水泥混凝土配合比設計常見問題與改進策略研究

陳樂軍

（濰坊市交通服務保障中心，山東 濰坊 261061）

水泥混凝土經濟性較強，并且耐久性、力學性優勢明顯，因此，在結構工程中應用較為廣泛。混凝土性能及質量在保障工程質量方面意義重大，若配合比設計不合理會降低混凝土強度，嚴重時會影響工程施工質量，甚至引發工程事故。而科學合理的水泥混凝土配合比，不僅可以有效減少水泥的用量，提高企業的經濟效益，還可增強混凝土的強度，進而提升建筑工程的施工質量。

1 水泥混凝土配合比設計的意義

水泥混凝土配合比設計（配比設計），其主要是依據指定規范將水泥、水、外加劑、集料、摻和料正確組合和搭配的一種方式，因其無法精簡成一組數字，致使部分工作人員極不適應，但待工作人員具備一定實踐經驗且對配比設計原則有所掌握后，此項技術不難掌握。在工程實際施工過程中，若有效應用此技術，可為施工單位獲得更高的經濟效益。因為配比設計對新拌混凝土強度、工作性能及造價等方面具有較為嚴重的影響。水泥混凝土配比設計的一個主要目的為制作出符合預定要求的制品，其最根本的要求在于硬化混凝土于指定齡期的強度及增強新拌混凝土的工作性能，其中，新拌混凝土的工作性能將直接決定施工人員在開展澆筑、搗實、抹面等工作時的難易程度。耐久性也是水泥混凝土的一種重要性能，從某種角度而言，若混凝土拌合物強度達到要求，其耐久性通常也較高，在面對惡劣情況時，配比設計工作需要專門考慮耐久性問題。配比設計的另一個目的主要是在滿足性能要求的基礎上盡量謀取更高的經濟效益，因此，在實際配比設計工作中，價格也是一個重要的考慮因素。

2 水泥混凝土配合比設計常見問題

2.1 混凝土試拌與坍落度試驗

減水劑與水泥是造成混凝土質量不穩定的關鍵因素，特別在季節變化期間，隨氣候溫度的變化，減水劑與水泥廠家通常需依據天氣變化情況適當調整材料生產配方比例，而在此時最易發生問題。室內試拌時，要保證試拌量，宜多不宜少，數量少難以準確對混凝土狀態予以反應。如在某次試拌中，依據規章要求選取最低試拌量，混凝土狀態正常，但在實際施工過程中，混凝土卻產生嚴重的離析狀況。不論是配合比設計還是實際施工，混凝土均需開展工作性能檢驗，即坍落度試驗。向坍落度桶中分三層填裝已拌和好的混凝土，每層插搗25次后提桶，隨后對坍落度筒口與混凝土坍落后最高處距離進行測量。在實際試驗期間，部分添加減水劑的混凝土黏稠性較高，試拌過程中存在較為優秀的粘聚性與流動性，會黏附在坍落度筒的內壁上，隨內壁共同移動，造成試驗無法順利進行，需采用其他方式對此類混凝土的黏聚性、流動性、保水性等進行判斷。

2.2 水膠比

水膠比在混凝土強度影響方面作用巨大，于一定范圍中，水膠比越低，混凝土強度越高。基于此，造成大部分設計人員在開展配比設計時，多采取低水膠比的方式保障混凝土的強度。部分研究指出，相比于公式計算得出的水膠比，絕大多數工程項目實際采用的水膠比明顯更低，特別為C50及以上的混凝土。但是，從配比設計的角度而言，此種設計方式屬于過度設計，會產生嚴重的浪費情況，且極易產生混凝土裂縫問題。例如，C50混凝土通常使用等級為52.5的水泥，此水泥顆粒較細，存在較高的需水量，若混凝土單位水膠比過低、用水量過少，凝結硬化期間水化反應會因缺水造成混凝土開裂。部分混凝土結構物硬化后，其表面會產生諸多細如頭發絲般的裂紋，此種狀況與水泥顆粒過細、水膠比過低存在直接聯系。

2.3 礦粉與粉煤灰對混凝土強度的影響

受工程項目需要等因素影響，經常會向混凝土中添加一定量的礦粉與粉煤灰，此種做法不僅可以廢物利用，且可使混凝土黏聚性得以提升，但工作人員需注意其對混凝土強度產生的影響。一般條件下，混凝土7d齡期養護后，強度基本與設計強度的70%左右相當，混凝土28d齡期養護后，強度基本可與設計強度相當，將礦粉、粉煤灰加入后，其強度會產生小幅度上升。若為橋梁結構物的預制梁板，往往需運用架梁、張拉等工藝，此時混凝土強度提升速度慢會對工程進度產生影響，因此，需于配比設計中著重考慮此方面問題。

2.4 過于注重水泥混凝土強度

部分施工單位在開展混凝土配合比設計時，通常只考慮混凝土強度方面的要求，在保證質量的前提下，對經濟效益方面有所忽視。例如，部分設計人員在配合比設計期間，會依據工程實際要求、相關規定，以及以往在實際工作中獲取的經驗進行設計，如果其設計符合工程在強度方面的要求，就算完成任務。如果未滿足工程在強度方面的要求，設計人員往往會采用增加水泥用量的方式提高混凝土強度，對經濟效益方面的考慮極少，在配合比設計期間極易產生此類問題。

