水泥混凝土配合比設(shè)計常見問題分析

王洪磊

摘 要：本文通過分析水膠比、試拌和坍落度、強度對比、粉煤灰與礦粉對強度的影響、虧方等問題，明確了水泥混凝土配合比的最佳設(shè)計方式，以供建設(shè)團(tuán)隊研究與參考。

關(guān)鍵詞：水泥混凝土;配合比設(shè)計;常見問題

中圖分類號：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

水泥混凝土的制作方式相對較為簡單，整體施工成本低，具有良好的經(jīng)濟(jì)特性。因此，其在工程中得到了較為廣泛的應(yīng)用。在利用這一材料進(jìn)行施工的過程中，需要采取科學(xué)的配合比設(shè)計方案，才能夠達(dá)到最佳結(jié)構(gòu)性能表現(xiàn)。因此，通過對配合比設(shè)計的關(guān)鍵細(xì)節(jié)進(jìn)行深入研究，可以明確工程建設(shè)環(huán)節(jié)需要采取的應(yīng)用策略，進(jìn)而達(dá)到增強施工質(zhì)量的目標(biāo)，有利于水泥混凝土的進(jìn)一步發(fā)展。

1 選擇適當(dāng)?shù)乃z比

水膠比屬于影響混凝土強度的關(guān)鍵因素之一，在適當(dāng)?shù)姆秶鷹l件下，水膠比越小，混凝土的基礎(chǔ)強度便越高。因此，可以認(rèn)為科學(xué)的水膠比設(shè)計有利于增強水泥混凝土的應(yīng)用質(zhì)量。當(dāng)前，在針對水泥混凝土的水膠比進(jìn)行配置時，大多數(shù)建設(shè)團(tuán)隊都采用了較小的配比進(jìn)行制作，試圖提高混凝土的強度表現(xiàn)。雖然這種應(yīng)用形式在理論上能夠發(fā)揮效果，但其實際上導(dǎo)致了過度設(shè)計的問題發(fā)生。當(dāng)水膠比低于公式計算水膠比時，C50及以上的混凝土可能會出現(xiàn)強度過高的問題[1]。例如，根據(jù)相關(guān)設(shè)計規(guī)程內(nèi)容，C50橋梁混凝土應(yīng)當(dāng)采用的水膠比為0.45。當(dāng)前大部分橋梁施工團(tuán)隊均采用0.30～0.40左右的水膠比數(shù)值，在這種情況下，混凝土28d的強度高達(dá)60 MPa，部分極端情況甚至接近70 MPa左右。這種過度設(shè)計問題不僅僅會造成材料的浪費，還會導(dǎo)致混凝土裂縫問題的產(chǎn)生。同時，C50混凝土通常采用強度等級為52.5的水泥進(jìn)行制作，其顆粒直徑較小，整體水量需求高。如果水量加入過少導(dǎo)致水膠比下降，便會導(dǎo)致水泥在凝結(jié)過程中缺少對應(yīng)的水分，進(jìn)而引起干燥收縮問題。嚴(yán)重情況下，便會導(dǎo)致開裂情況的出現(xiàn)。這種現(xiàn)象會引起混凝土表面出現(xiàn)頭發(fā)絲狀的細(xì)微裂縫，容易降低結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時也不利于美觀度的提升。因此，水泥混凝土的水膠比需要選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)值范圍，避免過小的問題出現(xiàn)。

2 進(jìn)行試拌與坍落度試驗

在水泥混凝土配比的過程中，需要采取試拌與坍落度試驗的措施，降低出現(xiàn)問題的概率，提高應(yīng)用質(zhì)量效果。通常情況下，每盤混凝土進(jìn)行適配的最低攪拌量需要保持粗骨料最大公稱粒徑大于31.5 mm，規(guī)模在20 L左右。如果粗骨料的最大公稱粒徑為40 mm，則需要拌和25 L左右。在混凝土的拌和站進(jìn)料的過程中，應(yīng)當(dāng)取對應(yīng)的試料在實驗室進(jìn)行攪拌，通過這種方式驗證混凝土的工作性能。如果采用新進(jìn)水泥或減水劑進(jìn)行操作，則需要采取試拌驗證配合比的方式，降低出現(xiàn)問題的概率。通常情況下，水泥和減水劑屬于影響混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵因素。例如，在施工溫度條件發(fā)生變化的情況下，水泥與減水劑的生產(chǎn)商便需要優(yōu)化材料的基礎(chǔ)配方，使其能夠適應(yīng)環(huán)境狀態(tài)，降低出現(xiàn)不良問題的概率。在進(jìn)行試拌的過程中，需要盡可能提高拌和數(shù)量。這是由于拌和數(shù)量過少可能會導(dǎo)致問題無法顯現(xiàn)，進(jìn)而影響后續(xù)的施工應(yīng)用，不利于工程建設(shè)質(zhì)量的提升[2]。例如，某試拌環(huán)節(jié)采用了20 L的規(guī)模進(jìn)行處理，在試驗過程中混凝土處于正常狀態(tài)下。然而，當(dāng)在拌和站點進(jìn)行生產(chǎn)時，混凝土卻出現(xiàn)了離析問題，造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，需要提高試拌的數(shù)量規(guī)模，使其能夠反映工程問題，達(dá)到良好的試驗?zāi)繕?biāo)。

