簡述水泥混凝土配合比設(shè)計的實驗優(yōu)化

王喆 富爾康

摘 要 本研究圍繞水泥混凝土配合比優(yōu)化開展了很多實驗，針對大流動性混凝土，初步探討了水泥混凝土配合比優(yōu)化的一種經(jīng)濟(jì)合理、便捷的設(shè)計方法。將摻和料和外加劑直接混入混凝土中再試配調(diào)整，可使試配次數(shù)明顯減少，工作效率明顯提高。

關(guān)鍵詞 試驗優(yōu)化;混凝土配合比;設(shè)計方法

前言

隨著日益發(fā)展的材料科學(xué)技術(shù)，混凝土應(yīng)用愈加廣泛，在工程實際應(yīng)用中對混凝土不斷提高了質(zhì)量和成本方面的相關(guān)要求。所以，設(shè)計混凝土配合比的經(jīng)濟(jì)合理具有重要作用。主要與以下內(nèi)容有關(guān)[1]：一是確保硬化后的混凝土強(qiáng)度、耐久性等性能;二是工作性良好，操作方便，符合施工工藝要求;三是對材料應(yīng)優(yōu)選適宜的品種和用量;四是確保工程質(zhì)量和施工要求，使成本降低，經(jīng)濟(jì)效益提高。為探索配合比設(shè)計優(yōu)化的一種更合理方法，使工程質(zhì)量提高，成本降低。本研究試配比較了部分常用混凝土的配合比，在配合比設(shè)計中研究相關(guān)規(guī)律，對于混凝土配合比設(shè)計提供重要數(shù)據(jù)依據(jù)。

1實驗研究

1.1 選擇原材料

選擇原材料應(yīng)結(jié)合工程質(zhì)量要求和實際確定，不僅要對原材料質(zhì)量進(jìn)行考慮，還要對原材料成本和來源便利性及材料供應(yīng)能力與工程要求相符性進(jìn)行考慮。采用試驗研究某水下灌注工程用混凝土，對混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化[2]。混凝土強(qiáng)度設(shè)計為C30等級，澆筑采用泵送工藝，要求坍落度在200～220毫米，屬于大流動性混凝土。可采用以下原材料：水泥;產(chǎn)自遼寧撫順的河砂，0.7%含泥量，0.3%泥塊含量;產(chǎn)自撫順的碎石，連續(xù)粒級5～25毫米，8.8%壓碎指標(biāo)，0.4%含泥量，0.3%泥塊含量;外加劑主要包括FDN-500 高效減水劑，JG-3高效減水劑，LK-F10高效減水劑，LK-F11高效減水劑;自來水;粉煤灰，102%需水量比，0.2%含水量，方孔篩篩余45微米細(xì)度，9.8%篩余量，5.8%燒失量，Ⅱ級。

外加劑的合理選擇應(yīng)對水泥-減水劑試驗，有關(guān)結(jié)果表明，外加劑減水率分別是，F(xiàn)DN-500：15.6%;JG-3：18.1%;LK-F10：19.9%;LK-F11：19.8%。由此可知，LK-F10和LK-F11具有較好的減水效果。根據(jù)試驗結(jié)果，對本工程砼配合比設(shè)計初步選用這兩種高效減水劑。

1.2 室內(nèi)理論配合比設(shè)計及試配

根據(jù)《混凝土配合比設(shè)計規(guī)范》計算混凝土應(yīng)達(dá)到38.1兆帕配制強(qiáng)度，0.54水灰比。根據(jù)坍落度設(shè)計要求和《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》對混凝土用水量確定為210千克/立方米，45%砂率[3]。按照水灰比計算得到381千克/立方米水泥用量，采用重量法計算粗骨料石頭用量1020千克、細(xì)骨料砂用量810千克。基于此對基準(zhǔn)配合比確定，并調(diào)整三次后得到相關(guān)數(shù)據(jù)，坍落度和工作性配合比與要求不符。但基于對試配強(qiáng)度的相符情況下，可確定基準(zhǔn)配合比。

