對原材料的性能把控是配合比調整的關鍵

劉臻一

（杭州三中混凝土有限公司，浙江 杭州 311108）

對原材料的性能把控是配合比調整的關鍵

劉臻一

（杭州三中混凝土有限公司，浙江 杭州 311108）

普通混凝土配合比設計主要目的是工作性、強度及經濟性三點之間做到平衡。單一的做到其中的一點或兩點還是比較容易的，要做到三者兼顧，是需要一定的技術與經驗積累的。

混凝土的原材料對混凝土的性能有較大的影響，尤其是在我國這個地大物博的土地上，同一種類原材料在不同地區的差異，可以用天差地別來形容。以 C30 舉例來說，在一些材料性能較好的地區，總膠材用量在300 公斤稍多些就可以做出具有好的工作性且有好的強度的混凝土，但在一些原材料資源相對差的地區，要想滿足相同性能的混凝土，膠材用量可能就需要 400 公斤以上。這之間的巨大差異并不是由技術人員的技術水平決定的，主要原因就是各種原材料的差異，導致技術人員配合比調試時，為保證混凝土的性能，必須要使用較多膠材。因混凝土是以地材為基礎來組織生產的，所以說只有對本地區原材料性能的良好把握，才能設計配制出符合本地區情況的混凝土。

材料對配合比調整的影響因素雖多，但各類材料總體上還是有一些共性的。依據混凝土原材料主要功能進行劃分，分為膠材、骨料和外加劑三種，掌握這些原材料的主體特征，對新人學習和調整配合比是具有事半功倍的效果的。所以本文也主要從這三個方面，以自己的理解，與大家共同討論學習。

（1）膠材

普通混凝土的膠材是水泥與一些其他活性或非活性摻合料搭配使用。其中摻合料以一定比例通過試驗驗證后應用到混凝土生產中，使用最多的是具有一定活性的礦粉和粉煤灰。

膠材在混凝土中起到的作用，首先是強度，其次是配制出混凝土的工作性。我們都知道水泥自身是可以直接形成強度的，而活性摻合料自身并不具備凝結的條件，它需要在水泥水化的基礎上，與水泥水化反應生成的 Ca(OH)2進行二次反應，生成 C-S-H 凝膠。其中水泥的 3d 和 28d 強度性能，決定了混凝土的前期強度增長速度和后期強度增長幅度，礦粉的活性對強度的影響主要體現在混凝土 28d 及以后的強度上，粉煤灰的活性在 28d 左右對強度的貢獻量是很少的，其對強度的貢獻主要體現在一個月以后的后期增長上。這些應是膠材使用時強度性能的一個總體情況，根據膠材的各自性能特征，不同的等級或工程部位采用不同的使用方式，才能調配出合適的混凝土。

膠材與外加劑的適應性對混凝土工作性的影響也是比較大的。因目前水泥生產技術的進步，粉磨出的顆粒較細，摻入的混合材也比較復雜，礦粉與粉煤灰的原材來源也比較混亂，所以膠材性能有時會出現較大變動，出現與外加劑的適應性差，嚴重影響混凝土和易性。這一點經常被很多工程技術人員所忽視，認為只有外加劑對水泥的適應性，而不是水泥對外加劑的適應性。不但要注意水泥與外加劑的適應性，礦粉與粉煤灰等摻合料與外加劑的適應性也是要注意的。膠材與外加劑的適應性好，才易配制出和易性好的混凝土，這樣生產時易控制、施工性能好，且強度及耐久性等指標也容易達到設計要求。若膠材的適應性差，就不太容易配制出較好的混凝土狀態，對混凝土的質量把控也造成較大的難度。

