混凝土配合比设计影响因素分析及优化策略

1前言对于施工单位来说，若要有效降低施工成本并使混凝土施工质量得到可靠保障，就必须对混凝土配合比进行合理设计因此，施工单位应当以提高项目工程的整体质量为目的，在设计混凝土配合比的过程中对原材料、施工环境、结构部位与其他方面进行综合考虑，并采取切实可行的优化策略2概述混凝土是由胶凝材料、水、骨料和外加剂按不同比例拌合形成的混合物，具有特定的工作性能通过胶凝材料与水发生水化反应形成的产物——凝胶—粒子填充原充水空间，将骨料胶结在一起，形成具有特定功能的结构材料如何让这个过程按预先设想的方向进行，采用常规材料和常规施工方法获得需要的产物结构，是普通混凝土配合比设计的关键配合比设计工作是一项预测过程，其目的是用已知可获得的材料，为达到明确或隐含的要求，按规定的程序，采用最经济的成本控制，使获得的混凝土性能以及其他一些特定需求达到要求现有的配合比设计方法有规定方法选择参数设计（以美国ACI为代表）、试验优化参数设计（以JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》为代表）和目前提出的计算优化参数设计方法按JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》要求，使用符合要求的材料，通过规程推荐的参数比例，参考原材料实测结果，结合经验公式计算获得一些参数，最终获得材料配合比例，然后通过试配验证，获得需要的配合比但是，现用的规程对材料性能要求较为苛刻，在材料发生波动时，会出现多种性能不符，因此就要求进行试配和按规定期限的验证，且材料发生变化时，需要重新设计其主要原因还在于这种设计方法无明确的原理，且未给出材料性能变化时的调整方法，使配合比在使用过程中，要么出现较大的参数不符合现象，要么出现经济不合理现象同时，由于目前的材料性能指标多数并不能真实反映材料在配合比中的意义，如何让原材料检测指标指导实际应用，也是一项重要的工作，再加上高性能外加剂和多种掺合料大掺量应用的情况下，原有的配合比参数已无法反映混凝土实际性能因此，不对材料通过堆积、填充、水化获得混凝土的原理进行探索，就会在材料、性能、使用条件等发生变化时无所适从，其所生产出来的产品质量就难有保障如何根据现有的材料，制得合格产品，是对混凝土技术人员的基本要求，而探讨出科学的配合比设计原理，制定更科学的配合比设计方法是当下最重要的任务3混凝土配合比设计需要考虑的关键因素

3.1砂率砂率会影响混凝土中孔隙分布情况，砂率偏高或偏低均会影响混凝土质量砂率偏高时，水泥浆对拌和物的包裹效果较差，可能导致局部包裹不到位，影响混凝土的和易性，硬化后孔隙数量增加，难以满足实际施工要求砂率偏低时，水泥浆数量较多，细骨料数量偏少，易出现水泥浆难以有效包裹粗集料的情况，加大混凝土的振捣难度，存在局部振捣不密实问题

3.2水灰比水灰比作为混凝土设计中的重点指标，必须具有合理性水灰比偏高时，混凝土的粉料用量相对不足，多余的水分会大量聚积在空洞内随着时间的延长，在外部温度等因素的作用下，水分开始蒸发，混凝土内部存在较多空洞，影响整体的密实性和稳定性水灰比偏低时，混凝土偏黏稠，不利于顺利浇筑、振捣，粉料用量偏多导致开裂概率增加

3.3强度强度会对混凝土的应用效果产生显著影响，适度提高混凝土强度，可以有效地规避突发荷载或其他因素引发的质量问题应遵循适中原则提高强度，过度增加强度会加大材料投入量，影响工程的经济效益4混凝土配合比设计优化策略

