水泥混凝土配合比設計常見問題分析

王洪磊

摘 要：本文通過分析水膠比、試拌和坍落度、強度對比、粉煤灰與礦粉對強度的影響、虧方等問題，明確了水泥混凝土配合比的最佳設計方式，以供建設團隊研究與參考。

關鍵詞：水泥混凝土;配合比設計;常見問題

中圖分類號：TU528 文獻標識碼：A

0 引言

水泥混凝土的制作方式相對較為簡單，整體施工成本低，具有良好的經濟特性。因此，其在工程中得到了較為廣泛的應用。在利用這一材料進行施工的過程中，需要采取科學的配合比設計方案，才能夠達到最佳結構性能表現(xiàn)。因此，通過對配合比設計的關鍵細節(jié)進行深入研究，可以明確工程建設環(huán)節(jié)需要采取的應用策略，進而達到增強施工質量的目標，有利于水泥混凝土的進一步發(fā)展。

1 選擇適當?shù)乃z比

水膠比屬于影響混凝土強度的關鍵因素之一，在適當?shù)姆秶鷹l件下，水膠比越小，混凝土的基礎強度便越高。因此，可以認為科學的水膠比設計有利于增強水泥混凝土的應用質量。當前，在針對水泥混凝土的水膠比進行配置時，大多數(shù)建設團隊都采用了較小的配比進行制作，試圖提高混凝土的強度表現(xiàn)。雖然這種應用形式在理論上能夠發(fā)揮效果，但其實際上導致了過度設計的問題發(fā)生。當水膠比低于公式計算水膠比時，C50及以上的混凝土可能會出現(xiàn)強度過高的問題[1]。例如，根據(jù)相關設計規(guī)程內容，C50橋梁混凝土應當采用的水膠比為0.45。當前大部分橋梁施工團隊均采用0.30～0.40左右的水膠比數(shù)值，在這種情況下，混凝土28d的強度高達60 MPa，部分極端情況甚至接近70 MPa左右。這種過度設計問題不僅僅會造成材料的浪費，還會導致混凝土裂縫問題的產生。同時，C50混凝土通常采用強度等級為52.5的水泥進行制作，其顆粒直徑較小，整體水量需求高。如果水量加入過少導致水膠比下降，便會導致水泥在凝結過程中缺少對應的水分，進而引起干燥收縮問題。嚴重情況下，便會導致開裂情況的出現(xiàn)。這種現(xiàn)象會引起混凝土表面出現(xiàn)頭發(fā)絲狀的細微裂縫，容易降低結構穩(wěn)定性，同時也不利于美觀度的提升。因此，水泥混凝土的水膠比需要選擇恰當?shù)臄?shù)值范圍，避免過小的問題出現(xiàn)。

2 進行試拌與坍落度試驗

在水泥混凝土配比的過程中，需要采取試拌與坍落度試驗的措施，降低出現(xiàn)問題的概率，提高應用質量效果。通常情況下，每盤混凝土進行適配的最低攪拌量需要保持粗骨料最大公稱粒徑大于31.5 mm，規(guī)模在20 L左右。如果粗骨料的最大公稱粒徑為40 mm，則需要拌和25 L左右。在混凝土的拌和站進料的過程中，應當取對應的試料在實驗室進行攪拌，通過這種方式驗證混凝土的工作性能。如果采用新進水泥或減水劑進行操作，則需要采取試拌驗證配合比的方式，降低出現(xiàn)問題的概率。通常情況下，水泥和減水劑屬于影響混凝土質量的關鍵因素。例如，在施工溫度條件發(fā)生變化的情況下，水泥與減水劑的生產商便需要優(yōu)化材料的基礎配方，使其能夠適應環(huán)境狀態(tài)，降低出現(xiàn)不良問題的概率。在進行試拌的過程中，需要盡可能提高拌和數(shù)量。這是由于拌和數(shù)量過少可能會導致問題無法顯現(xiàn)，進而影響后續(xù)的施工應用，不利于工程建設質量的提升[2]。例如，某試拌環(huán)節(jié)采用了20 L的規(guī)模進行處理，在試驗過程中混凝土處于正常狀態(tài)下。然而，當在拌和站點進行生產時，混凝土卻出現(xiàn)了離析問題，造成了嚴重的經濟損失。因此，需要提高試拌的數(shù)量規(guī)模，使其能夠反映工程問題，達到良好的試驗目標。

