1概述

建築工程的(de)混凝土技術正在(zài)向高強度、高流動性的(de)方向發展，但是(shì)随着高膠凝材料用量，混凝土水化熱高、收縮率大(dà)等一(yī / yì ／yí)系列問題也(yě)更加突出(chū)，混凝土産生裂縫的(de)風險越來(lái)越高，因此做好混凝土配合比設計爲(wéi / wèi)工程建設提供優質服務尤爲(wéi / wèi)重要(yào / yāo)。

一(yī / yì ／yí)個(gè)好的(de)混凝土配合比設計應具備以(yǐ)下兩點；一(yī / yì ／yí)是(shì)要(yào / yāo)因地(dì / de)制宜，工程通常隻能就(jiù)地(dì / de)取材，在(zài)滿足設計要(yào / yāo)求、經濟合理的(de)前提下，需針對當地(dì / de)原材料的(de)特點，對大(dà)工程普遍存在(zài)的(de)原材料波動、材料供應多變的(de)現象要(yào / yāo)有預見性的(de)應對措施。特别是(shì)大(dà)工程，要(yào / yāo)進行不(bù)同材料的(de)優選試驗。二是(shì)要(yào / yāo)結合每個(gè)工程的(de)特點和(hé / huò)難點，針對工程所處當地(dì / de)氣候和(hé / huò)施工特點，有針對性的(de)設計符合工程特性的(de)混凝土配合比，突出(chū)工程亮點。

2設計要(yào / yāo)點

2.1基本參數的(de)選定

2.1.1單位用水量——滿足混凝土拌和(hé / huò)物的(de)和(hé / huò)易性情況下盡量減少

減少單位用水量可以(yǐ)有效降低膠凝材料用量，從而(ér)減少混凝土水化溫升和(hé / huò)塑性收縮，同時(shí)節約工程成本。

影響混凝土單位用水量的(de)因素很多，如骨料最大(dà)粒徑、拌合物坍落度、外加劑、摻和(hé / huò)料摻量、砂石品質級配、骨料最大(dà)粒徑、水泥需水性及使用外加劑情況等。所以(yǐ)，優選原材料尤爲(wéi / wèi)重要(yào / yāo)，可以(yǐ)通過選擇水泥品種、合适骨料級配、砂率、摻合料品種摻量、優質的(de)外加劑等來(lái)降低單位用水量。

⑴水泥品種

從材料試驗的(de)角度來(lái)講，選擇比表面積适中，水泥需水量小，水化熱較低的(de)水泥配制混凝土，有利于(yú)混凝土的(de)溫控和(hé / huò)防裂。

例如某工程需在(zài)高溫季節澆築C25泵送混凝土，若使用中熱水泥和(hé / huò)萘系高效減水劑，水泥用量将達到(dào)303kg/m3，混凝土最高溫度将超過設計标準，爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)降低水泥用量，減少水化熱溫升，使用了(le／liǎo)低熱水泥和(hé / huò)新一(yī / yì ／yí)代聚羧酸類高性能減水劑。中、低熱水泥現場絕熱溫升試驗數據見表1。

由表1可知，中、低熱42.5級水泥混凝土最高溫度分别爲(wéi / wèi)32.0℃、32.2℃，距溫度計埋設時(shí)間均爲(wéi / wèi)19d，雖然2個(gè)品種水泥混凝土的(de)最高溫度和(hé / huò)最高溫度發生時(shí)間基本相同，但低熱水泥混凝土前10d溫度比中熱水泥混凝土低（2～3）℃，14d後中低熱水泥混凝土溫度才基本持平，大(dà)體積混凝土在(zài)采用冷卻通水溫控措施下，最高溫度一(yī / yì ／yí)般在(zài)開倉後（3～5）d出(chū)現，因此，低熱水泥混凝土前期溫度低的(de)特點對控制混凝土最高溫度，防止産生溫度裂縫是(shì)有利的(de)。以(yǐ)聚羧酸類爲(wéi / wèi)主流的(de)新一(yī / yì ／yí)代混凝土超塑化劑特别适合配制對混凝土耐久性、流态、坍落度、強度以(yǐ)及外觀質量要(yào / yāo)求高的(de)工程，在(zài)某大(dà)壩C25F250W10泵送混凝土中應用後，水泥用量由303kg減少到(dào)271kg，對混凝土高溫季節溫控防裂起到(dào)了(le／liǎo)重要(yào / yāo)作用。

