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揭阳市工程质量检验测试中心 广东省 揭阳市 522000
【摘 要】混凝土是土木工程中用途最广、用量最大的一种建筑材料。混凝土的各项质量指标中，混凝土的强度与其他性能有较好的相关性，能够较好地反映混凝土的质量情况。文章通过介绍高强度混凝土配合比设计的基本要求，对高强度混凝土在原材料选择及配合比设计方面进行了探讨。
【关键词】混凝土；配合比；设计；发展思路
1.引言
由于具有原材料储量大、强度高、成本低廉、可塑性能优异等特点，混凝土在土木工程中起着极其重要的作用，在工程安全使用性、经济合理性、环境条件的适应性等方面也产生了明显的效益，因此被各国专家学者所接受，被认为是今后混凝土技术的发展方向。水泥混凝土它是由水泥、砂、石、添加剂、外加剂和适量水混合逐渐硬化形成的人工石材，尽管组成混凝土的原材料直接影响着混凝土的强度和性能，然而混凝土配合比的设计往往是影响混凝土性能的关键。现有水泥混凝土配合比设计存在经验成分多，应用中不宜量化控制的问题，三相体积的改变是混凝土产生裂缝主要原因之一，尤其是混凝土产生终凝之前较为明显，这就限制了此类结构的推广及应用。可见，混凝土的配合比设计在混凝土的生产和使用过程中往往起着决定性的因素，本文就对混凝土配合比的发展思路进行探讨。
2.混凝土配合比的设计
2.1混凝土配合比的概念
所谓配合比，就是在进行混凝土配合比的设计，就是在满足相关要求的前提下，尽量减少三相体体积的变化，通过试样将三相体得体积调整到最佳比例。
2.2混凝土原材料的配置
由于混凝土是一种复杂的非匀质材料，原材料不同的混凝土其強度高低差异很大。一般指以水泥为主要胶凝材料，与水、砂、石子、粗集料、细集料，必要时掺入化学外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合，经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。
2.3混凝土配合比的设计思路
随着现代建筑工程技术要求的提高，水泥混凝土配合比设计的指导思想应从强度设计向多种性能设计转化，从可行性设计向优化设计转化。高性能混凝土配合比设计是一个复杂的过程，并没有统一的规定，只能根据合理的性能要求和配合比参数，进行试配，然后再根据适配结果进行模型化分析，以得到HPC模型化的配合比设计。配合比设计必须要经过计算、试配和调整三个阶段，根据所用的原材料的实际品质，科学地确定合理的配合比。
2.4混凝土配合比的设计要求
目前，高强混凝土配合比的设计要求主要表现在以下几个方面：（1）设计强度：混凝土的强度是其最基本的性能特征，高层建筑、大跨度桥梁等都对混凝土强度提出了更高的要求，不论混凝土路面、桥梁或隧道等，在设计时都会对不同的结构部位提出不同的设计强度要求，一般认为，影响强度的主要因素是水胶比和矿物细掺料的用量，因此，在设计混凝土配合比时，必须采用一个比设计强度高的配制强度，以保证结构物的可靠性和稳定性；（2）耐久性：与普通混凝土不同，为了提高高强混凝土的抗碳化、抗渗性、抗冻性、耐磨性和抗化学腐蚀性等，HPC配合比设计首先要保证其满足耐久性要求，不仅要优化混凝土配合比设计，同样重要的工作就进行混凝土配合比设计前，应对混凝土使用的原材料进行优选，选用良好的原材料，是保证设计的混凝土具有良好耐久性的基本前提；（3）施工性：高性能混凝土拌合物的工作性比强度还重要，是保证混凝土浇筑质量的关键，影响高性能混凝土拌合物的因素主要有水泥砂浆用量、集料级配、外加剂品种及用量等，因此在进行混凝土配合比设计的过程中，就必须满足其施工性的要求；（4）经济性：在满足高强度、高施工性和高耐久性的前提下，配合比设计中应尽量降低高价材料的用量，尽量减少配合比设计中的试验次数，降低工程造价，达到经济合理的原则。
2.5混凝土配合比的设计
2.5.1水灰比 的确定
