影響混凝土配合比設計的因素及優化措施探討

摘要 配合比即水泥混凝土相關材料的比例，是影響混凝土制備質量的關鍵參數?，F階段，建筑行業相關項目建設中，均需嚴格控制混凝土配合比指標，從而確保項目施工質量。根據建設部出臺的相關規程、行業標準規范，水泥混凝土配合比必須滿足設計強度、耐久性、和易性要求，并做到節能降耗?；诖?，文章對水泥混凝土配合比設計因素進行了詳細分析，對影響水泥混凝土配合比的因素歸納總結后，通過優化設計滿足項目需求，確保水泥混凝土質量和性能達標。

關鍵詞 混凝土；配比設計；影響因素；優化措施

中圖分類號 TU528 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）07-0100-03

0 引言

配合比是影響水泥混凝土質量的重要指標，通過提高配比科學性可有效改善施工質量，降低工程成本。目前，影響水泥混凝土配合比的因素較多，使水泥混凝土性能不達標，最終影響項目質量。故結合影響水泥混凝土配合比的因素，結合研究結果進行優化，通過提高水泥混凝土配合比提高項目工程質量。

1 水泥混凝土配合比設計要素

對水泥混凝土配合比優化需了解影響水泥混凝土配合比的因素，嚴格執行現行操作標準和技術方案要求，對施工環節混凝土配合比設計進行科學調整。優化過程需經歷配合比計算、確定基礎配合比、試驗、優化配合比等不同環節，通過不斷調整與優化，達到滿足設計強度、耐久性、經濟性、和易性的標準。

在滿足性能要求和強度指標的技術上，通過降低水泥原材料的摻配量，可以達到節約成本的目的，因此在水泥混凝土配合比優化的過程中，需要結合混凝土的剛性、粘度、可攪拌性、可加工性等指標綜合評估，確定最佳的配合比，確保最終結果科學、可行且經濟性顯著[1]。

2 水泥混凝土配合比設計影響因素

目前，對水泥混凝土配合比設計及其效果影響的因素眾多，例如環境、運輸、澆筑工藝等影響。

2.1 原材料因素

（1）水泥混凝土的制備需要外添加劑、水泥、骨料等多重原材料，各種混合料均為混凝土制備不可或缺的元素，會直接影響混凝土的性能和質量。

（2）水泥強度：既往研究結果證實混凝土強度和水泥強度之間的關系密切，水泥強度越高，混凝土的強度越高。基于此，保持水泥強度不變的情況下，混凝土配合比中的水泥含量越高，其強度越大。

但是實踐中并不是配合比設計中盲目增加高強度水泥材料用量，確保混凝土強度、性能達標即可，事實無需過度使用水泥導致材料浪費[2]。

（3）砂率：砂率是對水泥混凝土強度與性能產生影響的重要指標，需結合具體項目實踐需求確定砂率值，數值過小會導致孔隙率不足，雖然達到了節約水泥用量的目的，但是混凝土流動性不足，無法固結成型，導致施工質量不達標。如果砂率過高則導致混凝土孔隙率過大，需要對水泥的用量進行調節，來達到最佳的性能標準。

（4）水膠比：水膠比即水泥混凝土中水和膠凝材料的比例，水和相關材料均勻混合之后形成水泥漿，起到黏結作用，是影響水泥混凝土質量的重要指標之一。在水泥混凝土配合比設計的過程中，如果水膠比過大，會導致水泥混凝土粘性不足，混凝土結構固結后仍然存在水孔洞，如果水膠比過小則黏結效果不佳，也會導致結構固結后出現多孔，從而導致混凝土強度不佳，影響其質量[3]。

（5）摻合料：水泥混凝土中的常見摻和料包括粉煤灰、礦粉，摻和料是改善水泥混凝土性能，增強其結構強度的重要因素，在水泥水化過程中通過摻和料與其他材質反應，產生水化產物改善膠凝效果，增強混凝土的流動性、保水性，從而提高固結后耐久性指標。

（6）骨料：骨料是混凝土中決定其承載力的重要指標，其質量直接影響混凝土強度，常用骨料包括粗骨料和細骨料兩種。在配合比設計的過程中，應當結合項目需求和混凝土強度等級進行骨料數量的調整，防止由于骨料質量不達標引發的承載力不足，導致結構性變形，使水泥混凝土耐久性不佳。

