水泥混凝土配合比设计研究

摘 要：建筑工程中水泥混凝土的应用较为广泛，水泥混凝土的质量通常也决定着整个工程的质量。其配合比设计是工程质量的决定性因素，因此，做好水泥混凝土配合比设计工作对于提高工程的质量有着重要的作用。本文根据工作经验及路用性能，阐述现代水泥混凝土面临的问题和水泥混凝土配合比设计的注意事项.

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

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