時還要考慮混凝土強度等級，如水下灌注樁，C30 以下，黃砂太粗影響和易性，有時會發生斷樁，澆墩柱時，表面麻面影響外觀 ，進一步影響強度及耐久性，所以不僅僅調整砂率，還要調整摻合料或水泥用量，還有當黃砂含泥量發生變化時要調整外加劑摻量;碎石要經常篩分，根據級配適當調整比例，有必要時調整砂率，增加摻合料或水泥用量等，如含泥量少許偏大用水沖洗干凈。水泥要經常檢測，是不是在波動范圍內，摻合料、外加劑進場必檢，防止質量發生大的波動。當某一種原材料發生嚴重變化又影響混凝土質量，不予使用。

總之，配制一組高質量的混凝土配合比，還是從源頭抓起，環環相扣，同時在施工過程中加強質量管理，才有滿意的效果。

[1] 廉慧珍，李玉琳.當前混凝土配合比“設計”存在的問題[J].混凝土，2009(03): 1-5

[2] 廉慧珍，李玉琳.關于混凝土配合比選擇方法的討論[J].混凝土，2009(05): 1-4

[3] 田培，劉加平，王玲，等.混凝土外加劑手冊[S].北京：化學工業出版社，2009