動(dòng)態(tài)選擇混凝土“最佳”配合比

1、動(dòng)態(tài)選擇混凝土“最佳”配合比0引言縱觀昆明市從1998年世博會(huì)前夕至今的商品混凝土發(fā)展，目前商品混凝土生產(chǎn)企業(yè)已達(dá)近百家之多，預(yù)拌混凝土的應(yīng)用已經(jīng)覆蓋了城市房屋建筑工程、交通、水利、鐵路、大壩、電站等。由于建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，商品混凝土生產(chǎn)企業(yè)的巨增，混凝土試驗(yàn)人員、專業(yè)技術(shù)人員顯得缺乏。某些缺乏專業(yè)人才的企業(yè)和現(xiàn)場(chǎng)施工隊(duì)，則更是遵照“常用配合比”或質(zhì)檢部門開(kāi)據(jù)的配合比，完全執(zhí)行。例如：一旦C30配合比確定下來(lái)，則不論冬季還是夏季，不論澆筑的是梁板還是基礎(chǔ)，不論是泵送還是塔吊都參照?qǐng)?zhí)行。事實(shí)上，我們知道混凝土是由多種材料組成的非勻質(zhì)材料，各種材料的搭配（用量）必須經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)、反復(fù)試驗(yàn)、不斷優(yōu)

2、化。尤其在當(dāng)代，混凝土的材料已經(jīng)不再是單一的水泥、砂、石了，組成混凝土的材料越來(lái)越多樣化。以云南官城商品混凝土有限公司（以下簡(jiǎn)稱“本公司”）的C40P8筏板混凝土為例，所用材料有：水泥、礦粉、粉煤灰、山砂、機(jī)制砂、碎石、膨脹劑、聚丙烯纖維、緩凝高效減水劑，當(dāng)然還有拌合用水。眾多的組份和原材料自身不穩(wěn)定因素增加了我們質(zhì)量控制的難度，任何一種材料的波動(dòng)都可能影響混凝土的性能。因此，我們不再需要“常用配合比”，而應(yīng)該根據(jù)具體工程的技術(shù)要求和實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)的原材料等因素，動(dòng)態(tài)選擇“最佳”配合比。1配合比設(shè)計(jì)的原則（1）根據(jù)耐久性要求，合理選擇（準(zhǔn)備）原材料。（2）遵從普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程JGJ55規(guī)

3、范。（3）必須保證混凝土的抗壓（抗折）強(qiáng)度，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性。（4）必須保證混凝土拌合物和易性，在滿足施工操作性的同時(shí)，設(shè)計(jì)更小的砂率和用水量。2響配合比的五大因素2.1原材料質(zhì)量在城市發(fā)展帶動(dòng)混凝土用量突飛猛進(jìn)的同時(shí)，原材料資源正在緊缺，舉例來(lái)說(shuō)：本市政府響應(yīng)國(guó)家政策在加快城市建設(shè)的同時(shí)兼顧環(huán)境保護(hù)，已陸續(xù)關(guān)閉了市區(qū)附近的采石場(chǎng)，水泥廠等，使得目前的建筑材料來(lái)源比較偏遠(yuǎn)、成本增加，組織起來(lái)有難度。如果同時(shí)使用23家石場(chǎng)的材料，質(zhì)量波動(dòng)不可避免。因客觀原因，使得本市的水泥單價(jià)超過(guò)450元/t，創(chuàng)下歷史最高，而且供不應(yīng)求，某些方量偏大的商品混凝土站不得已使用3種以上的水泥。據(jù)我做過(guò)的礦粉試驗(yàn)中，能

