混凝土配合比設計優化及質量控制

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摘要:混凝土配合比優化因其具有很大的經濟性，對提高工程項目的經濟效益有很大影響，因此一直以來在工程項目中每個施工企業都予以著重考慮。沈海復線寧連高速公路寧德段項目工程造價7個億，主要結構物是橋梁，設計使用年限為100年，混凝土方量總計35萬方。該項目地處濱海環境，C35、C40、C50標號的混凝土均為海工混凝土，其中預制梁片2200余片且還有很多跨現澆梁、懸灌梁，設計強度等級為C50海工混凝土。淺談沈海復線寧連項目C50海工混凝土配合比設計的優化及混凝土在生產過程中的質量控制措施。

關鍵詞:混凝土配合比設計;優化;質量控制

1混凝土配合比優化的主要措施

根據工程項目設計要求及現場實際情況，在滿足設計強度、工作性和耐久性要求的前提下，在設計中通過采用添加一些替代物(如粉煤灰、礦渣粉等工業廢渣)的措施，合理減少價高材料(如水泥)的用量，降低混凝土費用，提高經濟效益。

2C50海工混凝土配合比設計的基本要求

1)混凝土的最大水灰比為0．5，最小水泥用量350kg/m3。2)C50混凝土宜采用不低于42．5硅酸鹽水泥。3)最大氯離子含量0．06%，最大堿含量3．0kg/m3。4)氯離子擴散系數≤1．5×1012m2/s。5)設計坍落度:160～200mm。

3水泥混凝土原材料的選擇

影響混凝土強度的因素很多，其中混凝土原材料的影響最大，材料的選用在配合比設計中至關重要。因選材不當，后面所做的工作都將失去意義。選材時應注意材料的質量、材料供應的穩定性、更要注意各材料間的適用性或相容性。1)水泥:水泥在混凝土中起膠結作用，水泥品種的選擇應選擇質量可靠、強度較穩定的水泥且符合規范及設計要求，水泥的強度等級應與配制混凝土強度等級相匹配。2)細集料:混凝土細集料應采用級配良好、無雜物且干凈的河沙，優先選用中砂。3)粗集料:粗集料對混凝土強度的形成起到重要的作用，必須具備良好的強度和堅固性，通常采用石料的立方體抗壓強度或壓碎值來表示，粗集料應選擇級配良好的，如果級配不好會造成混凝土分層，在混凝土硬化過程中，不同的收縮性質會增加收縮開裂，因此應采用級配好的粗集料，通過改善混凝土的和易性來防止混凝土的開裂。同時粗集料的含泥量、針片狀顆粒含量也會對混凝土造成影響，也應符合有關規范的要求。4)外加劑:在混凝土中摻加外加劑，可以大大減少拌合用水量，在較低的水膠比下，仍能較好的成型密實，以獲得混凝土28d的強度。5)外摻料:在混凝土中添加摻合料(如粉煤灰、礦渣粉)，既能提高混凝土的長期強度，又可以明顯降低價高材料(水泥)的用量、降低水化熱反應、改善混凝土的工作性能，尤其是對降低混凝土成本起著重要作用。但外摻料的摻量比例應根據實際情況通過試驗室試驗確定。

4配合比設計所用原材料的選定

1)水泥:福建省建陽海螺水泥有限責任公司，品種:P.O42．5，比表面積為349m2/kg，28d實測抗壓強度值為46．2MPa。2)細集料:福安賽岐河砂;細度模數2．70。3)粗集料:寧德市飛鸞鎮油車嶺碎石場，石料立方體抗壓強度203．3MPa，壓碎值15．4%，含泥量0．3%，針片狀顆粒總含量0．6%;品種規格4．75－19．0mm;碎石級配符合規范要求。4)粉煤灰:福建大唐同舟益材環保科技有限公司等級:I級F類摻量10%。5)礦渣粉:福建源鑫建材有限公司等級:S95摻量20%。6)外加劑:南昌金凱建筑材料有限公司聚羧酸系高性能減水劑(JK－1)減水率27．1%。7)水:工地飲用水。