通過分析現場施工倉面溫度監測成果：施工采用低熱42.5水泥的(de)部位栓最高溫度在(zài)（19.9-22.8）℃之(zhī)間，最高溫升發生在(zài)開倉後（4.8—5.6）d；施工采用中熱42.5水泥的(de)部位栓最高溫度在(zài)（27.4～29.8）℃之(zhī)間，最高溫升發生在(zài)開倉後3d；施工采用普通42.5水泥的(de)部位碇最高溫度爲(wéi / wèi)31.1℃，最高溫升發生在(zài)開倉後3d。由此可見使用中、低熱水泥降低了(le／liǎo)混凝土水化熱，能有效減少混凝土的(de)絕對溫升，防止混凝土因内外溫差過大(dà)産生拉應力造成溫度裂縫，因此，對于(yú)溫控和(hé / huò)防裂混凝土，宜選擇中、低熱水泥。

（2）粉煤灰品種及摻量

在(zài)設計要(yào / yāo)求内盡可能增大(dà)粉煤灰摻量，在(zài)混凝土中摻一(yī / yì ／yí)定量的(de)優質粉煤灰能等量取代水泥來(lái)減少用水量。在(zài)混凝土中摻一(yī / yì ／yí)定量的(de)粉煤灰能等量取代水泥來(lái)減少混凝土中的(de)水泥用量，以(yǐ)降低混凝土的(de)水化熱溫升，并延緩混凝土水化熱，對防止大(dà)體積混凝土開裂起到(dào)了(le／liǎo)很好的(de)作用。摻入優質I級粉煤灰，其細小顆粒在(zài)混凝土中産生的(de)滾珠效應，能起到(dào)減水、延緩水化熱發生、減少泌水和(hé / huò)離析等作用。資料表明，優質粉煤灰取代20%的(de)水泥可降低（5～10）kg單位用水量，7天内水化熱下降11%，取代40%的(de)水泥時(shí)可降低（10～20）kg單位用水量，7天内水化熱下降25%，可有效降低混凝土的(de)早期溫升，從而(ér)可減少混凝土溫差收縮=粉煤灰的(de)摻入對混凝土的(de)溫控是(shì)有利的(de)，爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)驗證大(dà)摻量粉煤灰是(shì)否對混凝土的(de)力學性能帶來(lái)不(bù)利的(de)影響，我們進行了(le／liǎo)以(yǐ)下試驗。

在(zài)水泥膠砂水膠比、用水量不(bù)變的(de)情況下，不(bù)同粉煤灰摻量下的(de)水泥膠砂強度的(de)關系圖見圖1。

從圖1的(de)試驗曲線可以(yǐ)看出(chū)，用粉煤灰取代部分水泥，對水泥膠砂早期強度影響較大(dà)，而(ér)後期強度，特别是(shì)90d齡期強度随粉煤灰的(de)摻量變化的(de)幅度不(bù)多，可以(yǐ)認爲(wéi / wèi)基本保持一(yī / yì ／yí)緻，這(zhè)種現象主要(yào / yāo)表現爲(wéi / wèi)粉煤灰的(de)後期效應。

在(zài)水膠比爲(wéi / wèi)0.50情況，不(bù)同粉煤灰摻量與混凝土強度及強度發展系數的(de)試驗成果見表2。

從試驗成果可以(yǐ)看出(chū)，粉煤灰的(de)摻量越大(dà)，早期強度發展系數就(jiù)越低，後期強度發展系數就(jiù)越高，同樣體現了(le／liǎo)粉煤灰的(de)後期效應。需要(yào / yāo)說(shuō)明的(de)是(shì)，在(zài)混凝土中摻入粉煤灰，有兩個(gè)方面的(de)作用，一(yī / yì ／yí)方面粉煤灰作爲(wéi / wèi)活性的(de)膠凝材料的(de)組成部分，另一(yī / yì ／yí)方面粉煤灰也(yě)可以(yǐ)作爲(wéi / wèi)惰性的(de)摻和(hé / huò)料。影響混凝土強度的(de)主要(yào / yāo)因素是(shì)水膠比，粉煤灰的(de)摻量對混凝土早期強度影響較大(dà)，對混凝土後期強度并不(bù)敏感，影響不(bù)大(dà)。

