水泥混凝土配合比設計探討

朱 昱

（新疆交通規劃勘察設計研究院，新疆 烏魯木齊 830000）

混凝土的粘聚性和保水性很好，配合比即可定為供檢驗強度用的基準配合比，也可用來澆制檢驗強度或其他性能指標用的試塊。如果測得的坍落度符合設計要求，但混凝土的粘聚性和保水性不好，則應加大砂率增加細集料用量、減小粗骨料最大粒徑、使用細一點砂子重新稱料。重新攪拌后再檢驗混凝土的和易性—坍落度、保水性、粘聚性。

1 配合比對混泥土耐久性的影響

1.1 水灰比

水灰比是混泥土配合比當中很重要的一個比率。水灰比過大，可能會引起混凝土拌合物粘聚性和保水性不良，當水灰比超過某一極限時，混凝土拌合物將產生嚴重的泌水、離析現象，會嚴重影響混凝土的耐久性，大大減少了混凝土實際有效斷面，而且可能在孔隙周圍產生應力集中，使混凝土結構很容易發生損壞，影響其耐久性；水灰比過小，水泥不能完全水化，有相當一部分未水化水泥將殘留在混凝土中，滯后水化。即當硬化的混凝土滲入水分時，將繼續水化，后期水化產物得不到可供擴展膨脹體積的空間，產生混凝土膨脹裂紋，影響混凝土耐久性。而且在施工振搗條件下，拌合物過于干澀，混凝土不能被振搗密實，會影響到混凝土最終的耐久性。

1.2 水泥用量

水泥用量要符合規范規定的用量。水泥漿用量較少時，將會導致混凝土、砂漿粘聚性差，施工時易出現離析，硬化后混凝土強度低，從而使耐久性下降；若水泥漿用量過多，則會導致混凝土或砂漿硬化后收縮增大，由此引起干縮裂縫增多，水泥石結構疏松、耐侵蝕性較差。

1.3 砂率

砂率是指細集料質量占全部集料（砂、石）總質量的百分率。由細集料與水泥組成的水泥砂漿在混凝土拌合物中起著潤滑的作用，它可降低粗集料顆粒之間的摩擦阻力，有助于混凝土拌合物的流動性。因此，砂率在制作混凝土中有著重要的作用。過小的砂率將使水泥砂漿的數量不足，會嚴重影響粘聚性和保水性；過大砂率會降低混凝土粗集料的填充效果，不利于混凝土強度的形成和發展。

1.4 外加劑摻用量

外加劑使用與水泥的相容性以及不同品種間的匹配性有關聯，外加劑的摻量應通過試驗來確定，否則會給混凝土帶來副作用，影響其耐久性。

2 優化配合比設計

混凝土配合比設計是按照一定方法，通過一系列試驗成果分析，確定出滿足混凝土設計性能指標和施工工藝要求的單位體積混凝土中各種材料的用量；在施工過程中應根據原材料質量的波動、施工工藝、環境的變化以及統計技術分析結果，在設計配合比成果的基礎上進行調整，確定出具體操作的施工混凝土配合比。

2.1 配合比設計前的準備工作

在水泥混泥土的配合比設計之前應充分做好配合比設計前的準備工作，首先要了解混凝土建筑物對混凝土的性能要求，如強度和耐久性要求及構件截面的大小、鋼筋布置的疏密，以便考慮采用水泥品種及粗骨料粒徑的大小等參數。還應了解輸送、澆筑的方法、使用機械的程度，對混凝土的工程性能和凝結時間的要求，便于選用外加劑及其摻量。還應對原材料的試驗結果的掌握。要根據這些資料合理地選用適當的設計參數，確定最終的設計配合比。

2.2 強度與參數的選擇

新標準《水工混凝土配合比設計規程》（DL/T 5330—2005）和《普通混凝土配合比設計規程》（JGJ 55—2000）中概率度系數T，由強度保證率P來確定，不同工程類別、同一工程不同結構或部位，保證率取值不一樣。混凝土配制強度標準差選取在混凝土施工中，標準差值可按照規范中的不同等級混凝土的給定值參考選用，同時考慮整個混凝土生產系統的自動化程度、質量保證措施以及管理措施和施工單位混凝土標準差統計成果進行選取。而設計參數是配合比中最關鍵的部分，它直接關系到各種材料的比例大小，影響著混凝土性能的優劣。其通常設計參數有水膠比、砂率、粗骨料比例、摻和料摻量等。

