高性能混凝土配合比设计及其存在的问题及如何有效解决

卢智杰

（厦门百城建材有限公司，福建 厦门361000）

0 引言

混凝土配合比设计不当，会对混凝土工程造成较大影响，使工程质量大幅下降。混凝土的强度、耐久性及混凝土拌合物等性能都会被配合比所影响；配合比发生变化，混凝土的各种性能也会随即发生变化；其中的某些变化会影响到水泥的用量，也就间接影响到了混凝土施工的成本。所以为了可以从各方面保证混凝土强度、耐久性等性能的优良性和有利于操作条件的流动性，同时能够节约水泥，降低成本，使其符合经济合理的要求，对混凝土配合比的正确选择是十分必需且必要的。

1 高性能混凝土的配合比设计以及存在的问题

1.1 双掺控制中的问题

矿物掺合料作为高性能混凝土材料的重要组成，掺入量合理性会决定混凝土凝固时间，通常情况下，掺入量与混凝土凝固时间往往是呈正比的，但通常我们会发现双掺或多掺问题经常会出现在高性能混凝土配合比设计中，从而导致混凝土强度和混凝土凝结的时间延长，影响到工程进度。其次，如果掺入量高于规定量，那么混凝土的凝固时间就会超过原来规定的时间，进而影响交工时间，施工成本也会随之增加。而如果掺入量过多，还会加大混凝土裂缝现象，对建筑物稳定性和安全性构成一定的威胁，由此我们可以看出，掺合料配比合理性对混凝土性能的影响是十分重要的。也就是说施工人员还需要从综合因素上来考虑影响到掺合配料比的要素，比如施工环境等因素也是绝对不能够忽略的影响因素。如采用高标号硅酸盐水泥，一般可将活性矿物掺合料总掺量适当提升，如在冬季进行施工，则需要选择非缓凝型的减水剂，活性矿物掺合料的总掺量也需要适当降低【1】。

1.2 设计规范当中存在的问题

首先是盲目配比，有些设计人员并不会根据图纸要求来进行操作，往往会忽视细节，做工粗糙。其次，就是没有深入了解建筑工程的施工工艺，忽视了外加剂掺合量。再者是对水泥混凝土配合比的错误计算。部分设计人员不能对不同指标之间的问题进行掌握，而获取正确的计算结果，在设计水泥混凝土配合比过程中是必须的步骤。所以在此建议设计人员在进行设计时，有以下几个基本要求可以参考：

（1）混合的难度系数较低。混凝土拌合物在操作过程中需要易于混合才有利于施工。

（2）强度等级。混凝土结构设计要求强度等级。

（3）使用年限长。耐久性好，防热抗冻。

（4）尽量节约水泥和降低成本。

2 高性能混凝土配合比设计应对策略

2.1 合理选择原材料

在进行高性能混凝土的制作过程中，对原材料进行一个正确恰当的选择是十分至关重要的。原材料的合适恰当关乎到整个工程的成败。比如对水泥的选择，对外加剂的选择，以及在使用过程中对这些原材料的分配。在当今我国市场上，每一种原材料的种类都有很多，所以说原材料的选择是绝对不能疏忽的环节。

水泥的选用要以稳定、适应性良好为基础，因而外加剂的选择就显得尤为重要。在对外加剂进行选择的过程中，要结合高性能混凝土的的自身特性，合理选择外加剂。比如说在我国，常用水泥有普通硅酸盐水泥，复合硅酸盐水泥，在混合过程中从整体角度出发来考虑他们的掺量，从而让混凝土达到最佳使用状态。

在此之外，对外加剂的作用也要进行全面的了解。减水剂对混凝土的性能发挥着重大影响，是混凝土配制重点考虑的因素。在使用时，要注意外加剂的使用顺序，工序不能混乱，为保证掺加质量，在使用外加剂时，每次都应该派专人负责，在操作之前，首先对这些工人们进行专门训练，认真交待注意事项，从而保证结果无误。

2.2 合理选择配比参数

高性能混凝土配合比设计时，应做好注意工作，这是增强高性能混凝土质量、节约工程成本的重要表现。所谓“混凝土配合比”——水泥、砂、石以及水用量之间的比例。在配比时应该充分了解配比的惯用标准，一是以一立方米为单位混凝土中各种材料的用量，二则是用单位质量的水泥与各种材料用量的比值及混凝土的水灰比来表示。添加掺合料时，同样要控制好掺合料的使用量，这对于提高混凝土质量、增强混凝土性能有着不可替代作用。为避免出现高性能混凝开裂现象，应合理调节配合比参数，根据对比试验选出最佳配置方案，全方面提升混凝土强度。

我们大多时候主要控制的三个参数是：水灰比、单位用水量、砂率。

做好对着三个参数的控制，高性能混凝土的性能才有保障。混凝土的强度和耐久性受水灰比大小的影响；混凝土拌合物流动性大小要参照用水量；砂率反应砂石的配合关系，混凝土的和易性则受到砂率的影响。