（7）外加劑：外加劑是調節混凝土強度的有效指標，不同外加劑的作用有所區別，緩凝劑的作用是降低水化速度，防止混凝土材料內部由于水化作用，導致的與外部溫差過大引發裂縫。減水劑主要作用是提高混凝土強度并減少用水量，早強劑的作用是改善混凝土硬化效率，多用于緊急施工中。由此可見，外加劑會對水泥混凝土的質量和性能產生直接影響，施工中需結合項目需求進行優化設計，并對影響混凝土配合比的相關因素重點研究[4]。

2.2 環境因素

對混凝土配合比產生影響的環境因素包括風力、溫度、濕度等，隨著溫度的增加水泥混凝土中的水分蒸發，影響其結構穩定性，增加開裂風險，大風會加速混凝土固結，導致其結構變形，不利于提高其結構穩定性，而保障質量。為避免相關質量問題的出現，配合比設計時需將相關因素的影響考慮在內，防止在過低環境下進行混凝土澆筑。施工環節環境溫度過低，可采取添加減水劑或降低水膠比的方式，以提高水泥混凝土的抗裂性能，從而降低后期硬化收縮變形的可能性，從而提高項目工程質量[5]。

2.3 結構部位因素

混凝土澆筑位置不同其對應的強度值有所差異，在施工中需結合項目特點充分考慮不同施工區域的強度要求，對配合比進行合理優化，并選擇合適的填料，確?；炷翉姸确显O計需求。

2.4 運輸與澆筑因素

混凝土運輸方式、運輸距離也會對其質量及其性能產生影響，運輸距離過長可能導致混凝土固結或性能下降，可采取優化配合比的方式改善混凝土指標，避免相關質量問題發生。目前，建筑施工中混凝土澆筑多采用泵送的方式，為保持混凝土流動性指標合規，在配合比設計的過程中，可適當添加泵送劑，以達到最佳的泵送效果[6]。

3 優化水泥混凝土配合比的措施

3.1 準確掌握配合比技術規范與要求

檢測員在進行配合比設計的過程中需要嚴格控制工藝參數，根據項目需求準確評估技術標準，確保各項參數達標，并對工程混凝土強度和性能等指標重點監測、合理控制。

根據現行《普通混凝土配合比設計規程》的規定，如果混凝土設計強度不足C60，則可以采取以下公式進行強度值計算。

fcu，o≥fcu，k+1.645σ （1）

式中，fcu，o——混凝土配制強度；fcu，k——立方體抗壓強度標準值；σ——混凝土強度的標準差，其取值如表1所示。如果混凝土設計強度超過了C60，其配制強度的計算公式如下：

fcu，o≥1.15fcu，k （2）

確定基準配合比之前，需要對相關數據進行反復確認，通過試驗的方式確定最佳數據，并結合實際應用情況適度調整，在用水量不變的情況下對基準配合水膠比進行增減，并在此基礎上適當調整砂率水平，根據不同試驗條件制作試件，培養28 d之后進行抗壓強度的檢測。由此可知，混凝土配合比設計的過程中需要對不同部分強度全面檢查，確保各環節均符合技術參數，根據項目要求和參數標準進行配合比的優化設計[7]。

3.2 全面分析配合比試驗數據

在混凝土配合比設計的過程中，需要經過配合比計算、基準配合比確定、配合比試驗、確定施工配合比四個階段，每個階段均會有大量的數據計算。初步配合比計算的過程中，對水泥用量、砂率、水膠比、骨料用量等指標嚴格控制。基準配合比確定階段，在上一階段參數的基礎上進行試拌，并對該階段的維勃稠度、坍落度等指標進行檢測，需確保相關指標符合規范要求，不符合條件者進行調整，根據實際情況進行工藝增減[8]。坍落度不足的情況下可以適當增加水泥漿用量，坍落度過大則可以適當增加骨料用量。施工中需嚴格控制工藝流程和參數指標，做好施工記錄并結合實際情況進行修訂，確定各材料的準確用量，為后續工作提供保障。

試驗室確定配合比時需充分考慮天氣、運輸、澆筑等因素影響，通過試驗確定最佳的水泥混凝土配合比，適度調整各原料比例，從而實現對配合比的修正，確保獲取的數據準確。確認施工配合比階段，需要將骨料水分含量考慮在內，結合現場檢測的含水量數據重新修正，砂含量的測算公式如下：

m'c=ms（1+a%） （3）

式中，a%——含水率，經過計算獲得最佳的配合比。水泥混凝土配合比設計時，需對相關環節的數據加以調整并精準分析，確保數據真實可靠，對存在不合理的參數數據及時修正，避免影響后期工序水平。