1.3 對比摻入粉煤灰和高效減水劑的試驗

為使混凝土性能得到明顯改善，將粉煤灰和高效減水劑分別摻入混凝土中實施對比試驗。試配試驗結(jié)果顯示，3組混凝土中將粉煤灰和高效減水劑分別摻入，1組由于粉煤灰摻入100千克/立方米，明顯增大了坍落度，有效改善了工作性;2組由于LK-F10高效減水劑，3組由于LK-F11高效減水劑的作用，在一定程度上增加了坍落度，提高了工作性;3組配合比與坍落度200～220毫米設(shè)計要求還存在一定差距。1組因料粉煤灰摻和的潛在活性，后期迅速增大強(qiáng)度而高于基準(zhǔn)混凝土。但其早期明顯降低強(qiáng)度不能適應(yīng)施工生產(chǎn)進(jìn)度和工程要求。2組、3組盡管未達(dá)到理想的工作性和坍落度，但由于高效減水劑摻入而使水灰比明顯降低，早期強(qiáng)度增大，使混凝土只摻入粉煤灰，導(dǎo)致早期達(dá)不到較高強(qiáng)度的不足得到一定的彌補。

1.4 對比同時摻入粉煤灰和高效減水劑的試驗

根據(jù)上述分析，將粉煤灰和高效減水劑同時摻入混凝土中，可使施工混凝土的配合設(shè)計得到妥善解決。在工程實際中，基準(zhǔn)配合比經(jīng)試配確定并將粉煤灰和高效減水劑摻入，實施對比試驗獲得了較好結(jié)果。針對混凝土試配坍落度測定坍落度損失，實驗結(jié)果顯示，LK-F11高效減水劑摻入后，坍落度有較大的損失，高效減水劑與水泥之間不具有良好的適應(yīng)性。而LK-F10高效減水劑摻入后，坍落度只有較小的損失[4]。因現(xiàn)場混凝土施工主要是水下澆筑方式，澆筑相對需要較長時間，坍落度不能過快損失，因此采用LK-F10高效減水劑，基于此配合比對外加劑進(jìn)行優(yōu)選[5]。采用LK-F10高效減水劑適配，并適當(dāng)調(diào)整配合比，工作性和其他各項性能指標(biāo)與施工要求相符，相對于基準(zhǔn)砼而言，明顯增大了和易性。使混凝土明顯增大強(qiáng)度，混凝土強(qiáng)度和各項性能指標(biāo)完全符合設(shè)計要求，因此，在本工程水下灌注樁施工中，確定采用LK-F10高效減水劑摻入混凝土，配合比最為經(jīng)濟(jì)合理。

2結(jié)束語

綜上所述，根據(jù)混凝土試配對比的大量試驗結(jié)果可知，在混凝土配合比中摻和料和外加劑日益發(fā)揮著重要作用。尤其是配制流動性較大的混凝土，與設(shè)計流動性要求存在一定差異時，將用水量簡單提高，可明顯增大水泥用量，混凝土成本也將增大，對于混凝土技術(shù)指標(biāo)具有一定程度的影響。所以，在設(shè)計混凝土配合比中，可對摻和料和外加劑直接摻入混凝土中予以優(yōu)先考慮，再試配調(diào)整可使試配次數(shù)明顯減少，進(jìn)而使工作效率進(jìn)一步提高。

參考文獻(xiàn)

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[3] 趙軍，張海軍，田向陽.基于耐久性的混凝土配合比設(shè)計方法[J].平頂山工學(xué)院學(xué)報，2003，（1）：67-68，71.

[4] 魏永.淺談粉煤灰在水泥混凝土中的應(yīng)用[J].工程與建設(shè)，2007，（4）：627-629.

[5] 陳晉棟，王武祥，張磊蕾，等.基于可壓縮堆積模型的透水混凝土配合比設(shè)計[J].硅酸鹽通報，2018，（6）：1960-1965.

作者簡介

王喆（1982-），男，遼寧撫順人;學(xué)歷：本科，現(xiàn)就職單位：沈陽市政集團(tuán)有限公司，研究方向：建筑材料。

富爾康（1989-），男，遼寧開原人;學(xué)歷：碩士研究生，現(xiàn)就職單位：沈陽市政集團(tuán)有限公司，研究方向：建筑材料。