混凝土原材料選擇與配合比設(shè)計(jì)探析

陳平

[摘 要]混凝土配合比設(shè)計(jì)是以耐久性和合適的工作性能為主要要求。優(yōu)質(zhì)的原材料是配制混凝土的重要基礎(chǔ)與保證，因此必須根據(jù)工程性質(zhì)、設(shè)計(jì)要求和施工現(xiàn)場(chǎng)條件，合理選擇原材料的品種、質(zhì)量和用量。混凝土配合比設(shè)計(jì)材料的質(zhì)量控制實(shí)際是比較困難的。分析了混凝土設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)，探討了混凝土用原材料及配合比設(shè)計(jì)方法。

[關(guān)鍵詞]混凝土 原材料 配合比設(shè)計(jì) 方法

中圖分類號(hào)：U65401 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）16-0206-01

一、混凝土的基本組成

通常情況下，混凝土的基礎(chǔ)組成材料包括了天然砂、水泥、石子以及水，其中在混凝土中發(fā)揮骨架作用的材料為砂石。而水與水泥形成水泥漿，水泥漿將砂礫間的空隙填滿，并在砂礫表面包裹以形成水泥砂漿；而水泥砂漿將石子包裹，并將石子間的空隙填滿，最后形成混凝土。如若情況需要的還應(yīng)當(dāng)添加適量的礦物摻合料以及相關(guān)化學(xué)添加劑。而摻合料的數(shù)量以及性質(zhì)會(huì)對(duì)混凝土變形以及強(qiáng)度等產(chǎn)生影響。普通的混凝土配合比指的是混凝土中各個(gè)組成材料的用量之間的比例關(guān)系。 設(shè)計(jì)混凝土配合比，具體要求是選擇適合的水泥、外加劑、摻合料、石子和砂子等。添加外加劑應(yīng)保證使其與所用水泥相適應(yīng)?；炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)必須以數(shù)次試驗(yàn)的最佳配合比為準(zhǔn)。原材料的質(zhì)量必須經(jīng)檢驗(yàn)合格。在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)，常常需要完成4個(gè)步驟：①對(duì)配合比進(jìn)行初步計(jì)算；②試拌調(diào)整，明確準(zhǔn)配合比；③對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行檢驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)室的配合比進(jìn)行確定；④將其換算為施工的配合比。

二、混凝土設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)

第一，在進(jìn)行混凝土配制中應(yīng)進(jìn)行抗裂性對(duì)比試驗(yàn)，確定最優(yōu)良的配合比。第二，混凝土的抗堿一骨料反應(yīng)性能應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求： 首先，堿一碳酸鹽反應(yīng)巖石柱膨脹率或骨料的堿一硅酸反應(yīng)砂漿棒膨脹率需不大于0.10%；其次，如若骨料的堿一硅酸反應(yīng)砂漿棒膨脹率在0.2%～0.3%范圍中的情況，不但要確?；炷恋膲A含量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，而且還必須適量摻加復(fù)合外加劑或有明顯抑制效能的礦物摻合料到混凝土中，且還需開展有關(guān)試驗(yàn)來(lái)證明其抑制情況。第三，鋼筋混凝土中氯離子總含量應(yīng)當(dāng)在膠凝材料總量的 0.10%內(nèi)，包括細(xì)骨料、 粗骨料、礦物摻合料、水、水泥、水泥、 外加劑等所含氯離子含量之和，且預(yù)應(yīng)力混凝土的氯離子總含量應(yīng)當(dāng)不大于膠凝材料總量的 0.06%。第四，要求混凝土含氣量不應(yīng)小于 2.O%。

三、混凝土用原材料及配合比設(shè)計(jì)