4、達(dá)到S95級(jí)的產(chǎn)品生產(chǎn)廠家不足50%，卻不知當(dāng)前正在被幾乎所有拌合站使用的礦粉中有多少是合格產(chǎn)品。粉煤灰的質(zhì)量同樣令人擔(dān)憂，尤其是在雨季，粉煤灰供不應(yīng)求時(shí)，有不少商品混凝土站使用級(jí)灰、粗灰、甚至高硫高鈣灰。總之，混凝土攪拌站的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)正在不斷增加，這就要求實(shí)驗(yàn)人員必須加大材料檢測(cè)力度和范圍，及時(shí)提供準(zhǔn)確的檢測(cè)數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)指導(dǎo)生產(chǎn)配合比的設(shè)計(jì)必須隨現(xiàn)場(chǎng)材料的變化而調(diào)整。（以本公司建筑材料為例，給出幾種常用材料檢測(cè)項(xiàng)目和頻率。詳見(jiàn)表1）：2.2水膠比水膠比是指混凝土中的水與膠凝材料的重量比。有耐久性需求的砼，應(yīng)按照普通的設(shè)計(jì)規(guī)程JGJ55規(guī)定，確定最大水膠比和最小水泥用量。膠材不變時(shí)，用水量增加，

5、水膠比則增大，拌合物稠度減小，流動(dòng)性變大，但此時(shí)砼拌合物易出現(xiàn)離析、泌水現(xiàn)象，泵送時(shí)易堵管，澆筑成形后混凝土的收縮增大，易開(kāi)裂，且密實(shí)度降低，影響實(shí)體強(qiáng)度和耐久性。而水膠比小時(shí)，抗壓強(qiáng)度升高，但不利于泵送及施工。高強(qiáng)砼設(shè)計(jì)時(shí)，首先必須使膠結(jié)料本身高強(qiáng)化。而不能只靠提高膠凝材料用量減小水膠比的思路來(lái)達(dá)到提高強(qiáng)度的目的，因?yàn)檫^(guò)多的膠材會(huì)引起砼內(nèi)部溫度增高，收縮加劇，帶來(lái)開(kāi)裂隱患。2.3砂率砂率的選擇，應(yīng)視混凝土的技術(shù)要求、澆筑部位及澆筑方式等而定。砂的細(xì)度模數(shù)，級(jí)配情況，碎石的規(guī)格、級(jí)配情況也決定了砂率的大小。對(duì)級(jí)配良好的石子，砂率的選擇以石子的松堆空隙率與砂的松堆空隙率乘積為0.160.2為宜。

6、一般，泵送混凝土的砂率不宜小于36%，并不宜大于45%，為此應(yīng)重視石子的級(jí)配，以不同粒徑的兩級(jí)配或三級(jí)配后松堆空隙率不大于42%為宜。砂率稍小的混凝土，彈性模量稍大，開(kāi)裂敏感性降低。2.4摻和料的運(yùn)用及應(yīng)注意的問(wèn)題粉煤灰和礦粉是目前最為常用的摻和料，為節(jié)能減排、發(fā)展綠色混凝土、高強(qiáng)高性能混凝土做出卓越貢獻(xiàn)。但在應(yīng)用中應(yīng)注意以下問(wèn)題。2.4.1細(xì)度細(xì)度在一定強(qiáng)度上影響了摻和料的活性與功效。粗的粉煤灰不能達(dá)到好的形態(tài)效應(yīng)，顆粒大于45um的粉煤灰不能達(dá)到理想的填充效果。同樣，粗的礦渣活性指數(shù)大大降低，也會(huì)帶來(lái)保水性差等的問(wèn)題。2.4.2燒失量粉煤灰的燒失量在一定程度上影響其需水量，需水量大的摻合料

7、要控制較小的摻量范圍。2.4.3摻量粉煤灰和礦粉“雙摻”時(shí)，摻量不宜過(guò)多，否則，不僅會(huì)使得早期強(qiáng)度偏低，還會(huì)降低混凝土堿濃度，破壞鋼筋表面的水化氧化鐵薄膜，不利于鋼筋混凝土的耐久性。冬季施工更應(yīng)控制摻量范圍。2.4.4高鈣灰的運(yùn)用高鈣灰必須控制摻量范圍在10%15%以內(nèi)，且經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定。2.4.5養(yǎng)護(hù)使用摻和料的混凝土比普通混凝土在養(yǎng)護(hù)條件上有更高要求，粉煤灰和礦粉“雙摻”時(shí)，必須加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)。2.5外加劑的選擇和運(yùn)用外加劑是混凝土中用量最小，卻敏感性最強(qiáng)的材料，必須慎重對(duì)待。常用的外加劑包括緩凝劑、減水劑、早強(qiáng)劑、膨脹劑等。本人公司主要使用的是緩凝型高效減水劑，其摻量大小，主要取決于當(dāng)日

