【关键词】建筑；材料；混凝土；配合比；设计
在建筑领域内，结构材料是研究重点，对基础的混凝土配合比设计与优化是新型科技发展下的产物，也是提升混凝土性能的关键性环节，在以强度、耐久性能为重点的混凝土配合比设计必须以其理念和定则为指引，在实践应用中要改变传统以经验为主的半定量设计方法，优化高效减水剂和矿物掺和料为主的新型混凝土，从而全面提升混凝土拌和物的性能，确保混凝土的质量。
一、混凝土配合比设计面临的现状分析
在现代混凝土的快速发展的背景下，传统以经验为主的混凝土配合比设计理念已经不适应新时代的需求，在新的科技手段和环境中，现代建筑的混凝土结构材料使用了复合型的超塑化剂和超细矿物质掺合料，这使得混凝土的配合比设计更为复杂，主要包括：混凝土配合比指标由抗压转为了耐久性设计；掺合料的新型技术采用了粉煤灰、磨细矿渣粉和硅灰，它们影响了混凝土的力学结构和耐久性能；新型高效减水剂的广泛运用，尤其是聚羧酸减水剂的应用，降低了低水胶比混凝土的黏度，改变了混凝土的流变性能。
由上可知，混凝土的配合比设计的控制难度和复杂性都已加大，在水泥工业迅猛发展的社会环境中，水泥因其矿物组分发生了改变，水泥的强度和细度都有较大程度的提高，这不利于当前对混凝土耐久性能的要求，而新型矿物掺合料掺入混凝土中则有助于提高混凝土的耐久性能，对其强度和耐久性进行综合的提升与改善。而在现实情况下，我国却呈现出混凝土用量与矿物掺合料的供求矛盾与冲突，由于矿物掺合料的供应不及混凝土的实际用量需求，因而两者出现紧张的态势，伴之而来的则是劣质矿物掺合料的涌入，这给建筑安全生产带来了极大的质量隐患。另外，还有诸如：砂石、其他原材料资源的枯竭，也使混凝土的质量面临巨大的挑战。
总之，对混凝土配合比的设计在当前形势下显得至关重要，必须在有限的原材料供给条件下，进行综合比较、确定合理的混凝土配合比设计，以保证混凝土的用量需求。
二、混凝土配合比设计的理论及定则阐述
我们要明晰混凝土配合比设计的概念，它是指对相关原材料进行组分设计，而达到混凝土的强度和耐久性、工作性能要求的设计。首先，混凝土配合比的强度要求是当前主要的应用要求，在对混凝土进行配合比的设计中要注重胶凝材料组分和水胶比，才能提升混凝土的抗压强度；其次，混凝土的耐久性能也在逐渐成为当前混凝土配合比设计的关注焦点，实践证明 ，混凝土结构极易受到外来的有害介质的侵蚀，因此，必须在对混凝土配合比设计之时，首要一点即是对其渗透性能进行控制，对混凝土的密实度进行主要设计控制分析。
在多年的实践经验之中，对于混凝土配合比设计的研究积累了相当的资料，下面进行混凝土配合比设计的四项定则阐述：
1、灰水比定则。混凝土灰水比的大小与混凝土的强度和密实度密切相联，需要在混凝土配合比设计中加以重点关注。
2、混凝土密实体积定则。混凝土的内在骨架由砂石等构成，在砂石进行堆积的过程中必然会产生空隙，这时，需要用浆体对砂石当中的空隙进行填充，这样，混凝土之中的砂、石、水、胶凝材料混合在一起，聚合为混凝土的总体积，这一绝对体积即可成为混凝土配合比设计的基础性依据。
3、最小单位加水量或最小胶凝材料用量定则。混凝土需要硬化保持其稳定性，就必须在原材料和灰水比固定的前提下，进行浆体最小数量的设计控制，以满足混凝土混合比设计的经济性目标。
4、最小水泥用量定则。混凝土在早期阶段，要进行胶凝材料的最小用量选择，这样可以降低混凝土的水化过程，提升其抗侵蚀的性能。
三、混凝土配合比设计方法探讨
1、混凝土配合比设计之前要充分考虑的问题
对于混凝土配合比的设计，在设计之前要做好三个方面的准备：其一，要对混凝土原材料进行能力和质量的评估和了解。由于我国原材料资源呈现枯竭和供不应求的态势，因而，原材料的供应的质量水准不一，在进行混凝土配合比设计之前要对自身的实际状况进行“量体裁衣”式的估算。其二，混凝土使用的环境也是进行其配合比设计的考虑因素之一，由于混凝土使用部位的不同，结构布置也不同，因而要对混凝土的材料进行合理的选择。其三，建筑企业的自身生产状况和机械设备水平也是混凝土配合比设计要考虑的因素，建筑企业是否有能力进行混凝土配合比设计方案的实施、是否有足够的机械设备如：下料斗等，这些都涉及到混凝土配合比设计的方法应用。
2、混凝土配合比设计过程要有针对性。
由于建筑工程有不同的特点，因而混凝土的工程应用也体现在不同的部位和环境之中，为了达到混凝土配合比设计的合理化设计要求，要进行有针对性的设计。例如：在对一些承重部位结构的设计，如：桩基、桥墩、承重柱等，就要适当地提高混凝土配合比设计的等级，以保证建筑结构的稳定和可靠性能；而对于一些不具有承重功能的大型结构混凝土应用部位，如：地下室底板、承台等，就在保证其部位基础功能满足的前提下，进行胶凝材料用量的节约。
3、混凝土配合比设计要进行灵活的调整
由于新型材料减水剂的加入，混凝土配合比原材料的成本有所提高，在进行混凝土配合比设计时，要进行水胶比、用水量、胶凝材料、矿物掺合物、减水剂等的综合考虑，不能一味地控制昂贵原材料：减水剂的用量，这样会导致建筑工程质量的下降，必须依据实际建筑情况，进行统筹的考虑，灵活的调整。
4、采用振实密度法进行混凝土配合比设计。
混凝土在实践应用中必须有良好的粘弹性能，因此对于其配合比设计过程中要采用振实密度的方法，使混凝土中的石子与砂浆在混凝土总体积中占有适宜的比例，不会产生机械咬合作用；同时，混凝土浆体的粘度要适中，粘度过大或者过小，都会影响混凝土的质量，影响施工。
5、混凝土配合比设计还要关注砂浆和浆体的拨开系数。
混凝土结构是一个体积庞大的密实体，设总体积为1，砂浆体积为石子空隙体积的A倍（A即为砂浆拨开系数），水泥浆的体积是砂子空隙的B倍（B为净浆的拨开系数），在这个系数条件之下，采用混凝土配合比设计的体积模型计算方法。
四、结束语
在现代化建筑工程结构之中，混凝土的高性能化应用对混凝土的质量提出了更高的要求，这主要表现在混凝土不但要达到规定的工作性和强度要求，还要达到结构设计的使用寿命的抗裂性和耐久性要求。这对于混凝土配合比设计而言，是一个更为复杂而系统的课题，需要运用相关设计理论方法，以保证混凝土工作性能为前提，进行全面的统筹考虑，灵活的把握。
参考文献：
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关键词 C50混凝土；配合比设计；设计；施工
Abstract: in recent years, with the increase of concrete engineering, and the scale expanding, the paper analyzes several problems worthy of attention in the design of concrete mixture ratio of C50, put forward how to control in construction.
