水泥混凝土配合比設計影響因素探析

李俊超

摘要：隨著社會的進步，人們對建筑工程質量要求也在不斷更新，而建筑工程質量又受到水泥混凝土質量的影響，水泥混凝土質量高低取決于合理的配合比設計。因此，在施工之初，設計人員就應該做好水泥混凝土的配合比設計。本文圍繞水泥混凝土配合比設計的影響因素，對水泥混凝土配合比設計的步驟以及優(yōu)化措施進行探討。

關鍵詞：水泥混凝土；配合比設計；影響因素

前言

由于水泥混凝土具有強度高，耐久性強且可以根據(jù)配料比例的合理調整，滿足不同強度和設計要求的特點，因而廣泛用于現(xiàn)代建筑工程。水泥混凝土主要由以下幾種成分組成：結合劑、水泥、細砂和粗石，他們的配合比對于水泥混凝土的性能影響十分巨大，因此，做好這四者的配合設計工作對于改善水泥混凝土強度以適應不同工程強度的要求具有重要作用。

1 水泥混凝土配合比設計的影響因素

1.1 強度和預期壽命

在水泥混凝土配合比設計中，首先要考慮水泥混凝土的強度和預期壽命，只有滿足這兩個條件，混凝土才能投入使用。如果強度提升的過高，會使得成本增加，造成浪費，高速公路的預期壽命決定了水泥混凝土的預期工作時間。隨著時間的增加，混凝土的性能會降低，出現(xiàn)一些變形、開裂、破損等缺陷，在進行配合比設計時要根據(jù)預期使用時間的需求，考慮是否需要通過添加加強材料，是否需要增加水泥量等手段來提高其使用壽命。

1.2 砂比率

砂比率主要是指砂在砂和石中的質量比例，砂比率在配合比設計中不容忽視，砂比率的變化會造成原材料中孔隙數(shù)量的變化。過高的砂比率，會增加原材料孔隙的數(shù)量，就需要使用更多的水泥材料，在浪費水泥材料的同時，還會增大混合物的粘稠度，進而出現(xiàn)攪拌不均勻的情況。過低的砂比率，雖然可以減少原材料中的孔隙數(shù)量，達到節(jié)約水泥用量的目的，但是孔隙數(shù)量不達標，會降低混凝土的整體流動性，使得混凝土無法粘結凝聚成型，最終出現(xiàn)混合物干澀，而為今后的工序與使用埋下安全隱患。

1.3 單位用水量

混凝土的單位用水量值在保證水泥混凝土強度要去的前提條件下，一立方米水泥混凝土中水的用量。單位用水量和混凝土的關系為負反饋調節(jié)，具體表現(xiàn)為：當單位用水量越高，混凝土拌合物流動性越大，但是當混凝土流動性到達一定程度時則需要減少單位用水量，影響水泥混凝土拌合物單位用數(shù)量的因素有很多，諸如外加劑的使用，骨料粒徑，骨料級配合骨料品質等。

1.4 水灰比

一般而言，在保持其他條件不變的前提條件下，水灰比直接影響到拌合物的強度和耐久性。水灰比和強度的關系具體表現(xiàn)在：當水灰比越小，水泥混凝土拌合物的強度和耐久性越好，但是砂石的用量較大。在考慮水泥水灰比的時候需要需要注意的就是：（1）在滿足混凝土強度和耐久性要求的條件下，應盡可能采用較大的水灰比，節(jié)約砂石的用量；（2）在混凝土強度和耐久性要求不高時，還需要考慮和易性，此時不宜采用較大的水灰比。同時，一般確定水灰比主要通過測定拌合物的抗?jié)B性和抗凍性。

1.5 設計使用年限

進行水泥混凝土配合比設計首先需要考慮的因素就是水泥混凝土的強度要求和建筑物的設計使用年限，這兩者的關系具體表現(xiàn)在：（1）當設計使用年限較長時混凝土的強度要求較高，同時在長時間的使用過程中，建筑物不可避免的會發(fā)生破壞，因而，在進行配合比設計時就需要考慮如何設計混凝土的配合比才能使混凝土在長久的使用過程中強度降低的最慢，以滿足建筑的安全使用；（2）當設計使用年限較短時，進行混凝土配合比設計時則需要考慮如何在滿足強度要求的條件下，通過合適配合比，降低工程造價，使工程建設更加的經濟。

2 設計步驟

在進行水泥混凝土配合比設計之前需要明確水泥混凝土的用途和強度要求，水泥混凝土的配合與混凝土強度有重要聯(lián)系，水泥混凝土配合比設計的主要目的是確定砂石、水泥、水的用量，其設計方法很多，但是基本步驟可以歸結為幾步：

