吳 猛

（中鐵二十二局集團(tuán)第一工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

混凝土配合比參數(shù)不同，其帶來的經(jīng)濟(jì)效益、施工質(zhì)量也存在明顯差異。因此，科學(xué)、合理地設(shè)計(jì)混凝土配合比尤為關(guān)鍵。然而，在設(shè)計(jì)混凝土配合比的過程中，往往會(huì)受到諸多因素影響，致使混凝土性能、強(qiáng)度無法達(dá)標(biāo)。為了設(shè)計(jì)出最佳的配合比，筆者從混凝土配合比的設(shè)計(jì)概念、設(shè)計(jì)原則出發(fā)，總結(jié)了影響混凝土配合比設(shè)計(jì)的因素，提出了優(yōu)化策略，以期為從業(yè)人員提供有益的參考與借鑒。

1 混凝土配合比的設(shè)計(jì)概念與設(shè)計(jì)要求

混凝土配合比主要是指各種組成材料在混凝土中的比例關(guān)系。而設(shè)計(jì)混凝土配合比恰恰是混凝土工程施工的重要前提條件，也是保證整個(gè)工程施工質(zhì)量、控制工程施工成本的關(guān)鍵。因此，在設(shè)計(jì)混凝土配合比的過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵循《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》《混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)。

2 混凝土配合比的設(shè)計(jì)原則

2.1 應(yīng)遵循和易性原則

設(shè)計(jì)混凝土配合比的首要原則是和易性原則，也是新攪拌的混凝土應(yīng)達(dá)到的基本標(biāo)準(zhǔn)，包含流動(dòng)性、黏聚性和保水性3 個(gè)方面。由于和易性原則是一個(gè)整體性概念，單純使用一種簡單的方式無法界定其標(biāo)準(zhǔn)，需要采取不同的實(shí)驗(yàn)方式分別測(cè)定。

2.2 應(yīng)遵循強(qiáng)度適應(yīng)性原則

設(shè)計(jì)混凝土配合比的過程中，施工對(duì)象必須滿足強(qiáng)度等級(jí)要求。因此，必須遵循強(qiáng)度適應(yīng)性原則。而不同的施工環(huán)節(jié)與結(jié)構(gòu)對(duì)強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求存在明顯差異，且不同的施工材料、施工工藝、施工方法，在強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求上也略有不同。所以，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)提前確定不同設(shè)計(jì)方案的匹配配合比，并全面考量可能影響設(shè)計(jì)配合比的因素，遵循國家、行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)整方案，以保證設(shè)計(jì)配合比方案滿足實(shí)際施工需求。

2.3 應(yīng)遵循耐久性原則

隨著混凝土施工應(yīng)用范圍不斷拓展，極端天氣、化學(xué)侵蝕等因素都會(huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)。因此，為了讓混凝土適應(yīng)不同環(huán)境，在設(shè)計(jì)混凝土配合比時(shí)，應(yīng)遵循耐久性原則，這也是最基本的要求之一。而為了實(shí)現(xiàn)耐久性原則，在設(shè)計(jì)混凝土配合比時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)從原材料入手，進(jìn)一步加大設(shè)計(jì)力度。

2.4 應(yīng)遵循經(jīng)濟(jì)性原則

設(shè)計(jì)混凝土配合比的過程中，應(yīng)遵循經(jīng)濟(jì)性原則。經(jīng)濟(jì)性原則需基于上述3 個(gè)原則得以實(shí)現(xiàn)，以降低混凝土的施工成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益，促進(jìn)企業(yè)持續(xù)發(fā)展。

3 影響混凝土配合比的因素

3.1 原材料影響

（1）水泥強(qiáng)度。通過大量實(shí)踐數(shù)據(jù)分析可知，水泥自身的強(qiáng)度與混凝土的強(qiáng)度成正相關(guān)，即水泥強(qiáng)度提升，混凝土強(qiáng)度也提升。在設(shè)計(jì)混凝土配合比的過程中，若保持水泥強(qiáng)度不變，適當(dāng)增加水泥比例，也能提升混凝土強(qiáng)度。但需注意的是，不可盲目使用高強(qiáng)度水泥材料，避免造成浪費(fèi)。

（2）骨料。混凝土中骨料肩負(fù)著傳遞荷載的重要作用，會(huì)對(duì)混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生影響。因此，要想滿足混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，需要使用適合的骨料，以保證混凝土結(jié)構(gòu)能夠承載較大的荷載壓力，且不影響混凝土的耐久性。

（3）砂率。砂率會(huì)影響混凝土的性能與強(qiáng)度。因此，在設(shè)計(jì)混凝土配合比時(shí)，應(yīng)結(jié)合工程施工要求和混凝土強(qiáng)度等級(jí)要求，進(jìn)一步確認(rèn)砂率。砂率過大，會(huì)增大混凝土的孔隙率，需要加大水泥用量，以平衡材料的孔隙率；砂率過低，雖然可降低孔隙率和水泥用量，但孔隙率無法達(dá)標(biāo)，混凝土的流動(dòng)性會(huì)被迫下降，無法黏結(jié)成型，進(jìn)而引發(fā)施工質(zhì)量問題。