2.5 耐久度方面的問題

水泥混凝土配合比設計期間，必須保證混凝土結構強度，并保證結構物的承載力高于可能產生的最大荷載。同時，工作人員要關注混凝土性能劣化問題，這些問題也是造成混凝土結構承載力降低的重要因素。因此，在開展混凝土配合比設計期間，需考慮混凝土耐久度，尤其是在部分施工條件嚴苛的情況下，工作人員需著重考慮混凝土隨時間發展是否會產生表面脫落、裂紋、強度下降、變形、鋼筋銹蝕等劣化問題。

3 水泥混凝土配合比設計的改進策略

3.1 科學展開配比設計

混凝土配合比設計期間，前期準備工作極為重要。設計人員在配合比設計工作開展前，應做好如下工作：

（1）細致了解工程圖紙，分析工程于混凝土結構方面存在何種要求。除此之外，在設計開展前，設計人員要熟知工程各結構部位在混凝土耐久性、強度方面的具體要求，準確掌握各構件鋼筋疏密狀況、截面大小等，從而便于設計人員科學選取碎石粒徑及水泥品種。

（2）設計人員要提前了解工程有無特殊性要求，便于選擇碎石粒徑及水泥品種。

（3）設計人員需提高對材料采購方面的重視，對材料質量、品種及廠商實際供應能力等形成一個較為清晰的認知，以此保障材料采購工作順利開展。

（4）設計人員在設計前，需了解工程施工期間需要運用的各種施工技術，如澆筑措施、混凝土凝結時間、功能性方面的具體要求及機械化程度等，從而使設計人員更為科學、合理地選擇外加劑、確定摻量等。

3.2 革新傳統項目設計觀念

配合比設計人員需轉變混凝土強度設計越高越有優勢、結構安全性越高的傳統設計觀念。設計期間，設計人員需以工程具體要求為依據，不得盲目追求強度，要科學合理地確定水泥混凝土配合比強度。從技術層面而言，設計人員需要做到精準確定混凝土強度標準差值，以實地勘探結果、施工質量等級、混凝土強度等多因素為依據展開綜合考量，并且要滿足工程對混凝土強度方面的要求，從而盡可能降低水泥用量，減少成本，使企業獲得較高的經濟效益。

3.3 科學選用原材料

水泥混凝土是由水、膠結料、外加劑、集料、添加劑等依據合適比例拌制、配合制作成的拌和物，經一定時間硬化后，其會成為人造石材。此種材料存在諸多優勢。例如，耐久性較好、強度較高，并且此種材料于凝結前具備極為優秀的可塑性，相較于鋼筋而言，其黏結力更強，且原料來源較為廣泛，經濟性較高。

（1）膠結材料：水泥是極為重要的膠結材料，其對混凝土成本起著決定性的影響。在混凝土配合比設計中，通常會選取普通的硅酸鹽水泥，以減少水泥混凝土的制作成本、降低水化熱，近些年通常會在混凝土配制過程中添加S95礦粉、II級粉煤灰。除此之外，礦粉、粉煤灰也是水泥混凝土強度提升的重要膠結材料。

（2）粗集料：粗集料主要是指粒徑在4.75mm以上的巖石經人工破碎后產生的碎石。混凝土配比中通常應用4.75～31.5mm的連續粒級碎石。C50箱梁通常應用4.75～19mm的碎石。混凝土配合比設計中，粗集料最大粒徑需低于截面最低尺寸的1/4，并且要低于鋼筋最小凈距的3/4，在37.5mm以下。

（3）細集料：細集料主要是指粒徑在4.75mm以下的人工砂、天然砂，混凝土配合比設計中需盡可能應用潔凈的河砂，含泥量越低越好。因為泥對外加劑存在吸附作用，含泥量越高，坍損情況會越嚴重，從而對混凝土的強度與耐久性產生不利影響。

（4）外加劑：當前應用最為廣泛的外加劑為聚羧酸高性能減水劑，其具有保坍、緩凝、摻量低等優勢。

3.4 嚴格控制水泥抗折程度

我國水泥廠商數量眾多，生產技術參差不齊，因此，選取質量達標的水泥是保障混凝土強度的關鍵因素。水泥采購后，設計人員需對其進行嚴格檢查，檢查內容包含：水泥的干縮率、細度、凝結時間、含堿量、安定性及游離氯化鈣含量等。

3.5 保證配比公式計算準確

從實際配合比設計的角度而言，在設計中應用到的諸多指標均是為衡量、判定設計與工程具體要求是否相符而存在的，因此，設計人員設計期間，要對各指標達標與否給予足夠的重視。從配制強度的角度而言，設計人員需以工程構造物的功能、環境影響等眾多因素展開全面、綜合的考量。混凝土配制強度是決定混凝土質量的關鍵，也是保證整個工程施工質量的關鍵因素。配合比設計期間，計算是其中一個極為關鍵的環節，因此，設計人員需嚴格依據相關要求展開計算，確定各種材料的用量，在計算過程中盡可能避免產生錯誤。

3.6 保證質量的前提下爭取較高的經濟效益

基于設計人員更為重視混凝土強度的狀況，在實際設計過程中，需以各方面要求為依據，針對性展開調試，而并非僅將關注點放在混凝土強度方面。要加強對成本的重視，從而使企業獲取更高的經濟效益。

4 結語

綜上所述，水泥混凝土配合比設計是一項復雜、系統的工作，其存在諸多細節，其性能、質量將直接影響工程實際施工質量。因此，配合比設計人員在設計過程中，需以工程具體要求為依據，綜合考慮混凝土性能、強度方面的要求，并以此精準計算混凝土的實際配合比，進而配置出性價比高、性能優異的混凝土，保證工程實際施工質量，使企業獲得更多的經濟效益。