2.3 設計結果的復核與運用

設計配合比擬定后應按照設計指標進行復核或現場工藝試驗，驗證設計成果的可靠性，確定最終施工設計配合比。生產現場試驗人員也應按規范要求經常檢查混凝土的質量動態信息，及時進行調整，確保混凝土按要求進行施工。施工過程應按照樣本容量大小，采用適宜的統計方法，對混凝土強度保證率達不到的要求時，在現有質量控制和生產水平無法改善的情況下，應將標準差的取值加大，采取加大單方混凝土膠材用量，降低水膠比的辦法來保證混凝土質量；若混凝土強度保證率遠遠大于標準要求，且標準差較小，說明在現有施工工藝下，混凝土施工質量控制很好，可以降低標準差取值，實現了混凝土的動態質量管理。

3 有特殊要求的混凝土配合比設計

3.1 抗滲混凝土

抗滲混凝土所用原材料應符合下列規定:

a）粗骨料宜采用連續級配，其最大粒徑不宜大于40mm，含泥量不得大于1.0%，泥塊含量不得大于0.5%；

b）細骨料的含泥量不得大于3.0%，泥塊含量不得大于1.0%；

c）外加劑宜采用防水劑、膨脹劑、引氣劑等；

d）抗滲混凝土宜摻用礦物摻合料，其規定：每立方米混凝土中的水泥和礦物摻合料總量不宜小于320kg，砂率宜為35%～45%。摻用引氣劑的抗滲混凝土，其含氣量宜控制在3%～5%。

3.2 抗凍混凝土

抗凍混凝土所用原材料應符合下列規定:

a）應選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥；

b）宜選用連續級配的粗骨料，其含泥量不得大于1.0%，泥塊含量不得大于0.5%；

c）細骨料含泥量不得大于3.0%，泥塊含量不得大于1.0%；

d）抗凍等級為Fl00及以上的混凝土所用的粗骨料和細骨料均應進行堅固性試驗；

e）抗凍混凝土宜采用減水劑，對抗凍等級為F100及以上的混凝土應摻引氣劑。

3.3 高強混凝土

配制高強混凝土所用原材料應符合下列規定:

a）應選用質量穩定、強度等級不低于42.5級的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥；

b）對強度等級為C60級的混凝土，其粗骨料的最大粒徑不應大于31.5mm，對強度等級高于C60級的混凝土，其粗骨料的最大粒徑不應大于25mm，針片狀顆粒含量不宜大于5.0%，含泥量不應大干0.5%，泥塊含量不宜大于0.2%，其他質量指標應符合現行業標準JGJ53的規定；

c）細骨料的細度模數宜大于2.6，含泥量不應大于2.0%，泥塊含量不應大于0.5%；

d）配制高強混凝土時應摻用高效減水劑或緩凝高效減水劑；

e）配制高強餛凝土時應摻用活性較好的復合礦物摻合料。

3.4 大體積混凝土

大體積混凝土所用的原材料應符合下列規定：

a）水泥應選用水化熱低和凝結時間長的水泥；

b）粗骨料宜采用連續級配，細骨料宜采用中砂；

c）大體積混凝不應摻用緩凝劑、減水劑和減少水泥水化熱的摻合料，大體積混凝土在保證混凝土強度及坍落度要求的前提下，應提高摻合料及骨料的含量，以降低每立方米混凝土的水泥用量。

4 結語

盡管水泥混凝土路面耐久性問題得到廣泛重視，但仍存在有待解決的問題。提出針對水泥混凝土路面耐久性的配合比以建立高性能路面混凝土耐久性指標體系，對于解決目前混凝土耐久性方面存在的實際問題，減少水泥混凝土路面的早期破壞，改善水泥混凝土路面使用性能，提高其使用壽命，具有十分重要的意義。