混凝土设计结构及性能分析

王星明

摘 要：混凝土是建筑行业中使用最为普遍的材料，其是由多种材料经过科学的配合比配制而成的。其中，配合比的确定是保证其性能的关键。文章首先阐述了混凝土配合比设计的基本原则，然后对混凝土配合比设计的常用方法进行了分析探究，提高了混凝土质量，可供参考。

关键词：混凝土水胶比 外加剂 和易性

1.混凝土配合比设计的基本原则

1.1坚固性

混凝土常用于建筑工程的结构施工中，担负着支撑建筑物整体框架的作用，因此需要具备极高的抗压强度。抗压强度指标正是体现混凝土质量的主要依据。这其中，水泥强度等级、骨料种类及级配、水灰比、施工条件等因素，都可能对混凝土的抗压强度造成严重影响。

1.2和易性

混凝土的和易性与施工条件的关系较为密切。混凝土的性能能否充分发挥，与搅拌是否均匀、捣振是否密实有直接关系。相关指标主要通过坍落度和维勃稠度来体现。在工程施工

过程中，由于结构的需求，需要使用很多不同类型的构件。这些构件由于所处位置的不同，其性能要求也不尽相同，因此对于混凝土和易性的要求也有一定差异，需要结合施工现场的设备和管理等诸多因素对其验收标准进行相应的规定。对混凝土和易性造成影响的因素较多，但水的用量在其中显得最为重要。用水量的增加可在一定程度上提高混凝土的坍落度，但同时也会降低其强度等级。保证两个指标都能达到设计标准的常用方法是采用减水剂，减水剂可在最经济合理的范围内，有效实现混凝土和易性的改善。

1.3耐久性

建筑工程项目需具备抵御外界自然环境的破坏和侵蚀，这一点是混凝土耐久性的重要体现。我国南北地域的气候差异极大，在面临热夏季和严寒冬季等极端天气的考验时，混凝土会受到极大的侵蚀。为保证混凝土的耐久性，需对其最大水灰比和最小泥用量进行科学测算，确定相关的施工验收规范，并以此为依据进行严格规定。在混凝土的配合比设计中，耐久性的保证可通过合理选择水泥的品种和强度等级以及科学的砂石级配和砂率调整来实现，但更重要的是外加剂和掺合料的使用。

1.4经济性

在建筑工程中，混凝土的使用量非常大，因此从保证质量和控制工程成本的角度出现，在进行混凝土配合比的设计时需要体现出省工省料的经济性特点。在混凝土的各项原材料中，成本价值最高的是水泥，所以体现混凝土配合比设计经济性的重点就落在了节约水泥用量这一点上。

2.混凝土设计结构分析

（1）水胶比的确定：利用混凝土强度公式，可依据确定的配制强度计算出符合强度要求的混凝土水胶比。由于各个工程对于混凝土强度要求和耐久性需求的不同，可根据最大水胶比和最小水泥用量的规定查表，从中选取满足要求的较小水胶比。

（2）确定用水量：用水量的确定，可参照混凝土用水量参考表先行进行估算，再通过试验，测定混凝土的坍落度，若坍落度不符合要求，则需根据要求在水胶比不变的情况下对用水量进行调整，直至其在试验中通过坍落度的测定，符合要求为止。

（3）砂率的确定：砂率的计算也同样需要凭借经验总结出的图表进行估算，再根据初步估算确定的砂率配制混凝土，以和易性试验调整、确定合格的砂率。

②确定用水量。以施工坍落度指标、骨料的种类和规格、以及相关经验为基础，对用水量进行初步估算。

③确定水泥用量。根据以确定的水胶比和用水量，计算水泥用量。从经济性和坚固性考虑，当计算出的水泥用量<规范规定的最小水泥用量时，应取规范的最小水泥用量。

确定合理砂率。以确定的水胶比、骨料的种类和规格，以及相关经验，通过查表及试验，获得初步砂率。

④计算砂石用量。利用体积法和假定体积密度法，结合公式可计算出初步的砂石用量配合比。

3.2试验调整确定配合比设计

通过图表及经验初步估算的是混凝土初步配合比，并不一定能完全满足施工设计的实际需求，必须通过试验和校核才能保证混凝土配合比的合理性。和易性试验和强度试验是检查混凝土配合比的重要试验。根据上述试验，可以确定混凝土的用水量、水泥用量、粗、细骨料用量。另外，在混凝土的配合比设计中，会使用一些外加剂提升混凝土的性能，其掺入量一般≤水泥质量的5%，但可使混凝土拌合物的和易性、混凝土的凝结时间和硬化性能、耐久性、以及特殊性能等各项指标获得改善，其中，常见的外加剂有减水剂、引气剂等。

减水剂：可以在配合比不变时，在不降低其强度的情况下提高混凝土的流动性、减少水泥用量、提高强度。

引气剂：可以在混凝土拌合物中形成大量均匀分布的微小气泡，使水泥浆的体积增加，从而提高混凝土的流动性，并减少10%左右的用水量，同时还能提高混凝土的抗渗性和抗冻性。

表1是对混凝土配合比进行的初步估算得到的质量比方案，以及利用体积法符合计算进行混凝土配合比方案确定。

4.混凝土配合比设计的合理性剖析

目前，对于混凝土的配合比设计，其中非常重要的水胶比、用水量、砂砾的选定等指标都是凭借经验图表估算出来的，而为了保证混凝土的坚固性、和易性、耐久性、经济性，这些原材料的物理指标必须通过试验验证才能获得更合理的配合比方案。目前，使用较为普遍的体积法计算混凝土配合比，正是基于这一需要，综合考虑到了骨料的体积量、空隙填充率，倒推、含沙量、倒推、胶浆的量、倒推、水的量、胶凝材料量等诸多因素，得到了更为准确的混凝土配合比设计，从而获得了广泛的认同。当然体积法设计混凝土配合比也存在一定的问题。现在，混凝土材料的选择性较之以往范围更大，不同骨料的表观密度等数据的差异性较大，一味地凭借经验对混凝土配合比进行估算，难以满足对混凝土质量的保证。这需要通过针对不同的原材料性质，不断地完善相关方法的设计计算方法，才能更好地推動混凝土配合比设计的科学性和合理性。

5.结束语

综上所述，使用这种混凝土配合比的设计方法，能在提升工程质量的同时，还能提升施工效率，提高了我国建筑工程施工的质量，在今后的配合比设计的过程中，可以大力推广这种设计方式，更好地为建筑工程施工做贡献。

参考文献：

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[3]司晓炜.结合试验分析轻骨料混凝土配合比设计及其性能[J].混凝土，2017（10）：163-165.