Keywords C50 concrete; mix design; design; construction
中图分类号： TU528.45 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
水泥混凝土是以通用水泥为胶结材料，用普通砂石为集料，并以水为原材料，按专门设计的配合比，经搅拌、成型、养护而得到的复合材料。由于其原料丰富，便于施工和浇筑成各种形状的构件，硬化后性能优越、耐久性好，节约能源，成本低廉等优点，所以水泥混凝土是道路与桥梁工程建设中，应用最广泛、用量最大的建筑材料之一。随着现代高等级公路的发展，水泥混凝土与沥青混凝土一样，成为高等级路面的主要建筑材料。在现代公路桥梁中，钢筋混凝土桥是最主要的一种桥型，广泛应用于高等级公路和立交工程。在此，结合本人多年施工经验，对水泥混泥土的配合比作以简要分析。
C50 混凝土是由水泥、水、砂、石四种材料组成的，混凝土配合比设计就是解决4种材料用量的3个比例，即水灰比、砂率、胶骨比（胶凝体与骨料的比例）。同时，混凝土配合比设计还应满足以下几个基本要求：一要满足结构物设计强度的要求；二要满足施工工作性的要求；三是满足环境耐久性的要求；四是满足经济的要求。1、原材料
1.1集料混凝土中集料体积大约占混凝土体积的3/4，由于所占的体积相当大，所以集料的质量对混凝土的技术性能和生产成本均产生一定的影响，在配制C50混凝土时，对集料的强度、级配、表面特征、颗粒形状、杂质的含量、吸水率等，必须认真检验，严格选材。这样才能配制出满足技术性能要求的C50混凝土，同时又能降低混凝土的生产成本。
1.1.1细集料砂材质的好坏，对C50以上混凝土的拌和物和易性的影响比粗集料要大。
优先选取级配良好的江砂或河砂。因为江砂或河砂比较干净，含泥量少，砂中石英颗粒含量较多，级配一般都能符合要求。山砂、海砂一般不能使用，山砂中含泥量较大且含有较多的风化软弱颗粒。海砂含贝壳。砂的细度模数宜控制在2.6以上，细度模数小于2.5时，拌制的混凝土拌和物显得太粘稠，施工中难于振捣，且由于砂细，在满足相同和易性要求时，增大水泥用量。
这样不但增加了混凝土的成本，而且影响混凝土的技术性能，如混凝土的耐久性、收缩裂缝等。砂也不宜太粗，细度模数在3.3以上时，容易引起新拌混凝土的运输浇筑过程中离析及保水性能差，从而影响混凝土的内在质量及外观质量。C50泵送混凝土细度模数控制在2.6～2.8之间最佳，普通混凝土控制在3.3以下。另外还要注意砂中杂质的含量，比如云母、泥的含量过高，不但影响混凝土拌和物的和易性，而且影响混凝土的强度、耐久性，引起混凝土的收缩裂缝等其他性能。含泥量不超过2%，云母含量小于1%。
1.1.2粗集料粗集料的强度、颗粒形状、表面特征、级配、杂质的含量、吸水率对C50混凝土的强度有着重要的影响。配制C50以上混凝土对粗集料的强度的选取是十分重要的，高强度的集料才能配制出高强度的混凝土。应选取质地坚硬、洁净的碎石。
其强度可用岩石立方体强度或碎石的压碎指标值来测定，岩石的抗压强度应比配制的混凝土强度高50%。一般用碎石的压碎指标值来间接判定岩石的强度是否满足要求。碎石的压碎指标值水成岩（石灰岩、砂岩等）小于10%、变质岩（片麻岩、石英岩等）或深层火成岩（花岗岩等）小于12%、喷出岩火成岩（玄武岩等）小于13%。粗集料的颗粒形状、表面特征对C50以上混凝土的粘结性能有着较大的影响。应选取近似立方体的碎石，其表面粗糙且多棱角，针片状总含量不超过8%。影响C50以上混凝土的强度重要因素有集料的强度、水泥石、水泥石与集料之间的粘结强度，而混凝土中最薄弱的环节是水泥石和集料界面的粘结。由于粗集料的表面粗糙、粒径适中，这样提高了混凝土的粘结性能，从而提高了混凝土的抗压强度。
集料的级配是指各粒径集料相互搭配所占的比例，其检验的方法是筛分。级配是集料的一项重要的技术指标，对混凝土的和易性及强度有着很大的影响。配制C50混凝土最大粒径不超过31.5mm，因为C50混凝土一般水泥用量在440～500kg/m3，水泥浆较富余，由于大粒径集料比同重量的小粒径集料表面积要小，其与砂浆的粘结面积相应要小，其粘结力要低，且混凝土的均质性差，所以大粒径集料不可能配制出高强度混凝土。集料的级配要符合要求且集料的空隙要小，通常采用二种规格的石子进行掺配。如5～31.5mm连续极配采用5～16mm和16～31.5mm二种规格的碎石进行掺配。
5～25mm连续级配采用5～16mm和10～25mm二种规格进行掺配。掺配时符合级配要求的范围内，可能有二种或三种掺配方案，选取其中体积密度较大者使用，因体积密度大则空隙率小。如有二种掺配方案分别为30：70和20：80，其掺配结果均符合级配范围要求，测定二者的体积密度，前者大，则应选取掺配比例为30：70的使用。集料中的泥土、石粉的含量要严格控制，其含量大，不但影响混凝土拌和物的和易性，而且降低混凝土的强度，影响混凝土的耐久性，引起混凝土的收缩裂缝等。其含泥量要小于1%。
1.2水泥，优先选取旋窑生产其强度等级42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，旋窑生产的水泥质量稳定。水泥的质量越稳定，强度波动越小。对未用过的水泥厂要进行认真调研。
1.3外加剂因C50混凝土的水泥用量比较大，水灰比低，强度要求高，混凝土拌和物较粘稠，这样给混凝土的施工提出了更高的要求，为了满足混凝土的性能及施工要求，改善混凝土的和易性及提高性能，同时降低水泥用量，减少工程成本，外加剂的选择尤为重要。选用外加剂因着重从以下几个方面考虑：延缓混凝土的初凝时间，提高混凝土的早期强度，增加后期强度，减少混凝土坍落度的损失，与水泥的相容性，外加剂的稳定性。通常选用高效减水剂、高效缓凝减水剂，高效早强减水剂。如NF、UNF、JC等。高效减水剂同时具有增加混凝土强度和流动性。掺高效减水剂的混凝土的坍落度损失一般较快，最好施工时采用后掺法，这样可使高效减水剂的减水作用增高，使混凝土的流动性增加。在温度低于8～10℃时，高效减水剂虽能增加和易性，但增加强度的作用大大降低。
【关键词】公路隧道泵送混凝土配合比设计
Abstract: Pump concrete mix design of II section of6# highway is introduced in this paper.