3.3 嚴格監督生產中配合比執行情況

配合比設計是提高混凝土質量的決定性因素，通過選擇最佳的配合比，確保混凝土生產的質量，在生產過程中需要對配合比的實際執行情況嚴格監督，確保配制質量。

（1）加強原材料控制，嚴格控制骨料級配、水泥規格、添加劑種類等，使之符合設計規范。嚴禁使用劣質材料以次充好，確保原材料用量合規，材料進場后如無法及時使用可能導致其含水量的變化，因此在進行混凝土制備前，需要重新完成含水量檢測，嚴格控制含水量指標以控制混凝土抗壓強度。

（2）加強混凝土制備期間的氯離子水平控制，水泥混凝土配制的過程中，由于各種理化反應會導致其含氯水平較高，從而導致后期氧化作用較強，而增加鋼筋的銹蝕速度，制備混凝土的過程中需嚴格執行相關參數標準，嚴禁隨意更改配比和添加劑含量，避免影響混凝土質量[9]。

3.4 加強試配中混凝土強度檢驗工作

為獲得最佳配合比，需要通過試驗的方法對配合比設計效果進行檢驗，從而判定配合比的科學性和可行性，提高配合比的適用性。

（1）混凝土強度檢驗的方法包括回彈法和超聲回彈綜合法，其中回彈法是混凝土強度檢查中應用最廣泛的。利用回彈儀器進行試件強度檢測，并根據其體積大小選擇合適的重錘，完成彈性沖擊水平檢測，在彈力反作用力下重錘回彈，檢測回跳間距并記錄回彈值N，通過密度、試件硬度指標的聯合檢測，獲取水泥混凝土強度值與回彈值之間的關系曲線，通過曲線獲得試件的系統強度值。

（2）超聲回彈綜合法進行水泥混凝土強度檢測時，多與回彈儀、超聲儀聯合應用，通過獲取超聲波參數、回彈值等數據，分析試件強度與相關數據之間的內在關聯，從而對試件強度進行評估。超聲回彈綜合法檢測水泥混凝土強度的方法簡便，能夠快速獲取試配件強度值，以幫助完成混凝土配合比設計，防止由于強度不佳，導致的塑性值過大引發混凝土強度不足，而影響最終的固結質量[10]。

3.5 混凝土虧方

水泥混凝土的現場施工過程中，需要結合項目需求進行圖紙計算，如計算不準，會影響施工現場進度，導致現場虧方?，F對水泥混凝土施工現場虧方的主要原因及其解決措施分析如下。

（1）水泥混凝土配合比設計優化的過程中，雖然根據相關參數設計的水泥混凝土能夠符合項目需求和施工規范，施工實踐過程中試驗人員還是會結合實際情況進行混凝土密度的修正，如果操作人員沒有嚴格對相關指標參數進行調整，將會導致水泥混凝土的拌和指標無法達到設計標準。某項目施工實踐中進行C50混凝土生產，設計密度值和實際密度值分別為2 350 kg/m3和2 450 kg/m3。如果在實踐中未對水泥混凝土密度值進行修正，就會導致每立方混凝土重量減少100 kg。由此可知，水泥混凝土施工前，試驗人員需要結合實際情況進行密度值的調整，通過修訂系數降低水泥混凝土的質量差，修正系數即實際密度與計算密度的比值。通過現場調整，確保混凝土拌合量達標，防止出現水泥混凝土虧方影響其質量。

（2）水泥混凝土運輸過程中，部分水泥混凝土粘在水泥罐車內側，導致運輸的過程中水泥混凝土含量減少。一般情況下，10 m3的罐車運輸過程中的水泥混凝土損失約0.05 m3，如果混凝土運輸距離遠，需要對罐車徹底清理，避免導致大量水泥混凝土損失。由此可見，施工單位在施工實踐中需將運輸過程中可能出現的水泥混凝土損失考慮在內，從而有效控制工程成本。

4 結語

綜上所述，水泥混凝土配合比設計有重要的現實意義，在設計過程中需要考慮不同因素的影響，通過對水泥混凝土配合比的優化提高混凝土性能，改善其經濟效益，確保質量合規。最佳水泥混凝土配合比的設計需要經過四個階段的認證，并經過反復試驗、強度測試，而選擇最佳值，為提高項目工程質量奠定基礎。

參考文獻

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