淺談原料選擇與混凝土配合比控制

夏夢

[摘要] 針對日前較多建設工程在使用混凝土上出現的問題,本文從混凝土所用原材料的選擇、配合比設計兩方面系統闡述混凝土配合比設計及施工中的注意事項和混凝土原材料的選擇關鍵。

[關鍵字] 混凝土原料配合比

混凝土是當代最主要的土木工程材料之一。它是由膠凝材料，顆粒狀集料（也稱為骨料），水，以及必要時加入的外加劑和摻合料按一定比例配制，經均勻攪拌，密實成型，養護施工中的混凝土硬化而成的一種人工石材。混凝土具有原料豐富，價格低廉，生產工藝簡單的特點，因而使其用量越來越大。同時混凝土還具有抗壓強度高，耐久性好，強度等級范圍寬等特點。這些特點使其使用范圍十分廣泛。

一、原材料

混凝土的質量，很大程度上取決于原材料的技術和性質是否符合要求，應合理選擇原材料保證混凝土性質。

1.水泥

水泥是混凝土原材料中很重要的組成部分。(1)水泥品種的選擇。應根據工程性質、部位、施工條件、環境狀況等，按個品種水泥的特征做合理的選擇；(2)水泥等級的選擇。應與混凝土的設計強度等級相適應。混凝土設計強度等級越高，則水泥強度等級也宜越高；設計強度等級低，則水泥強度等級也相應低。當水泥的強度等級與混凝土設計強度等級之比過大時，水泥用量過少，混凝土拌和物松散不易粘結，粘聚性差；而當水泥的強度等級與混凝土設計強度等級之比過小時，水泥用量過多，混凝土拌和物粘聚力大，成團，不便澆注，并且不經濟。因此，根據經驗一般以選擇的水泥強度等級標準值為混凝土強度等級標準值的1.5—2.0倍為宜。（一般情況1.3—1.7倍）

2.粗細骨料

粗細骨料作為混凝土的重要組成部份，占其質量的3/4左右，骨料構成的骨架提高了混凝土的密實度，減少荷載作用下的變形，同時水泥石硬化收縮產生的不均勻的收縮變形,從而產生內應力，導致裂縫，而骨料能夠制約水泥石的收縮，使混凝土具有較好的體積穩定性。骨料比膠凝材料等其他組份便宜很多，這也是混凝土比較便宜的一個重要原因。《普通混凝土用砂質量標準及檢驗方法》（JGJ52-1992）中對有害雜質含量也作了相應規定。其中有機物含量不得大于0.95%，輕物質含量和硫化物及硫酸鹽含量分別不得大于1%，含泥量及泥塊含量的限值為：當小于C30時分別不大于2%和1%，當大于等于C30時，分別不大于0.7%和0.5%。混凝土的強度一定程度上取決于水泥與骨料的強度，粗骨料作為混凝土的骨架水泥漿通過粘結填充作用將各種材料粘結成為一個整體，混凝土所的壓力主要由骨料來承受，只有高強度的骨料才可以配制出高強的混凝土。從混凝土的受壓破壞來看，強度等級較低的混凝土的往往是水泥漿、粘結界面受壓破壞，而強度等級較高的混凝土水泥漿、粘結界面、骨料受壓破壞。粗骨料的強度是將巖石加工成為5cm×5cm×5cm的立方體試件，在水飽和狀態下測定其極限抗壓強度，由于這種方法要求較高，在生產中多采用壓碎值指標來衡量骨料的強度。

3.混凝土用水

根據《混凝土拌合用水標準》（JGJ63—89）的規定，凡符合國家標準的生活飲用水，均可拌制各種混凝土。凡能引用的水和清潔的天然水，都可用于混凝土拌制和養護。海水不得拌制鋼筋混凝土、預應力混凝土及有飾面要求的混凝土。工業廢水須經處理后才能使用。

4.外加劑

隨著混凝土技術的發展，外加劑、活性摻合料已經成為配置混凝土中不可缺少的一部分了。外加劑的品種很多，功效各異，應該合理選擇。首先應根據混凝土的強度等級、耐久性指標及新拌混凝土工作性要求;其次在了解混凝土外加劑作用原理基礎上,有針對性選擇混凝土外加劑,才能充分發揮其經濟性及技術性優勢。例如提高混凝土抗滲性的外加劑可以選擇3 種, 有減水劑、防水劑、膨脹劑。目前混凝土外加劑多向復合型發展,這樣雖擴展了某種外加劑的使用范圍,但它的經濟性及技術特性就不突出。因此選擇混凝土外加劑要兼顧設計要求及經濟性要做到這一點,首先要了解混凝土外加劑產品的特性，再根據混凝土的強度等級、耐久性指標及新拌混凝土工作性要求，在了解混凝土外加劑作用原理基礎上,有針對性選擇混凝土外加劑,才能充分發揮其經濟性及技術性優勢。