1. 配合比設(shè)計(jì)原則

在設(shè)計(jì)混凝土的配合比時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合混凝土耐久性、混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)、原材料品質(zhì)、以及施工工藝對(duì)工作性的要求，并采用計(jì)算、調(diào)配、調(diào)整等步驟來(lái)進(jìn)行確定，確保所配制而成的混凝土能夠符合設(shè)計(jì)強(qiáng)度、施工需求以及耐久性等質(zhì)量要求?；炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)應(yīng)首先考慮混凝土的耐久性要求，然后根據(jù)施工工藝對(duì)拌合物工作性和強(qiáng)度要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。且經(jīng)過試配、調(diào)整，試驗(yàn)合格且確定能符合使用需求的情況下才能夠正式投入施工。此外，還可適當(dāng)摻加優(yōu)質(zhì)的礦渣粉、粉煤灰或硅灰等礦物外加劑到混凝土圖，以提高混凝土的耐久性，改善混凝土的施工性能和抗裂性能。值得注意是，其摻量應(yīng)根據(jù)混凝土的性能通過試驗(yàn)確定。

2. 水泥的質(zhì)量控制

水泥是混凝土中最主要的膠凝材料，選擇優(yōu)質(zhì)的水泥對(duì)混凝土十分重要。在選用水泥時(shí)除配制普通混凝土要注意的因素外，也要注意水泥內(nèi)在質(zhì)量的穩(wěn)定性和與高性能減水劑的相容性，相容性主要表現(xiàn)在用其拌制工作度滿足要求的混凝土?xí)r，水灰比的大小與塌落度經(jīng)時(shí)損失兩方面。目前市面的水泥未追求早期強(qiáng)度，其比表面積一般都遠(yuǎn)超過國(guó)標(biāo)規(guī)定的最小限值，但這會(huì)造成混凝土早期水化升溫的峰值提前到來(lái)，不利于早期裂縫控制，因此在選用水泥時(shí)應(yīng)注意盡量使用水化熱低的水泥。另外，從經(jīng)濟(jì)方面考慮，水泥的富余強(qiáng)度應(yīng)該盡量高。

3. 高性能減水劑的選擇

設(shè)計(jì)配制混凝土，需要摻入高性能外加劑。目前商品混凝土攪拌站普遍使用的高性能減水劑主要是聚羧酸系高性能外加劑，此種外加劑一般都是復(fù)合外加劑，集減水，緩凝，泵送，保塌，引氣等作用于一體。高性能減水劑的使用可以在大幅度地增加預(yù)拌混凝土的坍落度及提高混凝土的強(qiáng)度的同時(shí)，提高混凝土的耐久性。在混凝土中摻人高效減水劑后，使水泥漿體的絮凝結(jié)構(gòu)破壞，釋放出自由水，混凝土的流動(dòng)性顯著提高。高性能減水劑不但要具有高的減水效率，而且要能與水泥相容。減水劑對(duì)坍落度損失的控制特性將決定它是否能夠適合用于混凝土攪拌站或建筑工地的現(xiàn)場(chǎng)澆筑。

4. 礦物摻合料的控制

在混凝土中摻加礦物摻合料能顯著降低混凝土早期水化熱，降低早期開裂風(fēng)險(xiǎn)，提高混凝土耐久性。配制混凝土最常用的礦物摻合料，主要是硅灰、粉煤灰和磨細(xì)活性礦渣等。其中摻加粉煤灰對(duì)改善混凝土工作性能效果方面表現(xiàn)優(yōu)異。粉煤灰顆粒細(xì)微，由于其顆粒形狀與粒徑分布，因此表現(xiàn)出顯著潤(rùn)滑與填充作用，同時(shí)粉煤灰主要成分是氧化硅、氧化鐵和不定量的氧化鋁，對(duì)混凝土后期強(qiáng)度也有一定貢獻(xiàn)，而同時(shí)由于在燃燒時(shí)未充分燃燒的碳在混凝土成型后易氧化造成混凝土表層碳化，影響耐久性。因此在選用粉煤灰是應(yīng)嚴(yán)格檢測(cè)，嚴(yán)禁使用燒失量與細(xì)度不合格的產(chǎn)品。在目前形勢(shì)下，磨細(xì)礦渣粉是目前發(fā)展較快的另一類摻合料，它與粉煤灰不同，由于成分的差異，磨細(xì)礦渣粉有著優(yōu)異的后期強(qiáng)度發(fā)展空間，甚至比水泥強(qiáng)度高很多但早期強(qiáng)度差與水泥，因此摻加此類摻合料能顯著的延緩早期溫峰的到來(lái)同時(shí)提高混凝土的后期強(qiáng)度與耐久性。而硅灰由于其價(jià)格上的劣勢(shì)加上摻加硅灰明顯增加了早期開裂風(fēng)險(xiǎn)，雖然能明顯的增加混凝土的工作性能，但在目前的商品混凝土行業(yè)中使用并不多。

