混凝土配合比设计影响因素分析及优化策略.docx

1、1 前言对于施工单位来说，若要有效降低施工成本并使混凝土施工质量得到可靠保障，就必须对混凝土配合比进行合理设计。因此，施工单位应当以提高项目工程的整体质量为目的，在设计混凝土配合比的过程中对原材料、施工环境、结构部位与其他方面进行综合考虑，并采取切实可行的优化策略。2 概述混凝土是由胶凝材料、水、骨料和外加剂按不同比例拌合形成的混合物，具有特定的工作性能。 通过胶凝材料与水发生水化反应形成的产物凝胶粒子填充原充水空间，将骨料胶结在一起，形成具有特定功能的结构材料。如何让这个过程按预先设想的方向进行，采用常规材料和常规施工方法获得需要的产物结构，是普通混凝土配合比设计的关键。配合比设计工作是一项

2、预测过程，其目的是：用已知可获得的材料，为达到明确或隐含的要求，按规定的程序，采用最经济的成本控制，使获得的混凝土性能以及其他一些特定需求达到要求。现有的配合比设计方法有：规定方法选择参数设计（以美国 ACI 为代表）、试验优化参数设计（以 JGJ55-2011普通混凝土配合比设计规程为代表）和目前提出的计算优化参数设计方法。按 JGJ55-2011普通混凝土配合比设计规程要求，使用符合要求的材料，通过规程推荐的参数比例， 参考原材料实测结果， 结合经验公式计算获得一些参数，最终获得材料配合比例，然后通过试配验证，获得需要的配合比。但是，现用的规程对材料性能要求较为苛刻，在材料发生波动时，会出

3、现多种性能不符，因此就要求进行试配和按规定期限的验证，且材料发生变化时，需要重新设计。其主要原因还在于这种设计方法无明确的原理， 且未给出材料性能变化时的调整方法，使配合比在使用过程中，要么出现较大的参数不符合现象，要么出现经济不合理现象。 同时，由于目前的材料性能指标多数并不能真实反映材料在配合比中的意义，如何让原材料检测指标指导实际应用，也是一项重要的工作，再加上高性能外加剂和多种掺合料大掺量应用的情况下， 原有的配合比参数已无法反映混凝土实际性能。因此，不对材料通过堆积、填充、水化获得混凝土的原理进行探索，就会在材料、性能、使用条件等发生变化时无所适从，其所生产出来的产品质量就难有保障。

4、如何根据现有的材料，制得合格产品，是对混凝土技术人员的基本要求， 而探讨出科学的配合比设计原理，制定更科学的配合比设计方法是当下最重要的任务。3 混凝土配合比设计需要考虑的关键因素3.1 砂率砂率会影响混凝土中孔隙分布情况，砂率偏高或偏低均会影响混凝土质量。砂率偏高时，水泥浆对拌和物的包裹效果较差，可能导致局部包裹不到位，影响混凝土的和易性，硬化后孔隙数量增加，难以满足实际施工要求。砂率偏低时，水泥浆数量较多，细骨料数量偏少，易出现水泥浆难以有效包裹粗集料的情况，加大混凝土的振捣难度，存在局部振捣不密实问题。3.2 水灰比水灰比作为混凝土设计中的重点指标，必须具有合理性。水灰比偏高时，混凝土的

5、粉料用量相对不足，多余的水分会大量聚积在空洞内。随着时间的延长，在外部温度等因素的作用下，水分开始蒸发，混凝土内部存在较多空洞，影响整体的密实性和稳定性。水灰比偏低时，混凝土偏黏稠，不利于顺利浇筑、振捣，粉料用量偏多导致开裂概率增加。3.3 强度强度会对混凝土的应用效果产生显著影响，适度提高混凝土强度，可以有效地规避突发荷载或其他因素引发的质量问题。应遵循适中原则提高强度，过度增加强度会加大材料投入量，影响工程的经济效益。4 混凝土配合比设计优化策略4.1 掌握多种类型混凝土配合比技术要求充分了解工程施工的技术要求是设计混凝土配合比的前提与基础， 为此设计人员应当掌握与项目工程相关的信息，比如

6、构件尺寸、钢筋之间的距离、工程要求达到的强度等级等等，然后以此为依据对水泥品种和石子粒径进行合理选择。除此之外， 设计人员还应当明确有关混凝土配制的规范标准与工艺要求，并且能够设计特种混凝土，而其设计的混凝土配合比应能够完全满足项目工程的建设需求。对于大体积混凝土来说，设计其配合比时务必首先了解其施工技术要求，然后基于此来确定一些参数，比如强度等级、坍落度、初凝时间等等，接下来再对配合比进行科学设计，并通过不断试验使其得到优化。在这一过程中，既要保证混凝土满足强度要求，也要适当控制水泥在混凝土中的百分比， 并注意提高粉煤灰的使用量， 这样才能达到降低水化热、 减少经济成本、增强混凝土工作性能的目的。若需要设计自密实混凝土配合比，应对此类混凝土的流动性、保塑性、抗收缩性等进行深入分析，也可在调配过程中通过改变石子粒径以及膨胀剂与外加剂的添加量， 来开展不同的试验， 以便于获得最佳配合比。在设计路面混凝土配合比时，应重点考虑坍落度，并将控制对象确定为大粒径石子掺入量，以保证混凝土的耐磨性满足相关要求。总的来说，不同的工程对混凝土的强度、坍落度、流动性等均提出了不尽相同的要求，设计人员应当在