Key words: highway tunnel; pump concrete; mix design
中图分类号：TJ414.+3文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
l概述
两河口水电站交通工程【6#公路】Ⅱ标段，是电站枢纽工程区右岸中、高程开挖及填筑的主通道、大坝枢纽右岸上下游连接通道及后期过坝主要交通干道，同时也是电站库区复建公路的一部分。
6#公路II标公路等级为矿山三级公路，衬砌采用泵送混凝土，混凝土的等级根据围岩类别不同分别采用C20、C25两个等级的混凝土，混凝土的浇筑方式为泵送混凝土，运输方式为混凝土罐车，混凝土最大运距为2KM考虑。
一、设计内容：
C20泵送混凝土配合比设计，现场施工要求坍落度为140~160mm,采用罐车运输，机械振捣。
二、设计依据：
JGJ55-2000(普通混凝土配合比设计规程)
GB 175-2007（通用硅酸盐水泥）
GB/T 14685-2001（建设用卵石、碎石）
GB/T 14684-2001（建设用砂）
GB/T 1346-2001（水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法）
GB/T50080-2002（普通混凝土拌合物性能试验方法标准）
JTG E42-2005（公路工程集料试验规程）
JTG E30-2005（公路工程水泥及水泥 混凝土试验规程）
三、原材料检测：
1、水泥：水泥为四川省皓宇水泥有限公司生产的峨塔P.O42.5R水泥 ，其物理力学性能见表1
水泥物理力学性能试验表1
以上检测指标均符合《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）P.O42.5R标准要求。
2、砂石骨料
混凝土配合比骨料采用中水十二局6#公路II标无名沟砂石料场生产的人工砂、碎石，骨料物理性能见表2，砂子与粗骨料颗粒级配见表3、4
砂、石骨料物理性能检测结果表2
砂子颗粒级配表3
由表3检测结果：该机制砂符合GB/14684-2001规范的粗砂要求。
粗骨料颗粒级配表4
由表4检测结果：该碎石符合GB/14685-2001规范的要求。
3、拌合用水
四、C20混凝土配合比设计过程：
1、确定试配强度：
按保证率为P=95%，取系数为1.645，查表C20取σ=5.0MPa，故配制强度为：
fcu,o≥ fcu,k+1.645σ=20+1.645×5=28.2MPa
2、水灰比的确定：
W/C=（aa×fce）÷(fcu,o+ aa×ab×fce）
=(0.46×42.5) ÷(28.2+0.46×0.07×42.5)=0.66
根据试验确定水灰比取0.57。
3、用水量、水泥用量的确定：
该配合比所用碎石最大粒径为31.5mm，根据《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000查表得用水量为220kg/m3,经试验得出高效减水剂的减水率为15%，由此混凝土的用水量为：
mwa=mw0(1-β)=220*0.85=187kg/m3
根据试验确定实际用水量为182
根据用水量确定水泥用量为:
mco=mwo/（W/C）=182/0.57=319kg/m3
4、混凝土外加剂掺量选用1%
减水剂掺量：319×1%=3.19kg/m3
5、选定砂率：
根据《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000选定砂率为43%。
6、骨料用量的确定：
假定容重为2400kg/m3
骨料重量为：2400- mco- mwo=2400-319-182=1899kg/m3
细骨料为1899×0.43=817kg/m3
粗骨料为1899-817=1082kg/m3
7、基准配合比为：
水泥：细骨料：粗骨料：水=319:817:1082:182
=1.00:2.56:3.39:0.57
8、配合比的调整与试配：
⑴、经实际试拌确定基准配合比为：
水泥：细骨料：粗骨料：水 =319:817:1082:182
=1.00:2.56:3.39:0.57
⑵、根据基准配合比为基础上下浮动0.05的水灰比，砂率分别增加和减少1%得到另两个参考配合比，以此三个配合比经试拌并成型7d及28d试件，其容重以及抗压强度等试验结果详见下表：
五、结论
通过以上试验，根据工作性能与经济性比较，确定配合比2为最终选定配合比，附表一：
附表一：
混凝土配合比选定报告：
说明：1、该配合比骨料为中水十二局无名沟砂石料场生产的人工骨料，粗骨料为4.75~16mm和16~31.5mm粒径的碎石。配合比中骨料用量为饱和面干状态的重量，实际施工中应测定骨料含水后调整其用量。
2、为保证泵送混凝土在施工中的质量，严格按照JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》执行。
[关键词] 浆骨比; 试配; 配合比; 高性能混凝土
中图分类号：TV331文献标识码： A
对已知骨料试配，获得骨料的最紧密堆积及最佳浆骨比，然后根据影响混凝土主要性能的已知规律 ,推导建立出基于最佳浆骨比的混凝土配合比计算方法 ,也就是 试配―计算―试配法 。而一般混凝土配合比设计方法是 根据普通混凝土的一般经验规律的 计算―试配法，虽然经过试配以及调整但最终的配合比并不是最优的 ,不能适应骨料变异大以及耐久性指标的要求。实例表明 试配 ―计算―试配法 可以适应不同原材料条件下高性能混凝土配合比设计的要求。
1 引言
随着材料科学的不断发展，混凝土的用途也越来越广泛，己成为跨学科、跨行业、互相渗透的领域。混凝土是现代土木工程中应用最广泛的结构材料。对于这种人造复合材料来说 ,随着组成材料的复杂化和对其性能的高要求 ,做好混凝土配合比设计是满足各类工程结构要求的基本保证。
混凝土配合比主要设计涉及到以下几个方面的内容：一要保证混凝土的强度和耐久性以及所要求的其他性能；二要满足施工工艺，易于操作的工作性；三要在满足上述两项要求下选用合适的材料和计算各种材料的用量；四要对上述设计的结果进行试配、调整，使之达到工程的要求；主要在满足以上各项要求的前提下，设法降低混凝土成本。
我国几十年来一直沿用这种试配法。这种方法的不足之处是没有考虑到骨料的粒形、表面粗糙度等不利因素的影响。它仅将骨料类型划分为碎石和卵石 ,以碎石、卵石的最大粒径和坍落度要求为标准确定用水量 ,也忽略了骨料大小、表面结构类型和吸水率等因素的影响 ,迁就施工工作性 ,忽视了耐久性对于用水量的限制和高效减水剂对工作性的调节作用。 符合级配区范围就算级配合格 ，然后通过查表选择砂率 ,其实这样得到的混合骨料并不处于最紧密堆积状态。按此方法获得的混凝土配合比往往水泥浆用量偏大 ,对于骨料差异、以及耐久性指标的要求很难适应 ,尤其是配制多组分的高性能混凝土时，更能体现其不足之处。
为力求针对具体原材料 ,通过试配获得骨料最紧密堆积和最佳浆骨比。基于已知的混凝土组成材料与性能间的规律 ,通过计算得到满足性能及工艺要求的混凝土配合比。本方法的本质是试配 ―计算 ―试配法 ,其主要特点是 :通过试配确定粗骨料的级配和砂率 ,获得混合骨料最紧密堆积状态时的参数。然后通过试配法获得最佳浆骨比 ;采用绝对体积法 ,并考虑外加剂和掺合料对混凝土主要性能的影响 ,建立混凝土配合比计算公式 ,通过计算获得混凝土初步配合比 ;再通过试配、调整得到符合设计要求的最终配合比。
2 最佳浆骨比的混凝土配合比设计方法
2.1 混凝土配合比设计必须满足的基本要求及其控制方法
现代混凝土工程 ,根据所处的工程设计使用年限和环境类别 ,对混凝土提出了更高的耐久性要求和相应的施工工作性、强度及体积稳定性等要求。主要有:
(1)混凝土强度达到设计强度等级要求。
(2)混凝土耐久性等级符合设计和规范要求。
(3)体积稳定性。
(4)施工工作性。
(5)经济性。
2.2 混凝土配合比设计步骤和方法
2.2.1 根据最大密实理论试配确定最紧密堆积状态时的混合骨料参数。
(1)试配确定粗骨料级配
将两种或两种以上的单粒级粗骨料 ,取不少于 5 组比例组合 ,然后分别测定混合后各组骨料的捣实堆积密度 ,作图并取堆积密度最大的一组为粗骨料合理级配。
(2)合理砂率(βs)的确定
将细度模数 2.6 以上、级配合格的砂与粗骨料按不少于 5组的比例组合 ,分别测定混合骨料的捣实堆积密度 ,作图并取堆积密度最大的一组为合理砂率。
2.2.2 试配确定浆骨比
(1)确定水泥浆组成和稠度
为试配简单易行，故采取采用纯水泥浆控制稠度的办法。由于包裹骨料表面的浆体厚度主要取决于浆体稠度 ,故采取采用纯水泥浆控制稠度的办法可行。强度根据水灰比定则控制 ,满足耐久性的水灰比按下表（表1）取值。
