淺談工程中混凝土配合比的優化

吳侃

【摘要】擬通過復配聚羧酸減水劑、摻入礦物摻合料的方法優化混凝土配合比，提高混凝土的力學性能，改善混凝土和易性，優化混凝土節約成本，降低工程造價。

【關鍵詞】聚羧酸減水劑；礦物摻合料；優化配合比；節約成本

引言：

混凝土配合比是現場混凝土質量控制的關鍵因素，它直接影響著混凝土施工的難易，影響著混凝土工程的內在質量及外觀，影響著混凝土的成本，因此對混凝土的配合比如何進行優化調整就顯得尤為必要和迫切。本文根據以前的施工經驗總結的混凝土理論及現場實際經驗和近年來粉煤灰、礦粉在混凝土中的應用，來談一下施工混凝土配合比在性能和經濟方面的優化。

一、原材料的選用及技術要求

1、水泥采用冀東海德堡（涇陽）水泥有限公司生產的普通硅酸鹽水泥P.O42.5，粉煤灰采用神木國華電廠生產的F類Ⅱ級粉煤灰，礦粉為包鋼生產的S95級礦粉，所檢指標分別符合JTG/T F50-2011《公路橋涵技術規范》中表6.15.4、表6.15.8-1、表6.15.8-2的技術要求。

2、粗集料采用5-10mm、10-20mm和16-31.5mm三種規格進行分級采購、運輸、堆放、摻配使用，合成級配符合JTG/T F50-2011《公路橋涵技術規范》中表6.4.3的技術要求。不宜使用單粒級或間斷級配。細集料采用細度模數為2.5-3.0的Ⅱ區中砂，其中大于4.75mm的顆粒含量不應超過3%，0.30mm篩孔通過率不應小于15%。集料所檢其余指標分別符合JTG/T F50-2011《公路橋涵技術規范》中表6.3.1、表6.4.1的技術要求。

3、減水劑：減水劑1采用山西黃騰化工有限公司生產的HT-HPC聚羧酸高性能減水劑。減水劑2采用自己復配的聚羧酸高性能減水劑。所檢指標符合GB 8076-2008中技術要求。

二、混凝土的優化途徑

優化配合比從兩方面著手：礦物摻合料和聚羧酸高性能減水劑

1、優化采取在混凝土中摻入礦物摻合料等量取代水泥，達到滿足施工要求的同時、節省成本、減低工程造價而且提高工程結構的使用壽命。

2、通過上網學習、查閱資料分析掌握聚羧酸減水劑組成成份及功能。在室內通過復配聚羧酸減水劑與采購成品聚羧酸減水劑對比試驗，在技術指標方面達到相同效果時，自己復配減水劑存在的價格優勢。

三、混凝土優化

3.1選定混凝土配合比

混凝土的配合比應根據原材料品質、設計強度等級及施工工藝對工作性的要求，通過計算、試配、調整等步驟選定。配制的混凝土應滿足施工要求，力學要求和耐久性等質量要求。

3.2礦物摻合料優化

在前期已經批復的配合比基礎上進行成本優化，并對混凝土的力學性能和工作性能進行比較?；A配合比見表1

以上述選定的三個配合比為基準配合比進行優化試驗，分別采取單摻（粉煤灰）、雙摻（粉煤灰和礦粉）兩種方法分別試驗，檢測拌合物各種性能滿足要求并成型試件做力學性能試驗。

從拌合物和易性、力學性能、成本對比幾方面分析雙摻（粉煤灰和礦粉）優于單摻（粉煤灰），而單摻（粉煤灰）優于純水泥。經檢測各組混凝土力學性能滿足要求，而且在價格方面明顯低于原配合比的價格。

3.3減水劑優化

我們采用自己復配的外加劑進行配合比試驗，針對拌合物和易性、力學性能、成本對比等方面進行對比。

優化配合比同時考慮強度、耐久性、成本等條件，排除聚羧酸系高效減水劑選用聚羧酸系高性能減水劑。通過上網查詢相關資料和同行業交流，工程現場所用減水劑均為復配后，其由聚羧酸減水劑母液、緩凝劑、保坍劑、消泡劑、引氣劑、水等成分復配而成。進行復配、并做與水泥做相容性試驗，分別確定各廠家聚羧酸減水劑摻量；以減水劑摻量為橫坐標、凈漿流動度為縱坐標做曲線圖，然后做兩直線段曲線的趨勢線，兩趨勢線的交點的橫坐標即為飽和摻量點。根據試驗結果確定三種減水劑與本項目選定的水泥適應性良好，摻量均為膠凝材料的1.0%。 并初步確定各廠家的聚羧酸減水劑配方。用混凝土配合比進行驗證對比。對比試驗時配合比無任何變動且所用原材料與現場材料一致。（砂、碎石均為表面干燥，含水率忽略不計）試驗用配合比采用表1中混凝土配合比。經試拌—調整減水劑配方—試拌，反復試驗驗證，混凝土流動性、黏聚性、保水性等和易性滿足設計及施工要求。