（4）外加劑。外加劑可調(diào)節(jié)、改善混凝土強(qiáng)度，且不同的用量會(huì)改變混凝土的性能與質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)混凝土配合比的過程中，應(yīng)重點(diǎn)考量外加劑。需要注意的是，不同的外加劑，效果不同，在應(yīng)用的過程中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際需求，選擇適合的外加劑。外加劑應(yīng)滿足以下幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)：減水率＞20% ；堿、硫酸鈉的含量＜10%；氯離子含量＜2%；含氣量＞3%。

（5）水膠比。水膠比是水與膠凝材料的用量比例，將二者混合在一起即可形成水泥漿，在混凝土中起到黏結(jié)作用。因此，水膠比能夠影響混凝土強(qiáng)度。若水膠比過大，黏性不足，無法黏結(jié)骨料，會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)固結(jié)后存在聚水分孔洞；若水膠比過小，混凝土的流動(dòng)性變差，無法保證黏結(jié)的緊密性，混凝土結(jié)構(gòu)固結(jié)后仍會(huì)出現(xiàn)較多孔洞，這些情況會(huì)危害混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

（6）摻合料。礦粉、粉煤灰、硅灰是最常見的摻合料，在制備混凝土的過程中使用摻合料是為了改善材料性能，提升材料強(qiáng)度，減少用水量。當(dāng)水泥水化熱摻合料與氫氧化鈣之間發(fā)生反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生的水化產(chǎn)物呈現(xiàn)出膠凝效果，能有效提升混凝土的流動(dòng)性、保水性、粘聚性，固結(jié)后能大幅度提升混凝土的耐久性。摻合料的選用必須滿足以下幾個(gè)指標(biāo)：細(xì)度≤20%；燒失量≤5%；含水量為0；氯離子含量≤2%。

3.2 環(huán)境影響

制備混凝土的過程中，制備區(qū)域溫度、濕度、風(fēng)力都會(huì)影響混凝土的配合比。所以，為了降低環(huán)境因素對(duì)混凝土配合比的影響，必須采取相應(yīng)措施。例如，制備混凝土?xí)r，區(qū)域溫度較高且有大風(fēng)，會(huì)加劇混凝土的水分蒸發(fā)，無法保證混凝土強(qiáng)度，導(dǎo)致混凝土構(gòu)件變形、開裂，可結(jié)合實(shí)際情況加大用水量。

3.3 運(yùn)輸與澆筑的影響

設(shè)計(jì)混凝土配合比的過程中，需要考慮混凝土的運(yùn)輸方式、澆筑操作等內(nèi)容，這些因素同樣會(huì)影響混凝土配合比的實(shí)際性能。因此，遠(yuǎn)距離運(yùn)輸混凝土?xí)r，應(yīng)保證駕駛車輛平穩(wěn)，并采取必要的防護(hù)措施；泵送混凝土?xí)r，必須保證混凝土的流動(dòng)性、包裹性符合設(shè)計(jì)要求，且可改變砂率或者添加泵送劑，調(diào)整混凝土的配合比，以提高混凝土的流動(dòng)性，降低其阻性。另外，不規(guī)范的澆筑操作會(huì)降低混凝土配合比性能，可在設(shè)計(jì)方案中明確澆筑操作步驟與相關(guān)注意事項(xiàng)。

4 設(shè)計(jì)混凝土配合比的優(yōu)化策略

4.1 準(zhǔn)確掌握混凝土配合比技術(shù)要求

我國針對(duì)混凝土配合比設(shè)計(jì)和原材料技術(shù)參數(shù)先后出臺(tái)了許多技術(shù)規(guī)范，頒布了相對(duì)完善的技術(shù)要求，以規(guī)范混凝土配合比設(shè)計(jì)工作，尤其是混凝土配合比設(shè)計(jì)的計(jì)算、取值都有對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)章，設(shè)計(jì)人員只要嚴(yán)格套用相關(guān)技術(shù)要求，就可保證混凝土配合比設(shè)計(jì)參數(shù)滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。所以，檢測(cè)人員應(yīng)準(zhǔn)確掌握混凝土配合比技術(shù)要求、技術(shù)規(guī)范，準(zhǔn)確計(jì)取系數(shù)，控制好比例，以保證混凝土強(qiáng)度、性能達(dá)到工程施工設(shè)計(jì)要求。

4.2 總結(jié)、分析混凝土配合比試驗(yàn)數(shù)據(jù)

