混凝土配合比的技術(shù)與技藝分析

1、混凝土配合比的技術(shù)與技藝（一）轉(zhuǎn)變思想觀念，更全面地做好試驗(yàn)工作我國(guó)水泥基混凝土的大量應(yīng)用由80年代至今已有近40年的歷程了，從初始簡(jiǎn)單四組分的組成，即水泥以建筑施工使用的普通硅酸鹽水泥和預(yù)制構(gòu)件使用的礦渣硅酸鹽水泥為主的水硬性材料，細(xì)骨料均為天然砂，粗骨料包括有卵石（含碎卵）和不同巖礦山碎石，拌和使用的水以潔凈水為主。隨著材料技術(shù)的發(fā)展到現(xiàn)在較為復(fù)雜的多組分，即膠凝材料中的水泥功能更全的水硬性材料，其他膠凝材料中具有水硬性或火山灰性質(zhì)或非活性但具有明顯結(jié)構(gòu)性質(zhì)的細(xì)粒粉體料的摻合料；細(xì)骨料的范圍也拓展了，包括有天然砂和人工砂，粗骨料變化不大，基本還是以粒徑大于5mm的固體顆粒，只是從環(huán)境保護(hù)和

2、資源整合要求出發(fā)增加了不同巖礦的尾礦，而拌合水包括了潔凈水、中水和回收水等等。多組分中變化比較大的就是使用了具有改變拌合物性能或硬化后結(jié)構(gòu)性能或結(jié)構(gòu)壽命期內(nèi)環(huán)境因素的使用要求且具有化學(xué)性質(zhì)的外加劑材料，使得組成水泥基混凝土的材料的組分超過(guò)了六種，表面看使用的材料變的多種類(lèi)了，但從結(jié)構(gòu)受力和建筑壽命期內(nèi)質(zhì)量保證的要求來(lái)看，應(yīng)該是由簡(jiǎn)單的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求變?yōu)楦雨P(guān)注結(jié)構(gòu)耐久性技術(shù)方面的實(shí)際現(xiàn)狀。這些材料的使用變化，對(duì)于硬化后的混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)變得更加復(fù)雜和不確定性了，因此配合比設(shè)計(jì)工作也就不是簡(jiǎn)單地將材料按照一定的比例進(jìn)行搭配的技術(shù)，而需要與時(shí)俱進(jìn)將配合比設(shè)計(jì)從初始的使用材料復(fù)試后基本性質(zhì)的已知，轉(zhuǎn)變

3、成通過(guò)試驗(yàn)試配結(jié)果可以滿足混凝土結(jié)構(gòu)需要的、可知的一個(gè)整體技術(shù)與技藝管理的過(guò)程。（二）技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)避免“從眾思維”混凝土是一種應(yīng)用性結(jié)構(gòu)性材料的統(tǒng)稱，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶I(yè)理論支持是首要的，同時(shí)也不可能離開(kāi)經(jīng)驗(yàn)的支持，而實(shí)際的結(jié)果更會(huì)推動(dòng)理論水平的升華，就如同規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)，隨著社會(huì)的發(fā)展會(huì)有滯后性，但是基本原理或原則規(guī)定一定是正確的。水泥基混凝土至今已經(jīng)有100多年的歷史了，不能說(shuō)由于材料的某些品種增加了，就完全否定了水灰比的科學(xué)概念（小竅門(mén)代替不了范式轉(zhuǎn)換）。行業(yè)中的科研技術(shù)人員一定會(huì)尊重基礎(chǔ)理論知識(shí)的貢獻(xiàn)，不會(huì)站在社會(huì)發(fā)展現(xiàn)狀去完全否定以前的技術(shù)，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步是時(shí)代發(fā)展的必然，不存在萬(wàn)能的一蹴而就方法。

