混凝土配合比设计优化及质量控制

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摘要:混凝土配合比优化因其具有很大的经济性，对提高工程项目的经济效益有很大影响，因此一直以来在工程项目中每个施工企业都予以着重考虑。沈海复线宁连高速公路宁德段项目工程造价7个亿，主要结构物是桥梁，设计使用年限为100年，混凝土方量总计35万方。该项目地处滨海环境，C35、C40、C50标号的混凝土均为海工混凝土，其中预制梁片2200余片且还有很多跨现浇梁、悬灌梁，设计强度等级为C50海工混凝土。浅谈沈海复线宁连项目C50海工混凝土配合比设计的优化及混凝土在生产过程中的质量控制措施。

关键词:混凝土配合比设计;优化;质量控制

1混凝土配合比优化的主要措施

根据工程项目设计要求及现场实际情况，在满足设计强度、工作性和耐久性要求的前提下，在设计中通过采用添加一些替代物(如粉煤灰、矿渣粉等工业废渣)的措施，合理减少价高材料(如水泥)的用量，降低混凝土费用，提高经济效益。

2C50海工混凝土配合比设计的基本要求

1)混凝土的最大水灰比为0．5，最小水泥用量350kg/m3。2)C50混凝土宜采用不低于42．5硅酸盐水泥。3)最大氯离子含量0．06%，最大碱含量3．0kg/m3。4)氯离子扩散系数≤1．5×1012m2/s。5)设计坍落度:160～200mm。

3水泥混凝土原材料的选择

影响混凝土强度的因素很多，其中混凝土原材料的影响最大，材料的选用在配合比设计中至关重要。因选材不当，后面所做的工作都将失去意义。选材时应注意材料的质量、材料供应的稳定性、更要注意各材料间的适用性或相容性。1)水泥:水泥在混凝土中起胶结作用，水泥品种的选择应选择质量可靠、强度较稳定的水泥且符合规范及设计要求，水泥的强度等级应与配制混凝土强度等级相匹配。2)细集料:混凝土细集料应采用级配良好、无杂物且干净的河沙，优先选用中砂。3)粗集料:粗集料对混凝土强度的形成起到重要的作用，必须具备良好的强度和坚固性，通常采用石料的立方体抗压强度或压碎值来表示，粗集料应选择级配良好的，如果级配不好会造成混凝土分层，在混凝土硬化过程中，不同的收缩性质会增加收缩开裂，因此应采用级配好的粗集料，通过改善混凝土的和易性来防止混凝土的开裂。同时粗集料的含泥量、针片状颗粒含量也会对混凝土造成影响，也应符合有关规范的要求。4)外加剂:在混凝土中掺加外加剂，可以大大减少拌合用水量，在较低的水胶比下，仍能较好的成型密实，以获得混凝土28d的强度。5)外掺料:在混凝土中添加掺合料(如粉煤灰、矿渣粉)，既能提高混凝土的长期强度，又可以明显降低价高材料(水泥)的用量、降低水化热反应、改善混凝土的工作性能，尤其是对降低混凝土成本起着重要作用。但外掺料的掺量比例应根据实际情况通过试验室试验确定。

4配合比设计所用原材料的选定

1)水泥:福建省建阳海螺水泥有限责任公司，品种:P.O42．5，比表面积为349m2/kg，28d实测抗压强度值为46．2MPa。2)细集料:福安赛岐河砂;细度模数2．70。3)粗集料:宁德市飞鸾镇油车岭碎石场，石料立方体抗压强度203．3MPa，压碎值15．4%，含泥量0．3%，针片状颗粒总含量0．6%;品种规格4．75－19．0mm;碎石级配符合规范要求。4)粉煤灰:福建大唐同舟益材环保科技有限公司等级:I级F类掺量10%。5)矿渣粉:福建源鑫建材有限公司等级:S95掺量20%。6)外加剂:南昌金凯建筑材料有限公司聚羧酸系高性能减水剂(JK－1)减水率27．1%。7)水:工地饮用水。