根据水灰比定律可知，在材料品种相同的条件下，混凝土的强度随着水灰比的增大而降低，其变化规律呈曲线关系，而混凝土强度与水灰比的变化规律呈直线关系，无论28d抗折强度还是抗压强度，上述因素的主次为：水灰比一水泥品种一外加剂一粗集料级配。由此可见，水灰比对强度的影响是很大的。目前，参照《规定》中的有关数据：碎石混凝土A取0.46，B取0.48；卵石混凝土，A取0.07，B取0.33。为水泥28d抗压强度实测值。对于高强度混凝土，当采用多个不同的配合比进行混凝土强度试验时，其中一个应为基准配合比，其他配合比的水灰比，宜较基准配合比分别增加和减少0.02～0.03。
在进行混凝土配合比的设计时，要严格控制水灰比的大小。水灰比过大，多余水在硬化后的混凝土中形成气孔，在孔隙周围产生应力集中；水灰比愈小，水泥混凝土的强度也愈高，因此在满足和易性要求的前提下，应尽可能采用小的水灰比。此外，水灰比大小还应考虑道路等级、气候因素等。
2.5.2单位用水量的确定
单位用水量的选取通常参照《规定》进行，即根据混凝土的坍落度、粗骨料的品种以及粗细骨料的最大粒径确定。只有水灰比w/c，坍落度按10～30mm、35～50mm、55～70mm、75～90mm的顺序每调一档，用水量应增加10kg/m3 左右。而在计算高强混凝土配合比时，其用水量可用普通混凝土用水量的基础上用减水率法加以修正，此时注意一定要通过试验确定外加剂的减水率。
2.5.3集灰比 的确定
对混凝土强度的影响在混凝土强度较高时表现得较明显，当水灰比相同时，混凝土随集灰比的增长呈增长趋势。可见，集灰比对混凝土强度有着显著影响，在适当增大集灰比后，水泥胶结作用和集料的连锁作用得到了充分的发挥。此外，对于高强混凝土时，水泥的用量是至关重要的，它直接影响到水泥胶砂与骨料的粘结力。提高混凝土的集灰比主要可以通过以下几种手段：（1）选用细度模数大，耐磨性好的细集料；（2）选用水泥或C3S和C4AF含量高的其他水泥品种；（3）应综合考虑岩石的物理力学性能，通过比较试验确定岩石的品种。
2.5.4配合比的确定
《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2011（以下简称《规范》）规定，工地现场混凝土拌和均采用实物过磅计量。当拌和物实测密度与计算值之差的绝对值不超过计算值2%时，可不调整。大于2%时，按照《规范》进行相应的调整。在《规定》中，混凝土拌合物假定密度的范围为2350～2450kg/m3。为了设计操作的统一性，不同强度等级均取混凝土拌合物的假定密度为2400kg/m3 进行计算。
3.混凝土配合比设计的发展思考
传统配合比设计方法是一种基于经验的方法，具体的设计方法是以采用标准试验方法所得的经过28d期龄标准养护的抗压强度为依据来设计和调整混凝土配合比，混凝土结构对材料性能提出的要求比较简单，配制混凝土的原材料种类也比较少。因此这种方法存在着试配周期长、不能适应材料变化和现代快速施工的需要等缺点。混凝土配合比设计理应是一个完善的体系，包括原材料选择、配合比计算、性能设计和性能检测。因此，在未来对混凝土配合比的设计过程中，要摒弃传统方法中的不足，根据具体的实际情况和混凝土的特性，对其配合比进行详细、准确的设计。目前，比较先进的混凝土配合比的设计方法主要有：抗碳化的混凝土配合比设计、抗盐害的混凝土配合比设计、抗冻融的混凝土配合比设计、抗硫酸盐腐蚀的混凝土配合比设计等。
4.结语
总之，合理的材料配合比设计是混凝土实现高强度、耐久性、均匀性、和易性、渗透性和经济性的前提。因此，在进行混凝土配合比的设计过程中，必须通过科学的计算，严格遵守规范要求，确定各种成分的用量，获得最经济和适用的混凝土。
参考文献：
[1]戴会生，高强混凝土的配合比设计及试验研究[J]，山东建材，2012（1）：12-16.
[2]贺冬青，高性能混凝土配合比设计方法研究综述[J]，国际建材科技，2013（6）：56-59.
[3]邓大鹏，水泥混凝土配合比设计及施工中易出现问题的研究[J]，《中南公路工程》，2013（2）：45-46.
