混凝土粒径的选择（动态选择混凝土）

引言

纵观昆明市从1998年世博会前夕至今的商品混凝土发展，目前商品混凝土生产企业已达近百家之多，预拌混凝土的应用已经覆盖了城市房屋建筑工程、交通、水利、铁路、大坝、电站等。由于建筑行业的飞速发展，商品混凝土生产企业的巨增，混凝土试验人员、专业技术人员显得缺乏。某些缺乏专业人才的企业和现场施工队，则更是遵照“常用配合比”或质检部门开据的配合比，完全执行。例如：一旦C30配合比确定下来，则不论冬季还是夏季，不论浇筑的是梁板还是基础，不论是泵送还是塔吊都参照执行。事实上，我们知道混凝土是由多种材料组成的非匀质材料，各种材料的搭配（用量）必须经过精心设计、反复试验、不断优化。尤其在当代，混凝土的材料已经不再是单一的水泥、砂、石了，组成混凝土的材料越来越多样化。

以云南官城商品混凝土有限公司（以下简称“本公司”）的C40P8筏板混凝土为例，所用材料有：水泥、矿粉、粉煤灰、山砂、机制砂、碎石、膨胀剂、聚丙烯纤维、缓凝高效减水剂，当然还有拌合用水。众多的组份和原材料自身不稳定因素增加了我们质量控制的难度，任何一种材料的波动都可能影响混凝土的性能。

因此，我们不再需要“常用配合比”，而应该根据具体工程的技术要求和实际施工现场的原材料等因素，动态选择“最佳”配合比。

1配合比设计的原则

（1）根据耐久性要求，合理选择（准备）原材料。

（2）遵从《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55规范。

（3）必须保证混凝土的抗压（抗折）强度，同时兼顾经济性。

（4）必须保证混凝土拌合物和易性，在满足施工操作性的同时，设计更小的砂率和用水量。

2响配合比的五大因素

2.1原材料质量

在城市发展带动混凝土用量突飞猛进的同时，原材料资源正在紧缺，举例来说：本市政府响应国家政策在加快城市建设的同时兼顾环境保护，已陆续关闭了市区附近的采石场，水泥厂等，使得目前的建筑材料来源比较偏远、成本增加，组织起来有难度。如果同时使用2～3家石场的材料，质量波动不可避免。因客观原因，使得本市的水泥单价超过450元/t，创下历史最高，而且供不应求，某些方量偏大的商品混凝土站不得已使用3种以上的水泥。据我做过的矿粉试验中，能达到S95级的产品生产厂家不足50%，却不知当前正在被几乎所有拌合站使用的矿粉中有多少是合格产品。粉煤灰的质量同样令人担忧，尤其是在雨季，粉煤灰供不应求时，有不少商品混凝土站使用Ⅲ级灰、粗灰、甚至高硫高钙灰。总之，混凝土搅拌站的质量风险正在不断增加，这就要求实验人员必须加大材料检测力度和范围，及时提供准确的检测数据，以数据指导生产配合比的设计必须随现场材料的变化而调整。（以本公司建筑材料为例，给出几种常用材料检测项目和频率。详见表1）：

2.2水胶比

水胶比是指混凝土中的水与胶凝材料的重量比。有耐久性需求的砼，应按照《普通的设计规程》JGJ55规定，确定最大水胶比和最小水泥用量。胶材不变时，用水量增加，水胶比则增大，拌合物稠度减小，流动性变大，但此时砼拌合物易出现离析、泌水现象，泵送时易堵管，浇筑成形后混凝土的收缩增大，易开裂，且密实度降低，影响实体强度和耐久性。而水胶比小时，抗压强度升高，但不利于泵送及施工。高强砼设计时，首先必须使胶结料本身高强化。而不能只靠提高胶凝材料用量减小水胶比的思路来达到提高强度的目的，因为过多的胶材会引起砼内部温度增高，收缩加剧，带来开裂隐患。

2.3砂率

砂率的选择，应视混凝土的技术要求、浇筑部位及浇筑方式等而定。砂的细度模数，级配情况，碎石的规格、级配情况也决定了砂率的大小。对级配良好的石子，砂率的选择以石子的松堆空隙率与砂的松堆空隙率乘积为0.16～0.2为宜。一般，泵送混凝土的砂率不宜小于36%，并不宜大于45%，为此应重视石子的级配，以不同粒径的两级配或三级配后松堆空隙率不大于42%为宜。砂率稍小的混凝土，弹性模量稍大，开裂敏感性降低。

