淺談工程中混凝土配合比的優(yōu)化

吳侃

【摘要】擬通過復配聚羧酸減水劑、摻入礦物摻合料的方法優(yōu)化混凝土配合比，提高混凝土的力學性能，改善混凝土和易性，優(yōu)化混凝土節(jié)約成本，降低工程造價。

【關(guān)鍵詞】聚羧酸減水劑；礦物摻合料；優(yōu)化配合比；節(jié)約成本

引言：

混凝土配合比是現(xiàn)場混凝土質(zhì)量控制的關(guān)鍵因素，它直接影響著混凝土施工的難易，影響著混凝土工程的內(nèi)在質(zhì)量及外觀，影響著混凝土的成本，因此對混凝土的配合比如何進行優(yōu)化調(diào)整就顯得尤為必要和迫切。本文根據(jù)以前的施工經(jīng)驗總結(jié)的混凝土理論及現(xiàn)場實際經(jīng)驗和近年來粉煤灰、礦粉在混凝土中的應用，來談一下施工混凝土配合比在性能和經(jīng)濟方面的優(yōu)化。

一、原材料的選用及技術(shù)要求

1、水泥采用冀東海德堡（涇陽）水泥有限公司生產(chǎn)的普通硅酸鹽水泥P.O42.5，粉煤灰采用神木國華電廠生產(chǎn)的F類Ⅱ級粉煤灰，礦粉為包鋼生產(chǎn)的S95級礦粉，所檢指標分別符合JTG/T F50-2011《公路橋涵技術(shù)規(guī)范》中表6.15.4、表6.15.8-1、表6.15.8-2的技術(shù)要求。

2、粗集料采用5-10mm、10-20mm和16-31.5mm三種規(guī)格進行分級采購、運輸、堆放、摻配使用，合成級配符合JTG/T F50-2011《公路橋涵技術(shù)規(guī)范》中表6.4.3的技術(shù)要求。不宜使用單粒級或間斷級配。細集料采用細度模數(shù)為2.5-3.0的Ⅱ區(qū)中砂，其中大于4.75mm的顆粒含量不應超過3%，0.30mm篩孔通過率不應小于15%。集料所檢其余指標分別符合JTG/T F50-2011《公路橋涵技術(shù)規(guī)范》中表6.3.1、表6.4.1的技術(shù)要求。

3、減水劑：減水劑1采用山西黃騰化工有限公司生產(chǎn)的HT-HPC聚羧酸高性能減水劑。減水劑2采用自己復配的聚羧酸高性能減水劑。所檢指標符合GB 8076-2008中技術(shù)要求。

二、混凝土的優(yōu)化途徑

優(yōu)化配合比從兩方面著手：礦物摻合料和聚羧酸高性能減水劑

1、優(yōu)化采取在混凝土中摻入礦物摻合料等量取代水泥，達到滿足施工要求的同時、節(jié)省成本、減低工程造價而且提高工程結(jié)構(gòu)的使用壽命。

2、通過上網(wǎng)學習、查閱資料分析掌握聚羧酸減水劑組成成份及功能。在室內(nèi)通過復配聚羧酸減水劑與采購成品聚羧酸減水劑對比試驗，在技術(shù)指標方面達到相同效果時，自己復配減水劑存在的價格優(yōu)勢。

三、混凝土優(yōu)化

3.1選定混凝土配合比

混凝土的配合比應根據(jù)原材料品質(zhì)、設(shè)計強度等級及施工工藝對工作性的要求，通過計算、試配、調(diào)整等步驟選定。配制的混凝土應滿足施工要求，力學要求和耐久性等質(zhì)量要求。

3.2礦物摻合料優(yōu)化

在前期已經(jīng)批復的配合比基礎(chǔ)上進行成本優(yōu)化，并對混凝土的力學性能和工作性能進行比較。基礎(chǔ)配合比見表1

以上述選定的三個配合比為基準配合比進行優(yōu)化試驗，分別采取單摻（粉煤灰）、雙摻（粉煤灰和礦粉）兩種方法分別試驗，檢測拌合物各種性能滿足要求并成型試件做力學性能試驗。

從拌合物和易性、力學性能、成本對比幾方面分析雙摻（粉煤灰和礦粉）優(yōu)于單摻（粉煤灰），而單摻（粉煤灰）優(yōu)于純水泥。經(jīng)檢測各組混凝土力學性能滿足要求，而且在價格方面明顯低于原配合比的價格。

3.3減水劑優(yōu)化

我們采用自己復配的外加劑進行配合比試驗，針對拌合物和易性、力學性能、成本對比等方面進行對比。

優(yōu)化配合比同時考慮強度、耐久性、成本等條件，排除聚羧酸系高效減水劑選用聚羧酸系高性能減水劑。通過上網(wǎng)查詢相關(guān)資料和同行業(yè)交流，工程現(xiàn)場所用減水劑均為復配后，其由聚羧酸減水劑母液、緩凝劑、保坍劑、消泡劑、引氣劑、水等成分復配而成。進行復配、并做與水泥做相容性試驗，分別確定各廠家聚羧酸減水劑摻量；以減水劑摻量為橫坐標、凈漿流動度為縱坐標做曲線圖，然后做兩直線段曲線的趨勢線，兩趨勢線的交點的橫坐標即為飽和摻量點。根據(jù)試驗結(jié)果確定三種減水劑與本項目選定的水泥適應性良好，摻量均為膠凝材料的1.0%。 并初步確定各廠家的聚羧酸減水劑配方。用混凝土配合比進行驗證對比。對比試驗時配合比無任何變動且所用原材料與現(xiàn)場材料一致。（砂、碎石均為表面干燥，含水率忽略不計）試驗用配合比采用表1中混凝土配合比。經(jīng)試拌—調(diào)整減水劑配方—試拌，反復試驗驗證，混凝土流動性、黏聚性、保水性等和易性滿足設(shè)計及施工要求。

