基于配合比下的混凝土性能研究

董应萍　高连兴

【摘 要】混凝土的出现，极大的加速了建筑工程的发展。然而因配合比的不同，混凝土所表现的性能用途也不尽相同，故本文通过研究混凝土的配合以及其对应的性能和用途，进而预测未来混凝土的发展方向。

【关键词】混凝土；配合比；性能

1.混凝土简介

混凝土，别名为“砼”，是胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。常见的混凝土是用砂、碎石或卵石、水泥、掺和料、外加剂、水等按一定的比例混合搅拌而成。因此，通常人们所说的混凝土单指普通混凝土，制成工序较为简单，以水泥作胶凝材料，砂、石作集料，与水（加或不加外加剂和掺合料）按一定比例配合，经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土，它广泛应用于土木工程。

混凝土是一种充满生命力的建筑材料。随着混凝土组成材料的不断发展，人们对材料复合技术认识不断提高。对混凝土的性能要求不仅仅局限于抗压强度，而是在立足强度的基础上，更加注重混凝上的耐久性、变形性能等综合指标的平衡和协调。混凝土各项性能指标的要求比以前更明确、细化和具体。所以对混凝土的设计（即混凝土的配合比）更加严格。同时，混凝土的配合比，决定着混凝土本身的性质和特点，研究混凝土的性质用途必须从混凝土的配合比的研究入手。在这种情形下，研究混凝土配合比有着非常重要的现实意义。

制备混凝土时，首先应根据工程对和易性、强度、耐久性等的要求，合理地选择原材料并确定其配合比例，以达到经济适用的目的。混凝土的配合比设计通常按水灰比法则的要求进行。材料用量的计算主要用假定容重法或绝对体积法。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。混凝土的这些特点使得混凝土不单应用于土木工程，还应用于造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等领域，相信在未来很长的一段时期内，混凝土的作用也不可替代。

2.配合比设计下的性能用途研究

混凝土是非均质的三相体，即固体、液体和气体。三相体积的改变是混凝土产生裂缝主要原因之一，在进行混凝土配合比的设计，就是在满足相关要求的前提下，尽量减少三相体体积的变化，通过试样将三相体的体积调整到最佳比例。混凝土如果按照不同的分类方式可分为不同的种类，由于笔者侧重于混凝土的配合比以及性能研究，只从强度和功能两个分类标准进行讨论。

混凝土硬化后的最重要的力学性能，是指混凝土抵抗压、拉、弯、剪等应力的能力。水灰比、水泥品种和用量、集料的品种和用量以及搅拌、成型、养护，都直接影响混凝土的强度。我国将混凝土按标准抗压强度划分为19个等级，强度来自于立方体试件压强度标准的兆帕数。因此用C+阿拉伯数字构成，C为混凝土（concrete）的代号。通常情况下，一般把C10—C40称为普通标号混凝土，（C40～C50）称为中高标号混凝土，C60以上称为高标号混凝土。高标号混凝土抗拉、抗压强度的比值是混凝土改性的重要方面。

普通混凝土（C40以下），以水泥为主要胶凝材料，与水、砂、石子，掺入化学外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合，经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。此类混凝土采取方便、成本低、可塑性强、耐久性好，但也有一定的劣势，劣势在于自重大、脆性材料。

中高标号混凝土（C40～C50），此类混凝土要求原料质地好、洁净，压碎值小。水泥通常采用普通硅酸岩水泥、水饮用水。砂子要求特别高，最优是河砂、水洗砂。在两者均无的情况之下，可采用石英砂与石灰岩碎石按适当比例（通常为1：4或1：3）比例人工合成。另外，此类混凝土还要注意外加剂与水泥的匹配性，混凝土水胶比较小时，随着矿粉掺量的增加混凝土粘度增大甚至板结抓底。因此，可通过降低减水剂掺量、或使用高效减水剂、或适当提高水胶比等措施来为预防板结抓底现象的发生。故在设计之中另外添加一些粉煤、矿粉，可以提高性能的和易性。

高标号混凝土（大于C60含C60），高标号混凝土及以上标号混凝土以下有几点不同。集料压碎值较小、要求用来加工成碎石的母岩强度要求高，不宜底于100MPa砂子洁净、级配好；水泥与外加剂的适应性、强度检测较其他标号严格；耐久性方面，现在的商品混凝土，掺和料用得太多了，水泥用量少，短期强度一般都没问题，随着时间的推移，混凝土碳化得快，所以耐久性也是值得思考的一个问题；骨料与水泥碱-集料反应。碱-集料反应是指混凝土中的碱与集料中的碱活性成分发生化学反应，生成膨胀物质使混凝土内部产生自膨胀应力，造成混凝土开裂破坏，从而大大缩短混凝土建筑物的使用寿命。

