高性能混凝土配合比設計及其存在的問題及如何有效解決

盧智杰

（廈門百城建材有限公司，福建 廈門361000）

0 引言

混凝土配合比設計不當，會對混凝土工程造成較大影響，使工程質量大幅下降。混凝土的強度、耐久性及混凝土拌合物等性能都會被配合比所影響；配合比發生變化，混凝土的各種性能也會隨即發生變化；其中的某些變化會影響到水泥的用量，也就間接影響到了混凝土施工的成本。所以為了可以從各方面保證混凝土強度、耐久性等性能的優良性和有利于操作條件的流動性，同時能夠節約水泥，降低成本，使其符合經濟合理的要求，對混凝土配合比的正確選擇是十分必需且必要的。

1 高性能混凝土的配合比設計以及存在的問題

1.1 雙摻控制中的問題

礦物摻合料作為高性能混凝土材料的重要組成，摻入量合理性會決定混凝土凝固時間，通常情況下，摻入量與混凝土凝固時間往往是呈正比的，但通常我們會發現雙摻或多摻問題經常會出現在高性能混凝土配合比設計中，從而導致混凝土強度和混凝土凝結的時間延長，影響到工程進度。其次，如果摻入量高于規定量，那么混凝土的凝固時間就會超過原來規定的時間，進而影響交工時間，施工成本也會隨之增加。而如果摻入量過多，還會加大混凝土裂縫現象，對建筑物穩定性和安全性構成一定的威脅，由此我們可以看出，摻合料配比合理性對混凝土性能的影響是十分重要的。也就是說施工人員還需要從綜合因素上來考慮影響到摻合配料比的要素，比如施工環境等因素也是絕對不能夠忽略的影響因素。如采用高標號硅酸鹽水泥，一般可將活性礦物摻合料總摻量適當提升，如在冬季進行施工，則需要選擇非緩凝型的減水劑，活性礦物摻合料的總摻量也需要適當降低【1】。

1.2 設計規范當中存在的問題

首先是盲目配比，有些設計人員并不會根據圖紙要求來進行操作，往往會忽視細節，做工粗糙。其次，就是沒有深入了解建筑工程的施工工藝，忽視了外加劑摻合量。再者是對水泥混凝土配合比的錯誤計算。部分設計人員不能對不同指標之間的問題進行掌握，而獲取正確的計算結果，在設計水泥混凝土配合比過程中是必須的步驟。所以在此建議設計人員在進行設計時，有以下幾個基本要求可以參考：

（1）混合的難度系數較低。混凝土拌合物在操作過程中需要易于混合才有利于施工。

（2）強度等級。混凝土結構設計要求強度等級。

（3）使用年限長。耐久性好，防熱抗凍。

（4）盡量節約水泥和降低成本。

2 高性能混凝土配合比設計應對策略

2.1 合理選擇原材料

在進行高性能混凝土的制作過程中，對原材料進行一個正確恰當的選擇是十分至關重要的。原材料的合適恰當關乎到整個工程的成敗。比如對水泥的選擇，對外加劑的選擇，以及在使用過程中對這些原材料的分配。在當今我國市場上，每一種原材料的種類都有很多，所以說原材料的選擇是絕對不能疏忽的環節。

水泥的選用要以穩定、適應性良好為基礎，因而外加劑的選擇就顯得尤為重要。在對外加劑進行選擇的過程中，要結合高性能混凝土的的自身特性，合理選擇外加劑。比如說在我國，常用水泥有普通硅酸鹽水泥，復合硅酸鹽水泥，在混合過程中從整體角度出發來考慮他們的摻量，從而讓混凝土達到最佳使用狀態。

在此之外，對外加劑的作用也要進行全面的了解。減水劑對混凝土的性能發揮著重大影響，是混凝土配制重點考慮的因素。在使用時，要注意外加劑的使用順序，工序不能混亂，為保證摻加質量，在使用外加劑時，每次都應該派專人負責，在操作之前，首先對這些工人們進行專門訓練，認真交待注意事項，從而保證結果無誤。

2.2 合理選擇配比參數

高性能混凝土配合比設計時，應做好注意工作，這是增強高性能混凝土質量、節約工程成本的重要表現。所謂“混凝土配合比”——水泥、砂、石以及水用量之間的比例。在配比時應該充分了解配比的慣用標準，一是以一立方米為單位混凝土中各種材料的用量，二則是用單位質量的水泥與各種材料用量的比值及混凝土的水灰比來表示。添加摻合料時，同樣要控制好摻合料的使用量，這對于提高混凝土質量、增強混凝土性能有著不可替代作用。為避免出現高性能混凝開裂現象，應合理調節配合比參數，根據對比試驗選出最佳配置方案，全方面提升混凝土強度。

我們大多時候主要控制的三個參數是：水灰比、單位用水量、砂率。

做好對著三個參數的控制，高性能混凝土的性能才有保障。混凝土的強度和耐久性受水灰比大小的影響；混凝土拌合物流動性大小要參照用水量；砂率反應砂石的配合關系，混凝土的和易性則受到砂率的影響。