【摘 要】混凝土是土木工程中用途最广、用量最大的一种建筑材料。混凝土的各项质量指标中，混凝土的强度与其他性能有较好的相关性，能够较好地反映混凝土的质量情况。文章通过介绍高强度混凝土配合比设计的基本要求，对高强度混凝土在原材料选择及配合比设计方面进行了探讨。
【关键词】混凝土；配合比；设计；发展思路
1.引言
由于具有原材料储量大、强度高、成本低廉、可塑性能优异等特点，混凝土在土木工程中起着极其重要的作用，在工程安全使用性、经济合理性、环境条件的适应性等方面也产生了明显的效益，因此被各国专家学者所接受，被认为是今后混凝土技术的发展方向。水泥混凝土它是由水泥、砂、石、添加剂、外加剂和适量水混合逐渐硬化形成的人工石材，尽管组成混凝土的原材料直接影响着混凝土的强度和性能，然而混凝土配合比的设计往往是影响混凝土性能的关键。现有水泥混凝土配合比设计存在经验成分多，应用中不宜量化控制的问题，三相体积的改变是混凝土产生裂缝主要原因之一，尤其是混凝土产生终凝之前较为明显，这就限制了此类结构的推广及应用。可见，混凝土的配合比设计在混凝土的生产和使用过程中往往起着决定性的因素，本文就对混凝土配合比的发展思路进行探讨。
2.混凝土配合比的设计
2.1混凝土配合比的概念
所谓配合比，就是在进行混凝土配合比的设计，就是在满足相关要求的前提下，尽量减少三相体体积的变化，通过试样将三相体得体积调整到最佳比例。
2.2混凝土原材料的配置
由于混凝土是一种复杂的非匀质材料，原材料不同的混凝土其強度高低差异很大。一般指以水泥为主要胶凝材料，与水、砂、石子、粗集料、细集料，必要时掺入化学外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合，经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。
2.3混凝土配合比的设计思路
随着现代建筑工程技术要求的提高，水泥混凝土配合比设计的指导思想应从强度设计向多种性能设计转化，从可行性设计向优化设计转化。高性能混凝土配合比设计是一个复杂的过程，并没有统一的规定，只能根据合理的性能要求和配合比参数，进行试配，然后再根据适配结果进行模型化分析，以得到HPC模型化的配合比设计。配合比设计必须要经过计算、试配和调整三个阶段，根据所用的原材料的实际品质，科学地确定合理的配合比。
2.4混凝土配合比的设计要求
目前，高强混凝土配合比的设计要求主要表现在以下几个方面：（1）设计强度：混凝土的强度是其最基本的性能特征，高层建筑、大跨度桥梁等都对混凝土强度提出了更高的要求，不论混凝土路面、桥梁或隧道等，在设计时都会对不同的结构部位提出不同的设计强度要求，一般认为，影响强度的主要因素是水胶比和矿物细掺料的用量，因此，在设计混凝土配合比时，必须采用一个比设计强度高的配制强度，以保证结构物的可靠性和稳定性；（2）耐久性：与普通混凝土不同，为了提高高强混凝土的抗碳化、抗渗性、抗冻性、耐磨性和抗化学腐蚀性等，HPC配合比设计首先要保证其满足耐久性要求，不仅要优化混凝土配合比设计，同样重要的工作就进行混凝土配合比设计前，应对混凝土使用的原材料进行优选，选用良好的原材料，是保证设计的混凝土具有良好耐久性的基本前提；（3）施工性：高性能混凝土拌合物的工作性比强度还重要，是保证混凝土浇筑质量的关键，影响高性能混凝土拌合物的因素主要有水泥砂浆用量、集料级配、外加剂品种及用量等，因此在进行混凝土配合比设计的过程中，就必须满足其施工性的要求；（4）经济性：在满足高强度、高施工性和高耐久性的前提下，配合比设计中应尽量降低高价材料的用量，尽量减少配合比设计中的试验次数，降低工程造价，达到经济合理的原则。
2.5混凝土配合比的设计
2.5.1水灰比 的确定