5. 集料

對(duì)混凝土而言，集料最好選用顆粒圓潤(rùn)，粒徑分布合理的品種，同時(shí)細(xì)集料應(yīng)選擇質(zhì)地均勻堅(jiān)固、級(jí)配良好、吸水率低的中粗河砂或人工砂，一般其細(xì)度模數(shù)應(yīng)大于2.6。含泥量應(yīng)小于1.5%。配制C80以上的超高強(qiáng)混凝土?xí)r。其含泥量應(yīng)小于1.0%，有條件時(shí)應(yīng)沖洗后使用；粗集料應(yīng)選擇抗壓強(qiáng)度高和表面相對(duì)粗糙的品種，級(jí)配良好的石灰?guī)r、花崗巖、輝綠巖等碎石或碎卵石較為適用；一般控制粗集料的最大粒徑不宜大于25mm，針片狀顆粒含量不大于5%。不混入風(fēng)化顆粒，含泥量不應(yīng)大于l%；配制C80以上高強(qiáng)混凝土?xí)r，巖石的立方體抗壓強(qiáng)度應(yīng)該比要配制的混凝土強(qiáng)度高20%以上，粗集料的最大粒徑不宜大于20mm，粗集料宜采用2級(jí)配。含泥量不得大于0.5%?；炷林苽渲饕夹g(shù)途徑是利用優(yōu)質(zhì)的化學(xué)外加劑和礦物外加劑?；瘜W(xué)外加劑可改善工作性，生產(chǎn)低水膠比的混凝土，控制混凝土坍落度損失，提高混凝土的致密性

和抗?jié)B性；礦物外加劑可參與水化，起到膠凝材料的作用，改善界面的微觀結(jié)構(gòu)，堵塞混凝土內(nèi)部孔隙，提高混凝土的耐久性。

四、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，不同的配合比設(shè)計(jì)方法都有自己的針對(duì)性和側(cè)重點(diǎn)，沒有一種混凝土配合比設(shè)計(jì)方法對(duì)所有的混凝土都適用，因此，對(duì)于相關(guān)施工人員來(lái)說，不能再根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行相應(yīng)的選擇，一定要結(jié)合設(shè)計(jì)方法，具有針對(duì)性的進(jìn)行選擇，從而能夠充分利用施工材料，降低施工成本。所以對(duì)于施工人員來(lái)說，在實(shí)際配置混凝土?xí)r，一定要結(jié)合工程實(shí)際情況，再通過科學(xué)的計(jì)算，選擇最佳的配合比，進(jìn)而達(dá)到最佳效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王愛彬， 劉彥哲， 張常軍. 混凝土配合比的試配及原材料的選取[J]. 江西建材， 2014（12）.

[2] 曹興龍， 王起才， 鮑學(xué)英. 混凝土配合比設(shè)計(jì)及強(qiáng)度預(yù)測(cè)[J]. 硅酸鹽通報(bào)， 2015（03）.

[3] 陳永堅(jiān). 混凝土原材料選擇及配合比設(shè)計(jì)研究與分析[J]. 中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)， 2014（3）.