4.1掌握多种类型混凝土配合比技术要求充分了解工程施工的技术要求是设计混凝土配合比的前提与基础，为此设计人员应当掌握与项目工程相关的信息，比如构件尺寸、钢筋之间的距离、工程要求达到的强度等级等等，然后以此为依据对水泥品种和石子粒径进行合理选择除此之外，设计人员还应当明确有关混凝土配制的规范标准与工艺要求，并且能够设计特种混凝土，而其设计的混凝土配合比应能够完全满足项目工程的建设需求对于大体积混凝土来说，设计其配合比时务必首先了解其施工技术要求，然后基于此来确定一些参数，比如强度等级、坍落度、初凝时间等等，接下来再对配合比进行科学设计，并通过不断试验使其得到优化在这一过程中，既要保证混凝土满足强度要求，也要适当控制水泥在混凝土中的百分比，并注意提高粉煤灰的使用量，这样才能达到降低水化热、减少经济成本、增强混凝土工作性能的目的若需要设计自密实混凝土配合比，应对此类混凝土的流动性、保塑性、抗收缩性等进行深入分析，也可在调配过程中通过改变石子粒径以及膨胀剂与外加剂的添加量，来开展不同的试验，以便于获得最佳配合比在设计路面混凝土配合比时，应重点考虑坍落度，并将控制对象确定为大粒径石子掺入量，以保证混凝土的耐磨性满足相关要求总的来说，不同的工程对混凝土的强度、坍落度、流动性等均提出了不尽相同的要求，设计人员应当在充分了解工程的基础上，结合现场实际情况对混凝土配合比进行合理设计

4.2总结和统计混凝土配合比试验数据信息首先应当明确配制混凝土需要使用的原材料，及其性能指标对配合比的影响，然后以设计要求为根据，通过计算得出配合比，最后形成混凝土配合比计算书按照计算书的相关要求，将水胶比浮动幅度控制在±

0.05之间并开展三组试验在试验过程中，试验人员必须详细记录各种数据，比如混凝土的流动速度、抗压强度、凝结时间等等试验结束后，及时对比分析每组试验结果，根据设计要求选择最佳配合比，并结合工程实际状况对其进行调整，以保证工程既具有良好的安全性与稳定性，又能够创造较高的经济效益

4.3结合施工实际严控混凝土生产过程

（1）对混凝土原材料的质量关口进行严格把控在原材料流入工地之前必须落实相关的质量检验工作，如果发现劣质原材料，应当立即对其进行更换，否则混凝土的配合比就会受到影响，其工作性能也必然会降低，进而可对施工质量与施工安全造成严重威胁因此在配制混凝土时，应基于对砂石料含水率的考虑来调整用水量，避免因含水率未得到及时调整而致使混凝土水胶比出现变动，从而无法保证混凝土的抗压强度

（2）注意检测混凝土中的氯离子成分并控制外加剂与砂石的用量，若氯离子超标，钢筋锈蚀问题将会不可避免地产生在混凝土配制过程中，在水泥和水量的使用上不得具有随意性，应以降低配制成本、保证混凝土强度为出发点，严格按照设计要求来控制用量

4.4严格遵循混凝土配合比设计技术要求在设计混凝土配合比时，首先应明确施工工艺与工程建设状况，然后对强度、耐久性、和易性等不同的配合比设计技术要求进行综合考虑一般情况下，混凝土拌和物的和易性主要与其保水性、黏结性、流动性等有关进入混凝土成型养护阶段以后，应当关注混凝土的力学性能，考虑其抗折强度、抗压强度与抗变形能力当混凝土投入使用以后，其耐久性必须满足工程需求，应考虑其抗冻、抗裂、抗渗透、抗侵蚀等能力总之，若要设计出科学合理的混凝土配合比，设计人员应当遵循相关的设计原则，充分了解相关的设计要求5混凝土原材料的各项检测技术

5.1对水泥检测技术进行分析在混凝土施工项目中，水泥是极为重要的原料之一，能够将砂石进行有效连接，在选择水泥方面需要充分地对多处货源进行有效的比较，在控制成本的前提下，水泥质量也需严格把关，在开展具体的水泥采购过程当中，需要细致地检查所采购水泥的合格检验报告，其次，对于到货的水泥需要及时送检，在检测过程当中，需要对其化合物含量进行分析，由此确定水泥在应用过程当中所具有的实际强度，是否能够和整体施工的标准相符合，确保其综合质量能够与施工要求相符合之后，才可将其投入到使用过程当中，从而确保整体施工过程中混凝土质量