⑶優選好的(de)減水劑

選用性能優越的(de)外加劑來(lái)減少單位用水量。好的(de)外加劑有緩凝保坍、增塑、高效減水等性能。萘系緩凝高效減水劑的(de)一(yī / yì ／yí)般減水率在(zài)20%左右，而(ér)聚羧酸類的(de)減水劑可達30%以(yǐ)上(shàng)，可大(dà)大(dà)降低了(le／liǎo)單位用水量及膠凝材料。緩凝型外加劑還能使水泥水化速度減慢，延緩混凝土中溫峰的(de)出(chū)現時(shí)間，降低溫峰的(de)峰值，減小升溫幅度從而(ér)有效控制了(le／liǎo)混凝土的(de)絕對溫升。

2.1.2水膠比——滿足工程設計和(hé / huò)耐久性要(yào / yāo)求經濟合理

在(zài)原材料的(de)品種、質量和(hé / huò)其它條件不(bù)變的(de)情況下，水膠比的(de)大(dà)小直接影響混凝土的(de)強度和(hé / huò)耐久性。水膠比較小時(shí)，混凝土的(de)強度、密實度及耐久性較高，但耗用水泥較多，混凝土發熱量也(yě)較大(dà)。因此，确定水膠比的(de)原則是(shì)：在(zài)滿足強度及耐久性

要(yào / yāo)求的(de)前提下，盡可能選用較大(dà)的(de)水膠比，以(yǐ)節約水泥并滿足大(dà)體積混凝土的(de)低熱性要(yào / yāo)求。對于(yú)強度及耐久性要(yào / yāo)求較低的(de)混凝土，在(zài)确定水膠比時(shí)，還需要(yào / yāo)考慮混凝土的(de)和(hé / huò)易性，不(bù)宜選用過大(dà)的(de)水膠比。因爲(wéi / wèi)水膠比過大(dà)（大(dà)于(yú)0.75）時(shí)，混凝土拌和(hé / huò)物的(de)粘聚性及保水性難以(yǐ)得到(dào)滿足，将會影響混凝土質量并給施工造成困難。

确定水膠比從以(yǐ)下幾個(gè)方面考慮：根據使用工程原材料進行試驗所建立的(de)混凝土強度與水膠比的(de)關系曲線，求得滿足強度要(yào / yāo)求的(de)水膠比。根據耐久性試驗得到(dào)滿足耐久性要(yào / yāo)求的(de)水膠比。施工規範或設計要(yào / yāo)求規定的(de)水膠比最大(dà)允許值。根據以(yǐ)上(shàng)限定條件選得到(dào)的(de)水膠比最小值，便能同時(shí)滿足強度及耐久性要(yào / yāo)求，且綜合考慮經濟合理的(de)要(yào / yāo)求。

2.1.3砂率一(yī / yì ／yí)反映砂和(hé / huò)石子(zǐ)的(de)關系，要(yào / yāo)适宜可調

砂率對混凝土和(hé / huò)易性有較大(dà)影響。砂率太小，則拌和(hé / huò)物中起潤滑作用的(de)砂漿數量較少，混凝土流動性較差，同時(shí)，砂率過小的(de)混凝土在(zài)水膠比較大(dà)的(de)情況下容易産生離析、流漿現象。砂率過大(dà)，骨料總的(de)比表面積大(dà)幅增加，需要(yào / yāo)包裹的(de)漿體的(de)數量也(yě)增多，漿體的(de)數量将顯得過少，混凝土拌和(hé / huò)物的(de)流動性變差，混凝土塑性、内聚性變差，混凝土易分解。在(zài)設計好的(de)配合比中，其含砂率應當是(shì)合理砂率（也(yě)稱最佳砂率）。以(yǐ)下幾種情況要(yào / yāo)減少砂率：

(1)石子(zǐ)最大(dà)粒徑較大(dà)、級配較好、表面光滑時(shí)，合理砂率較小。

(2)砂細度模數較小時(shí)，混凝土的(de)粘聚性容易得到(dào)保證，合理砂率較小。

(3)水膠比較小或混凝土中摻有使拌和(hé / huò)物粘聚性得到(dào)改善的(de)摻和(hé / huò)料(如粉煤灰、矽粉等)時(shí)，水泥漿粘稠，混凝土粘聚性較好，則合理砂率較小。