5C50混凝土理論配合比設計

6混凝土配合比試配調整與優化配合比

6．1試拌調整

對上述三個水膠比計算結果分別進行室內試拌，檢測拌合物的坍落度、棍度、含砂情況、保水性、粘聚性等性能，以判斷混凝土砂率是否合適。如果測得的坍落度大于設計要求，則應該保持砂率不變，增加砂石料用量或者保持水膠比不變，適當減少水泥漿用量;如果測得的坍落度小于設計要求，則應該保持水膠比不變，適當增加水泥漿用量，同時調整砂率。總之在試拌調整過程中，在計算配合比的基礎上，保持水膠比不變，盡量采用較少的膠凝材料用量，根據三個水膠比試驗結果選擇合適的配合比，以節約膠凝材料為原則，通過調整外加劑用量和砂率，使混凝土拌合物的坍落度及和易性等性能滿足現場施工要求。

6．2強度驗證

在調整好混凝土拌合物性能后，應測定其混凝土拌合物的實際密度以調整配合比中各種材料的實際用量，然后按以上三個水膠比分別制作二組混凝土試件，經28d標準養護后檢測其抗壓強度是否滿足配制強度，混凝土強度驗證試驗目的就是通過三個不同水膠比的配合比的比較，得到能夠滿足配制強度要求的、膠凝材料用量經濟合理的配合比，以達到配合比優化的目的。

6．3施工配合比的換算與調整

進行施工配合比的換算是因為配合比設計試拌時，均以干燥狀態下材料為基準的，故應考慮在施工現場細集料和粗集料的含水率問題，施工時應根據現場實際測得的含水率換算成施工實際用量。通常施工中，細集料的含水率較大，如果不進行施工配合比換算，會造成砂率偏小和用水量偏大，對混凝土坍落度難以控制。施工配合比的調整是指進場的粗、細集料與原設計配合比不相符時，必須對混凝土的砂率和粗、細集料的級配進行相應的調整，如果細集料的細度比原配合比中的偏粗，則應該適當增加細集料的用量并減少水泥漿用量，相反如果細集料的細度比原配合比中的偏細，則應該適當減少細集料的用量并增加水泥漿用量。如果進場的粗集料的某種規格發生變化，應通過篩分試驗結果來重新調整不同規格粗集料的摻配比例，重新獲得良好的級配。

7施工中的質量控制

寧連工程項目地處福建省寧德市，屬于濱海環境，且結構物均為橋梁，C35樁基、C40墩柱、C50梁片標號混凝土均為海工混凝土，試驗室對以上標號混凝土均進行了配合比的優化，較大地降低了價高材料(水泥)的用量。為確保優化后的配合比混凝土各項指標滿足設計規范要求，在施工過程中項目部及試驗室從多方面采取了相應的措施進行質量控制。1)對原材料進行嚴格把關，杜絕在混凝土拌合物中使用不合格材料，嚴格按照規范規定的抽檢頻率及各項指標要求進行檢測，尤其是在細集料方面，項目部試驗室配備了氯離子含量測定儀，對每批進場的砂進行氯離子含量測定，防止混入海砂，影響混凝土的耐久性及強度質量要求。2)采用稱重原則嚴格控制施工配合比，項目部采用大型拌和設備電子計量系統，并按照要求對計量系統找計量所進行定期標定，且項目部自行購買了砝碼對計量系統進行經常性校準，以避免設備計重出現大的偏差，影響配合比中各材料用量，影響混凝土質量。3)在拌和站安排人員監督，嚴格控制拌合物的攪拌時間;對拌合物的實際坍落度經常檢測，并且根據季節及天氣情況，及時調整用水量，以免影響拌合物和易性。

8結語

混凝土配合比的優化關鍵是科學應用配合比。一個好的配合比，不僅要考慮其經濟性，而且要把涉及混凝土各種原材料的各項特征進行合理結合，在保證質量的前提下，使優化的配合比可以科學地落實到工程實際施工中。只有科學規范的施工才能降低成本，從而獲得更好的經濟效益。

參考文獻:

［1］長沙理工大學，清華大學．JTG/TB07－01－2006．公路工程混凝土結構防腐蝕技術規范［S］．北京:人民交通出版社，2006．

［2］中華人民共和國住房和城鄉建設部．JGJ55－2010．普通混凝土配合比設計規程［S］．北京:中國建筑工業出版社，2011．

［3］中國建筑材料工業協會．GB/T1596－2005．用于水泥和混凝土中的粉煤灰［S］北京．中國標準出版社，2005．

［4］全國水泥標準化技術委員會．GB/T18046－2008．用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉［S］北京．中國標準出版社，2008.

作者:李丁磊 單位:中鐵十六局集團第一工程有限公司