總結(jié)、分析混凝土配合比試驗(yàn)數(shù)據(jù)，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)混凝土配合比設(shè)計(jì)中可能存在的不合理參數(shù)，進(jìn)而及時(shí)調(diào)整、修正。而在設(shè)計(jì)混凝土配合比時(shí)，會(huì)先后經(jīng)歷初步計(jì)算配合比、確定基準(zhǔn)配合比、認(rèn)定實(shí)驗(yàn)室配合比、確定施工配合比4個(gè)階段。每一個(gè)階段都會(huì)產(chǎn)生大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將支撐工作人員，結(jié)合實(shí)際工程需求調(diào)整、修正配合比，最終獲得最佳配合比。第一個(gè)階段，主要負(fù)責(zé)完成混凝土配合比設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算，包含水膠比、水泥、骨料等材料用量。第二個(gè)階段，是結(jié)合第一個(gè)階段得到的參數(shù)進(jìn)行試拌，得到試拌結(jié)果后，對(duì)比設(shè)計(jì)要求，及時(shí)調(diào)整不符合設(shè)計(jì)要求的參數(shù)。這個(gè)階段的混凝土配合比會(huì)出現(xiàn)變化，工作人員應(yīng)詳細(xì)記錄這些參數(shù)變化，并重新修正參數(shù)后，及時(shí)計(jì)算出各個(gè)原材料的使用量和混凝土的基準(zhǔn)配合比。例如，坍落度過小時(shí)，可在維持水膠比不變的前提下，適當(dāng)增加水泥漿用量；坍落度過大時(shí)，可在維持砂率不變的前提下，適當(dāng)增加骨料用量。第三個(gè)階段，按照第二個(gè)階段計(jì)算的基準(zhǔn)配合比進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室配比，假設(shè)混凝土制備區(qū)域環(huán)境理想，在不考慮其他影響因素的前提下，通過試驗(yàn)得到計(jì)算結(jié)果，并結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果分析各個(gè)原材料的實(shí)際用量比例，進(jìn)而再度修正混凝土配合比，使之成為第四個(gè)階段的重要計(jì)算依據(jù)。第四個(gè)階段，應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場的實(shí)際要求和各項(xiàng)原材料的實(shí)際情況，修正混凝土配合比，再度設(shè)計(jì)計(jì)算后得到最佳的混凝土配合比。

4.3 嚴(yán)格監(jiān)督混凝土生產(chǎn)過程中配合比的執(zhí)行情況

想要保證混凝土配置達(dá)到預(yù)期效果，除了要在設(shè)計(jì)過程中獲得最佳的配合比外，還要有效落實(shí)最佳配合比，以發(fā)揮混凝土最佳配合比的最大價(jià)值。因此，在生產(chǎn)混凝土的過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制原材料，保證原材料種類與施工設(shè)計(jì)要求相符，原材料用量與設(shè)計(jì)配比要求相符，嚴(yán)禁將劣質(zhì)或質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的原材料用于混凝土生產(chǎn)中。同時(shí)，考慮到部分原材料入場后可能無法使用，含水量可能出現(xiàn)一定的變化，所以，在制備混凝土前，應(yīng)全面檢驗(yàn)原材料，以避免影響混凝土生產(chǎn)。另外，應(yīng)加強(qiáng)控制氯離子含量，這是因?yàn)樵谥苽浠炷習(xí)r，砂石、水、外加劑等材料會(huì)產(chǎn)生一定的理化反應(yīng)，增加氯離子含量，進(jìn)而加速鋼筋氧化速度，出現(xiàn)銹蝕情況。因此，需要嚴(yán)格控制混凝土配合比的相關(guān)參數(shù)，以避免影響整個(gè)工程的施工質(zhì)量。

4.4 強(qiáng)化混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)工作

為了得到最優(yōu)配合比，在設(shè)計(jì)配合比的過程中，應(yīng)進(jìn)一步強(qiáng)化混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)工作，以獲得最佳的配合比設(shè)計(jì)參數(shù)。目前，回彈法和超聲回彈綜合法是檢驗(yàn)混凝土強(qiáng)度最常用的兩種方法。通過檢驗(yàn)混凝土強(qiáng)度，可幫助快速確定試配構(gòu)件的強(qiáng)度參數(shù)，完成試配構(gòu)件強(qiáng)度復(fù)核，以提高混凝土的制備質(zhì)量。

5 結(jié)語

混凝土配合比設(shè)計(jì)工作是一項(xiàng)十分復(fù)雜且系統(tǒng)的工作，需要考慮的因素頗多，而設(shè)計(jì)混凝土配合比的意義又十分重大。所以，在整個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，工作人員需從性能、安全、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益等諸多角度出發(fā)，嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)原則，經(jīng)反復(fù)校驗(yàn)，獲得最佳的混凝土配合比，從而有效保證混凝土質(zhì)量，提高整個(gè)工程施工質(zhì)量與后期使用安全性。