混凝土配合比优化设计技术应用与研究刘林立

混凝土配合比优化设计技术应用与研究刘林立

刘林立1刘晓2

1.山东浩科新型建材有限公司山东省德州市253300；

2.德州泰昇建筑工程安装有限公司山东省德州市253300

摘要：随着社会的发展建筑工程越来越多，对于建筑工程的质量要求不断提高。建筑物中所应用的混凝土耐久性决定了建筑物的耐久性，这与混凝土的配合比设计有着密切关系。本文对混凝土配合比进行了概述，并对混凝土配合比进行了优化设计，确保工程质量。

关键词：混凝土；配合比；优化设计

引言

由于超高层建筑的大规模发展，混凝土材料的性能也不断提高。高强高性能混凝土是一种具有高工作性、高耐久性、高体积稳定性等优点的新型高技术混凝土，其优良的性能得到了土木工程界的广泛关注。由于配合比是混凝土的质量及性能的重要保障，要配制出理想的高强高性能混凝土，合理的配合比至关重要。

1概述

混凝土配合比设计是综合考虑建筑物结构特点、原材料性能、施工工艺及设备、施工环境、质量管理等因素，结合混凝土的拌和物性能、力学性能和耐久性能要求确定混凝土中各原材料的比例用量，以获得满足工程性能要求、经济合理的连续过程。采用初始混凝土配合比在现场施工一段时间后，对混凝土进行一定数量的取样、试验并对试验结果进行数理统计分析，得出一个生产混凝土过程中的混凝土强度标准差(简称:统计标准差)，其低于初始配合比设计中采用的配制强度标准差(简称:配制标准差)、但不低于规程规范要求的最低标准差，则采用统计标准差设计出新的混凝土配合比的过程即为混凝土配合比的优化设计。混凝土配合比设计的成败直接关系到混凝土的工程性能和单价成本，而混凝土配合比的优化设计则是在满足混凝土工程性能和经济合理的基础上进一步的集中、统一优化。

2混凝土配合比的控制

2.1对混凝土的配制强度进行确定

在确定混凝土强度的基础上确定各种材料的比例。当前我国工程项目施工过程中要求的普通混凝土配合比强度一般为95%,C30混凝土配制强度等级大约为35MPa。在配制混凝土的时候必须要满足一定的基本原则,例如强度要满足工程项目要求,通常混凝土一天的强度不能低于10MPa,同时要确保混凝土的附着性、密实性等良好。

2.2对用水量及水胶比进行确定

水的比例直接影响混凝土凝结性,在混凝土配制过程中有的施工人员为了简便,并且获得较大的坍落度,一般在混凝土配制过程中加入的水较多,水分太多会导致混凝土凝结性不高,出现裂缝等问题。加上现场施工质量管理问题,经常导致水灰比失调。在混凝土配制过程中,水分的多少会直接影响混凝土的稳定性。在配制混凝土过程中由于用水量太大导致混凝土质量问题的要及时进行处理,找到问题成因,并且找到对应负责人,对问题进行控制。

2.3对配制过程进行控制

由于施工现场有积水,在生产现场堆放的各种砂石、水泥等,其实际的含水量是在不断变化的,有的施工人员根据目测方法对现场砂石的含水量进行判断,这种做法是十分不准确的,会影响混凝土的配合比。在实际施工过程中要加强对生产现场的管理,对于各种堆放在施工现场的原材料,例如砂石、水泥、河沙等,超过了配比标准的时候要进行相应处理,在配制之前要对各种原材料进行冲洗,并且按照规定的要求对各种原材料的含水量进行检测,调整混凝土配制过程中的用水量,并相应地调整石、砂的用量,提高混凝土配制水平。