5.2对砂检测工作进行详细的分析砂在混凝土构件生产过程中，同样是极为重要的材料之一，在砂检测过程中，其主要的检测内容是砂中的含泥量通常情况下，在建筑的实际施工过程中，需要严格地依照各类施工标准以及施工工程的现场实际情况对砂的含泥量进行有效的控制如果砂中的含泥量相对较高，在混凝土的构建过程当中，其稳定性较低，为了有效避免该问题，需要以更为严格化的方式对砂的含泥量进行有效的检测在检测过程中，可用以下两种方式进行质量检测其一为直观性的检测方式，通过采取筛分方式，依照行业标准，对当前砂中的含泥量进行判断；其二为见水法，将砂放在水中，通过肉眼直观查看水体的浑浊度，对当前砂中的含泥量进行有效的判断

5.3对石子检验工作进行详细的分析石子在混凝土工程施工中极为重要，在对石子进行筛选过程中，需要对其粒径、强度、洁净度等诸多方面开展有效的检测，保证石子的质量能够与实际的施工需求相符合，由此确保混凝土的施工效果在实际检测过程中，首先需要对石子的各项数据进行有效的评估，详细分析各项参数，确认无误后可以投入使用不同产地的石子质量存在一定的差异，即便处于同一产地的石子，其质量同样也会有所不同，因此需要对石子进行多项参数试验检测最后，需要保证取样客观科学，对其质量进行有效评估，确保场内的石子能够与当前的工作要求相符合，防止由于石子质量不达标导致混凝土的综合施工质量受到影响6混凝土施工控制

6.1搅拌在拌制混凝土时，施工单位要严格按照签发的混凝土配合比和指定的材料进行拌制，不得随意更改，定期对粗细骨料的含水率进行测量，当含水率发生较大变化时，应适当调整混凝土用水量，如遇雨雪天气，应增加测量频次定期对计量器具进行校核在混凝土搅拌制前，应在搅拌机控制台旁以文字形式标明所采用的水泥品种、混凝土配合比及各组成材料的时间重量

6.2运输运输混凝土的容器要做到不吸水、不跑浆、平整光洁，做到不离析、不分层、组成成分不发生变化如采用商品混凝土，应控制好运距、时间以及运输路线，并做好相应的预案，如发生交通事故、堵车、遇交通管制，运输时间切勿过长，防止混凝土发生初凝严禁在运输过程中向容器内加水

6.3浇筑混凝土浇筑前，应对浇筑仓的模板、钢筋、保护层、预埋件的尺寸、规格、数量和位置进行重新检查，仓内不得有积水及杂物，模板接缝及孔洞要做好封堵，不漏浆，待现场监理验仓合格后，方可进行混凝土浇筑混凝土浇注施工时，要严格控制分层厚度，最大不超过40cm，一般在30cm~40cm为宜，同时要严格控制混凝土自由下落高度，最高不能超过2m，超过2m要使用串筒溜槽，以免混凝土产生离析混凝土浇注作业应连续进行，如因故发生中断，其中断时间应小于前次混凝土初凝时间或能重塑时间，超过中断时间，应采取相应措施处理，并立即向监理工程师报告混凝土振捣时，振捣器的插入或拨出时的速度要慢，振捣点均匀，在振捣器不能达到的地方应辅以插铲式振捣，以免发生漏振现象

6.4养护混凝土浇筑后，如气候炎热、空气干燥，不及时进行养护，混凝土中水分会蒸发过快，形成脱水现象，会使已形成凝胶体的水泥颗粒不能充分水化，不能转化为稳定的结晶，缺乏足够的黏结力，从而会在混凝土表面出现片状或粉状脱落此外，在混凝土尚未具备足够的强度时，水分过早蒸发还会产生较大的收缩变形，出现干缩裂纹7结束语综上所述，混凝土配合比直接关系到项目工程的整体施工质量，而最佳配合比有利于同时兼顾施工质量、施工安全与经济效益为此，相关人员应当对原材料、施工环境、结构部位等影响混凝土配合比的主要因素进行深入分析，并从工程实际状况出发采取合理可行的优化策略，这样才能获得最理想的混凝土配合比设计方案，才能保证混凝土构件具有良好的工作性能，确保工程项目的整体质量和后期使用安全。