2.1 初步估算配合比

初步估算水泥混凝土的配合比主要包括以下指標的估算：水灰比，單位用水量，含砂率，水泥用量，砂和石的用量水灰比（W/O）是指水和水泥的比值，不同的比值具有不同的強度。具體的數(shù)值可以根據(jù)水泥混凝土的強度和耐久性要求查表得到，同時水灰比不能夠超過工程的最大允許值；單位用水量用主要與混凝土的含砂率有關，具體數(shù)據(jù)可以根據(jù)混凝土坍落度和骨料最大粒徑表格確定；含砂率是指砂的用量占砂和石總用量的比率，即S/（S+G），含砂率的選擇可以根據(jù)砂率參考表獲得，如當水泥混凝土水灰比為0.45，沙礫直徑為80mm時，水泥混凝土的含砂率為24%；水泥用量則是在單位用水量以知的條件下根據(jù)公式W/C初步計算所得；計算砂，石用量的主要方法有絕對體積法和假定表觀密度法，絕對體積法主要運用公式W/密度水+C/水泥密度+S/石子視密度+G沙子的密度+10*a=i000，其中：H為混凝土中空氣的含量，假定表觀密度法主要運用的公式為W+C+S+G=b，其中Q為新澆筑混凝土的表觀密度，可以通過查表獲得。

2.2 調整

初步得到的水泥混凝土配合比大多是通過經驗總結，查相關經驗表格得到，具有很大的主觀因素且不一定能夠滿足水泥混凝土和易性（流動性、黏聚性、保水性）的要求，因此要對初步設計到水泥土配合比進行調整以滿足強度和設計要求，具體的調整辦法為取樣測定該配合比下水泥混凝土的坍落度，觀測其保水性，流動性和黏聚性，若不符合要求，則需要調整單位用水量和含砂率，從新實驗，具體的調整原則為：若觀測物的保水性，黏聚性和流動性不足，則說明砂漿不足，需要相應的增大含砂率，反之則需要減少含砂率；但坍落度小于設計要求時，應增加水泥砂漿的用量（保持水灰比不變），反之則應該則加砂，石的用量（保持含砂率相對不變）。

2.3 強度檢驗

在進行調整獲得最終配合比之后需要進行混凝土的強度檢驗和確定混凝土的實驗室配合比，其主要目的是檢驗混凝土強度是否滿足設計要求，超標指標多不多，配合比設計是否經濟合理等等。

3 水泥混凝土配合比設計優(yōu)化改善措施

3.1 合理控制水泥混凝土的強度與預期壽命

在設計水泥混凝土配合比時，必須按照施工組織設計要求，同時配合現(xiàn)場施工的實際情況，合理制定水泥混凝土配合比的設計方案，才能保持水泥混凝土擁有較高的強度，滿足預期壽命要求。

3.2 合理控制水灰比

在對水泥混凝土性能影響因素的試驗研究中可知，無論是從抗壓強度，還是從抗折強度來看，水灰比、外加劑、品種以及級配等因素的主次為水灰比、品種、外加劑、級配。因此，水灰比是對混凝土強度影響最大的因素，為了滿足水泥混凝土水灰比的要求，在和易性達到要求標準之后，應該盡可能降低水灰比。另外，水泥混凝土水灰比的實際大小還應該考慮到外界的氣候因素以及等級（道路強度等級、房屋建筑強度等級、水利大壩強度等級）等因素。

3.3 合理控制砂比率

砂比率大小最直接的影響體現(xiàn)在混凝土的粘稠度之上，特別是在水灰比過低的情況下，砂比率的影響表現(xiàn)更為遲鈍，但是改變砂比率，會明顯地改變混凝土集料的總表面面積和空隙率，對硬化混凝土的品質產生直接的影響。合理的控制砂比率，確保其滿足施工要求，才能夠減少磨損與收縮。此外，考慮到混凝土的抗斷裂情況，也不能設置過大的砂漿，通過試驗表明，隨著粗集料的增加，混凝土的抗裂能力也會相應的提高。所以，在砂比率正常的基礎上，適當?shù)販p少砂比率，將粗集料的用量提高，對于混凝土抗折性的提高是非常有效的。

4 結語

混凝土的配合比直接俄影響到混凝土的強度和耐久性，合理的配合比不僅可以降低工程造價，還可以增長建筑物的使用年限，因此，在進行混凝土配合比設計時不僅要考慮配合比的經濟效益，還需要綜合考慮建筑工程的實際情況和設計要求。