5C50混凝土理论配合比设计

6混凝土配合比试配调整与优化配合比

6．1试拌调整

对上述三个水胶比计算结果分别进行室内试拌，检测拌合物的坍落度、棍度、含砂情况、保水性、粘聚性等性能，以判断混凝土砂率是否合适。如果测得的坍落度大于设计要求，则应该保持砂率不变，增加砂石料用量或者保持水胶比不变，适当减少水泥浆用量;如果测得的坍落度小于设计要求，则应该保持水胶比不变，适当增加水泥浆用量，同时调整砂率。总之在试拌调整过程中，在计算配合比的基础上，保持水胶比不变，尽量采用较少的胶凝材料用量，根据三个水胶比试验结果选择合适的配合比，以节约胶凝材料为原则，通过调整外加剂用量和砂率，使混凝土拌合物的坍落度及和易性等性能满足现场施工要求。

6．2强度验证

在调整好混凝土拌合物性能后，应测定其混凝土拌合物的实际密度以调整配合比中各种材料的实际用量，然后按以上三个水胶比分别制作二组混凝土试件，经28d标准养护后检测其抗压强度是否满足配制强度，混凝土强度验证试验目的就是通过三个不同水胶比的配合比的比较，得到能够满足配制强度要求的、胶凝材料用量经济合理的配合比，以达到配合比优化的目的。

6．3施工配合比的换算与调整

进行施工配合比的换算是因为配合比设计试拌时，均以干燥状态下材料为基准的，故应考虑在施工现场细集料和粗集料的含水率问题，施工时应根据现场实际测得的含水率换算成施工实际用量。通常施工中，细集料的含水率较大，如果不进行施工配合比换算，会造成砂率偏小和用水量偏大，对混凝土坍落度难以控制。施工配合比的调整是指进场的粗、细集料与原设计配合比不相符时，必须对混凝土的砂率和粗、细集料的级配进行相应的调整，如果细集料的细度比原配合比中的偏粗，则应该适当增加细集料的用量并减少水泥浆用量，相反如果细集料的细度比原配合比中的偏细，则应该适当减少细集料的用量并增加水泥浆用量。如果进场的粗集料的某种规格发生变化，应通过筛分试验结果来重新调整不同规格粗集料的掺配比例，重新获得良好的级配。

7施工中的质量控制

宁连工程项目地处福建省宁德市，属于滨海环境，且结构物均为桥梁，C35桩基、C40墩柱、C50梁片标号混凝土均为海工混凝土，试验室对以上标号混凝土均进行了配合比的优化，较大地降低了价高材料(水泥)的用量。为确保优化后的配合比混凝土各项指标满足设计规范要求，在施工过程中项目部及试验室从多方面采取了相应的措施进行质量控制。1)对原材料进行严格把关，杜绝在混凝土拌合物中使用不合格材料，严格按照规范规定的抽检频率及各项指标要求进行检测，尤其是在细集料方面，项目部试验室配备了氯离子含量测定仪，对每批进场的砂进行氯离子含量测定，防止混入海砂，影响混凝土的耐久性及强度质量要求。2)采用称重原则严格控制施工配合比，项目部采用大型拌和设备电子计量系统，并按照要求对计量系统找计量所进行定期标定，且项目部自行购买了砝码对计量系统进行经常性校准，以避免设备计重出现大的偏差，影响配合比中各材料用量，影响混凝土质量。3)在拌和站安排人员监督，严格控制拌合物的搅拌时间;对拌合物的实际坍落度经常检测，并且根据季节及天气情况，及时调整用水量，以免影响拌合物和易性。

8结语

混凝土配合比的优化关键是科学应用配合比。一个好的配合比，不仅要考虑其经济性，而且要把涉及混凝土各种原材料的各项特征进行合理结合，在保证质量的前提下，使优化的配合比可以科学地落实到工程实际施工中。只有科学规范的施工才能降低成本，从而获得更好的经济效益。

参考文献:

［1］长沙理工大学，清华大学．JTG/TB07－01－2006．公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范［S］．北京:人民交通出版社，2006．

［2］中华人民共和国住房和城乡建设部．JGJ55－2010．普通混凝土配合比设计规程［S］．北京:中国建筑工业出版社，2011．

［3］中国建筑材料工业协会．GB/T1596－2005．用于水泥和混凝土中的粉煤灰［S］北京．中国标准出版社，2005．

［4］全国水泥标准化技术委员会．GB/T18046－2008．用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉［S］北京．中国标准出版社，2008.

作者:李丁磊 单位:中铁十六局集团第一工程有限公司