(4)當摻用引氣劑或減水劑時(shí)，合理砂率可适當減小。

(5)設計要(yào / yāo)求的(de)混凝土流動性較大(dà)時(shí)，混凝土合理砂率較大(dà)；反之(zhī)，當混凝土流動性較小時(shí)，可用較小的(de)砂率。

2.2突出(chū)特殊性一(yī / yì ／yí)-根據工程特點有針對性

根據工程特點和(hé / huò)氣候特征，有針對性的(de)進行配合比設計。比如高寒高海拔區，晝夜溫差大(dà)，對混凝土材料要(yào / yāo)求很高，配合比設計要(yào / yāo)側重于(yú)抗裂方面考慮，原材料可添加合成纖維，減縮劑等，配合比參數可适當增加摻合料摻量；比如高拱壩，其對混凝土變形性能要(yào / yāo)求很高，在(zài)配合比設計時(shí)可使用矽酸二鈣、鐵鋁酸四鈣高的(de)水泥，可提高混凝土的(de)後期韌性及抗拉性能。對于(yú)重力壩，在(zài)配合比設計方面要(yào / yāo)盡可能減少大(dà)體積混凝土膠凝材料，增大(dà)粉煤灰摻量提高混凝土後期強度。對于(yú)大(dà)理石岩性骨料地(dì / de)區，骨料破碎時(shí)容易産生石粉，在(zài)骨料運輸中易出(chū)現裹粉現象，配合比設計過程中可考慮适當減少砂率。總之(zhī)，混凝土配合比選用不(bù)是(shì)套用公式和(hé / huò)經驗一(yī / yì ／yí)成不(bù)變，它需要(yào / yāo)根據不(bù)同工程的(de)不(bù)同特性來(lái)設計。

3設計關鍵步驟

3.1收集工程資料

配合比設計時(shí)應收集相關工程資料，确保相關混凝土技術要(yào / yāo)求準确無誤。需收集的(de)資料主要(yào / yāo)有：

(1)工程的(de)招标、投标文件

在(zài)工程的(de)招投标文件中，對各種部位混凝土相關技術指标及要(yào / yāo)求均會有詳細說(shuō)明，如混凝土強度等級及保證率，混凝土抗滲等級、抗凍等級及其他(tā)性能指标，混凝土限制水膠比及最大(dà)粉煤灰摻量等，以(yǐ)及主要(yào / yāo)或重要(yào / yāo)部位參考配合比。這(zhè)是(shì)配合比設計的(de)前提。

⑵糊單位研究報告

大(dà)型工程在(zài)進行施工配合比設計試驗前，往往會委托1～2家科研單位對備選原材料性能、主要(yào / yāo)部位的(de)混凝土性能進行相關研究試驗，并會根據研究成果推薦參考的(de)配合比。其内容往往較爲(wéi / wèi)全面，可作爲(wéi / wèi)編寫試驗方案時(shí)的(de)重要(yào / yāo)參考資料。

⑶其它單位施工配合比報告

大(dà)型項目主體工程施工往往選擇至少2家施工單位進行，如另一(yī / yì ／yí)家施工單位已先行開展配合比設計工作，應盡可能收集相關報告，作爲(wéi / wèi)編制試驗方案的(de)參考依據。與科研單位研究報告相比，其結果更接近工程實際情況。

(4)其它類似工程資料應收集一(yī / yì ／yí)些類似工程的(de)配合比資料，在(zài)編寫試驗方案時(shí)可參考。通過收集的(de)資料，明确混凝土技術要(yào / yāo)求和(hé / huò)材料的(de)基本性能。

3.2編制配合比設計方案

配合比設計方案包括：

(1)原材料優選，即不(bù)同品種廠家的(de)原材料的(de)性能指标，爲(wéi / wèi)後期進行不(bù)同材料的(de)組合及優選試驗做準備。

(2)配合比參數選定，即配合比的(de)三個(gè)基本參數：水膠比、單位用水量、砂率的(de)确定方法。

(3)不(bù)同材料組合混凝土性能試驗

主要(yào / yāo)是(shì)大(dà)工程的(de)材料供應需多個(gè)備選方案，通過設計不(bù)同的(de)材料的(de)組合方案來(lái)爲(wéi / wèi)工程的(de)配合比提供強有力的(de)保證。