除了上文所提到的内容，水胶比、浆骨比、砂率、高效减水剂掺量均属于高性能混凝土配合比设计需重点关注的参数。低水胶比能结合高性能混凝土的特点，提高它的使用时长、降低它的渗透性，所以其水胶比一般都控制在0.40以下。在结合强度等级确定水胶比后，就可以进行强度的调节。

2.3 细化配比环节

上文提到外加剂，那么这里要说明，外加剂的最佳掺量有利于取得最好的技术经济效果。业界认可的外加剂掺量是：在满足混凝土性能要求的前提下，采用最低掺量。首先满足混凝土性能要求，而不是首先采用推荐掺量的最低限量。

高性能混凝土的配比过程要求工作人员注意配比各项事宜，这是保证高性能混凝土质量、降低施工成本的重要内容。配合比在设计以及试配过程中，要对外加剂的品种进行优先选择，在知道外加剂的基本性能以及工程实际需要的情况下进行合理的选择，同时还要保证外加剂使用量的合理性，使其与混凝土充分的融合，然后通过混凝土试拌选定外加剂的合适掺量。外加剂掺量的使用量也要根据掺合料类型进行合理选择，不过这也要看减水剂的最佳用量。大多数情况下，只有减水剂处于最佳用量，整体效果才会比较良好。这对于优化混凝土质量以及提高混凝土性能，减少混凝土裂缝情况有着不可替代作用，从而达到所需的性能和经济技术要求。

然后是掺合料的选择与掺量。活性掺和物和矿物掺合物的作用都不小。前者可以有利于改善混凝土性能，控制混凝土成本；后者在高性能混凝土中有利于降低升温的速率，提高后期的强度，改善混凝土内部结构，使用寿命延长，同时还有利于节约资源等。矿物掺合物中的某些种类还可以抑制碱骨料反应，所以可以将这种磨细矿物掺合料作为胶凝材料的一部分。而矿物掺合物和传统的水泥混合物又大不一样。虽然两者基本上都属于天然矿粉，但它们的粗细度不一样，矿物细掺合料细度更细，颗粒级配更加合理，表面活性能就相对更高，与传统水泥混合材料相比，更能发挥细掺合料的粉体效应。

不同的矿物掺合物对水泥的影响不同，使用人员必须结合工作要求和工程所需对不同的矿物掺合物进行合理选择，只有在合适的综合环境下使用了正确的矿物掺合物，才能对改善混凝土的综合性能作出保证。

总结概括来说需要注意：第一，水泥混凝土配合比的试配。第二，水泥混凝土配合比的调整。

此外，粗细骨料搭配属于高性能混凝土配合比设计的重要内容，工程质量直接受到这一搭配的影响。而我们常说的常见的粗细骨料，粗骨料指碎石或者卵石；细骨料多指砂子（河砂，山砂，人工机制砂，淡化处理的海砂）。而我们把粒径大于5毫米的骨料称之为粗骨料，粗骨料的最大粒径不得超过结构界面最小尺寸的1/4，同时不得大于钢筋间最小净距的3/4.对于混凝土实心板，可允许采用的的最大粒径达1/3板厚的骨料，但最大粒径不得超过40mm。对于采用泵送的混凝土，碎石的最大粒径应不大于输送管径的1/3，卵石的最大粒径应不大于输送管径的1/2.5。用于制作粗骨料的岩石的抗压强度与混凝土强度等级之比不应该小于1.5。有抗冻要求的混凝土所用粗骨料，要求测定其坚固性。需要引起高度重视的是，粗骨料中严格禁止混入煅烧的白云石或者石灰石块。就拿细石混凝土举例，一种粗骨料粒径不超过15mm的细石混凝土，自密实混凝土骨料粒径不大于12mm，不需要振捣，其具有众多优点，能够保证混凝土良好的密实性，改善工作环境和安全性，改善混凝土的表面质量，增加结构设计的自由度，可以降低工程的整体造价。

由此，我们可以知道，配制性能优良的混凝土是一个系统而又连贯的过程，在进行实际操作过程中，操作者需要有一定的理论知识和相应的实践经验，这样才能摆整改再过程中不会出现大的错误而给工程带来巨大损失。同时不容忽视的还有，在施工过程中，用水量、外加剂的掺量与活性掺合料的匹配是确保混凝土技术指标和降低成本的有效途径，所以要结合过去的操作经验，综合多种方案，进行讨论得出最佳方案，确保一切材料的用量处于最佳科学区间，能够达到最佳效果，大大提高工程效率，降低工程操作风险。最后需要强调的是还需要注重综合环境因素的影响，综合环境对混凝土整体性能的发挥也起到了举重若轻的影响作用。整体环境的良好能够是混凝土处于最佳状态，从而也能更有利于工程的完善竣工。随着时代的发展，新材料、新工艺的发展更能在节约成本、环保建设以及整体性能上面体现其优势，在完善高性能混凝土配合比设计的同时，我们更应该把眼光聚焦于更有价值和性价比的新材料、新工艺的发展上。