李俊超

摘要：隨著社會的進(jìn)步，人們對建筑工程質(zhì)量要求也在不斷更新，而建筑工程質(zhì)量又受到水泥混凝土質(zhì)量的影響，水泥混凝土質(zhì)量高低取決于合理的配合比設(shè)計。因此，在施工之初，設(shè)計人員就應(yīng)該做好水泥混凝土的配合比設(shè)計。本文圍繞水泥混凝土配合比設(shè)計的影響因素，對水泥混凝土配合比設(shè)計的步驟以及優(yōu)化措施進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：水泥混凝土；配合比設(shè)計；影響因素

前言

由于水泥混凝土具有強(qiáng)度高，耐久性強(qiáng)且可以根據(jù)配料比例的合理調(diào)整，滿足不同強(qiáng)度和設(shè)計要求的特點(diǎn)，因而廣泛用于現(xiàn)代建筑工程。水泥混凝土主要由以下幾種成分組成：結(jié)合劑、水泥、細(xì)砂和粗石，他們的配合比對于水泥混凝土的性能影響十分巨大，因此，做好這四者的配合設(shè)計工作對于改善水泥混凝土強(qiáng)度以適應(yīng)不同工程強(qiáng)度的要求具有重要作用。

1 水泥混凝土配合比設(shè)計的影響因素

1.1 強(qiáng)度和預(yù)期壽命

在水泥混凝土配合比設(shè)計中，首先要考慮水泥混凝土的強(qiáng)度和預(yù)期壽命，只有滿足這兩個條件，混凝土才能投入使用。如果強(qiáng)度提升的過高，會使得成本增加，造成浪費(fèi)，高速公路的預(yù)期壽命決定了水泥混凝土的預(yù)期工作時間。隨著時間的增加，混凝土的性能會降低，出現(xiàn)一些變形、開裂、破損等缺陷，在進(jìn)行配合比設(shè)計時要根據(jù)預(yù)期使用時間的需求，考慮是否需要通過添加加強(qiáng)材料，是否需要增加水泥量等手段來提高其使用壽命。

1.2 砂比率

砂比率主要是指砂在砂和石中的質(zhì)量比例，砂比率在配合比設(shè)計中不容忽視，砂比率的變化會造成原材料中孔隙數(shù)量的變化。過高的砂比率，會增加原材料孔隙的數(shù)量，就需要使用更多的水泥材料，在浪費(fèi)水泥材料的同時，還會增大混合物的粘稠度，進(jìn)而出現(xiàn)攪拌不均勻的情況。過低的砂比率，雖然可以減少原材料中的孔隙數(shù)量，達(dá)到節(jié)約水泥用量的目的，但是孔隙數(shù)量不達(dá)標(biāo)，會降低混凝土的整體流動性，使得混凝土無法粘結(jié)凝聚成型，最終出現(xiàn)混合物干澀，而為今后的工序與使用埋下安全隱患。

1.3 單位用水量

混凝土的單位用水量值在保證水泥混凝土強(qiáng)度要去的前提條件下，一立方米水泥混凝土中水的用量。單位用水量和混凝土的關(guān)系為負(fù)反饋調(diào)節(jié)，具體表現(xiàn)為：當(dāng)單位用水量越高，混凝土拌合物流動性越大，但是當(dāng)混凝土流動性到達(dá)一定程度時則需要減少單位用水量，影響水泥混凝土拌合物單位用數(shù)量的因素有很多，諸如外加劑的使用，骨料粒徑，骨料級配合骨料品質(zhì)等。

1.4 水灰比

一般而言，在保持其他條件不變的前提條件下，水灰比直接影響到拌合物的強(qiáng)度和耐久性。水灰比和強(qiáng)度的關(guān)系具體表現(xiàn)在：當(dāng)水灰比越小，水泥混凝土拌合物的強(qiáng)度和耐久性越好，但是砂石的用量較大。在考慮水泥水灰比的時候需要需要注意的就是：（1）在滿足混凝土強(qiáng)度和耐久性要求的條件下，應(yīng)盡可能采用較大的水灰比，節(jié)約砂石的用量；（2）在混凝土強(qiáng)度和耐久性要求不高時，還需要考慮和易性，此時不宜采用較大的水灰比。同時，一般確定水灰比主要通過測定拌合物的抗?jié)B性和抗凍性。

1.5 設(shè)計使用年限

進(jìn)行水泥混凝土配合比設(shè)計首先需要考慮的因素就是水泥混凝土的強(qiáng)度要求和建筑物的設(shè)計使用年限，這兩者的關(guān)系具體表現(xiàn)在：（1）當(dāng)設(shè)計使用年限較長時混凝土的強(qiáng)度要求較高，同時在長時間的使用過程中，建筑物不可避免的會發(fā)生破壞，因而，在進(jìn)行配合比設(shè)計時就需要考慮如何設(shè)計混凝土的配合比才能使混凝土在長久的使用過程中強(qiáng)度降低的最慢，以滿足建筑的安全使用；（2）當(dāng)設(shè)計使用年限較短時，進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計時則需要考慮如何在滿足強(qiáng)度要求的條件下，通過合適配合比，降低工程造價，使工程建設(shè)更加的經(jīng)濟(jì)。

2 設(shè)計步驟

在進(jìn)行水泥混凝土配合比設(shè)計之前需要明確水泥混凝土的用途和強(qiáng)度要求，水泥混凝土的配合與混凝土強(qiáng)度有重要聯(lián)系，水泥混凝土配合比設(shè)計的主要目的是確定砂石、水泥、水的用量，其設(shè)計方法很多，但是基本步驟可以歸結(jié)為幾步：