(4)試驗材料及試驗周期計劃。

3.3配合比設計試驗及現場複核

根據方案進行工程配合比設計試驗，綜合分析拌和(hé / huò)物和(hé / huò)硬化試件的(de)試驗結果，從而(ér)确定室内配合比。配合比複核是(shì)對确定的(de)混凝土配合比進行驗證。配合比複核包括兩個(gè)方面，_是(shì)配合比室内複核，二是(shì)配合比現場複核(工藝試驗)。驗證重要(yào / yāo)指标是(shì)否與室内結果符合，通過複核，确定用于(yú)現場的(de)最終施工配合比。

3.4加強質量控制及檢測數據分析，及時(shí)優化調整

工程質量要(yào / yāo)從源頭抓起，對于(yú)混凝土而(ér)言，原材料和(hé / huò)工藝的(de)波動都會影響混凝土的(de)結果，必須對配合比進行調整，如果波動較大(dà)，則需要(yào / yāo)重新進行設計試驗，然而(ér)，重新設計往往周期較長，會影響現場施工進度，同時(shí)由于(yú)施工不(bù)連續也(yě)會造成新的(de)質量隐患，所以(yǐ)保持生産過程材料及工藝穩定尤爲(wéi / wèi)重要(yào / yāo)。

第一(yī / yì ／yí)，首先控制好工程原材料質量，嚴把進場檢測。

第二，加強現場混凝土生産過程原材料和(hé / huò)拌合物檢測試驗，适當提高頻次，及時(shí)調整配合比，如果能做些研究工作，實現混凝土生産過程檢測智能化，及時(shí)掌握每盤混凝土的(de)質量信息，對每一(yī / yì ／yí)盤混凝土進行調整，既可以(yǐ)最大(dà)限度節省原材料，也(yě)可以(yǐ)保證混凝土品質的(de)均勻性，提高混凝土結構的(de)耐久性。

第三，工程施工過程加強現場質量控制數據的(de)統計分析，及時(shí)對配合比進行優化調整。可以(yǐ)通過混凝土配合比優化來(lái)降低膠材總量，減少混凝土水化溫升，還可以(yǐ)節省工程造價。

4總結

總之(zhī)，混凝土配合比設計要(yào / yāo)結合原材料情況有針對性、預見性，配合現場施工工藝，因地(dì / de)制宜的(de)設計出(chū)符合工程特性的(de)配合比，最大(dà)限度的(de)爲(wéi / wèi)工程質量提供強有力的(de)保證。

做好混凝土配合比設計和(hé / huò)現場質量控制，既可以(yǐ)提高混凝土工程施工質量，也(yě)可以(yǐ)最大(dà)限度降低成本。配合比設計是(shì)一(yī / yì ／yí)項經驗性極強的(de)技術工作，雖然都有明确細緻的(de)設計規程，但每個(gè)工程的(de)情況都不(bù)一(yī / yì ／yí)樣，不(bù)同的(de)試驗技術人(rén)員設計的(de)配合比不(bù)盡相同，項目部在(zài)選擇試驗團隊時(shí)應特别考慮設計試驗團隊的(de)經驗與工作經曆。

除此以(yǐ)外，施工項目部還應高度重視原材料供應與生産工藝，不(bù)可馬虎對待。

配合比設計的(de)保證系數是(shì)根據工程前期混凝土原材料和(hé / huò)施工工藝水平确定的(de)，保證系數選取較大(dà)，容易産生強度富餘較多，變異系數大(dà)，不(bù)經濟合理，也(yě)不(bù)利于(yú)大(dà)體積混凝土溫控。_旦從經濟和(hé / huò)溫控角度出(chū)發選擇較小的(de)保證系數時(shí)，相應的(de)混凝土原材料質量、施工工藝也(yě)要(yào / yāo)控制嚴格，才能生産出(chū)又經濟合理又滿足施工高質量要(yào / yāo)求的(de)混凝土。否則，原材料供應與生産工藝的(de)頻繁變動，超出(chū)配合比設計的(de)保證系數，會增大(dà)混凝土質量失控的(de)風險，将嚴重影響工程質量與成本。