4、混凝土的生產(chǎn)是一個(gè)與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)有密切關(guān)系的技術(shù)管理過(guò)程，一定要在充分了解和掌握所組成的基礎(chǔ)性材料的基本特性后（復(fù)試結(jié)果），通過(guò)合理的比例與試拌，各項(xiàng)指標(biāo)都應(yīng)滿足預(yù)計(jì)要求的綜合技術(shù)的體現(xiàn)，絕非僅是評(píng)價(jià)單一的拌合物狀態(tài)就能確定的配合比技術(shù)，尤其是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的基本的保證。（三）混凝土配合比設(shè)計(jì)是一門(mén)藝術(shù)（1）配合比設(shè)計(jì)基本原則配合比設(shè)計(jì)工作基本原則是根據(jù)選用的材料經(jīng)過(guò)復(fù)試定出既能滿足使用的工作性要求和強(qiáng)度以及耐久性等其他技術(shù)要求且經(jīng)濟(jì)合理的混凝土各組成部分的比例。在以塑性混凝土為主的配合比設(shè)計(jì)時(shí)，首先作為固定生產(chǎn)工藝所使用的材料基本都是長(zhǎng)期質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定的（也按批次抽檢）的水泥，骨料也是基本固定品

5、種和規(guī)格。而建筑施工（主要為磚混結(jié)構(gòu)的圈梁或組合柱等）一般使用袋裝水泥?？傮w使用水泥質(zhì)量相對(duì)比都是穩(wěn)定的，如北京地區(qū)為首都牌水泥，南口地區(qū)碎石和龍鳳山地區(qū)河砂。由于穩(wěn)定（一次批號(hào)）生產(chǎn)所用的配合比一旦經(jīng)過(guò)復(fù)演式的試配全部滿足設(shè)計(jì)要求后，就可以正式應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。同時(shí)每月都會(huì)對(duì)抗壓強(qiáng)度進(jìn)行規(guī)范的數(shù)理統(tǒng)計(jì)，找出相關(guān)的參數(shù)變化（平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)），再結(jié)合生產(chǎn)過(guò)程中的問(wèn)題如工藝變化、環(huán)境因素、起吊強(qiáng)度、脫模強(qiáng)度和標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度等，都要對(duì)實(shí)時(shí)的配合比進(jìn)行必要的調(diào)整或修正。任何一個(gè)實(shí)際生產(chǎn)使用的配合比都要求定期進(jìn)行全部參數(shù)的試配試驗(yàn)，以保證產(chǎn)品質(zhì)量滿足要求的穩(wěn)定性。配合比應(yīng)以材料差異和不同的特性，需要

6、綜合分析全面考慮數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的數(shù)據(jù)和結(jié)果。一般以平均值的大與小考慮調(diào)整配合比；標(biāo)準(zhǔn)差要分析整個(gè)過(guò)程質(zhì)量控制的波動(dòng)主要在哪些環(huán)節(jié)（如計(jì)量？攪拌？成型？振搗或養(yǎng)護(hù)等）；最小值考慮原材料供應(yīng)質(zhì)量波動(dòng)或計(jì)量的偏差。由于以上的數(shù)據(jù)結(jié)果都會(huì)與實(shí)時(shí)使用的各種材料的基本性質(zhì)有關(guān)系，所以使用數(shù)理統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析要以所用材料的復(fù)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)綜合考慮，這樣才具有可靠性。由于混凝土的生產(chǎn)過(guò)程受到很多因素的影響，出現(xiàn)波動(dòng)應(yīng)該是正常的，所以調(diào)整配合比時(shí)必須慎重，輕易不要僅以一次統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)就盲目的調(diào)整材料比例，尤其是膠凝材料（水泥）。在結(jié)構(gòu)驗(yàn)收合格標(biāo)準(zhǔn)上的保證率有不同的統(tǒng)計(jì)方法，如統(tǒng)計(jì)法的保證率允許95%，而用非數(shù)理統(tǒng)