除了上文所提到的內容，水膠比、漿骨比、砂率、高效減水劑摻量均屬于高性能混凝土配合比設計需重點關注的參數。低水膠比能結合高性能混凝土的特點，提高它的使用時長、降低它的滲透性，所以其水膠比一般都控制在0.40以下。在結合強度等級確定水膠比后，就可以進行強度的調節。

2.3 細化配比環節

上文提到外加劑，那么這里要說明，外加劑的最佳摻量有利于取得最好的技術經濟效果。業界認可的外加劑摻量是：在滿足混凝土性能要求的前提下，采用最低摻量。首先滿足混凝土性能要求，而不是首先采用推薦摻量的最低限量。

高性能混凝土的配比過程要求工作人員注意配比各項事宜，這是保證高性能混凝土質量、降低施工成本的重要內容。配合比在設計以及試配過程中，要對外加劑的品種進行優先選擇，在知道外加劑的基本性能以及工程實際需要的情況下進行合理的選擇，同時還要保證外加劑使用量的合理性，使其與混凝土充分的融合，然后通過混凝土試拌選定外加劑的合適摻量。外加劑摻量的使用量也要根據摻合料類型進行合理選擇，不過這也要看減水劑的最佳用量。大多數情況下，只有減水劑處于最佳用量，整體效果才會比較良好。這對于優化混凝土質量以及提高混凝土性能，減少混凝土裂縫情況有著不可替代作用，從而達到所需的性能和經濟技術要求。

然后是摻合料的選擇與摻量。活性摻和物和礦物摻合物的作用都不小。前者可以有利于改善混凝土性能，控制混凝土成本；后者在高性能混凝土中有利于降低升溫的速率，提高后期的強度，改善混凝土內部結構，使用壽命延長，同時還有利于節約資源等。礦物摻合物中的某些種類還可以抑制堿骨料反應，所以可以將這種磨細礦物摻合料作為膠凝材料的一部分。而礦物摻合物和傳統的水泥混合物又大不一樣。雖然兩者基本上都屬于天然礦粉，但它們的粗細度不一樣，礦物細摻合料細度更細，顆粒級配更加合理，表面活性能就相對更高，與傳統水泥混合材料相比，更能發揮細摻合料的粉體效應。

不同的礦物摻合物對水泥的影響不同，使用人員必須結合工作要求和工程所需對不同的礦物摻合物進行合理選擇，只有在合適的綜合環境下使用了正確的礦物摻合物，才能對改善混凝土的綜合性能作出保證。

總結概括來說需要注意：第一，水泥混凝土配合比的試配。第二，水泥混凝土配合比的調整。

此外，粗細骨料搭配屬于高性能混凝土配合比設計的重要內容，工程質量直接受到這一搭配的影響。而我們常說的常見的粗細骨料，粗骨料指碎石或者卵石；細骨料多指砂子（河砂，山砂，人工機制砂，淡化處理的海砂）。而我們把粒徑大于5毫米的骨料稱之為粗骨料，粗骨料的最大粒徑不得超過結構界面最小尺寸的1/4，同時不得大于鋼筋間最小凈距的3/4.對于混凝土實心板，可允許采用的的最大粒徑達1/3板厚的骨料，但最大粒徑不得超過40mm。對于采用泵送的混凝土，碎石的最大粒徑應不大于輸送管徑的1/3，卵石的最大粒徑應不大于輸送管徑的1/2.5。用于制作粗骨料的巖石的抗壓強度與混凝土強度等級之比不應該小于1.5。有抗凍要求的混凝土所用粗骨料，要求測定其堅固性。需要引起高度重視的是，粗骨料中嚴格禁止混入煅燒的白云石或者石灰石塊。就拿細石混凝土舉例，一種粗骨料粒徑不超過15mm的細石混凝土，自密實混凝土骨料粒徑不大于12mm，不需要振搗，其具有眾多優點，能夠保證混凝土良好的密實性，改善工作環境和安全性，改善混凝土的表面質量，增加結構設計的自由度，可以降低工程的整體造價。

由此，我們可以知道，配制性能優良的混凝土是一個系統而又連貫的過程，在進行實際操作過程中，操作者需要有一定的理論知識和相應的實踐經驗，這樣才能擺整改再過程中不會出現大的錯誤而給工程帶來巨大損失。同時不容忽視的還有，在施工過程中，用水量、外加劑的摻量與活性摻合料的匹配是確保混凝土技術指標和降低成本的有效途徑，所以要結合過去的操作經驗，綜合多種方案，進行討論得出最佳方案，確保一切材料的用量處于最佳科學區間，能夠達到最佳效果，大大提高工程效率，降低工程操作風險。最后需要強調的是還需要注重綜合環境因素的影響，綜合環境對混凝土整體性能的發揮也起到了舉重若輕的影響作用。整體環境的良好能夠是混凝土處于最佳狀態，從而也能更有利于工程的完善竣工。隨著時代的發展，新材料、新工藝的發展更能在節約成本、環保建設以及整體性能上面體現其優勢，在完善高性能混凝土配合比設計的同時，我們更應該把眼光聚焦于更有價值和性價比的新材料、新工藝的發展上。