氯离子扩散系数(10- 10cm2/ s) 饱盐混凝土电导率(10- 4s/ m) 渗透性评价 参考混凝土种类
水胶比 f28/ MPa
> 1000 > 2000 很高 > 016 < 30
500～1000 1000～2000 高 0145～016 30～40
100～500 200～1000 中 0140～0145 40～60
50～ 100 100～200 低 0135～0140 60～80
5～50 10～100 很低 0130～0135 80～100
< 5 < 10 可忽略 < 0130 > 100
表 1 混凝土中氯离子扩散系数与其渗透性的关系( NEL 法)
(2)试配确定最佳浆骨比
通过进行混凝土强度、变形、氯离子渗透性等试验调整混凝土浆骨比，得出在现有水泥、骨料、外加剂等原材料的基础上的混凝土的最佳浆骨比，它的值一般在35∶65左右。
本研究按浆骨比在 30∶70 至 37.5∶62.5 间选取不少于 4 组比例进行混拌成型后 ,测各组 28d 强度、坍落度、Cl-扩散系数和振实密度 ,综合确定出最佳浆骨比。
(Vw+ Vc+ VFA)÷(Vg+ Vs′) = x (1)
式中 :Vw、Vc、VFA―――分别为每 m3混凝土中水、水泥及混合材料的体积(m3) ;
Vg、Vs′―――分别为每 m3混凝土中石子、砂子的密实体积(即不含开口孔体积) (m3)
关键词：高标号混凝土；施工；配合比；设计
中图分类号：TV331 文献标识码： A
引言
作为一种功能性基复合材料，泡沫高标号混凝土具有特殊的组分及配合比设计思路。本文分析了其配合比设计理论及原则；介绍了国内外泡沫高标号混凝土现有配合比设计方法，包括基础及有外掺组分的泡沫高标号混凝土配合比设计，比较了优点及不足；总结了不同针对性的配比优化方式及现有配比研究成果；对泡沫高标号混凝土配合比设计方法提出了展望。
一、高标号混凝土配合比设计的影响因素
1、强度和预期寿命
在高标号混凝土配合比设计中，强度与预期寿命是首先考虑的因素，一旦强度与预期寿命无法满足设计要求，高标号混凝土就不能投入到建设施工中去。
2、砂比率
砂比率即高标号混凝土砂石中砂所占据的质量比例。在配合比设计中，砂比率也是不容忽视的一大环节。如果改变高标号混凝土的砂比率，就可能导致材料的孔隙数量发生变化。过高的砂比率，会增加原材料孔隙的数量，就需要使用更多的材料，在浪费材料的同时，还会增大混合物的粘稠度，进而出现搅拌不均匀的情况；过低的砂比率，虽然可以减少原材料中的孔隙数量，达到节约用量的目的，但是孔隙数量不达标，会降低高标号混凝土的整体流动性，使得高标号混凝土无法粘结凝聚成型，最终出现混合物干涩，而为今后的工序与使用埋下安全隐患。
3、水灰比
水灰比即与水的比例。在配置高标号混凝土时，浆起到粘结剂的作用，等待凝固之后，就会同细砂、粗石一起组成高标号混凝土，所以高标号混凝土强度会直接受到水灰比的影响。高标号混凝土的水灰比直接反应了粘结剂的粘稠度。过大的水灰比，会造成粘性不足的情况出现，同时，水分太多，也会让凝固之后的高标号混凝土出现积聚水分的空洞，一旦水分蒸发，就会对高标号混凝土的强度产生影响；过小的水灰比，会让成型的高标号混凝土混合物再难流动，出现高标号混凝土粘结不够紧密的情况出现，最终形成过多的孔洞，直接影响到高标号混凝土强度。
4、集灰比
集灰比是骨料与的比例。骨料对新浇高标号混凝土和硬化高标号混凝土的性能有着非常重要的影响。而且，骨料的等级、最大粒径、单位重量和水分含量都能对高标号混凝土混合物的特征和性能产生影响。一、高标号混凝土结构组成与配合比设计分析通常情况下，在工程项目施工建设中，所应用的高标号混凝土材料多是由相应比例的水、粗细集料和胶凝材料等配制形成的，其中，粗细集料所占的比重最大，其次为水、等组成的浆，在高标号混凝土配制中占有不同的比例，并通过浆对粗细集料的包裹以及空隙充填，形成工程施工中的高标号混凝土。高标号混凝土配制施工中，配合比的设计直接影响着高标号混凝土的配制效果与质量。通常情况下，进行高标号混凝土材料的配制，其配合比的设计是根据高标号混凝土配制标准实验所取得的结果进行高标号混凝土配合比的设计，也就是将按照相应配合比配制成的高标号混凝土工程，通过 28 天标准养护并根据对其抗压强度的变化结果来设计调整高标号混凝土的配合比，以保证其质量效果最优。但是，随着社会经济建设发展与工程项目施工需求的变化，这种高标号混凝土配合比设计方法由于自身的设计调配周期较长以及材料变化适用性差等局限性，在高标号混凝土配制设计中应用越来越少。本文在进行高标号混凝土配合比设计时，主要以实验室方式通过对高标号混凝土强度的早期推定实现高标号混凝土配合比的快速设计调整，实现高标号混凝土配制，也就是通过对于材料 3 天的强度变化检测实现其 28 天强度变化的推算，进而实现高标号混凝土 28 天的抗压强度变化推测。需要注意的是，上述方法在实现高标号混凝土 28 天抗压强度变化推测中，是按照下列公式（1）实现高标号混凝土强度推算的。下列公式中表示的是高标号混凝土 28 天的抗压强度值，（1）
在高标号混凝土配合比设计中，首先，为了保证所配制高标号混凝土具有较为可靠的强度性能可以根据上示高标号混凝土 28 天抗压强度计算公式，推算出较大的高标号混凝土强度作为配合比设计中的强度，以实现高标号混凝土强度性能的保障。此外，在进行高标号混凝土材料配制中，其配制实现多是在没有可靠数据资料的情况完成的，针对这种情况就可以根据高标号混凝土工程的施工质量验收标准进行高标号混凝土配合比的设计，以保证配制高标号混凝土的强度性能。
其次，进行高标号混凝土配合比的设计，还包括进行合理的高标号混凝土配制水灰比设计。通常情况下，根据高标号混凝土配制的水灰比定律，配制材料与品种类型相同的情况下，所配制的高标号混凝土强度与水灰比之间成反比，并且高标号混凝土强度与水灰比之间呈现曲线变化关系，而在这种关系没有确定的情况下，对于水灰比的设计实现可以根据高标号混凝土配合比设计的相关技术要求，按照下列公式记你选哪个计算设计，其中，A 和 B 为回归系数与高标号混凝土配制使用的材料质量和品种之间存在着相应的联系。
再次，在进行高标号混凝土配合比设计中，还需要进行高标号混凝土配制的单位用水量以及砂土比例设计确定。其中，对于高标号混凝土配制中的单位用水量的设计是按照高标号混凝土配合比设计的相关技术规定进行设计实现的，也就是结合高标号混凝土的塌落度以及粗骨料类型、粗细骨料的最大粒径进行设计确定的，特殊情况下的高标号混凝土配制则需要通过试验的方式实现单位用水量的设计确定。此外，砂土比例的设计作为高标号混凝土配合比设计中的一个重要点和难点，由于受影响因素比较多，并且缺乏相应的定性指标，因此设计确定难度相对较大，多是根据高标号混凝土配合比设计技术要求与高标号混凝土配制的水灰比、石子类型等进行查表选取的，具有较大的范围浮动变化，需要在查表选取后结合实际经验按照下列公式（2）进行计算确定。最后，对于高标号混凝土配合比的设计结果最好采用重量法进行表示，以便于对单位体积高标号混凝土的各种材料用量进行计算确定。（2）
2、高标号混凝土强度检测的相关分析
通常情况下，在高标号混凝土工程施工中对于高标号混凝土强度性能的检测，主要通过实验方式以检测高标号混凝土样品的强度性能实现的，通过高标号混凝土强度性能的检测实现高标号混凝土工程结构承载力的确定，从而保证高标号混凝土结构性能和质量效果。需要注意的是，在进行高标号混凝土强度性能检测中，需要进行检测实现的高标号混凝土样品包括高标号混凝土标准养护试样以及相同养护条件下的高标号混凝土试样、相同结构实体与相同养护条件的高标号混凝土试样等三种类型的高标号混凝土强度检测试样，以保证高标号混凝土强度检测的合理性和科学性。其次，高标号混凝土施工中，实现高标号混凝土强度检测的方法有实验室检测和现场检测两种，其中，现场进行高标号混凝土强度检测方法包括超声法以及钻芯法、抗拔法、回弹法、超声回弹综合法等，比较常用的现场检测方法则包括超声法、钻芯法和回弹法，实际检测中需要结合高标号混凝土强度检测要求以及检测费用、速度等进行合理选择，以保证检测结果的可靠性与合理性。
结束语
随着社会的进步，人们对建筑工程质量要求也在不断更新。而建筑工程质量又受到高标号混凝土质量的影响，高标号混凝土质量高低取决于合理的配合比设计。因此，在施工之初，设计人员就应该做好高标号混凝土的配合比设计，并且根据现场施工对高标号混凝土配合比提出的额外要求，确保配合比在满足和易性、强度、耐久性等前提的同时，确定出最佳化的材料用量，让生产出的高标号混凝土最适用、最经济。
参考文献
[1] 狄吉峰.浅谈路面高标号混凝土的配合比设计[J].内蒙古教育（职教版）.2013（03）.