根據(jù)自己復配各廠家的的聚羧酸高性能減水劑與山西黃騰化工有限公司的聚羧酸高性能減水劑對比試驗而知，優(yōu)化混凝土配合比采取自己復配聚羧酸系高性能減水劑思路正確。而且自己復配減水劑經(jīng)濟實惠、質(zhì)量穩(wěn)定，價格遠低于采購成品的價格。

由試驗對比而知自己復配減水劑比采購成品減水劑性價比優(yōu)越。初步選用山西華凱偉業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的聚羧酸系高性能減水劑，為驗證復配減水劑的質(zhì)量，自己復配山西華凱聚羧酸系高性能減水劑10Kg，留樣封存5Kg，另5Kg送至西安公路研究院公路工程試驗檢測中心檢測。檢測結(jié)果符合規(guī)范要求，復配結(jié)果達到理想效果。

根據(jù)自己復配外加劑進行比對試驗，各項指標滿足規(guī)范及設(shè)計要求為此以自己復配外加劑為主采用冀東水泥，選定單摻配合比為現(xiàn)場施工配合比。（根據(jù)地域性和業(yè)主要求，只能在地面以下部位選用單摻配合比為項目一線施工配合比）

四、現(xiàn)場混凝土施工控制要點

4.1混凝土施工一般規(guī)定

水泥到場后不得露天堆放，不同種類的水泥應存儲于不同庫房。水泥由于受潮或其他原因而變質(zhì)時，應及時運出場外。礦物摻和料在運輸和存儲過程中應有明顯標志，嚴禁與水泥等其他粉狀材料混淆。混凝土應采用二級或三級級配粗骨料，粗骨料應分級采購、分級運輸、分級堆放、分級記量。凝土所用的原材料應按品種、規(guī)格和檢驗狀態(tài)分別標識存放。

4.2混凝土應根據(jù)強度等級、耐久性等設(shè)計條件要求和原材料品質(zhì)以及施工工藝、可能的環(huán)境條件變化等進行多組配合比設(shè)計。配合比選定試驗應提前進行，流出足夠的時間進行配合比調(diào)整。當混凝土所用的原材料、施工工藝及環(huán)境條件等發(fā)生變化時，必須重新選定配合比。混凝土拌制前，應測定砂石含水率，并根據(jù)測試結(jié)果和理論配合比，提出施工配合比。對首盤混凝土的坍落度、含氣量、泌水率、水膠比和拌合物溫度進行測試鑒定。

4.3混凝土用采用強制式攪拌機攪拌，計量系統(tǒng)應定期檢定。攪拌機經(jīng)大修中修或遷移至新的地點后，應對計量器具重新進行檢定。每一工班正式稱量前，應對計量設(shè)備進行檢查。

4.4混凝土輸送設(shè)備的運輸能力應滿足混凝土凝結(jié)速度和澆注速度的需要。保證澆注過程連續(xù)進行。運輸過程中應確保混凝土不發(fā)生離析、漏漿、嚴重泌水及坍落度損失過多等現(xiàn)象。當運至現(xiàn)場的混凝土發(fā)生離析現(xiàn)象時，應在澆注前對混凝土進行二次攪拌，嚴禁加水。

4.5混凝土運輸、澆注及間隔的全部時間不應超過混凝土的初凝時間。當下層混凝土初凝后澆注上一層混凝土時，應按施工縫處理。混凝土應分層澆注，不得隨意留施工縫。混凝土澆注過程中，應隨時對混凝土進行振搗并保證使其均勻密實。

4.6對于混凝土澆注時的模板溫度、拌合物的入模溫度、拆模時的溫度及養(yǎng)護過程中的溫度，應制定明確的控制方案，并有效實施。

五、現(xiàn)場試驗結(jié)果比對：

現(xiàn)場選箱梁和立柱進行對比試驗，采用混凝土回彈法按照國家統(tǒng)一測強曲線，跟蹤檢測試驗的結(jié)構(gòu)。箱梁（單摻）回彈結(jié)果推定值59.8 MPa、箱梁（純水泥）回彈結(jié)果推定值60.0MPa、立柱（單摻）回彈結(jié)果推定值46.8MPa、立柱（純水泥）回彈結(jié)果推定值37.6MPa。

六、結(jié)束語

通過室內(nèi)試驗及現(xiàn)場使用檢驗效果可看出復配減水劑不但可以降低混凝土成本，而且能更好調(diào)整控制現(xiàn)場混凝土滿足施工要求。混凝土中摻入礦物摻合料可以有效改善混凝土的力學性能、和易性等更好滿足結(jié)構(gòu)功能要求和施工工藝要求，延長混凝土結(jié)構(gòu)物的使用年限，并且減低工程造價，節(jié)約成本。由此可見我們的試驗數(shù)據(jù)和檢測結(jié)果能滿足規(guī)范的要求和現(xiàn)場施工的需要是可行的，也證明我們的優(yōu)化思路是正確的不僅為項目在成本控制方面做出了貢獻，同時摻入摻合料之類工業(yè)廢渣有效降低環(huán)境污染，為當今的綠色，低碳生活做出了貢獻。

參考文獻：

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