水泥混凝土配合比設計方法及配合比優化

魏軍杰

（中鐵四局五公司；西南大學）

市場經濟環境下，建筑工程行業對市場競爭力的提升是每個施工企業面臨的首要任務。而確保工程項目的盈利收入，保證材料費在建筑工程項目中的合理占比，既是確保建筑材料成本和質量的管理工作，也能夠完善成建筑成本管理工作。而水泥混凝土作為橋梁建筑中的重點建筑材料，對其質量控制直接影響到最終的建筑強度。

1 水泥混凝土配合比的影響設計因素

1.1 計劃使用強度和壽命

混凝土在計算水泥混合比設計的環節，首先需要考慮預期材料使用強度和時間，若是未能達到原計劃的設計需要，就不可將混凝土實施到設備施工建設中。

1.2 水灰比

水灰比就是水和水泥的配置比例，在混凝土配置中，可以將水泥漿作為黏結體進行使用。并在其凝固之后和石塊、細沙相互融合構成混凝土[1]。所以混凝土自身強度直接同水灰比大小相聯系，黏結體中水分所占比例過大，容易造成混凝土使用過程中出現凝固后的孔洞，這一般是表面積存的水分蒸發出現的。而若是水灰比太高，也會致使混凝土的粘性下降。同時混凝土中的水在蒸發過程中，也會直接干擾混凝土自身的粘性強度。水灰比太小，可能導致混凝土在使用凝固后，其混合物很難相互融合，就會造成自身結構粘連不夠密切，引發混凝土表面孔洞的產生，最終降低混凝土應有的強韌度。

1.3 砂比率

砂石在混凝土中所起到的整體質量構成就是砂比率，在對混凝土進行配合比設計的過程中，砂比率也是其中值得重視的一項因素。若是砂比率在混凝土中所占比例發生變化，就會影響混凝土材料中出現孔洞的數量。在砂比率過高的情況下，混凝土原材料中孔隙也會增多，此時就要使用更多水泥材料實施配備[2]。這不僅是水泥材料的一種浪費，也會進一步增加最終混合材料的黏結度，造成水泥混凝土無法拌和均勻。若是砂比率過小，則能夠通過降低孔洞在原材料中的數量大小，達到減少水泥水用量的最終目的。不過在使用混凝土水泥進行配合比設計的過程中，也需要注意各方面材料的自身質量，若是孔隙數量未能達到要求，也會損害混凝土自身良好的流動性，無法促使混凝土使用中凝固粘結及最終成型。過于干澀沒有融合的水泥混合物，會在今后的作業及使用過程中埋下安全隱患。

1.4 集灰比

制備材料中使用水泥同骨料的摻合比例就是集灰比。這一數據的關鍵在于制備硬化混凝土及新澆混凝土中骨料的大小對其產生相應影響。其中骨料自身的粒徑大小、級別、數量單位、水分及重量所占比都會對最終制備的混凝土混合物產生相應干擾作用。

2 對水泥混凝土配合比的優化設計方法

水泥混凝土在制備混合比設計的過程中需要對其計劃壽命、材料強度、砂比率、水灰比、集灰比等諸多因素進行考量。在符合上述幾個條件的情況下，才能對水泥混凝土質量進行有效保障。

2.1 有效控制混凝土水泥的使用強度及壽命

混凝土中有鍋爐煤渣的顆粒化、煤灰、火山灰等混合材料構成。其中使用的粉煤灰是最常見的一種，研究結果表明，將混合材料和混凝土相互融合可以起到兩種效果，一是對其中硅酸鹽起到替代作用，并將一般水泥作為粉煤灰水泥進行混合使用。二是可作為填充材料使用，并對混凝土中結構性能起到良好改善效果[3]。當然，對混凝土中的混合材料使用應當結合相應的材料使用原理，表現出一定的經濟性和科學性。考慮到水泥混凝土在使用中，其預期壽命和使用強度都直接對最終的混凝土強度產生干擾，所以在對水泥混凝土展開制備設計的時候，應當嚴格遵循施工組織設計中的材料使用標準，聯系具體的現場施工狀況，制定更加科學有效的混凝土混合比設計計劃。最終在滿足使用期限的基礎上，保證水泥混凝土自身良好的使用強度。

2.2 科學調配砂比率

水泥混凝土中的粘稠度同其砂比率高低直接相關，尤其是表現在水灰比過小的時刻，其砂比率大小所起到的作用更大。但是砂比率在數值浮動變化的同時，混凝土集料中的孔隙量和整體表面積也會出現顯著變化，從而直接影響到硬化混凝土中的材料質量。所以，需要對砂比率展開科學有效的控制，保障其可以符合施工所需標準，盡可能降低材料中的孔洞收縮和質量磨損。同時，聯系混凝土中材料防斷裂的狀態，也不可在其中加入過多砂漿。過往的研究測試證明，混凝土中的防斷裂性會隨著粗集料的加入而變強。所以，若是砂比率能夠在制備中保持正常值，就可以適當增加粗集料的投入，降低砂比率使用，最終也會對混凝土抗折性能產生更加顯著的性能提升。

2.3 科學制備水灰比

通過研究水泥混凝土的自身性能可以得出以下結果，不管是對其抗折強度，或是抗壓強度來說，對水泥混凝土中外加劑、水灰比、配別品種等因素優先級劃分，依次為水灰比、品種、外加劑、級配[4]。其中水灰比是可以對混凝土強度影響最重要的一點。所以為確保水泥混凝土中水灰比的制備標準，在滿足相應條件以后也可以適當減少水灰比。同時，水泥混凝土中的具體水灰比數量，還需要聯系具體的外界氣候條件，例如建筑房屋的具體強度級別、大壩建設的具體強度等。不管是對成本大小的控制，還是對混凝土自身性價比的要求，都應科學使用混凝土中的砂石材料，確保其質量能夠滿足混凝土材料應用要求。混凝土中對砂石材料的優化主要是結合兩種材料價格，并參照工作的標準規范，從而調整兩類材料在混凝土中的相應比例成分，最終形成更加經濟合理的混凝土配合比。在一般混凝土材料制備中，會對價格更便宜的選用比例更高，但是其也要先達到相應的規范要求，這才是最終符合經濟優化的條件。例如，工地中的低標號混凝土，若是所在工程地中缺少碎石而卵石多，卵石的材料價格就會更經濟，因此使用卵石混凝土也會更加合理優惠。

2.4 科學制備集灰比

混凝土中集灰比的大小對最終的混凝土強度影響非常顯著。首先，集灰比灰在水灰比強度固定的情況下，伴隨自身加大增強混凝土的強度上升趨勢。當然這也和具體的水灰比數量降低、材料數量增多有所聯系。再而對混凝土中的孔洞數量、大小的變化也與集灰比數量直接相關聯。若是集灰比自身正在增加，隨之對應的混凝土也會加大水泥用量，才能夠更好展現出水泥黏結和集材連鎖的效果。

3 結語

在經濟飛躍發展，城市化不斷擴張的今天，建筑工程的最終施工質量也隨之逐步提升。對建筑工程中的水泥混凝土質量控制，直接關系到最終的工程建設質量。因此需要控制水泥混凝土良好的配合比設計，促進混凝土質量得到保證。這就要求施工人員需要在工程開始前，就對水泥混合比的配合比進行合理規劃，并能夠聯系施工現場的具體地質條件，提出因地制宜的配合比要求。充分保證最終配合出的混凝土能夠具有良好的堅韌性、耐久性，通過計算最佳化的使用材料數量，確保最終生產出的混凝土更為經濟適用。