7、計(jì)法對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的要求的保證率就是115%，所以任何一個(gè)配合比的使用絕非僅是以生產(chǎn)試驗(yàn)室的配合比達(dá)到設(shè)計(jì)值就可以的。水泥是主要的膠凝材料，一般都是要求提前進(jìn)行對(duì)水泥檢測(cè)，至少要求有安定性和早期強(qiáng)度的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。強(qiáng)度試驗(yàn)又根據(jù)水泥品種的不同有不同齡期的膠砂強(qiáng)度要求，判斷合格與否需要28天的齡期出結(jié)果（骨料23天），所以凡是申請(qǐng)配合比數(shù)據(jù)的都要求至少提前一個(gè)月以上的時(shí)間，先行將擬用的材料進(jìn)行主要參數(shù)的試驗(yàn)檢測(cè)。在做配合比設(shè)計(jì)時(shí)，試驗(yàn)單位可以先按照水泥合格證提供的數(shù)據(jù)為原則，考慮實(shí)際計(jì)算試配強(qiáng)度時(shí)，可以用一般地區(qū)或相對(duì)熟悉的水泥的質(zhì)量狀況，采用水泥標(biāo)準(zhǔn)值的1.081.13的系數(shù)進(jìn)行計(jì)算水灰比（

8、系數(shù)主要依據(jù)以前有的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，也可以用對(duì)應(yīng)的水泥品種已有的快速養(yǎng)護(hù)與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)對(duì)比的回歸數(shù)據(jù)進(jìn)行推算使用），一般一個(gè)混凝土強(qiáng)度等級(jí)的試配至少要有3個(gè)相鄰水灰比的數(shù)據(jù)比對(duì)（包括砂率），對(duì)于2個(gè)強(qiáng)度等級(jí)以上的配合比試配。為減少一定的工作量也可以采用系列水灰比進(jìn)行試配，道理非常簡(jiǎn)單，因?yàn)榛炷了玫牟牧喜⒉皇欠€(wěn)定且唯一的數(shù)據(jù)，存在很多不確定的因素，而僅以理想狀態(tài)“設(shè)計(jì)”的混凝土配合比例值，其預(yù)期結(jié)果是否能準(zhǔn)確達(dá)到，都必須有實(shí)際的數(shù)據(jù)才能予以確定。這樣依據(jù)3個(gè)臨近水灰比的數(shù)據(jù)值，統(tǒng)計(jì)出對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)值（水灰比與強(qiáng)度），并以此為確定依據(jù)。每個(gè)配合比的強(qiáng)度變化（早期的、后期的或加速養(yǎng)護(hù)的）都有相關(guān)性，對(duì)于相同品

9、種的水泥或骨料也都有一定的數(shù)據(jù)回歸統(tǒng)計(jì)，所以任何一個(gè)配合比一定是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的過(guò)程數(shù)據(jù)結(jié)果均合格或是滿足才正式在生產(chǎn)中使用。（2）配合比設(shè)計(jì)基本原理配合比設(shè)計(jì)工作的基本原理是建立4個(gè)未知數(shù)，如水泥、砂、石和水間相互關(guān)系的方程式（JGJ55），這些數(shù)據(jù)體現(xiàn)混凝土性能的變化規(guī)律，包括有強(qiáng)度、水灰比和砂率?，F(xiàn)在的配合比設(shè)計(jì)方法有多種，主要找到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，在中國(guó)的現(xiàn)階段，尤其是自然資源的嚴(yán)重匱乏和生產(chǎn)的利益驅(qū)動(dòng)，材料的不確定性和不穩(wěn)定性始終存在，所以不存在通過(guò)精準(zhǔn)的計(jì)算或量化就能保證目標(biāo)滿足的配合比例（與先進(jìn)國(guó)家的材料穩(wěn)定和誠(chéng)信有明顯的差距）。試驗(yàn)室配合比設(shè)計(jì)只是一種估算，耐維爾曾在混凝土性能中說(shuō)清楚了該