3 采取強度對比試驗措施

通常情況下，水泥混凝土需要進(jìn)行強度對比試驗。這一過程需要采用三個差異化配合比進(jìn)行操作，其中一個需要調(diào)整為滿足混凝土工作需求的狀態(tài)，另外兩個的水膠比應(yīng)當(dāng)按照試拌狀態(tài)分別增加或減少0.05。根據(jù)差異化水膠比混凝土的28d強度對比狀態(tài)，繪制基礎(chǔ)曲線，能夠明確應(yīng)當(dāng)采用的水膠比方案。在設(shè)計過程中，經(jīng)常會遇到計算水膠比超過規(guī)范最大值的情況。例如，某橋梁建設(shè)工程應(yīng)用C30類型混凝土，基礎(chǔ)配置強度約為38.2 MPa。其應(yīng)用材料僅僅包括水泥，類型為42.5的硅酸鹽，28d強度46 MPa。在這一過程中，使用的石子類型為碎石，根據(jù)計算公式可以得出水膠比為0.57。然而，根據(jù)相關(guān)施工技術(shù)規(guī)范的內(nèi)容細(xì)節(jié)，寒冷地區(qū)應(yīng)用的極限水膠比為0.50，因此水膠比需要使用0.50的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。在這種情況下，根據(jù)要求進(jìn)行強度對比試驗，增加0.05的數(shù)值后水膠比已經(jīng)達(dá)到0.55，嚴(yán)重超出了橋梁規(guī)范要求。因此，在這種情況下，工程人員無需進(jìn)行強度對比試驗，僅驗證0.50的水膠比是否符合強度需求即可。在結(jié)構(gòu)應(yīng)用C50類型混凝土的情況下，應(yīng)用的水膠比數(shù)值相對較高。因此，通常會采用計算水膠比低的方案進(jìn)行設(shè)計。為了達(dá)到良好的性能強度，需要加入減水劑進(jìn)行操作，改善其基礎(chǔ)表現(xiàn)。工程團(tuán)隊需要保證試拌過程中應(yīng)用的水量與減水劑數(shù)量能夠根據(jù)混凝土的狀態(tài)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，使其可以滿足工作標(biāo)準(zhǔn)，降低出現(xiàn)問題的概率。在這種情況下，水膠比已經(jīng)脫離原有計算的數(shù)值范圍，因此無需進(jìn)行強度對比實驗，直接進(jìn)行應(yīng)用即可。

4 明確粉煤灰與礦粉對強度的影響

在建筑工程項目中，通常需要在混凝土內(nèi)部添加一定數(shù)量的粉煤灰與礦粉，以實現(xiàn)替代水泥的效果。利用這種方式，既可以達(dá)到回收處理的目標(biāo)，也可以顯著降低基礎(chǔ)成本，有利于工程建設(shè)經(jīng)濟(jì)效益的提升。此外，這種方式還能夠強化混凝土的粘聚性，使其達(dá)到良好的性能標(biāo)準(zhǔn)。但是，粉煤灰和礦粉對混凝土的強度存在較為顯著的影響，通常情況下混凝土養(yǎng)護(hù)7天能夠達(dá)到設(shè)計強度標(biāo)準(zhǔn)的70%～80%。但是加入粉煤灰與礦粉成分后，便會導(dǎo)致強度上升曲線進(jìn)入平緩狀態(tài)，整體幅度較小。當(dāng)橋梁采用預(yù)制梁板技術(shù)進(jìn)行建設(shè)時，經(jīng)常需要利用張拉或架梁的施工方案。如果混凝土強度上升速度過慢，便會嚴(yán)重削弱工程效率，不利于整體建設(shè)效果的提升。因此，需要注重粉煤灰與礦粉對混凝土強度的影響，盡可能采取有效的措施進(jìn)行處理，降低出現(xiàn)問題的概率。

5 注意虧方問題

在施工建設(shè)的過程中，工程團(tuán)隊經(jīng)常會遇到設(shè)計用量與實際拌和站混凝土用量出現(xiàn)差異的問題，這一現(xiàn)象通常表現(xiàn)為實際用量比圖紙用量大。在這種情況下，為了保證工程正常進(jìn)行，便需要購買多余部分的混凝土，導(dǎo)致資金消耗上升。這一問題在施工行業(yè)被稱為虧方現(xiàn)象，例如某橋梁工程應(yīng)用混凝土進(jìn)行建設(shè)，圖紙計算需要53 m3的混凝土規(guī)模。然而，在實際澆筑的過程中，使用了55 m3的混凝土，產(chǎn)生了較為明顯的虧方問題。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因較為復(fù)雜，在配合比設(shè)計的過程中，需要針對工作性進(jìn)行調(diào)整，使其能夠滿足基礎(chǔ)需求。隨后，需要測試強度級別，確保合格后才可以進(jìn)入下一環(huán)節(jié)。部分實驗室在設(shè)計過程中，沒有修正混凝土的密度，導(dǎo)致計算配合比無法滿足實際用量。例如，C50混凝土計算密度為2 348 kg/m3，實際密度卻是2 456 kg/m3。如果按照固定的密度進(jìn)行生產(chǎn)，便會導(dǎo)致虧方問題的出現(xiàn)。因此，在混凝土進(jìn)行生產(chǎn)的前期階段，需要進(jìn)行密度修正，避免出現(xiàn)虧方問題，提高水泥混凝土的實際應(yīng)用效果。

6 結(jié)束語

綜上所述，在水泥混凝土進(jìn)行配合比設(shè)計的過程中，相關(guān)人員需要注意常見的問題表現(xiàn)形式，并明確其處理方法。通過這種方式，盡可能提高水泥混凝土的配置質(zhì)量，達(dá)到良好的建設(shè)目標(biāo)，為后續(xù)的工程創(chuàng)設(shè)優(yōu)秀環(huán)境條件。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭杭州.高性能混凝土配合比設(shè)計及其存在的問題研究[J].四川水泥，2019，41（03）：82.

[2]陳琳.淺析水泥混凝土配合比設(shè)計[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2017，5（14）：4876.