根據自己復配各廠家的的聚羧酸高性能減水劑與山西黃騰化工有限公司的聚羧酸高性能減水劑對比試驗而知，優化混凝土配合比采取自己復配聚羧酸系高性能減水劑思路正確。而且自己復配減水劑經濟實惠、質量穩定，價格遠低于采購成品的價格。

由試驗對比而知自己復配減水劑比采購成品減水劑性價比優越。初步選用山西華凱偉業科技有限公司生產的聚羧酸系高性能減水劑，為驗證復配減水劑的質量，自己復配山西華凱聚羧酸系高性能減水劑10Kg，留樣封存5Kg，另5Kg送至西安公路研究院公路工程試驗檢測中心檢測。檢測結果符合規范要求，復配結果達到理想效果。

根據自己復配外加劑進行比對試驗，各項指標滿足規范及設計要求為此以自己復配外加劑為主采用冀東水泥，選定單摻配合比為現場施工配合比。（根據地域性和業主要求，只能在地面以下部位選用單摻配合比為項目一線施工配合比）

四、現場混凝土施工控制要點

4.1混凝土施工一般規定

水泥到場后不得露天堆放，不同種類的水泥應存儲于不同庫房。水泥由于受潮或其他原因而變質時，應及時運出場外。礦物摻和料在運輸和存儲過程中應有明顯標志，嚴禁與水泥等其他粉狀材料混淆?；炷翍捎枚壔蛉壖壟浯止橇?，粗骨料應分級采購、分級運輸、分級堆放、分級記量。凝土所用的原材料應按品種、規格和檢驗狀態分別標識存放。

4.2混凝土應根據強度等級、耐久性等設計條件要求和原材料品質以及施工工藝、可能的環境條件變化等進行多組配合比設計。配合比選定試驗應提前進行，流出足夠的時間進行配合比調整。當混凝土所用的原材料、施工工藝及環境條件等發生變化時，必須重新選定配合比?；炷涟柚魄?，應測定砂石含水率，并根據測試結果和理論配合比，提出施工配合比。對首盤混凝土的坍落度、含氣量、泌水率、水膠比和拌合物溫度進行測試鑒定。

4.3混凝土用采用強制式攪拌機攪拌，計量系統應定期檢定。攪拌機經大修中修或遷移至新的地點后，應對計量器具重新進行檢定。每一工班正式稱量前，應對計量設備進行檢查。

4.4混凝土輸送設備的運輸能力應滿足混凝土凝結速度和澆注速度的需要。保證澆注過程連續進行。運輸過程中應確?；炷敛话l生離析、漏漿、嚴重泌水及坍落度損失過多等現象。當運至現場的混凝土發生離析現象時，應在澆注前對混凝土進行二次攪拌，嚴禁加水。

4.5混凝土運輸、澆注及間隔的全部時間不應超過混凝土的初凝時間。當下層混凝土初凝后澆注上一層混凝土時，應按施工縫處理?；炷翍謱訚沧?，不得隨意留施工縫?；炷翝沧⑦^程中，應隨時對混凝土進行振搗并保證使其均勻密實。

4.6對于混凝土澆注時的模板溫度、拌合物的入模溫度、拆模時的溫度及養護過程中的溫度，應制定明確的控制方案，并有效實施。

五、現場試驗結果比對：

現場選箱梁和立柱進行對比試驗，采用混凝土回彈法按照國家統一測強曲線，跟蹤檢測試驗的結構。箱梁（單摻）回彈結果推定值59.8 MPa、箱梁（純水泥）回彈結果推定值60.0MPa、立柱（單摻）回彈結果推定值46.8MPa、立柱（純水泥）回彈結果推定值37.6MPa。

六、結束語

通過室內試驗及現場使用檢驗效果可看出復配減水劑不但可以降低混凝土成本，而且能更好調整控制現場混凝土滿足施工要求?；炷林袚饺氲V物摻合料可以有效改善混凝土的力學性能、和易性等更好滿足結構功能要求和施工工藝要求，延長混凝土結構物的使用年限，并且減低工程造價，節約成本。由此可見我們的試驗數據和檢測結果能滿足規范的要求和現場施工的需要是可行的，也證明我們的優化思路是正確的不僅為項目在成本控制方面做出了貢獻，同時摻入摻合料之類工業廢渣有效降低環境污染，為當今的綠色，低碳生活做出了貢獻。

參考文獻：

[1]JTG/T F50-2011《公路橋涵技術規范》 交通部 2011.06

[2]JGJ55-2011 《普通混凝土配合比設計規程》 建設部 2011.04

[3]CECS207-2006 《高性能混凝土應用技術規程》 建設標準協會 2006.10

[4]王子明 《聚羧酸系高性能減水劑》 中國建筑工業出版社 2009.06