8、水泥情況和砂石的含泥量大小。如奈系減水劑遇高溫水泥時(shí)適應(yīng)性驟減，聚羧酸外加劑對(duì)高溫水泥雖有較好的適應(yīng)，但遇砂石含泥量大時(shí)效果卻很不理想，此時(shí)自然要調(diào)整外加劑的摻量了；冬季施工時(shí)還必須考慮摻量對(duì)凝結(jié)時(shí)間的影響；夏季施工時(shí)必須考慮高溫對(duì)坍損的影響。一般建議使用兩種外加劑，一是緩凝時(shí)間短的、早強(qiáng)的；另一種是凝結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)一點(diǎn)的，這樣就可根據(jù)混凝土的具體要求靈活應(yīng)用了。3確定配合比3.1計(jì)算方法及優(yōu)缺點(diǎn)配合比的計(jì)算方法一般有假定容重法和體積法等（具體步驟不贅述），假定容重法計(jì)算簡(jiǎn)單、快速，但不夠精確；體積法的計(jì)算涉及多種材料的密度，計(jì)算數(shù)據(jù)較多。計(jì)算得出的配合比只是試驗(yàn)的一個(gè)依據(jù)而已。3.2修正配合比往

9、往通過(guò)計(jì)算所得的配合比，并不能讓人滿意，必須進(jìn)行試驗(yàn)，考察和易性、容重、凝結(jié)時(shí)間、坍落度及損失、強(qiáng)度等指標(biāo)；并可按增減水膠比的方法修正配合比。在以上性能都滿足的情況下，分時(shí)間段再?gòu)?fù)配，考察該配合比的強(qiáng)度波動(dòng)情況（包括3d、7d、14d、28d、60d強(qiáng)度增長(zhǎng)情況）。對(duì)有抗?jié)B要求的配合比應(yīng)做抗?jié)B檢測(cè)的試驗(yàn)，對(duì)早強(qiáng)砼應(yīng)檢測(cè)（2d、3d、5d、7d、28d）的強(qiáng)度情況。3.3確定待用的配合比能滿足以上要求的修正后的配合比，可以視為待用配合比，但應(yīng)詳細(xì)記錄好該配合比所用的材料情況，不同養(yǎng)護(hù)環(huán)境條件下的強(qiáng)度情況，大小試模取樣的強(qiáng)度差別情況等。4配合比的運(yùn)用與優(yōu)化配合比的運(yùn)用中要采集數(shù)據(jù)（商品混凝土公司一般有條件收集大量數(shù)據(jù)）繪制圖表，掌握該配合比的強(qiáng)度波動(dòng)情況。分析哪些因素在影響配合比哪方面的效果，制定出一套行之有效的應(yīng)對(duì)措施，比如：原材料變化時(shí)，針對(duì)具體的那種材料應(yīng)該有哪些補(bǔ)救措施；坍落度變化時(shí)，是什么原因造成的，應(yīng)該作哪方面的調(diào)整；有特殊要求的混凝土應(yīng)從哪些方面來(lái)達(dá)到要求；如何提高混凝土的強(qiáng)度，如何提高混凝土的性能，如何在配合設(shè)計(jì)方面上防止裂縫等等，只有不斷的在實(shí)踐中總結(jié)數(shù)據(jù)，才能從容應(yīng)對(duì)隨時(shí)可能出現(xiàn)的各種變化，快速地優(yōu)化出“最佳”的配合比方案。動(dòng)態(tài)優(yōu)化過(guò)程，詳見(jiàn)圖1。5結(jié)語(yǔ)以上所述是確