关键词：水泥混凝土，配合比设计，要点
水泥混凝土配合比设计就是根据工程要求、结构形式和施工条件及原材料的技术性能来确定混凝土的各组分的适当的配合比例,从而尽可能经济地配制出工作性、强度和耐久性均满足要求的混凝土。水泥混凝土是由水泥、粗集料、细集料和水按适当比例配合,经一定时间硬化而成的一种人造石材。水泥混凝土各组成材料的配合比例决定着混凝土的技术性能和工程成本。但是现有水泥混凝土配合比设计存在一些应用中不宜量化控制的问题，这就限制了此类结构的推广及应用。本文根据现代土木工程对水泥混凝土提出的新的要求和多年实验室工作经验简要阐述了设计的要点，供广大同行切磋。
1、传统水泥混凝土配合比的缺陷
传统配合比设计方法是一种基于经验的方法，混凝土结构对材料性能提出的要求比较简单，配制混凝土的原材料种类也比较少，因此传统的配合比设计方法还存在许多不足之处。混凝土配合比设计理应是一个完善的体系，包括原材料选择、配合比计算、性能设计和性能检测。事实上，人们在进行配合比设计时已经有意或无意地采用了这一体系，但所采用的体系的完善程度各不相同，而且大都不完善。
从原材料选择来看，多数是依据个人经验知识进行的，带有很大的主观性。各人的经验知识不同，知识量也不等。这就为混凝土配合比设计带来了一定的随机性。从配合比设计计算来看，各种没计方法的计算方法互不相同。配合比计算的实质就是四元（单位混凝土中水、水泥和粗细集料用量）一次方程组求解。从数学角度来讲，四元一次方程组求解需要四个独立方程式的联立才能解出。而配合比设计中一般都采用需水性定则、水灰比定则和绝对体积法或假定容重法，这就提供了三个方程式；各配合比设计方法的不同在于第四个方程式的确定。为了完成配合比设计，各种方法都引进了不同的关系式。我国引入了砂率；前苏联引入了砂浆拨开系数；英国引入了骨灰比；美国引入了粗集料最佳用量。另外因对高性能混凝土的认识不足，对它的配合比设计主要依赖于经验和大量的试配，计算过程在各种设计方法中似乎都不甚重要。
从性能设计来看，理想的配合比设计应能实现对混凝土的主要性能（即：工作性能、强度和耐久性）的设计，虽然目前的各种设计方法基本都考虑到了这三方面的性能，但是似乎还没有一种方法真正做到了对这三方面性能的设计。虽然最终都可能配出满足三方面性能要求的混凝土，但这似乎不能归功于该配合比设计体系的先进性，而应归功于设计人员的大量试配工作。从性能检测来看，每一种配合比设计体系也都是不甚完善的。对混凝土力学性能和耐久性的检测相对来说还比较完善，而对新拌混凝土性能（主要是工作性）的检测应该说是不合理、不完善的。各个设计体系大都采用Abrams的坍落度试验（塑性混凝土）和维勃稠度试验（干硬性混凝土）来检测新拌混凝土的工作性。但这两种试验都不能全面有效地反映新拌混凝土的工作性。当然，研究者在试验室内可能会使用其他方法来检测新拌混凝土的工作性，但它们毕竟没有很好地应用到混凝土施工中去。
2、现代水泥混凝土配合比设计思想
随着现代建筑工程技术要求的提高，水泥混凝土配合比设计的指导思想应从强度设计向多种性能设计转化，从可行性设计向优化设计转化。F∞指出：合理的材料配合比设计应该在符合相关规范给出的包括强度、耐久性、均匀性、和易性、渗透性和经济性等要求的前提下，确定各种成分的用量，获得最经济和适用的混凝土。配合比设计中主要考虑的因素有： 1）水灰比。有关水灰比、水泥品种、外加剂、粗集料级配等因素对路面混凝土性能影响的试验表明，无论28d抗折强度还是抗压强度，上述因素的主次为：水灰比一水泥品种一外加剂一粗集料级配。由此可见，水灰比对路面强度的影响是很大的。水灰比过大，多余水在硬化后的混凝土中形成气孔，减小了混凝土抵抗荷载作用的有效断面，在孔隙周围产生应力集中。水灰比愈小，水泥混凝土的强度也愈高，因此在满足和易性要求的前提下，应尽可能采用小的水灰比。此外，路面混凝土水灰比大小还应考虑道路等级、气候因素等。2）砂率。其大小主要影响混凝土的稠度，在水灰比低时这种影响表现得比较迟钝，但砂率的改变会使混凝土的空隙率和集料的总表面积有显著改变，直接影响硬化混凝土的品质。砂率过大，在水泥浆用量不变的情况下，会使混凝土的水泥浆显得过少，成型的路面表现砂浆层过厚，对耐磨耗、减少收缩不利。另外，从混凝土抗断裂的角度考虑，砂浆也不宜过大。试验表明，混凝土的抗裂能力随粗集料的增加而增加，因此在正常砂率的基础上，适当减少砂率，增加粗集料用量，对提高路面混凝土的抗折性能是必要的。3）集灰比。对混凝土强度的影响在混凝土强度较高时表现得较明显，当水灰比相同时，混凝土随集灰比的增长呈增长趋势，这与集料数量增大、集料吸收的水分量增大、实际水灰比变小有关，与混凝土内部孔隙总体积减少有关，还与较高标号混凝土水泥用量较大有关。在适当增大集灰比后，水泥胶结作用和集料的连锁作用得到了充分的发挥。
3、 结语
合理的材料配合比设计应该在符合相关规范给出的包括强度、耐久性、均匀性、和易性、渗透性和经济性等要求的前提下，确定各种成分的用量，获得最经济和适用的混凝土。要对水泥混凝土路面配合比设计深入系统的研究，使混凝土配合比设计体系更加科学合理、方便快捷，从而推动水泥混凝土科学的发展。
参考文献：
关键词：水泥混凝土 配合比设计强度检测
水泥混凝土由于具有强度高、原材料储量大、可塑性能优异、成本低廉，在土木工程中起着极其重要的作用，是现代应用最广泛的建筑材料。它是由水泥、砂、石、添加剂、外加剂和适量水混合逐渐硬化形成的人工石材，因此原材料的种类、性质和用量等因素直接关系到混凝土的质量、成本和性能，进而关系到土木结构物的品质、造价和寿命，但是现有水泥混凝土配合比设计存在经验成分多，应用中不宜量化控制的问题，这就限制了此类结构的推广及应用。本文概述了混凝土的配合比设计，探讨了混凝土强度的检测方法。
一、现代土木工程对水泥混凝土提出新的要求
1、混凝土品种增多，出现了高性能混凝土、轻骨料混凝土、纤维混凝土、防水混凝土、加气混凝土、低温混凝土、泵送混凝土和喷射混凝土等。其中高性能混凝土（HPC）是近期混凝土技术发展的主要方向，国外学者曾称之为21世纪混凝土。近年来，不同性能混凝土的研究和应用日益受到人们重视。.坍落度应不小于120 mm，且粘聚性和保水性良好。
2、混凝土的成分更加丰富，粉煤灰及其他掺合料和外加剂等被广泛使用到混凝土的配制中，使混凝土的应用更加广泛。
3、混凝土需要满足的性能指标进步，1.76精品传奇从单一的强度指标扩展到若干龄期的强度、工作性能和耐久性能等多项指标。
4、对结构物寿命的要求延长。工程实践证实，在正常使用条件下普通混凝土的使用期限可达50年～100年；而在恶劣环境条件下经十几年或更短时间就遭到严重破坏，需要修补，甚至更新重建。高性能混凝土的耐久性应从目前50年～100年的使用期限，进步到500年～l000年，且具有广泛的环境适应性。
5、施工工艺多样化。水泥混凝土面层可以采用多种施工方法进行展筑：小型机具摊展和振实；轨道式摊展机摊展和振实，配以其他工序的配套机械；滑模式摊展机摊展和振实，配以其他工序的配套机械；平地机摊展和振动压路机碾压，配以其他小型机具；沥青混合料摊展机摊展和初步压实，压路机碾压配以其他机具和机械。
二、混凝土配合比设计
