基于混凝土配合比設計控制技術探討

【摘 要】隨著建筑工程的快速發展，新工藝新技術的不斷應用，混凝土在各種工程項目中被廣泛應用，其質量好壞關系到各種構筑物的安全。科學合理的混凝土配合比設計是當前建筑工程施工控制的重要環節，配合比設計過程應根據混凝土的特點，充分考慮對混凝土的耐久性．水化熱反應．絕熱溫升等性能的控制，可從優選水泥、摻加粉煤灰、摻加緩凝型高效減水劑、摻加膨脹劑、優選集料、優選施工工藝、提高混凝土本身抗拉強度等方面綜合考慮，確保建筑工程質量安全。

【關鍵詞】混凝土；配合比；原材料

前言：在建筑施工過程控制中，溫差是引起大體積混凝土裂縫的主要原因之一，水泥水化過程釋放熱量，每克水泥可產生熱量500J左右，而混凝土導熱性能較差，大體積混凝土因熱量積聚絕熱溫升可達70℃或更高。當內外溫差產生的約束應力超過混凝土抗拉強度時，將導致裂縫。大體積混凝土的施工技術要求比較高，特別在施工中要防止混凝土因水泥水化熱聚集引起的溫度驟升，而混凝土的配合比設計以控制溫度差為目標，充分利用降低水泥用量、摻粉煤灰和礦粉、延長混凝土齡期、選用緩凝型外加劑等方法在延緩和降低水化熱方面的作用，不僅使混凝土達到C40P8的要求，且未產生裂縫和滲透，達到建筑工程設計要求。科學的混凝土配合比設計應牽涉到的幾個方面內容：①滿足實際工程施工要求；②混凝土強度、工作性能及耐久性，達到工程質量要求；③經濟性的配合比。要達到上述要求的混凝土配合比，應嚴格控制以下幾個方面的問題：

1、原材料選擇與控制

建筑工程混凝土配合比不外乎就是選擇合適的材料計算出相應的用量比例，同時結合工程實際情況，從原材料優選和配合比參數優化人手，通過一定的技術途徑，滿足工程實際需要的混凝土配合比設計思路。材料優選是配合比一個關鍵性問題，材料受地域、時間限制，價格上有一定的差距，應針對不同配合比選擇合適的材料不僅能達到配合比要求，還能考慮經濟性問題，材料選擇應考慮到材料質量、供應能力及價格因素。

（1）水泥

水泥是混凝土中的膠凝材料，它的性能直接影響混凝土的強度和耐久性，因此，配合比中的水泥必須滿足規范要求。大體積混凝土所選用的水泥宜為低水化熱的水泥，如礦渣水泥、粉煤灰水泥或火山灰水泥等，也可以使用外摻粉煤灰的普通硅酸鹽水泥。另外水泥的水化熱主要取決于其礦物成分，因而也可以考慮選用水泥熟料中C3A和C3S含量低，C2S和C4AF相對較高的水泥，以減小水泥的水化熱和放熱速率。對于一些砌體、低標號的混凝土選擇低標號水泥，只要性能滿足即可。對于高標號的混凝土水泥強度必須嚴格控制。

（2）骨料

級配良好的骨料，可以有效改善混凝土的抗裂能力。通過大量試驗表明，骨料中含泥量過大，對混凝士的強度、干縮、突變及和易性等都產生不利影響，尤其是收縮方面的影響，將會引起混凝土的抗拉強度。骨料主要是粗骨料和細骨料兩種， 選擇骨料時應按照以下要求：①細骨料：采用中砂，控制細度模數2．4～2．8，含泥量≤1％．泥塊含量≤0．5％。其他性能指標符合《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》JGJ52--2006的規定。選用平均粒徑較大的中、粗砂拌制的混凝土比采用細砂拌制的混凝土可減少用水量10％左右，同時相應減少水泥用

量，使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升，并可減少混凝土構件的收縮。②粗骨料：采用碎石，粒徑5～25ram，含泥量不大于l％。選用連續級配的5～31．5ram花崗巖碎石，針片狀含量≤10％，含泥量≤l％，泥塊含量≤0．5％，其他性能指標符合《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》JGJ53—2006的規定。選用粒徑相對較大、級配良好的石子配制的混凝土，和易性較好，抗壓強度較高，同時可以減少用水量及水泥用量，從而使水泥水化熱減少，降低混凝土本身的溫升。