2.4掺和料的运用及应注意的问题

粉煤灰和矿粉是目前最为常用的掺和料，为节能减排、发展绿色混凝土、高强高性能混凝土做出卓越贡献。但在应用中应注意以下问题。

2.4.1细度

细度在一定强度上影响了掺和料的活性与功效。粗的粉煤灰不能达到好的形态效应，颗粒大于45um的粉煤灰不能达到理想的填充效果。同样，粗的矿渣活性指数大大降低，也会带来保水性差等的问题。

2.4.2烧失量

粉煤灰的烧失量在一定程度上影响其需水量，需水量大的掺合料要控制较小的掺量范围。

2.4.3掺量

粉煤灰和矿粉“双掺”时，掺量不宜过多，否则，不仅会使得早期强度偏低，还会降低混凝土碱浓度，破坏钢筋表面的水化氧化铁薄膜，不利于钢筋混凝土的耐久性。冬季施工更应控制掺量范围。

2.4.4高钙灰的运用

高钙灰必须控制掺量范围在10%～15%以内，且经过试验确定。

2.4.5养护

使用掺和料的混凝土比普通混凝土在养护条件上有更高要求，粉煤灰和矿粉“双掺”时，必须加强混凝土的养护。

2.5外加剂的选择和运用

外加剂是混凝土中用量最小，却敏感性最强的材料，必须慎重对待。常用的外加剂包括缓凝剂、减水剂、早强剂、膨胀剂等。本人公司主要使用的是缓凝型高效减水剂，其掺量大小，主要取决于当日水泥情况和砂石的含泥量大小。如奈系减水剂遇高温水泥时适应性骤减，聚羧酸外加剂对高温水泥虽有较好的适应，但遇砂石含泥量大时效果却很不理想，此时自然要调整外加剂的掺量了；冬季施工时还必须考虑掺量对凝结时间的影响；夏季施工时必须考虑高温对坍损的影响。一般建议使用两种外加剂，一是缓凝时间短的、早强的；另一种是凝结时间较长一点的，这样就可根据混凝土的具体要求灵活应用了。

3确定配合比

3.1计算方法及优缺点

配合比的计算方法一般有假定容重法和体积法等（具体步骤不赘述），假定容重法计算简单、快速，但不够精确；体积法的计算涉及多种材料的密度，计算数据较多。计算得出的配合比只是试验的一个依据而已。

3.2修正配合比

往往通过计算所得的配合比，并不能让人满意，必须进行试验，考察和易性、容重、凝结时间、坍落度及损失、强度等指标；并可按增减水胶比的方法修正配合比。在以上性能都满足的情况下，分时间段再复配，考察该配合比的强度波动情况（包括3d、7d、14d、28d、60d强度增长情况）。对有抗渗要求的配合比应做抗渗检测的试验，对早强砼应检测（2d、3d、5d、7d、28d）的强度情况。

3.3确定待用的配合比

能满足以上要求的修正后的配合比，可以视为待用配合比，但应详细记录好该配合比所用的材料情况，不同养护环境条件下的强度情况，大小试模取样的强度差别情况等。

4配合比的运用与优化

配合比的运用中要采集数据（商品混凝土公司一般有条件收集大量数据）绘制图表，掌握该配合比的强度波动情况。分析哪些因素在影响配合比哪方面的效果，制定出一套行之有效的应对措施，比如：原材料变化时，诊对具体的那种材料应该有哪些补救措施；坍落度变化时，是什么原因造成的，应该作哪方面的调整；有特殊要求的混凝土应从哪些方面来达到要求；如何提高混凝土的强度，如何提高混凝土的性能，如何在配合设计方面上防止裂缝等等，只有不断的在实践中总结数据，才能从容应对随时可能出现的各种变化，快速地优化出“最佳”的配合比方案。动态优化过程，详见图1。

5结语

以上所述是确定配合比的一种较为合理的方法。在实际生产中，必须考虑影响混凝土质量的各种因素，包括机械计量误差、天气状况（温湿度）、运输距离、施工进度、施工管理水平、养护情况等一系列因素。今天，在竞争激烈的混凝土行业中，只有掌握灵活、科学的动态配合比确定方法，加上一套行之有效的生产流程控制，才能生产出让顾客满意的混凝土产品。

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