2.1 初步估算配合比

初步估算水泥混凝土的配合比主要包括以下指標(biāo)的估算：水灰比，單位用水量，含砂率，水泥用量，砂和石的用量水灰比（W/O）是指水和水泥的比值，不同的比值具有不同的強(qiáng)度。具體的數(shù)值可以根據(jù)水泥混凝土的強(qiáng)度和耐久性要求查表得到，同時水灰比不能夠超過工程的最大允許值；單位用水量用主要與混凝土的含砂率有關(guān)，具體數(shù)據(jù)可以根據(jù)混凝土坍落度和骨料最大粒徑表格確定；含砂率是指砂的用量占砂和石總用量的比率，即S/（S+G），含砂率的選擇可以根據(jù)砂率參考表獲得，如當(dāng)水泥混凝土水灰比為0.45，沙礫直徑為80mm時，水泥混凝土的含砂率為24%；水泥用量則是在單位用水量以知的條件下根據(jù)公式W/C初步計算所得；計算砂，石用量的主要方法有絕對體積法和假定表觀密度法，絕對體積法主要運(yùn)用公式W/密度水+C/水泥密度+S/石子視密度+G沙子的密度+10*a=i000，其中：H為混凝土中空氣的含量，假定表觀密度法主要運(yùn)用的公式為W+C+S+G=b，其中Q為新澆筑混凝土的表觀密度，可以通過查表獲得。

2.2 調(diào)整

初步得到的水泥混凝土配合比大多是通過經(jīng)驗總結(jié)，查相關(guān)經(jīng)驗表格得到，具有很大的主觀因素且不一定能夠滿足水泥混凝土和易性（流動性、黏聚性、保水性）的要求，因此要對初步設(shè)計到水泥土配合比進(jìn)行調(diào)整以滿足強(qiáng)度和設(shè)計要求，具體的調(diào)整辦法為取樣測定該配合比下水泥混凝土的坍落度，觀測其保水性，流動性和黏聚性，若不符合要求，則需要調(diào)整單位用水量和含砂率，從新實(shí)驗，具體的調(diào)整原則為：若觀測物的保水性，黏聚性和流動性不足，則說明砂漿不足，需要相應(yīng)的增大含砂率，反之則需要減少含砂率；但坍落度小于設(shè)計要求時，應(yīng)增加水泥砂漿的用量（保持水灰比不變），反之則應(yīng)該則加砂，石的用量（保持含砂率相對不變）。

2.3 強(qiáng)度檢驗

在進(jìn)行調(diào)整獲得最終配合比之后需要進(jìn)行混凝土的強(qiáng)度檢驗和確定混凝土的實(shí)驗室配合比，其主要目的是檢驗混凝土強(qiáng)度是否滿足設(shè)計要求，超標(biāo)指標(biāo)多不多，配合比設(shè)計是否經(jīng)濟(jì)合理等等。

3 水泥混凝土配合比設(shè)計優(yōu)化改善措施

3.1 合理控制水泥混凝土的強(qiáng)度與預(yù)期壽命

在設(shè)計水泥混凝土配合比時，必須按照施工組織設(shè)計要求，同時配合現(xiàn)場施工的實(shí)際情況，合理制定水泥混凝土配合比的設(shè)計方案，才能保持水泥混凝土擁有較高的強(qiáng)度，滿足預(yù)期壽命要求。

3.2 合理控制水灰比

在對水泥混凝土性能影響因素的試驗研究中可知，無論是從抗壓強(qiáng)度，還是從抗折強(qiáng)度來看，水灰比、外加劑、品種以及級配等因素的主次為水灰比、品種、外加劑、級配。因此，水灰比是對混凝土強(qiáng)度影響最大的因素，為了滿足水泥混凝土水灰比的要求，在和易性達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)之后，應(yīng)該盡可能降低水灰比。另外，水泥混凝土水灰比的實(shí)際大小還應(yīng)該考慮到外界的氣候因素以及等級（道路強(qiáng)度等級、房屋建筑強(qiáng)度等級、水利大壩強(qiáng)度等級）等因素。

3.3 合理控制砂比率

砂比率大小最直接的影響體現(xiàn)在混凝土的粘稠度之上，特別是在水灰比過低的情況下，砂比率的影響表現(xiàn)更為遲鈍，但是改變砂比率，會明顯地改變混凝土集料的總表面面積和空隙率，對硬化混凝土的品質(zhì)產(chǎn)生直接的影響。合理的控制砂比率，確保其滿足施工要求，才能夠減少磨損與收縮。此外，考慮到混凝土的抗斷裂情況，也不能設(shè)置過大的砂漿，通過試驗表明，隨著粗集料的增加，混凝土的抗裂能力也會相應(yīng)的提高。所以，在砂比率正常的基礎(chǔ)上，適當(dāng)?shù)販p少砂比率，將粗集料的用量提高，對于混凝土抗折性的提高是非常有效的。

4 結(jié)語

混凝土的配合比直接俄影響到混凝土的強(qiáng)度和耐久性，合理的配合比不僅可以降低工程造價，還可以增長建筑物的使用年限，因此，在進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計時不僅要考慮配合比的經(jīng)濟(jì)效益，還需要綜合考慮建筑工程的實(shí)際情況和設(shè)計要求。