（3）外加劑

外加劑使用不當將會影響混凝土施工質量，澆筑后的混凝土局部或大部分長時間不凝結硬化，已澆筑完的混凝土表面就會鼓包。使用外加劑時要注意外加劑與水泥的適應性，配合比設計應根據外加劑在混凝土施工工程上的使用經驗，通過試配，掌握塌落度的耗時損失、凝結時間、減水率等，以免混凝土攪拌成后，發生速凝或塌落度損失過快。每立方米混凝土摻2kg左右外加劑。緩凝型高效減水劑能有效延緩水化熱的釋放，使混凝土水化熱釋放趨于平緩，避免中心部位混凝土溫度急劇上升導致溫差增大，減水劑可降低水化熱峰值，對混凝土收縮有補償功能，可提高混凝土的抗裂性。摻減水劑能在不增加水的情況下增大混凝土的流動性，減少水泥用量，一旦摻量過多，將影響混凝土的強度。

（4）粉煤灰

粉煤灰有利于混凝土和易性的改善，同時還可以增加混凝土的后期強度，使混凝土的強度保證率提高；摻加粉煤灰能減少水泥用量，從而保證了混凝土的強度和耐久性需要的膠凝材料用量；有效降低大體積混凝土的水化熱溫升。粉煤灰還可消耗水泥水化產物，改善水泥基體與集料的界面粘結，提高混凝土的密實度，使硬化后的混凝土具有更高的耐久性。

2、確定各種材料的用量比例

在進行混凝土配合比設計時，要求混凝土具有低水化熱，絕熱溫升小，低收縮抗裂，抗氯離子擴散性能好，總堿含量盡可能低，同時混凝土拌和物的工作性，如流動性、保水性、凝結時間等會直接影響到施工的難易程度，各種材料按一定的比例摻和在一起拌制，不但要滿足強度的要求，還要有良好的和易性，同時還要考慮經濟的摻配比例。混凝土拌合物具有較大的流動性、可塑性，以便于澆筑振實，而且還應具有較好的粘聚性和保水性，以免產生離析、泌水等現象。水灰比、砂率、水泥用量、外加劑摻量，是配合比設計重要的幾個參數。另外應從材料配比效益及混凝土施工質量綜合考慮用量比例問題，達到經濟效益和混凝土質量的雙重控制。

3、配合比設計

混凝土配合比設計是混凝土工程的首要環節，大體積混凝土尤為重要，在配合比設計過程中遵循了以下原則：

（1）根據JGJ55．2000《普通混凝土配合比設計規程》、JGJ／T10．95《混凝土泵送施工技術規程》、DG／TJ08．501．1999《粒化高爐礦渣在混凝土中的應用技術規范》進行配合比設計和試配。

（2）為降低水化熱峰值，經設計同意將混凝土齡期由45d改為60d。

（3）充分利用粉煤灰和礦粉對降低混凝土水化熱和混凝土后期強度貢獻的作用。

（4）控制水泥用量。因為水泥用量每減少lOkg，水化熱升溫可降低約1～1．2℃。

（5）全面考慮骨料對混凝土收縮的限制作用及對混凝土的工作性和可泵性的影響。

（6）要嚴格按照混凝土的養護標準進行養護混凝土標養試塊的環境為溫度（20-±10C）濕度95％以上，而現場混凝土的養護隨意性很大，溫、濕度根本達不到要求。要保證好混凝土外在和內在質量，就要做好混凝土配合比的設計工作，調整好生產配合比，以及做好配合比的施工控制，同時注重質量監督和施工管理工作，這是確保工程質量的重要保證。

結束語：合理的配合比設計是大體積混凝土施工控制的重要環節，配合比設計時應從應從控制溫度差的角度出發，嚴格控制原材料質量是避免大體積混凝土裂縫的關鍵，應考慮綜合因素確定材料的用量比例是降低水化熱的有效途徑。

參考文獻：

[1]普通混凝土配合比設計規程JG J5 5—2000．中國建筑工業出版社．

[2]混凝土結構耐久性設計規范GB／T50476-2008．中國建筑工業出版社．