根据水灰比定律可知，在材料品种相同的条件下，混凝土的强度随着水灰比的增大而降低，其变化规律呈曲线关系，而混凝土强度与水灰比的变化规律呈直线关系，无论28d抗折强度还是抗压强度，上述因素的主次为：水灰比一水泥品种一外加剂一粗集料级配。由此可见，水灰比对强度的影响是很大的。目前，参照《规定》中的有关数据：碎石混凝土A取0.46，B取0.48；卵石混凝土，A取0.07，B取0.33。为水泥28d抗压强度实测值。对于高强度混凝土，当采用多个不同的配合比进行混凝土强度试验时，其中一个应为基准配合比，其他配合比的水灰比，宜较基准配合比分别增加和减少0.02～0.03。
在进行混凝土配合比的设计时，要严格控制水灰比的大小。水灰比过大，多余水在硬化后的混凝土中形成气孔，在孔隙周围产生应力集中；水灰比愈小，水泥混凝土的强度也愈高，因此在满足和易性要求的前提下，应尽可能采用小的水灰比。此外，水灰比大小还应考虑道路等级、气候因素等。
2.5.2单位用水量的确定
单位用水量的选取通常参照《规定》进行，即根据混凝土的坍落度、粗骨料的品种以及粗细骨料的最大粒径确定。只有水灰比w/c，坍落度按10～30mm、35～50mm、55～70mm、75～90mm的顺序每调一档，用水量应增加10kg/m3 左右。而在计算高强混凝土配合比时，其用水量可用普通混凝土用水量的基础上用减水率法加以修正，此时注意一定要通过试验确定外加剂的减水率。
2.5.3集灰比 的确定
对混凝土强度的影响在混凝土强度较高时表现得较明显，当水灰比相同时，混凝土随集灰比的增长呈增长趋势。可见，集灰比对混凝土强度有着显著影响，在适当增大集灰比后，水泥胶结作用和集料的连锁作用得到了充分的发挥。此外，对于高强混凝土时，水泥的用量是至关重要的，它直接影响到水泥胶砂与骨料的粘结力。提高混凝土的集灰比主要可以通过以下几种手段：（1）选用细度模数大，耐磨性好的细集料；（2）选用水泥或C3S和C4AF含量高的其他水泥品种；（3）应综合考虑岩石的物理力学性能，通过比较试验确定岩石的品种。
2.5.4配合比的确定
《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2011（以下简称《规范》）规定，工地现场混凝土拌和均采用实物过磅计量。当拌和物实测密度与计算值之差的绝对值不超过计算值2%时，可不调整。大于2%时，按照《规范》进行相应的调整。在《规定》中，混凝土拌合物假定密度的范围为2350～2450kg/m3。为了设计操作的统一性，不同强度等级均取混凝土拌合物的假定密度为2400kg/m3 进行计算。
3.混凝土配合比设计的发展思考
传统配合比设计方法是一种基于经验的方法，具体的设计方法是以采用标准试验方法所得的经过28d期龄标准养护的抗压强度为依据来设计和调整混凝土配合比，混凝土结构对材料性能提出的要求比较简单，配制混凝土的原材料种类也比较少。因此这种方法存在着试配周期长、不能适应材料变化和现代快速施工的需要等缺点。混凝土配合比设计理应是一个完善的体系，包括原材料选择、配合比计算、性能设计和性能检测。因此，在未来对混凝土配合比的设计过程中，要摒弃传统方法中的不足，根据具体的实际情况和混凝土的特性，对其配合比进行详细、准确的设计。目前，比较先进的混凝土配合比的设计方法主要有：抗碳化的混凝土配合比设计、抗盐害的混凝土配合比设计、抗冻融的混凝土配合比设计、抗硫酸盐腐蚀的混凝土配合比设计等。
4.结语
总之，合理的材料配合比设计是混凝土实现高强度、耐久性、均匀性、和易性、渗透性和经济性的前提。因此，在进行混凝土配合比的设计过程中，必须通过科学的计算，严格遵守规范要求，确定各种成分的用量，获得最经济和适用的混凝土。
参考文献：
[1]戴会生，高强混凝土的配合比设计及试验研究[J]，山东建材，2012（1）：12-16.
[2]贺冬青，高性能混凝土配合比设计方法研究综述[J]，国际建材科技，2013（6）：56-59.
[3]邓大鹏，水泥混凝土配合比设计及施工中易出现问题的研究[J]，《中南公路工程》，2013（2）：45-46.