混凝土配合比設計應注意的幾個問題

在建筑或橋梁工程中大量使用的是以水泥（硅酸鹽）為膠結材料，用普通砂石為集料，并以普通水泥為原材料，按專門設計的配合比，經攪拌、成型、養護而得到的復合材料稱為（水泥）混凝土。現代水泥混凝土中，為了調節和改善其工藝性能和力學性能，還加入各種化學外加劑和磨細礦質摻和料。

普通水泥混凝土主要技術性質包括新拌混泥土拌合物的工作性，硬化混凝土的強度、變形和耐久性。選擇普通（水泥）混凝土的配合比，應首先因地制宜選好粗、細骨料，了解拌合水和環境對混凝土的影響。并根據混凝土強度等級、施工條件和使用環境，選好水泥品種及標號（水泥強度等級）、水灰比，輔以減水劑和摻合料。

1、 選擇適宜的原材料

原材料主要包括水泥、混合材、外加劑和砂石集料等。現在，各地的碎石生產廠家比較多，材質卻品目繁多，選擇材料時既要考慮就地取材，又要考慮質地優良，適應工程要求。盡量選擇含泥量低、針片狀少、吸水率低、壓碎值小的碎石和細度模數在2.6-2.8含泥量小于2%的中砂。優質的砂石料可以在要求同等強度下可以降低水泥用量，減少混凝土的裂縫，提高混凝土的耐久性，提高經濟效益和社會效益。

2、 選擇適宜的混凝土配合比

要正確處理保證工程質量與節約水泥的關系，使混凝土具有適宜的工作性、強度和耐久性等性能，充分滿足工程設計和施工提出的要求，同時還要通過試驗優化設計，達到較優的經濟效果。

3、 新拌混凝土的工作性

工作性包括：流動性、可塑性、穩定性和易密性這四個方面的含義。優質的新拌混凝土應該具有：滿足運送和澆搗要求的流動性；不為外力作用離析的凝聚性；不產生分層、泌水的穩定性和易于澆搗致密的密實性。

影響新拌混凝土工作性的因素。

影響新拌混凝土工作性的因素主要有：組成材料的質量及其用量；環境條件及時間等兩個方面。現在主要談談組成材料的影響。

① 水泥特性的影響。水泥的品種、細度、礦物組成以及混合材料的摻量等會影響需水量。通常普通水泥的混凝土拌合物比礦渣和火山灰水泥的工作性好。適當提高水泥的細度可改善混凝土拌和物粘聚性和保水性，減少泌水、離析現象。

② 集料特性的影響。集料的最大粒徑增大，可使集料的總表面積減少，拌和物的工作性也隨之改善。此外，具有良好級配的混凝土拌和物具有較好的工作性。

③ 集漿比的影響。集漿比就是單位混凝土拌和物中集料絕對體積與水泥漿絕對體積之比。水泥漿在混凝土拌合物中，除了填充集料間的空隙外，還包裹集料的表面，以減少集料顆粒間的摩擦力，使混凝土拌合物具有一定的流動性。在單位體積的混凝土拌合物中，如水灰比保持不變，水泥漿越多，拌合物的流動性愈大。但水泥漿數量過多，集料含量相對減少，達到一定限度時，將會出現流漿現象，對混凝土的強度和耐久性也會產生一定的影響。反之，如果水泥漿數量過少，不足以填滿集料的空隙和包裹集料表面，則混凝土拌合物的凝聚性變差，甚至產生崩塌現象。因此，混凝土拌合物中水泥漿數量應根據具體情況決定，在滿足工作性要求的前提下，同時要考慮強度和耐久性要求，盡量采用較大的集漿比，以節約水泥用量。

④ 水灰比的影響。水灰比較小則水泥漿較稠，混凝土拌合物的流動性亦變小；反之，水灰比較大，水泥漿較稀，混凝土拌合物雖然較大，但凝聚性和保水性卻隨之變差。在實際工作中，為增加拌合物的流動性而增加用水量時，必需保證水灰比不變，同時增加水泥用量。

⑤ 砂率的影響。當砂率過大時集料的空隙率和總表面積增大，在水泥漿用量一定的條件下，混凝土拌合物就顯得干稠，流動性小。當砂率過小時，雖然集料的表面積減少，但由于砂漿量不足，不能在粗集料的周圍形成足夠的砂漿層來起潤滑作用，因而使混凝土拌合物的流動性降低。因此，在不同的砂率中應有一個合理的砂率值。在水泥用量和用水量一定的情況下，能使混凝土拌合物獲得最大的流動性，且能保持粘聚性和保水性能良好的砂率。

⑥ 外加劑的影響。在拌制混凝土拌合物時，加入少量外加劑，可在不增加水泥用量的情況下，改善拌合物的工作性，同時還能提高混凝土的強度和耐久性。

4、 混凝土的耐久性

減小混凝土的收縮是今后我們重點研究的課題，影響混凝土收縮的因素大致可分為組成材料的品種、質量、級配等內因與溫度、濕度、約束鋼筋等外因。減少收縮的措施：

4.1 正確設計密級配集料，并提高集漿比，使集料在混凝土中形成密實骨架；

4.2 采用彈性模量較高的巖石所軋制的集料；

4.3 在混凝土配合比中除了采用較低的單位用水量和低水灰比外重視水泥品種的選用；

4.4 正確選擇外加劑，不摻加氯鹽早強劑

5、 配合比設計的方法

5.1 混凝土配合設計的基本要求

5.1.1 要滿足混凝土結構設計（及施工要求）的強度等級fcu·k和混凝土配制強度feu·o；

5.1.2 要使混凝土拌合物具有足夠的坍落度、良好的和易性（可塑性、不易產生離析）；

5.1.3 要滿足工程使用環境及氣候條件所要求的（抗滲、抗凍、耐腐蝕等）耐久性；

5.1.4 在保證工程質量的前提下，能盡量節約水泥，合理使用材料，降低工程成本。

5.2 配合比的設計方法

5.2.1 混凝土配合比設計，應遵照“普通混凝土配合比設計規程”JGJ/T 55-2000中的有關條文設計。

5.2.2 配合比中最大水灰比、最小水泥用量對混凝土的強度性質和耐久性起了決定作用，鐵路工程必須遵照“鐵路混凝土與砌體工程施工及驗收規范”TB10210-97的規定控制，其他工程應遵照相應的規范來選用。

5.3 設計混凝土的計算方法有多種，鐵路部門多采用重量法計算。計算主要要確定下述各參數：

5.3.1 根據混凝土設計強度等級fcu·k 確定混凝土配制強度fcu·o。

5.3.2 確定水灰比（w/c）—須從混凝土的設計強度等級、耐久性、水泥強度等級等方面同時考慮。

5.3.3 選定施工混凝土拌合物的工作（運輸、結構斷面、澆灌和震搗）條件，確定集料中碎石的最大粒徑和一混凝土的坍落度，然后選擇每立方米混凝土的拌合用水量W（kg/m3）。