1、传统配合比设计方法存在的问题。传统配合比设计方法是一种基于经验的方法，混凝土结构对材料性能提出的要求比较简单，配制混凝土的原材料种类也比较少，因此传统的配合比设计方法还存在许多不足之处。混凝土配合比设计理应是一个完善的体系，包括原材料选择、配合比计算、性能设计和性能检测。事实上，人们在进行配合比设计时已经有意或无意地采用了这一体系，但所采用的体系的完善程度各不相同，而且大都不完善。
（1）从原材料选择来看，多数是依据个人经验知识进行的，带有很大的主观性。各人的经验知识不同，知识量也不等。这就为混凝土配合比设计带来了一定的随机性。
（2）从配合比设计计算来看，各种没计方法的计算方法互不相同。配合比计算的实质就是四元（单位混凝土中水、水泥和粗细集料用量）一次方程组求解。从数学角度来讲，四元一次方程组求解需要四个独立方程式的联立才能解出。而配合比设计中一般都采用需水性定则、水灰比定则和绝对体积法或假定容重法，这就提供了三个方程式；各配合比设计方法的不同在于第四个方程式的确定。为了完成配合比设计，各种方法都引进了不同的关系式。我国引入了砂率；前苏联引入了砂浆拨开系数；英国引入了骨灰比；美国引入了粗集料最佳用量。另外因对高性能混凝土的认识不足，对它的配合比设计主要依赖于经验和大量的试配，计算过程在各种设计方法中似乎都不甚重要。
（3）从性能设计来看，理想的配合比设计应能实现对混凝土的主要性能（即：工作性能、强度和耐久性）的设计，虽然目前的各种设计方法基本都考虑到了这三方面的性能，但是似乎还没有一种方法真正做到了对这三方面性能的设计。虽然最终都可能配出满足三方面性能要求的混凝土，但这似乎不能归功于该配合比设计体系的先进性，而应归功于设计人员的大量试配工作。
（4）从性能检测来看，每一种配合比设计体系也都是不甚完善的。对混凝土力学性能和耐久性的检测相对来说还比较完善，而对新拌混凝土性能（主要是工作性）的检测应该说是不合理、不完善的。各个设计体系大都采用Abrams的坍落度试验（塑性混凝土）和维勃稠度试验（干硬性混凝土）来检测新拌混凝土的工作性。但这两种试验都不能全面有效地反映新拌混凝土的工作性。当然，研究者在试验室内可能会使用其他方法来检测新拌混凝土的工作性，但它们毕竟没有很好地应用到混凝土施工中去。
2、现代水泥混凝土配合比设计思想。随着现代建筑工程技术要求的提高，水泥混凝土配合比设计的指导思想应从强度设计向多种性能设计转化，从可行性设计向优化设计转化。F∞指出：合理的材料配合比设计应该在符合相关规范给出的包括强度、耐久性、均匀性、和易性、渗透性和经济性等要求的前提下，确定各种成分的用量，获得最经济和适用的混凝土。配合比设计中主要考虑的因素有：
（1）水灰比。有关水灰比、水泥品种、外加剂、粗集料级配等因素对路面混凝土性能影响的试验表明，无论28d抗折强度还是抗压强度，上述因素的主次为：水灰比一水泥品种一外加剂一粗集料级配。由此可见，水灰比对路面强度的影响是很大的。水灰比过大，多余水在硬化后的混凝土中形成气孔，减小了混凝土抵抗荷载作用的有效断面，在孔隙周围产生应力集中。水灰比愈小，水泥混凝土的强度也愈高，因此在满足和易性要求的前提下，应尽可能采用小的水灰比。此外，路面混凝土水灰比大小还应考虑道路等级、气候因素等。
（2）砂率。其大小主要影响混凝土的稠度，在水灰比低时这种影响表现得比较迟钝，但砂率的改变会使混凝土的空隙率和集料的总表面积有显著改变，直接影响硬化混凝土的品质。砂率过大，在水泥浆用量不变的情况下，会使混凝土的水泥浆显得过少，成型的路面表现砂浆层过厚，对耐磨耗、减少收缩不利。另外，从混凝土抗断裂的角度考虑，砂浆也不宜过大。试验表明，混凝土的抗裂能力随粗集料的增加而增加，因此在正常砂率的基础上，适当减少砂率，增加粗集料用量，对提高路面混凝土的抗折性能是必要的。
（3）集灰比。对混凝土强度的影响在混凝土强度较高时表现得较明显，当水灰比相同时，混凝土随集灰比的增长呈增长趋势，这与集料数量增大、集料吸收的水分量增大、实际水灰比变小有关，与混凝土内部孔隙总体积减少有关，还与较高标号混凝土水泥用量较大有关。在适当增大集灰比后，水泥胶结作用和集料的连锁作用得到了充分的发挥。
（4）单位用水量。单位用水量的选取通常参照《规定》进行，即根据混凝土的坍落度、粗骨料的品种以及粗细骨料的最大粒径确定。只有水灰比w／C
坍落度按lO～30mm、35～50mm、55～70mm 、75～90mm的顺序每调一档，用水量应增加lOkg／m3 左右；
细骨料按粗、中、细的顺序每调一档，用水量应增加18kg／m3 左右；
碎石比卵石的用水量应增加15kg／m3 左右；
粗骨料最大粒径按40 mm 、31.5 mm、20mm、16mm的顺序每调一档，用水量应增加12kg／m3左右。
三、混凝土强度检测
1、重量法表示混凝土配合比的设计结果。《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204-2002（以下简称《规范》）规定，工地现场混凝土拌和均采用实物过磅计量。因此，为了方便施工操作以及提高施工配合比的可靠度，混凝土配合比的设计结果最好采用重量法表示。按重量法进行配合比设计需要确定混凝土拌合物的假定密度，以便计算单位体积混凝土中各种材料的用量。在《规定》中，混凝土拌合物假定密度的范围为2350～2450kg／m3 。为了设计操作的统一性，不同强度等级均取混凝土拌合物的假定密度为2400kg／m3 进行计算。经过对混凝土密度的大量试验统计分析，发现在一定范围内混凝土的表观密度随着强度等级的升高而增大，除C10混凝土之外，基本在2450kg／m以上。因此，将高于C10的混凝土拌合物的假定密度调整为2450kg／m3，基本上满足混凝土表观密度假定计算值与实测值之差的绝对值不超过假定计算值的2％的要求，同时使重量和体积相吻合。
2、混凝土试件。《规范》针对留置强度试件的作用，强调应留置3种混凝土强度试件：第1种为混凝土标准养护试件；第2种为用于确定施工期间混凝土强度的同条件养护试件；第3种为用于结构实体检验的同条件养护试件。混凝土标准养护试件主要是验证混凝土的实际质量与混凝土配合比设计要求的一致性，并用于混凝土的强度检验评定，它能反映出原材料、配合比及材料的计量等混凝土施工质量方面的控制情况。这种混凝土试件每次取样都应该留置，并标准养护28d进行试压，用于确定施工期间混凝土强度的同条件养护试件，即确定构件拆模、出池、厂、吊装、张拉、放张等施期间临时负荷时的混凝土强度。工程中应用比较多的是确定拆模强度，这种混凝土试件应根据实际情况确定其试压日期。用于结构实体检验的混凝土试件，即与结构实体混凝土组成、养护条件相同的混凝土试件，其强度可以作为检验结构实体混凝土强度的依据，能够较准确地反映混凝土结构实体的真实强度。
3、混凝土取样。对于按照既定配合比施工的混凝土工程，全方位地加强施工质量的检测与评定，是保证混凝土工程满足混凝土结构承载力性能要求较直接的手段。混凝土试件强度作为混凝土强度评定的依据，是混凝土结构质量控制的重点。根据《规范》，混凝土试件类型与数量的确定应满足几个基本原则，即独立的试件类型、足够的试件数量和试件取样频率的代表性。
《规范》针对留置强度试件的作用，强调应留置3种混凝土强度试件：第1种为混凝土标准养护试件；第2种为用于确定施工期间混凝土强度的同条件养护试件；第3种为用于结构实体检验的同条件养护试件。
