混凝土施工配合比的优化设计
混凝土施工配合比的优化设计
发表时间：2017-12-11T13:57:36.450Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第19期作者：张玉兰
[导读] 本文从混凝土的施工配合比为目标出发，详细探讨目前我国施工时混凝土配合比控制中存在的关键问题。
正平路桥建设股份有限公司
摘要：随着我国经济的快速发展，建筑行业的发展速度越来越快，其行业本身的技术水平也在逐渐成熟，各种高科技技术与新型材料的应用使得建筑业正在朝着现代化、科技化的方向进步。建筑行业中，最基本也最常见的就是混凝土的技术施工，关于混凝土的施工，核心技术就是混凝土的施工配合比，混凝土的配合比是决定混凝土施工质量的关键因素，直接决定混凝土施工的工艺性与流程性，对施工工期以及施工难度都有着很大的影响。因此，针对混凝土的施工配合比进行相关研究是十分必要的。本文从混凝土的施工配合比为目标出发，详细探讨目前我国施工时混凝土配合比控制中存在的关键问题，从配合比设计前的准备工作、混凝土配制强度的评定、施工配合比的调整多个方向出发，简要分析其中的问题，并根据问题提出对于解决措施，供行业内人士参考。
关键词：混凝土施工；施工配合比；问题分析；优化设计
1 混凝土施工配合理论综述
1.1 混凝土施工配合比
普通意义上的混凝土施工配合比设计就是依照最初设计的工程参数以及施工要求，选择适合的混凝土的原材料，按照设计参数确定混凝土应该具备的性能以及经济使用性原则，选择合适的组分和材料投入量。
目前来说，我国混凝土施工配合比的设计已经有了一套完整的体系，但是针对现场施工来说，混凝土的施工配合比不是一成不变的，它还受着当地环境、现场施工条件、作业设备等诸多因素影响。想要确定最好的施工配合比，就需要技术人员对施工条件有很深的理解，以就近原则选择当地的原材料，并保证性能符合最初设计的材料应该具备的性能的最低条件，同时还能节约开支。
一般的施工配合比包括两个方面的内容：第一，严格按照设计要求参数，对原材料的选择要确保材料本身的性能具备所需混凝土的基本参数要求；第二，针对选择的原材料要进行合理的组配，力求经过组配的混凝土能够满足工程的设计要求以及施工技术要求，使得混凝土的强度富余且适宜、工作性能满足施工基本需要、环境耐久性满足工程设计要求、经济性满足成本最低要求等。
1.2 混凝土施工配合比设计应该关注的问题
1）基本需求：为了达到最初的预期效果，混凝土的施工配合比就必须满足实际施工中最基本的需求，它包括满足工地现场施工的基本要求、混凝土的强度、工作性能、耐久性能够达到工程质量要求、满足施工单位经济性原则等。
2）了解施工要求：设计前要充分考虑工程项目的特点、气候条件，掌握设计图纸对混凝土的结构要求，包括混凝土强度的要求，施工构件截面的大小和钢筋布置的情况，以便于考虑水泥的品种和石子粒径的大小，掌握施工工艺，包括混凝土的运输，浇注措施及施工机械化程度，以便于对工作性和凝结时间给出一定的要求，掌握特殊性、不同的施工部位、以便于更好的选择材料。
3）原材料选取：施工配合比的设计的好坏，归根结底就是各种原材料在满足最基本技术参数的要求下，经过合理的设计，以最适合的比例求得性价比最高的混凝土施工材料。因此，对材料的选取才是混凝土施工配合比最关键的问题，在实际工程作业中，材料的选取受到地域、价格的限制，为此，针对不同的工程，不同的施工配合比选择最经济适用的原材料是问题的关键所在，选择合适的材料不仅能够使得混凝土施工配合比达到设计要求，还能满足施工单位的经济性原则。
水泥：水泥是混凝土中的胶凝材料，它的性能直接影响混凝土的强度和耐久性，因此，配合比中的水泥必须满足规范要求。对一些砌体、一些低标号混凝土都选择低标号水泥，只要性能满足就好，试配出的混凝土不仅强度上可以满足要求，还可以考虑经济问题，而对高标号混凝土，水泥强度要求要严格，千万不能调以轻心。
骨料：关于粗骨料的选择要严格按照规范要求检验各项指标是否符合基本要求，当石质强度相差不多时，碎石表面比鹅卵石粗糙，因此，它和水泥的粘结性比卵石强，当水灰比或者配合比相同时，两种材料的混凝土，碎石的混凝土的强度要高于鹅卵石。对于细骨料来说，细骨料的品种对于混凝土的强度的影响要小于粗骨料，但是对于细骨料的检验也必须严格进行，砂中的泥含量以及其他有害物质的含量必须控制在要求范围之内。
外加剂：外加剂使用不当时，会造成质量事故，混凝土浇筑后，局部或大部分长时间不凝结硬化，已浇筑完的混凝土表面就会鼓包。因此，使用外加剂时要注意外加剂与水泥的适应性，通过试配，掌握塌落度的耗时损失、凝结时间、减水率等，以免混凝土搅拌成后，发生速凝或塌落度损失过快。粉状外加剂要保持干燥状态，防止受潮结块，结块的外加剂颗粒遇水膨胀，造成混凝土表面鼓包。另外，混凝土对减水剂掺量很敏感，掺减水剂能在不增加水的情况下增大混凝土的流动性，减少水泥用量，但掺量过大，也会影响混凝土的强度。
拌和水：关于混凝土拌和水的要求是不含影响水泥正常凝结与硬化的有害物质，例如油类以及酸碱盐等。当水质需要检验时，可将实验水与纯净水分别制作一个混凝土构件，进行强度对比试验，确保水质不会影响混凝土的质量。
2 混凝土施工配合比的设计优化
2.1 理论配合比的设计
混凝土施工的配合比的理论设计应该首先采用正交法设计统计分析技术确定合适的个配合比的参数，提高工作效率。主要分为以下几个过程：
1）根据实际施工要求设计确定混凝土配制强度和施工坍落度。配合比的理论设计应该保证混凝土在浇筑时达到最低的要求，因此，在设计初始工作性能要高于工作性能，应该考虑在运输以及其他环节的质量损失问题。配制强度的富裕应该与施工控制水平一致。一般情况下，现场设计配合比标准差不得低于5.0Mpa，现场配合比设计28d强度富余应该控制在8-12Mpa。
2）确定单位用水量，选择水灰比。根据集料粒形、级配和外加剂的性能来综合确定用水量。由于水灰比决定着水泥浆体的空隙率，对于给定的材料，混凝土强度只取决于水灰比，因此应尽量找到选定材料水灰比和强度之间的关系，以确定合适的水灰比。在没有经验资料前，应依照鲍罗米公式根据水泥强度和设计强度来计算水灰比，但无论何时水灰比均应同时满足强度和耐久性要求。
3）确定混凝土砂率，计算单位体积的混凝土粗细集料的用量。砂率根据混凝土的类型性质，坍落度以及砂的细度模数和超粒径颗粒