3 采取強度對比試驗措施

通常情況下，水泥混凝土需要進行強度對比試驗。這一過程需要采用三個差異化配合比進行操作，其中一個需要調整為滿足混凝土工作需求的狀態(tài)，另外兩個的水膠比應當按照試拌狀態(tài)分別增加或減少0.05。根據(jù)差異化水膠比混凝土的28d強度對比狀態(tài)，繪制基礎曲線，能夠明確應當采用的水膠比方案。在設計過程中，經常會遇到計算水膠比超過規(guī)范最大值的情況。例如，某橋梁建設工程應用C30類型混凝土，基礎配置強度約為38.2 MPa。其應用材料僅僅包括水泥，類型為42.5的硅酸鹽，28d強度46 MPa。在這一過程中，使用的石子類型為碎石，根據(jù)計算公式可以得出水膠比為0.57。然而，根據(jù)相關施工技術規(guī)范的內容細節(jié)，寒冷地區(qū)應用的極限水膠比為0.50，因此水膠比需要使用0.50的數(shù)據(jù)進行操作。在這種情況下，根據(jù)要求進行強度對比試驗，增加0.05的數(shù)值后水膠比已經達到0.55，嚴重超出了橋梁規(guī)范要求。因此，在這種情況下，工程人員無需進行強度對比試驗，僅驗證0.50的水膠比是否符合強度需求即可。在結構應用C50類型混凝土的情況下，應用的水膠比數(shù)值相對較高。因此，通常會采用計算水膠比低的方案進行設計。為了達到良好的性能強度，需要加入減水劑進行操作，改善其基礎表現(xiàn)。工程團隊需要保證試拌過程中應用的水量與減水劑數(shù)量能夠根據(jù)混凝土的狀態(tài)進行動態(tài)調整，使其可以滿足工作標準，降低出現(xiàn)問題的概率。在這種情況下，水膠比已經脫離原有計算的數(shù)值范圍，因此無需進行強度對比實驗，直接進行應用即可。

4 明確粉煤灰與礦粉對強度的影響

在建筑工程項目中，通常需要在混凝土內部添加一定數(shù)量的粉煤灰與礦粉，以實現(xiàn)替代水泥的效果。利用這種方式，既可以達到回收處理的目標，也可以顯著降低基礎成本，有利于工程建設經濟效益的提升。此外，這種方式還能夠強化混凝土的粘聚性，使其達到良好的性能標準。但是，粉煤灰和礦粉對混凝土的強度存在較為顯著的影響，通常情況下混凝土養(yǎng)護7天能夠達到設計強度標準的70%～80%。但是加入粉煤灰與礦粉成分后，便會導致強度上升曲線進入平緩狀態(tài)，整體幅度較小。當橋梁采用預制梁板技術進行建設時，經常需要利用張拉或架梁的施工方案。如果混凝土強度上升速度過慢，便會嚴重削弱工程效率，不利于整體建設效果的提升。因此，需要注重粉煤灰與礦粉對混凝土強度的影響，盡可能采取有效的措施進行處理，降低出現(xiàn)問題的概率。

5 注意虧方問題

在施工建設的過程中，工程團隊經常會遇到設計用量與實際拌和站混凝土用量出現(xiàn)差異的問題，這一現(xiàn)象通常表現(xiàn)為實際用量比圖紙用量大。在這種情況下，為了保證工程正常進行，便需要購買多余部分的混凝土，導致資金消耗上升。這一問題在施工行業(yè)被稱為虧方現(xiàn)象，例如某橋梁工程應用混凝土進行建設，圖紙計算需要53 m3的混凝土規(guī)模。然而，在實際澆筑的過程中，使用了55 m3的混凝土，產生了較為明顯的虧方問題。導致這一現(xiàn)象的原因較為復雜，在配合比設計的過程中，需要針對工作性進行調整，使其能夠滿足基礎需求。隨后，需要測試強度級別，確保合格后才可以進入下一環(huán)節(jié)。部分實驗室在設計過程中，沒有修正混凝土的密度，導致計算配合比無法滿足實際用量。例如，C50混凝土計算密度為2 348 kg/m3，實際密度卻是2 456 kg/m3。如果按照固定的密度進行生產，便會導致虧方問題的出現(xiàn)。因此，在混凝土進行生產的前期階段，需要進行密度修正，避免出現(xiàn)虧方問題，提高水泥混凝土的實際應用效果。

6 結束語

綜上所述，在水泥混凝土進行配合比設計的過程中，相關人員需要注意常見的問題表現(xiàn)形式，并明確其處理方法。通過這種方式，盡可能提高水泥混凝土的配置質量，達到良好的建設目標，為后續(xù)的工程創(chuàng)設優(yōu)秀環(huán)境條件。

參考文獻：

[1]鄭杭州.高性能混凝土配合比設計及其存在的問題研究[J].四川水泥，2019，41（03）：82.

[2]陳琳.淺析水泥混凝土配合比設計[J].建筑工程技術與設計，2017，5（14）：4876.