4、根据《混凝土强度检验评定标准》（GBJ 107-87）要求评定。根据《混凝土强度检验评定标准》（GBJ 107-87）要求评定，试验检测技术人员除了在试验室依据混凝土试件对现场浇筑的混凝土工程质量进行检洲评定之外，当需要对被检测的混凝土结构构件做出准确的判断时，还需要根据混凝土结构的具体情况及检测条件进行现场检测。
目前，在施工现场对混凝土进行强度检测的方法很多，例如超声法、回弹法、超声回弹综合法、钻芯法、后装拔出法、抗拔法等，其中以回弹法、超声法、钻芯法较为常用。至于采用何种方法为宜，需要对检测数据的可靠性、检测结构构件的适用性、检测费用、检测速度以及对结构构件的破坏程度等条件综合考虑。一般情况下，当需要准确判定混凝土的强度等级且有条件时，可优先考虑采用钻芯法或采用钻芯法修正；当混凝土质量比较均匀时，可采用回弹法和超声回弹法，如果用钻芯法进行校核，可以提高回弹法和超声回弹法的精确度。
四、结束语
合理的材料配合比设计应该在符合相关规范给出的包括强度、耐久性、均匀性、和易性、渗透性和经济性等要求的前提下，确定各种成分的用量，获得最经济和适用的混凝土。要对水泥混凝土路面配合比设计深入系统的研究，使混凝土配合比设计体系更加科学合理、方便快捷，从而推动水泥混凝土科学的发展。
关键词：混凝土；配合比设计；影响因素；
0.引言
水泥混凝土由于具有强度高、原材料储量大、可塑性能优异、成本低廉，在公路工程中起着极其重要的作用，是现代应用最广泛的建筑材料。它是由水泥、砂、石、添加剂、外加剂和适量水混合逐渐硬化形成的人工石材，因此原材料的种类、性质和用量等因素直接关系到混凝土的质量、成本和性能，进而关系到水泥混凝土结构物的品质、造价和寿命，但是现有水泥混凝土配合比设计存在经验成分较多，应用中不宜量化控制的问题，这就限制了此类结构的推广及应用。因此如何准确确定组成材料及其用量，使其满足工作性、强度和耐久性要求是关键所在。
1.混凝土配合比设计的原材料
1.1 水泥
水泥属于胶接材料，相对于其他材料，造价最高。不同强度的混凝土应选择不同标号的水泥。水泥的选择还应参照工程地区所处环境、工程特点、气候等因素的影响，此外，选择的水泥标号要与配合比设计强度等级相适应。在高强度混凝土配合比设计中，水泥强度为混凝土抗压强度的0.7～1.2倍，一般水泥强度为混凝土抗压强度的1.1～1.6倍。由于水泥混凝土强度的不断提高，高强度混凝土中水泥已不再受比例的约束。在路桥工程中涉及的水泥品种主要是硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。水泥路面应优先选用早强型水泥以缩短养护时间。
1.2细集料
我们把工程中所用的砂称为细集料。为了提高水泥混凝土强度、耐久性和经济要求，我们在混凝土用砂的选择上应选用密度高和比面小的砂。级配应同粗集料组成的矿质混合料一同表示。在水泥混凝用料中，砂中有害杂质的含量也应当严格控制，以保障水泥混凝土的强度及耐久性等要求。
1.3 粗集料
混凝土用料中粗集料指的是碎石、卵石，它们对混凝土强度的形成起着重要的作用。水泥混凝土用粗集料应选用粒形接近正方体，不含有较多针片颗粒的集料。针片状颗粒会给混凝土强度带来直接影响，粒径越大单位用水量相应减少，水灰比和用水量固定条件下加大粒径，工作性提高，水灰比减小会提高混凝土的强度和耐久性。另外粗集料粒径一旦增大，集料和水泥接触面积减小，界面强度降低，不利于振捣还降低混凝土的强度。所以粗集料最大粒径的增加会带来双重影响，抗折强度比抗压强度的影响大。
1.4 水
为了保证混凝土的和易性、凝结强度及减少对钢筋的腐蚀，确保工程质量，必须选用符合国家标准的饮用水及经检测合格的水来拌制混凝土。若拌合用料的水质不纯，可能产生多种有害作用，对混凝土的质量造成较大的影响。
2.水泥混凝土面临的问题
（1）混凝土品种增多，出现了高性能混凝土、轻骨料混凝土、纤维混凝土、防水混凝土、加气混凝土、低温混凝土、泵送混凝土和喷射混凝土等。近年来，不同性能混凝土的研究和应用日益受到人们重视。坍落度满足要求，且粘聚性和保水性良好。
（2）混凝土的成分更加丰富，粉煤灰及其他掺合料和外加剂等被广泛使用到混凝土的配制中，使混凝土的应用更加广泛。
（3）混凝土需要满足的性能指标提高，从单一的强度指标扩展到若干龄期的强度、工作性能和耐久性能等多项指标。
（4）对结构物寿命的要求延长。工程实践证明，在正常使用条件下普通混凝土的使用期限可达50年～100年；而在恶劣环境条件下经十几年或更短时间就遭到严重破坏，需要修补，甚至更新重建。高性能混凝土的耐久性应从目前50年～100年的使用期限，提高到500年～l000年，且具有广泛的环境适应性。
3.水泥混凝土配合比设计注意事项
随着现代建筑工程技术要求的提高，水泥混凝土配合比设计的指导思想应从强度设计向多种性能设计转化，从可行性设计向优化设计转化。合理的材料配合比设计应该在符合相关规范给出的包括强度、耐久性、均匀性、和易性、渗透性和经济性等要求的前提下，确定各种成分的用量，获得最经济和适用的混凝土。配合比设计中主要考虑的因素有：
（1）水灰比 有关水灰比、水泥品种、外加剂、粗集料级配等因素对路面混凝土性能影响的试验表明，无论28d抗折强度还是抗压强度，上述因素的主次为：水灰比一水泥品种一外加剂一粗集料级配。由此可见，水灰比对路面强度的影响是很大的。水灰比过大，多余水在硬化后的混凝土中形成气孔，减小了混凝土抵抗荷载作用的有效断面，在孔隙周围产生应力集中。水灰比愈小，水泥混凝土的强度也愈高，因此在满足和易性要求的前提下，应尽可能采用小的水灰比。此外，路面混凝土水灰比大小还应考虑道路等级、气候因素等。
（2）砂率 其大小主要影响混凝土的稠度，在水灰比低时这种影响表现得比较迟钝，但砂率的改变会使混凝土的空隙率和集料的总表面积有显著改变，直接影响硬化混凝土的品质。砂率过大，在水泥浆用量不变的情况下，会使混凝土的水泥浆显得过少，成型的路面表现砂浆层过厚，对耐磨耗、减少收缩不利。另外，从混凝土抗断裂的角度考虑，砂浆也不宜过大。试验表明，混凝土的抗裂能力随粗集料的增加而增加，因此在正常砂率的基础上，适当减少砂率，增加粗集料用量，对提高路面混凝土的抗折性能是必要的。
（3）集灰比 对混凝土强度的影响在混凝土强度较高时表现得较明显，当水灰比相同时，混凝土随集灰比的增长呈增长趋势，这与集料数量增大、集料吸收的水分量增大、实际水灰比变小有关，与混凝土内部孔隙总体积减少有关，还与较高标号混凝土水泥用量较大有关。在适当增大集灰比后，水泥胶结作用和集料的连锁作用得到了充分的发挥。
提高路面混凝土性能的核心在于提高集料与砂浆界面的粘结强度，这可以通过合理选择原材料和正确的配合比设计来实现。选用道路水泥或C3S和C4AF含量高的其他水泥品种；选用细度模数大，耐磨性好的细集料；岩石品种是选择粗集料的关键，应综合考虑岩石的物理力学性能，通过比较试验确定；配合比设计采用合适的水灰比、砂率及集灰比至关重要，也应尽量通过比较试验确定。
4.结论
合理的配合比设计应该在符合相关规范给出的包括强度、耐久性、均匀性、和易性、渗透性和经济性等要求的前提下，确定各种成分的用量，获得最经济和适用的混凝土。要对水泥混凝土路面配合比设计深入系统的研究，使混凝土配合比设计体系更加科学合理、方便快捷，从而推动水泥混凝土科学的发展。
参考文献
[1]李红，傅智. 路面水泥混凝土配合比设计要求[J]. 公路，2013，07：10-24.