10、問(wèn)題。在設(shè)計(jì)（計(jì)算或初算也可以稱估算）試驗(yàn)室配合比的工作中，除基本原理和基本原則要掌握之外，關(guān)鍵是配合比設(shè)計(jì)人員一定要具備兩個(gè)基本條件。作為一般配合比的設(shè)計(jì)人員，首先應(yīng)具備專業(yè)學(xué)習(xí)的經(jīng)歷，同時(shí)還應(yīng)該熟知基礎(chǔ)材料試驗(yàn)參數(shù)數(shù)據(jù)的分析和判斷，如水泥各參數(shù)的指標(biāo)值對(duì)選取搭配與其他材料的初始比例關(guān)系，如何針對(duì)骨料的參數(shù)數(shù)據(jù)找到較為合理的配伍比例；而且還應(yīng)該清楚所選用的每種材料，在所設(shè)計(jì)的配合比例中的功能是什么；甚至還應(yīng)清楚施工工藝過(guò)程管理的實(shí)際。其次由于水泥基混凝土是一種結(jié)構(gòu)性材料，主要應(yīng)用于工程施工，配合比設(shè)計(jì)人員還應(yīng)掌握必要的混凝土施工技能，如對(duì)不同的環(huán)境條件、不同的澆筑方式、不同的振搗設(shè)備，甚至是

11、模板對(duì)混凝土拌合物的要求等。配合比設(shè)計(jì)除了掌握混凝土中各組分的特性以及材料性質(zhì)對(duì)混凝土的和易性、強(qiáng)度、耐久性影響分析判斷外，還應(yīng)對(duì)用于結(jié)構(gòu)位置的受力要求，如構(gòu)件是受彎還是受壓、不同構(gòu)件的鋼筋保護(hù)層、是否有節(jié)點(diǎn)位置的澆筑等都需要有所了解。所以配合比設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的管理工作，是一項(xiàng)技術(shù)與技藝綜合知識(shí)掌握的過(guò)程管理。（三）混凝土配合比設(shè)計(jì)需要?jiǎng)討B(tài)管理混凝土配合比不僅僅是一個(gè)計(jì)量數(shù)據(jù)比例的稱量過(guò)程，尤其是原材料始終存在著不確定性。對(duì)于如膠凝材料中的礦物組分和加入的某些化學(xué)成分的材料與用于混凝土中的比例、與其他材料的配伍和相容性，以及如何設(shè)計(jì)比例值的工作顯得更為重要。混凝土配合比設(shè)計(jì)與使用是一個(gè)較

12、為嚴(yán)格的過(guò)程，不能走捷徑，更不要將數(shù)據(jù)的拼湊作為配合比設(shè)計(jì)的參數(shù)，如水泥強(qiáng)度用熟料的氧化物數(shù)量加減拼湊來(lái)計(jì)算水泥強(qiáng)度。其實(shí)水泥ISO法規(guī)定的強(qiáng)度檢測(cè)方法只是一種規(guī)定的前提要求而已（0.5的水灰比；1:3的灰砂比），而球磨加工水泥中會(huì)添加一些混合材（多重因素考慮），會(huì)形成不同品種和強(qiáng)度的數(shù)據(jù)，也就是熟料與水泥不是一回事。水泥膠砂的抗壓強(qiáng)度也并非只是由水泥的量所決定的，更不可以此“推論”出一個(gè)立方米水泥的“強(qiáng)度貢獻(xiàn)”。混凝土的強(qiáng)度是由所有組成材料共同配合的密實(shí)性所決定的，況且水泥漿體強(qiáng)度，是水和水泥粉體料共同構(gòu)成的，將其分開(kāi)單獨(dú)考慮既不科學(xué)，也很“愚昧”，所以漿體強(qiáng)度與膠砂強(qiáng)度不能等同。配合比設(shè)計(jì)應(yīng)科學(xué)合理，使用工程中所要求或是提供的原材料，合理地按一定比例確定各原材料質(zhì)量，并滿足施工工藝要求（工序、設(shè)備、環(huán)境），以達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)的安全與耐久性?，F(xiàn)在有的試驗(yàn)管理崗位工作的人員，可能想盡快承擔(dān)工作“重任”，總想找到一些配合比的配方，或是找到一條捷徑，這是不負(fù)責(zé)任的，也