现代混凝土配合比设计中注意的问题

王卫东

（宁波交通工程集团有限公司，宁波 315000）

0 前言

水泥混凝土是最大的人造工程材料，经历了人工拌合和滚筒式机械拌合，到现在是大型搅拌机；过去以混凝土强度设计为主，到现在以混凝土耐久性设计为主；过去以四组分，而现在发展到六组分以上。从传统混凝土走向现代混凝土的过程中发生了根本性变化。混凝土配合比设计成为整个建设过程中一个关键环节，本人通过对过去混凝土配合比设计中遇到的问题加以总结以供参考。

1 原材料的选择

配制现代混凝土,不需要用特殊的材料,但必须对本地区所能得到的所有原材料进行优选,它们除了要有比较好的性能指标外,还必须质量稳定，即在施工期内主要性能不能有太大的变化。

1.1 水泥

在当地选择三家水泥生产单位，了解水泥生产规模、碾磨工艺及试验室对水泥的化学物理性能分析，进一步分析各家水泥厂对水泥质量控制情况及稳定性。我们将几家水泥取样进行做对比试验，试验项目有泌水率、标准稠度用水量、凝结时间、安定性、比表面积、1d、3d、28d 强度，通过几方面对比选择一家比较稳定的水泥厂家作为主要供应商，另外选一家作为备用厂家防止在使用过程中出现供货不及时情况。当水泥厂家确定下来，要了解水泥的组分，掺合料是什么及用量，是否加助磨剂。因为现代混凝土都加外加剂和掺合料，有些掺合料、助磨剂与外加剂不适应，知道水泥中掺合料用量多少，从而判断在混凝土配制中再加多少掺合料，加多了影响强度和耐久性，加少了不经济。

1.2 集料

选择几家集料生产商并到现场了解生产规模、工艺、分档，母料品质，除尘设备及堆放情况，然后进行取样，根据规范对集料作出准确的质量报告，尤为重视碎石的粒形及级配和砂的细度模数及含泥量,选择两家质量和信誉比较好的作为主要供应商。不管哪一家集料都要做碱活性集料试验，防止对以后结构耐久性有重大影响。

1.3 掺合料

在掺有减水剂的情况下，既能增加新拌混凝土的流动性、粘聚性、保水性、改善混凝土的可泵性，提高硬化混凝土的强度和耐久性，又能提高经济效益，是制作现代混凝土的重要技术手段。当今我们正常使用一般是粉煤灰、磨细矿渣，这两种产品占市场80%以上，所用掺合料必须是大厂生产的，相对稳定性好。粉煤灰首先通过化学分析，确定低钙灰、高钙灰、高硫高钙灰，有时通过颜色也能分辨。公路工程动载结构中不得使用高钙灰，而高硫高钙灰影响水泥凝结时间，有时要2～3d 凝结，造成质量事故，接着测定细度、烧失量、活性指数、需水量，进一步认定粉煤灰等级，从而确定是否可用于混凝土中。高钙灰可以用于房建，但必须要通过试验确定。磨细矿渣分三个等级，分别测定活性指数、流动度比，密度、比表面积、烧失量来确定矿渣粉等级。不管哪种掺合料在配制混凝土之前首先考虑掺合料的烧失量、活性指数大小，来确定掺合料用量。

1.4 外加剂

外加剂的好坏对混凝土质量有很大的关系。外加剂品种很多，选择时要考虑外加剂与水泥的适应性。选择三家外加剂 （大厂生产的）做水泥与外加剂适用性试验。当水泥与外加剂适用时，减水剂在常用掺量下能够达到它自身的减水效果，没有离析和泌水现象，坍落度随时间变化损失相应较小，对混凝土强度等性能没有负面影响；反之初始坍落度小，坍落度损失加快，离析、泌水，外加剂用量加大等。最好三家外加剂通过配方调整满足施工要求，这样便于分析比较，选择价格合理性能比较好的一家作为主要使用，另外选择一家作为备用。有一点需求强调：外加剂送检合格，并不代表现场使用合格。送检是在标准规定条件下所作的检测，以便横向比较外加剂的性能。最终还是要通过现场原材料进行调试外加剂，有时在试配时是合格产品，但实际使用不一定合格，主要与现场所用原材料可能存在差异。根据不同的强度等级选择不同外加剂型号，比如中低强度等级的混凝土水灰比比较大，胶凝材料的用量相对小，当减水剂增大时，达到同等坍落度所需水量逐渐减少，所需的胶凝材料用量也逐渐降低，浆体体积降低，和易性变差，不易于施工。