3高性能混凝土配合比的优化设计

3.1原材料的技术要求

混凝土配合比设计必须合理选择混凝土原材料并优化组合混凝土原材料，通过技术组合实现降低混凝土单价成本、节约资源和保护环境的目的。合理选择混凝土原材料应本着因地制宜、就地取材的原则。水泥作为混凝土配制中主要的胶凝材料，首先必须满足国家标准。绿色高性能混凝土配制中，不能只是追求高强度，还要兼顾耐久性能、力学及工作性能等，对颗粒级配要合理搭配，减少早期水化热、及体积收缩敏感性，降低温度收缩。添加矿物掺合料可降低水泥用量，对混凝土性能进行改善等。矿物掺合料主要包含粉煤灰、矿渣粉及硅粉等，在实际应用中要按照国家标准要求添加。在混凝土配制中，骨料是混凝土原材料中唯一与水不发生化学反应的物质。因此要对骨料的吸水性、孔隙率、粒形、颗粒剂配及表面情况、弹性模量等特性进行关注。添加剂需要根据添加剂的减水率、施工时间、外部环境等多种因素进行考量，通常可使用多种添加剂，按照不同比例进行配比，在水灰比不变和添加剂配方不变的情况依据坍落度、含气量和凝结时间对添加剂的使用量进行适当调整。最后应注意以淡水为主。

3.2进行测算和试拌

第一，对混凝土中的氯离子和碱含量进行测算，确定混凝土中这两个部分的含量。第二根据混凝土的配合设计要求，对所需要的水量、水泥用量及矿物质掺和料的用量进行估算，在估算过程中还要考虑需达到的混凝土强度，以保证混凝土的后期应用需求。第三，应用外加剂，对混凝土的坍落度进行调整，并明确坍落度。同时对混凝土配合的用水量及凝胶材料的用量进行改善，调整其中的含气量。

3.3确定材料参数

确定各类材料的最佳参数，对混凝土进行配制。如水泥：对于水泥的强度等级选择，一般C60～C80混凝土的强度等级为52.5，一立方米的混凝土中，水泥用量应控制在500kg以内，要尽量减少水泥用量，水泥和矿物之间的掺和总量应小于600kg/m3。掺和料中主要包括硅粉、优质粉煤灰，硅粉能够在很大程度上提升混凝土的强度及密实度，硅粉在掺和料中的含量应小于胶凝材料量的20%，优质粉煤灰主要选用1级灰，粉煤灰的含量应小于胶凝材料量的30%。外加剂采用高效减水剂，减水率要大于20%，实现最大限度地降低水灰比，提高混凝土的强度。高效减水剂中的掺和量应占胶凝材料量的0.4%～1.5%。砂和石料，选择级配较高的中砂，细度模数要大于2.6，含泥量要小于1.5%，砂中的砂率应在28%～34%之间。石子要选择碎石，最大的骨料粒径要小于25mm，强度应是混凝土强度的1.2倍。水与胶凝材料的比重应为0.25～0.42，如果混凝土强度越高，则水与凝胶材料的比应越低。

3.4配合比参数与混凝土性能的关系

对混凝土配合设计时，要对原材料的性能、水胶比、胶凝材料总量、矿掺比及砂率等参数对混凝土性能的影响规律进行研究，综合分析后才能对配合比及原材料用量进行确定。水胶比对混凝土的强度会产生直接影响；矿物掺合料通常可增强混凝土强度，提高混凝土结构的密实程度，但掺入比例要合理，所以在水胶比一定时，矿掺比如果过高会导致混凝土强度降低，通常不超过40%；胶凝材料是混凝土配合比设计中最主要的部分，对混凝土性能产生主要影响，在水胶比和矿产比一定时，混凝土的强度与胶凝材料用量呈正比，当胶凝材料用量达到一定程度时，混凝土强度不会增加，并且有下降趋势，胶凝材料如果用量过少，对混凝土结构无法充分填满，需增加胶凝材料来提高混凝土强度；混凝土中，砂浆起滚珠与润滑作用，降低粗骨料间摩擦，混凝土中粗细骨料比例及砂浆含量受砂率的直接影响，砂率增加，混凝土流动性提高，砂率过低，您固体黏度增大，因此对砂率要合理控制。

结语

混凝土配合比优化是一项长期持续的工作,在优化设计中要根据各地地理环境、气候环境收集各种相关数据,有条件时要进行路外试验段可行性试验,以保证高性能混凝土强度和耐久性等各项指标在最优条件下实现,让工程有保护环境和节约能源的优越性。

参考文献

[1]刘勇.论混凝土配合比设计发展思路[J].科技创新与用,2016(19):253.

[2]程振坤．高性能混凝土配合比优化分析［J］．江西建材，2016（7）:90．

[3]方太云.高性能混凝土配合比设计优化研究[J].中国建材科技,2015,41(z2):63-63,42.