浅谈混凝土配合比优化

浅谈混凝土配合比优化

韦雪峰

（无锡南方混凝土有限公司，江苏无锡214000）

摘要：随着混凝土行业的发展，混凝土配合比的设计优化应该环绕着高性能混凝土配置的要求进行优化选择。提出了高性能混凝土配置时对于原材料的一些要求。骨料质量是影响混凝土质量的主要因素，需充分重视。指出了在传统混凝土配合比设计中存在的一些问题，提出了改变矿物掺合料掺量时，应当保持浆骨比不变，而非保持水灰比不变。提出了一些优化配合比的方法。并且指出了现代混凝土保持可持续发展必须要走高强高性能之路。

关键词：高性能混凝土；配合比设计；等浆体体积；粗骨料的颗粒级配与

颗粒形状

前言

混凝土是建筑材料中用途最广、用量最大的材料之一，随着建筑业的发展，混凝土用量逐年上涨，消耗了大量的水泥。水泥产业作为节能减排的重点行业已经受到国家的高度重视，发展高性能混凝土是实现水泥消耗减量化的关键。因此，混凝土企业在保证混凝土质量的同时，积极保护资源和节约能源必须成为企业发展的重点。

与传统混凝土相比，高性能混凝土（HPC）具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程中显示出其独特的优越性，在工程安全使用期、经济合理性、环境条件的适应性等方面产生了明显的效益，作为混凝土企业技术部门工作人员，我们的配合比设计必须顺应时代要求与新兴技术接轨，在日常配合比设计中贴近高性能混凝土的配合比设计。

1高性能混凝土的配置特点

高性能混凝土的核心技术特点是：采用低水胶比，选用优质原材料，且必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂达到混凝土的高均质性、高耐久性、高的体积稳定性及高的经济型。

1.1水泥

作为配置混凝土的核心材料，其重要性是毋庸置疑的，特别是配置高性能混凝土，水泥与外加剂的适应性尤为重要，因此水泥生产厂家必须严格控制熟料中C3A、C4AF成分，并且要控制好熟料的煅烧及粉磨温度。此外，由于之前国家标准制定时特别对于水泥细度有下限要求，但是正是由于水泥过细，比表面积大，虽然早期强度高，但是也导致了混凝土收缩大，早期易开裂。

1.2矿物掺合料

混凝土中最常用的是矿粉和粉煤灰，一般情况下配置高性能混凝土采用S95矿粉和一级灰，在高性能混凝土配合比设计时，用掺合料取代水泥时一般采用超量取代法来取代水泥，但是这样一来，虽然水胶比减小但是强度往往不如预期，这是因为浆体体积增大，界面强度减弱影响了混凝土强度的增长，因此建议在配置混凝土时采用等量浆体体积法计算，通过配合比试验来确定超量系数以及浆骨比。

1.3骨料

细骨料使用中砂，细度模数在2.3～2.8之间为最好，主要控制泥含量及0.16以下颗粒。而粗骨料却是至关重要的，早在上世纪80年代我国已故老专家蔡正咏就讲过我国混凝土质量比不上西方国家归根结底的原因在于骨料质量太差，而那时候碎石随机取样的空隙率在42%左右，由于这些年混凝土的快速发展，矿山产区供不应求，碎石的质量每况愈下，空隙率基本已达45%左右了。颗粒粒形相当差，针状、片状非常多，不符合高性能混凝土对于碎石的要求。虽然现在混凝土企业大多采用两级配甚至三级配已经明显改善了碎石的空隙率，但是在这里我们还是希望在采购碎石时不光要看产地、石子性质还要更加注重碎石的粒形及颗粒级配。尽量采用等径状的石子，现在高层、超高层的混凝土在泵送中一旦出现碎石粒径不圆整，轻则堵管重则爆管，严重影响施工进度及工程质量，甚至造成安全事故。

1.4高效外加剂

特别是聚羧酸系外加剂的使用，其优秀的减水率、与水泥的高适应性、低的收缩比使得高性能混凝土的性质更趋稳定，并且由于其优秀的减水率及高的抗压强度比在混凝土的高强度方面作出了很大的贡献。

2高性能混凝土配合比的参数选择

2.1水胶比

高性能混凝土水胶比，一般小于0.4，利用低水胶比降低混凝土孔隙率并减小孔隙尺寸，提高混凝土的耐久性。

2.2浆骨比

有研究表明，当浆骨比为35：65时，混凝土能获得较高的体积稳定性，较好的工作性及高强度。

2.3砂率的选择

砂率是影响混凝土工作性的主要因素，高性能混凝土的砂率可根据胶凝材料的总量，粗细骨料的颗粒级配、具体的泵送要求来选择，宜采用37%-44%。

2.4外加剂

高性能混凝土一般采用高效外加剂，特别是聚羧酸系列减水剂的使用使得混凝土各项性能趋于完善。在实际生产中，根据水泥、砂、石材料的颗粒级配进行试验确定外加剂的具体掺量。

3高性能混凝土配合比设计流程

3.1选择原材料及测定其性能

测定各原材料的基本性能，为配合比的初步设计提供数据。

3.2建立配合比设计方程

根据强度公式计算理论配合比。

3.3确定所要求混凝土的性能

结合结构构件的种类、形状、用途、环境条件和施工方法等，对新拌混凝土进行坍落度、扩展度，经时坍落度损失、和易性等检测，对硬化混凝土进行耐久性试验及强度试验。

3.4配合比试验及调整

根据理论配合比进行试验，调整用水量，根据试配结论确定混凝土用水量和水胶比，从而得出最佳配合比。

4高性能混凝土应用

高性能混凝土的应用极其广泛，目前我们无锡市的地铁、隧道项目已经大量使用高性能混凝土。此外，近年来，高层、超高层项目层出不穷，混凝土标号逐步上升，目前普遍应用到了C60及以上的高强高性能混凝土，高性能混凝土的使用已经突破了泵送高度300m的大关，使用成果是显著的。

5结语

高性能混凝土以其卓越的性能，特别是高的耐久性及高的经济性是混凝土行业发展的大势所趋。因此，作为混凝土企业的从业人员，如何在普通混凝土配合比设计时优选优质原材料尽量满足混凝土高性能化是非常有必要的。实践证明，在这个混凝土行业迅速发展的现在，大量使用高性能混凝土能更好的保证混凝土质量，创造更高的价值，实现企业与社会效益的双赢。