（2）骨料

骨料對混凝土配合比調整的影響可以用“巨大”來形容，上面所舉例的 C30 配合比的差異，主要原因就是粗細骨料品質對混凝土性能的影響。

細骨料中有天然砂和機制砂之分，在使用時對混凝土性能影響是有較大差異的。大部分天然砂的級配都是比較好的，其性能指標中的粗細程度與含泥量是影響混凝土性能的關鍵。因現在大部分混凝土都是泵送施工，企業為追求經濟效益，膠材用量都不是很富余，這樣砂的細度模數就會對混凝土的工作性具有較大的影響。例如 C35 及以下的配合比，因膠材用量相對較少，若使用細度 2.7 以上的砂，反而不易配制出和易性好的混凝土，經常會出現混凝土離析泌水、混凝土發散等和易性不良的情況。同樣的配比若選擇稍細一些的砂，把細度模數控制在 2.3～2.5 的范圍內，反而能配制出和易性較好的混凝土。但對 C40 及以上的高等級混凝土，因膠材用量較富余，使用較粗的中砂對混凝土性能更為有利。對機制砂來說，雖然有些廠家品質性能可以和天然砂相媲美，能完全代替天然砂使用，但對大部分的機制砂來說，都是生產碎石的尾料再加工，級配性能上經常會不理想，且顆粒形態遠沒有天然砂好，存在一定的針片狀顆粒，這樣就導致配合比調整時，膠材用量要比天然砂多一些，才能滿足混凝土的各項性能。又因為制造機制砂的石材較多，機制砂都會具有一定的石粉含量，所以不同材質的生產出的砂，對混凝土性能也會有不同影響，常見的是鈣質石材對用水量影響較小，而硅質石材則需要較高的外加劑用量才能控制住混凝土的用水量。但不論是天然砂還是機制砂，含泥量增加對混凝土性能都是不利的，對機制砂時，還要注意區分細顆粒是泥還是石粉，才能在配合比調試中采用不同的解決方式。

粗骨料對混凝土配合比調配的性能影響主要是粒徑大小、形態及原材的材質。對泵送混凝土，粒徑較大或顆粒形態不好（尤其是針片狀含量多），對混凝土工作性有較大影響。對較高強度等級的混凝土，粗骨料的原材品質是配制基礎。當這些不利因素較突出時，為了保證混凝土工作性及強度，調整時只能采取提高砂率、增加膠材用量等解決辦法。所以粗骨料的粒徑大小、粒徑形態及自身材質，這些因素都能對普通泵送混凝土膠材用量、施工性能及強度造成較大的影響，尤其是 C50及以上高強泵送施工混凝土，往往起著關鍵性作用。

（3）外加劑

外加劑對混凝土調整的功能主要體現在控制用水量和與各種材料的適應性上。水膠比是強度的理論基礎，用水量的控制是強度的保證。選擇適應性較好的外加劑，往往也能在使用時體現出較好的減水率，配制出的混凝土狀態及坍落度損失也往往較良好，施工性能優良，強度等性能較容易保證。

混凝土生產是大宗原材料互相匹配的結果，這么多材料要保證絕對穩定是不可能的，所以當原材料性能變化時，通過調整外加劑摻量的方式來保證生產及混凝土質量，是十分必要的。因很多從事混凝土的新人未接觸過外加劑，對外加劑的用量不敢做出調整，這是對外加劑的一種誤解。當混凝土生產時，用水量與理論配比出現較大偏差時，是必須要調整外加劑用量的。用水量太低時，要減少外加劑，反之要增加外加劑用量，使生產用水量保持在合理的區間里，才能保證混凝土的質量。

通過調整外加劑用量來調整用水量在合理的范圍內，還因為混凝土和易性保證是需要一定的水泥漿量的支持的，而水泥漿是由膠材用量和水組成的。用水太多雖然增加了總水泥漿量，但強度不能保證，而用水太少時，因減少了總漿量，會出現和易性不好，生產控制時較敏感，混凝土的勻質性不好，不利于施工，也不利于實體構件強度。

以上的幾點，僅是混凝土調配時，以原材料的最為普遍的一些性能考慮，也是混凝土最常出現問題的一些方面。對材料性能的把握，新人可以依據國家的相應規范進行學習。因規范在制定時，會對全國不同地區的材料進行取樣驗證，把一些對混凝土影響較大的因素進行匯總，具有非常好的理論指導意義。

劉臻一（1982—），男，總工程師。

［通訊地址］浙江省杭州市余杭區崇賢鎮北莊工業區杭州三中混凝土有限公司（311108）