混凝土如果按使用功能分类可分为结构混凝土、保温混凝土、装饰混凝土、防水混凝土、耐火混凝土、水工混凝土、道路混凝土、防辐射混凝土等。不同功能的混凝土所用的领域也尽不相同，不同功能的混凝土切不可混用、乱用，否则将会严重影响施工工程的质量。

3.混凝土配合比设计注意问题

虽然不同标号的混凝土在制造工艺、配合比不同，但是无论是哪一种混凝土在配合比设计方面都应注意以下几个问题。（1）配合比设计前的准备工作应充分。（2）生产配合比的调整及施工中的控制；（3）在保证质量的前提下，应注重经济效益。

3.1配合比设计前的准备工作应充分

在配合比设计前，设计人员要充分做好准备工作，首先了解设计图纸对混凝土结构的基本要求，如强度、结构件截面大小、钢筋密度等。其实重点观察是否对混凝土有特殊要求，以便决定所用水泥种类以及粗骨料粒径的大小，再次了解施工的流程和工艺，如输送、浇筑，看工作的性质和对凝结时间的要求，便于使用添加剂，最后考虑生产混凝土才能采购到的材料品种、质量和供应能力。估计以上这些准备工作选择恰当的参数，进行配合比设计。

3.2生产配合比的调整及施工中的控制

在生产混凝土的过程和施工的过程中，常会出现一些问题影响混凝土的质量和施工质量，因此把握好混凝土配合比的设计难题和施工难题，才能优化混凝土质量，从而提高工程质量。

混凝土生产时的用水量不当，就会造成混凝土的坍落度不满足施工需要，是影响工程进度的主要因素，有些操作者为减少作业时间，过于追求混凝土的坍落度。坍落度主要指混凝土的塑化性和可泵性，而含水率、添加剂等因素是影响混凝土坍落度的主要因素。目前现在工程基本采用商混，商混使混凝土工业走向现代化和科学化。商混有效避免了施工过程中对混凝土坍落度造成的影响。

砂、石的实际含水率测量不准。经到现场检查和了解，有部分试验人员没有按规定要求准确测量，而是采用目测法来估计砂、石的实际含水率，这样做会导致生产配合比不准确。 因此，为有效测量砂、石的实际含水率，砂、石中若含泥量超标，应在混凝土浇筑前三天冲洗完毕，并应在施工前按规范要求取样并准确测量砂、石的实际含水率，调整施工配合比以从用水量中扣除含水量，补回砂、石量，严禁边冲洗边拌制混凝土。

其他工序对混凝土质量的影响。目前，工程建设已基本采用商混，已经改变了旧的作业模式，但也伴随着新问题的出现。如混凝土运输过程对混凝土质量的影响、以及目的地的检测验收等。例如运输人员为方便泵送，混凝土中加入生水，这种做法是极其错误的。这种情况应添加少量的泵送剂或同水灰比的水泥浆（每车10kg左右）予以调整，严禁直接加水。

3.3在保证质量的前提下，应注重经济效益及环保

从工程进度考虑，多数试验人员混凝土配合比设计时，偏重于混凝土的强度指标，淡化混凝土施工条件，造成混凝土可施工性差，其实这样做是不对的，会给施工单位带来施工不顺畅、浇注难，这样即影响工程进度也增加了施工成本。

从选材角度考虑，材料选材很重要，需着重提出来讲的是含泥量，含泥量高，将会大大的增加水泥用量，我们在考虑成本时，应以生产出1m3混凝土的综合单价来比较。不要一味的强调材料的某个指示，而忽视其它指标的存在及变化。

从环保角度考虑，我们应该材尽其用，把一些可以再次利用的工业废弃材料也用起来，减少炸山取石变材料。

4.结论

随着混凝土的应用越来越广，对混凝土自身的性能提出了更高的要求，一方面混凝土会朝着轻质高强的方向发展，切实提高施工工程的质量。另一方面，混凝土会向着智能方向发展，比如混凝土具有自身损伤诊断、自身调节、自我修复等功能。但是无论混凝土向着哪个方向发展，对配合比的要求将愈加严格，对混凝土配合比的研究也愈加深入。 [科]

【参考文献】

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