高強混凝土配合比的選擇與優化

張曉永

【摘 要】隨著建筑工程量的不斷增加，對于建筑工程施工質量也提出了更高的要求。對于建筑物來說，其中所應用的混凝土耐久性越強，越能夠保證建筑物的耐久性，這與混凝土的配合比設計有密切關系。本文對高性能混凝土配合比進行了概述，并對高性能混凝土配合比進行了優化設計，確保工程質量。

【關鍵詞】高強混凝土；配合比；優化設計

隨著大跨度、高層建筑物的不斷涌現，對于混凝土的應用量也越來越多，混凝土具有高性能，應用于施工中能夠提高建筑施工質量，保證施工進度，降低施工成本。而如果對混凝土的配合比設計不夠重視，則難以確?；炷吝_到高性能，而且難以提升混凝土的施工質量，進而影響整體的建筑工程施工質量。對此，優化高性能混凝土的配合比具有重要意義。

1 高強混凝土分析

混凝土主要是由多種原材料根據一定比例所配制的，混凝土的強度及性能與組成混凝土的各項材料配比有密切關系。隨著混凝土施工技術在建筑工程范圍內的廣泛應用，對于混凝土原材料的質量也提出了更高的要求，高性能混凝土開始逐步應用到施工過程中，其主要包括的成分除了水泥、砂子、石子和水等，還在其中摻加了硅灰、聚羧酸高效減水劑和粉煤灰等材料。優質粉煤灰可以改善混凝土的綜合性能，并提高混凝土強度，硅粉是硅鐵生產時產生的煙灰，在配置高性能混凝土的過程中對此種材料的應用最早、最多，而且技術也最成熟，聚羧酸高效減水劑具有耐熱性好、強度高、環境適應性強的特點，具有良好的流動性。相對于普通混凝土來說，高性能混凝土的應用在一定程度上克服了傳統混凝土的缺點，在很大程度上提高了混凝土的耐久性和材料質量，對于提高建筑工程施工質量、降低施工成本起到了重要的幫助作用。但高性能混凝土的構成部分較為復雜，而且受環境的影響，容易導致性能受到影響，因此，針對高性能混凝土的配合比設計應當進行優化，以提高高性能混凝土的施工質量。

2 高強混凝土配合比設計應遵循的原則

2.1 砂率設計最優

對于混凝土性能的確定，通常會涉及混凝土中所含有的砂石，而混凝土中的砂石一般用砂率進行表示，砂率會對混凝土的工作性能產生影響，對于高性能混凝土的配合比設計，通常要求采用低用水量，因此，要保證砂漿量，就需要增加砂率進行補充，以保證混凝土配合比的合理性。

2.2 漿集設計最優

漿集主要是指混凝土中的水泥漿和集料之間的比例。漿集的工作性能較好，將對于混凝土的配合比要求有較高的流動性，根據研究顯示，混凝土在配合比設計過程中，隨著凝膠材料用量的增加，會導致混凝土的彈性模量降低，收縮性增加，進而對混凝土的性能產生影響。對此，應當優化設計漿集比例，確?；炷恋膹椥约皬姸取?/p>

2.3 低水膠比設計最優

高性能混凝土要求具有較強的耐久性，因此，對于高性能混凝土的配置需要滿足較低滲透性的要求，在混凝土配合比設計過程中，水膠比會維持在0.2～0.4 之間，以確?；炷恋拿軐嵍容^高。在確保密實度的基礎上再對混凝土的水膠比進行適當調整，然后摻入一定量的其他材料實現強度的增加，進而達到耐久性的目的。

3 高性能混凝土配合比優化設計策略

3.1 確定材料參數

對于高性能混凝土的配制，首先應當確定各類材料的最佳參數，如水泥：對于水泥的強度等級選擇，一般C60～C80 混凝土的強度等級為52.5，C80以上則需選用強度更高的水泥，1m3的混凝土中，水泥用量應控制在500kg 以內，要盡量減少水泥用量，水泥和礦物之間的摻和總量應小于600kg/m3。摻和料中主要包括硅粉、優質粉煤灰，硅粉能夠在很大程度上提升混凝土的強度及密實度，硅粉在摻和料中的含量應小于膠凝材料量的20%，可以控制在5%～10%之間，優質粉煤灰主要選用1 級灰，粉煤灰的含量應小于膠凝材料量的30%，可以控制在20%～30%之間。外加劑采用高效減水劑，減水率要大于20%，實現最大限度地降低水灰比，提高混凝土的強度。高效減水劑中的摻和量應占膠凝材料量的0.4%～1.5%。砂和石料，選擇級配較高的中砂，細度模數要大于2.6，含泥量要小于1.5%，砂中的砂率應在28%～34%之間，如果采用泵送工藝，則應在34%～44%之間。石子要選擇碎石，最大的骨料粒徑要小于25mm，強度應是混凝土強度的1.2 倍。如果強度等級大于C80，則最大粒徑要小于20mm，含泥量要小于1%，如果強度等級大于C100，則其中的含泥量要小于0.5%。水膠比，水與膠凝材料的比重應為0.25～0.42，如果混凝土強度越高，則水與凝膠材料的比應越低。

3.2 進行測算和試拌

1）對混凝土中的氯離子和堿含量進行測算，確定混凝土中這兩個部分的含量。

2）根據混凝土的配合設計要求，對所需要的水量、水泥用量及礦物質摻和料的用量進行估算，在估算過程中還要考慮需達到的混凝土強度，以保證混凝土的后期應用需求。

3）應用外加劑，對混凝土的坍落度進行調整，并明確坍落度。

4）應用外加劑，對混凝土配合的用水量及凝膠材料的用量進行改善，調整其中的含氣量。

3.3 調整配合比參數

在確定好基本的參數數據后，對凝膠材料的用量和組成變化情況進行分析，然后進行相應的試拌處理，同時對混凝土配合比設計中涉及的含氣量、坍落度、早期強度和彈性模量等因素進行測試分析。在測試分析的過程中，要對各種材料的配合比情況進行確定，并對混凝土中含有的有害物含量進行測算，然后進行影響的抗裂性對比試驗處理，評估加入外加劑后的混凝土抗裂性情況。

3.4 案例分析

以某建筑工程施工為例，需要使用C80 高性能混凝土，水泥選用普通水泥，強度等級為52.5，密度為3.1g/cm3，細骨料選擇河沙，密度為2.2t/cm3，粉煤灰采用1 級，密度為2.2g/cm3，減水劑采用聚羧酸高效減水劑，在進行攪拌的過程中，坍落度要求為18～20cm。根據上述數據及各種材料的約束條件，計算得出各種材料用量優化后的配合比為：水泥為449.5，砂為564.4，水位162.1，聚羧酸系高效減水劑為7.5，粉煤灰為119.9，硅粉為40.9，根據各種材料的市場價格計算得出所有材料的總費用為302.94 元。這比優化前的材料費用要低很多，由此可見，通過優化高性能混凝土的配合比，能夠有效提升混凝土的強度及耐久度，同時還能夠降低材料費用，進而降低整體的施工成本。

4 結語

目前，建筑工程項目中對于高性能混凝土的應用越來越廣泛，因此對于高性能混凝土的性能也提出了更高的要求，在未來的發展過程中，應當注重改善高性能混凝土的配合比，進行優化設計，以提高耐久性，從而提升整體的工程建設質量，也為我國的建筑事業發展奠定良好基礎。

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[責任編輯：田吉捷]