2 混凝土配合比设计

现代混凝土要求大坍落度、高耐久性、高密实性，由于原材料的变化和对混凝土性能要求的提高，现今混凝土配合比设计越来越复杂。多数人对混凝土设计仍停留在以往经验的认识上，鉴于当前混凝土组分的变化，进行混凝土配合比的计算用假定密度法不再适用，建议采用绝对体积法；用绝干基的砂子进行设计不利于混凝土质量的过程控制，饱和面干基才符合实际的客观规律；以单粒级石子进行两级配或三级配，生产时分级投料，可得到满足施工要求的最小浆体总量，有利于工程的经济性和耐久性；当矿物掺合料改变时应当使用等浆体积法调整混凝土配合比，以保持混凝土的稳定性。

当代混凝土的特点是普通掺入矿物掺合料和高效减水剂。混凝土由四组分增加到五组分以上，因此，传统的配合比三要素——水灰比、浆骨比、砂石比，就成为水灰比、浆骨比、砂石比和矿物掺合料用量等四要素。最后由各种材料在满足施工要求的前提下紧密堆积的原理，用绝对体积法计算各种材料用量。不考虑外加剂占混凝土的体积。

在混凝土配制时，特别强调上述四要素的选择。应根据工程性质、环境、施工条件、混凝土强度等级进行合理的配制。水泥强度不等于混凝土强度，合格的水泥不一定能配制成高强度等级混凝土，不是水胶比越小，强度就越高，只要有一个材料发生变化都会影响施工和易性、强度及耐久性；也不是水胶比越小，收缩越小。当混凝土强度等级≤C30 时，可以用普通型（减水率8%～12%）或中效型（减水率12%～16%）外加剂，当混凝土强度等级≥C35 时使用高效减水剂（减水率16%～22%），而高性能混凝土用高性能减水剂（减水率22%～35%）。掺合料在满足各项指标的基础上，尽可能大掺量，这样既节约成本，又提高混凝土的抗渗性和耐久性。裂缝是影响混凝土耐久性的一个重要因素，所以在混凝土配制时，只要满足和易性要求，浆骨比越小，硬化混凝土收缩值越小，浆骨比增大势必会对混凝土体积稳定性有影响。

3 混凝土生产配合比调整

如果在施工过程中，不注重施工配合比调整，经反复优化后的混凝土配合比也无法控制好质量。首先严格控制含水率，尤其黄砂含水率（烘干含水率扣除吸水率）测定要准确 ，假如增加1%含水率，水胶比就增加0.01～0.02，还可以用含水率传感器和电流表进行在线控制，同时采用控制坍落度的方法来保证混凝土质量。当原材料发生波动时，要及时调整。如黄砂细度模数波动超过0.3 时，必须调整砂率，同时还要考虑混凝土强度等级，如水下灌注桩，C30 以下，黄砂太粗影响和易性，有时会发生断桩，浇墩柱时，表面麻面影响外观 ，进一步影响强度及耐久性，所以不仅仅调整砂率，还要调整掺合料或水泥用量，还有当黄砂含泥量发生变化时要调整外加剂掺量;碎石要经常筛分，根据级配适当调整比例，有必要时调整砂率，增加掺合料或水泥用量等，如含泥量少许偏大用水冲洗干净。水泥要经常检测，是不是在波动范围内，掺合料、外加剂进场必检，防止质量发生大的波动。当某一种原材料发生严重变化又影响混凝土质量，不予使用。

总之，配制一组高质量的混凝土配合比，还是从源头抓起，环环相扣，同时在施工过程中加强质量管理，才有满意的效果。

[1] 廉慧珍，李玉琳.当前混凝土配合比“设计”存在的问题[J].混凝土，2009(03): 1-5

[2] 廉慧珍，李玉琳.关于混凝土配合比选择方法的讨论[J].混凝土，2009(05): 1-4

[3] 田培，刘加平，王玲，等.混凝土外加剂手册[S].北京：化学工业出版社，2009