5.摻合料

目前使用的活性摻和料主要有粉煤灰、硅灰、高爐礦渣等，然而就實際生產情況來看，應用范圍最廣、用量最大的是粉煤灰。粉煤灰的摻量在一定范圍內，大摻量粉煤灰混凝土的流動性比小摻量的混凝土好，坍落度損失要小；大摻量粉煤灰混凝土的早期強度較低，但是后期的強度有明顯的增長；大摻量粉煤灰混凝土與小摻量的混凝土抗滲、抗凍、碳化性能相差不大，可用于對耐久性要求不高的工程，而且具有很好的經濟效益和社會效益。其中，I級灰適用于鋼筋混凝土和跨度小于6m的預應力鋼筋混凝土；II級灰適用于鋼筋混凝土和無筋混凝土III級灰主要用于無筋混凝土；但大于C30的無筋混凝土，宜采用I、II級灰；用于預應力混凝土、鋼筋混凝土及設計強度等級C30及以上的無筋混凝土的粉煤灰等級，如試驗論證，可采用比上述三條規定低一級的粉煤灰。

二、配合比控制

1.混凝土配合比的確定

混凝土配合比是進行生產的依據，直接關系到混凝土的性能和生產成本，是混凝土質量控制的核心部分。混凝土的配合比設計，應根據結構設計的強度等級、混凝土的耐久性，及工程的結構部位、運輸距離、施工方式等來確定原材料的品種、規格及拌和物的坍落度等性能。混凝土配置強度必須超過設計強度的標準值，以滿足強度的保證率的需要，我國現行行業標準JGJ/T56—96《混凝土配合比設計規程》中規定了強度的保證率為95%，混凝土的配合比計算，一般先利用相關的混凝土強度與水灰比的關系式計算出水灰比，然后根據經驗、有關資料選定每一立方米混凝土的用水量、膠凝材料用量，然后根據混凝土工作性能的要求確定砂率、外加劑摻量，確定粗骨料的用量，最后通過試配確定生產配合比。

2.施工現場的混凝土的適配、換算和轉換

要求施工單位見證取樣送水泥、砂、石、和外加劑（如需使用的話）到有資質的試驗室或檢測中心做原材料檢驗和混凝土配合比設計。對試配的混凝土配合比進行調整。測定施工現場的砂石含水率，石的含水率可不考慮，砂的含水率根據實際情況（可以做試驗測定，也可采用經驗數值）取2%左右，計算出此部分水的重量，換成砂的重量，同時減少水的重量，調整后確定一個現場使用的配合比。根據現場的混凝土攪拌機械和調整后的混凝土配合比換算出每一槽的各材料用量。如混凝土攪拌機是400升的，其每一槽的體積是0.26立方左右，即每一次投料可以投兩包水泥的料，因此在現場懸掛兩包水泥（注意水泥每袋的重量，有的出口裝水泥每袋重量是45公斤而不是50公斤）的各材料用量。另外機械的參數可以去查查有關施工機械參數的書藉（或是直接問施工單位每一槽投幾包水泥的料）。

三、結束語

在混凝土施工前，應按要求，對混凝土用水泥、骨料、礦物摻和料、專用外加劑等主要原材料的產品合格證及出廠質量檢驗報告進行進場檢查。水泥、外加劑、外摻料等材料要妥善保管，作好防潮、防雨；按進場時間先后順序分別儲存，確保材料在有效期內使用，如果已超過規范規定的有效期，使用前必須經過重新試驗，按試驗結果判定是否正常使用、或降級使用、或報廢處理。配合比必須經監理機構驗證并書面批復后，方可依據批復的配合比施工，沒有批復的配合比嚴禁使用。在開盤前，試驗人員要進行砂、石含水量試驗，認真換算施工配合比，填寫施工配料單，下發給工地技術負責人，并作好標識；施工過程中，加強監督檢查，嚴格按照配合比施工。