【关键词】全轻轻集料混凝土；陶粒；陶砂；配合比
细集料全部或部分采用普通砂，部分采用轻砂（如陶砂、膨胀珍珠岩或浮石砂）时的轻集料混凝土称为砂轻混凝土，细集料全部采用轻砂的轻集料混凝土称为全轻混凝土。按照轻集料混凝土配合比设计方法有两种[1，2]：绝对体积法和松散体积法；砂轻轻集料混凝土配合比的设计适合采用绝对体积法，也可以采用松散体积，在我国，实际工程中多采用松散体积法进行轻集料混凝土配合比的设计[3]。本论文根据《轻骨料混凝土技术规程》[4，5]，采用湖北宜昌碎石型页岩陶粒为粗骨料，广西华桂陶砂为细骨料，以松散体积法设计C10陶粒全轻混凝土的基准配合比。松散体积法以混凝土的干表观密度为基准，即假定每立方轻集料混凝土的干表观密度为其各组成材了干燥状态下的质量总和，以此为基础，通过计算和查表，求出各组成材料的质量及其总和，在经过试配，求出最终配合比。
1. 全轻轻集料混凝土配合比的设计
（1）根据设计要求的轻骨料混凝土的强度等级和混凝土的用途，确定粗细骨料的种类和粗骨料的最大粒径.
本实验所设计混凝土为LC10、干表观密度为1100kg/m3的等级，以陶粒为粗骨料，以陶砂为细骨料的用于复合墙体材料承重保温结构的全轻轻集料混凝土，因而粗骨料选用粒径为4-16mm的陶粒，细骨料选用为粒径小于5mm的页岩陶砂。
（2）测定粗骨料的堆积密度、筒压强度和2h吸水率，并测定细骨料的堆积密度；
粗骨料的堆积密度548 kg/m3，压强度2.44MPa，2h吸水率10.62%，轻细集料的堆积密度740 kg/m3。
（3）通过下式计算确定混凝土试配强度
fcu，o≥ fcu，k+1.645σ
式中fcu，o--轻骨料混凝土的试配强度
fcu，k --轻骨料混凝土立方体抗压强度标准值即强度等级
σ--轻骨料混凝土强度标准差
轻集料混凝土强度标准差可按下表1取值：
表1 轻集料混凝土强度标准差
轻集料混凝土强度标准差取4.0代入，计算出混凝土的试配强度为16.6MPa。
（4）选择水泥用量
表2 水泥用量表
表3 水泥用量受地区的影响
所设计的混凝土用于广东地区，不受风雪影响，因而最大水灰比不受限制，最小水泥用量250kg/m3，根据上表选择水泥用量为350 kg/m3。
（5）根据施工稠度的要求选择净用水量的用水量分为净用水量和总用水量。净用水量指不含轻集料的吸水量在内的混凝土用水量，总用水量是指净用水量加上轻集料在规定时间内的吸水量。净用水量与胶凝材料的比值叫净水胶比，总用水量与胶凝材料的比值叫总水胶比。由于轻集料吸水率的差别很大，且大小随时间而变化，轻集料预先吸的水分对新拌混凝土的工作性能影响较小，因此一般采用净用水量或净水胶比进行设计。
表4 净用水量表
参考表4，所设计的轻集料混凝土用于预制构件及制品，坍落度要求为70-80mm，采用振捣棒振实，故取净用水量为165kg/m3.采用减水率为25%的高效减水剂，节约用水41.25kg，净用水量为124kg/m3
（6）根据混凝土用途选取松散体积砂率Sp
表5 砂率表
由于陶粒颗粒级配良好，参照上表，砂率可适当降低，选取砂率Sp=35%。
（7）根据粗细骨料的类型选用粗细骨料总体积并按下列公式计算每立方米混凝土的粗细骨料用量Vt。
表6 粗细骨料总体积表
采用碎石型和圆球型轻粗集料，细骨料采用轻砂，因而选取每立方米混凝土粗细骨料的松散体积总用量Vt=1.35m3
计算粗集料和细集料的用量分别为：
细集料用量：Vs=VtVp=1.35×0.35=0.47m3
Ms=0.47×740=350kg
粗集料用量：Va=Vt-Vs=1.35-0.47=0.88m3
Ma=0.88×548=482kg
（8）根据净用水量和附加水量的关系按下式计算总用水量
Mwt=124+482×0.1=172kg/m3
（9） 按下式计算混凝土干表观密度并与设计要求的干表观密度进行对比，其误差大于则应按下式重新调整和计算配合比：
Mc=1.15mc+ma+ms=1.15×350+482+418=1302 kg/m3
与设计要求的密度1100 kg/m3相比，误差18%，但是在配制此混凝土过程中加入引气剂，可以进一步达到设计要求，符合规程中容重等级1100的混凝土的容重范围为1050-1150 kg/m3的规定。
（10）粉煤灰取代水泥的用量参照《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》JGJ28―86，粉煤灰取代水泥率不超过15%，可取30%[21]，超量系数1.2。
拟定的全轻轻集料混凝土的设计配合比
表7 全轻轻集料混凝土的初始配合比
原料 水泥 水 陶粒 陶砂 粉煤灰 减水剂
kg/m3 212 124 482 350 45 1.3%
2 全轻轻集料混凝土配合比参数的优化
试配和原材料及工艺的优化。以上面配比进行混凝土试配，混凝土的坍落度达到108mm，超出设计混凝土的50-80mm范围，并且保水性和粘聚性较差，出现比较严重的泌水现象。因而调整混凝土净用水量由160 kg/m3降低至127 kg/m3，降低混凝土的水胶比，达到混凝土工作性能设计要求。初步调整后的轻集料混凝土配合比作为陶粒混凝土配合比参数优化的基准配合比，调整后的配合比如表8：
表8 全轻轻集料混凝土的优化配合比
原料 水泥 水 陶粒 陶砂 粉煤灰 减水剂
kg/m3 200 95 482 350 45 1.3%
按照表8中的配合比，可配制出容重为1200kg/m 、抗压强度为20.6MPa的全轻轻集料混凝土。
全轻轻集料混凝土的投料顺序如图1.
图 1 使用预湿处理的轻集料时的投料顺序
3.小结
（1）全轻混凝土的配合比设计适宜采用松散体积法。相比之下，松散体积法设计过程更为简便，容易调整。
（2）采用宜昌500级碎石形页岩陶粒、球形页岩陶砂，陶粒预湿工艺，材料配合比为水泥粉煤灰水陶粒陶砂=10.220.472.411.75时，可配制出容重为1200kg/m ，抗压强度为20.6MPa的全轻轻集料混凝土。
参考文献
[ 1 ] 李彦昌， 杨荣俊， 张春林， et al. 超轻陶粒混凝土的配制与应用[J]. 市政技术， 2004，（02）： 126-128.
[ 2 ] 胡曙光.轻集料混凝土[M].北京：化学工业出版社，2006：5
[ 3 ] 郭宏云.陶粒混凝土配合比设计[J].武汉大学学报，2007，（10）：252-255.
