摘要：水泥混凝土配合比经济性是在设计前期需要考虑的，对应不同工程项目，同地区材料来源的水泥混凝土生产控制水平的不同、混凝土生产、浇筑浇捣、运输、养护方式的不同、施工季节的不同。本文通过梳理出配合比设计理论，并针对现场质量控制问题展开分析，以期对实际工程中配合比设计优化具有一定的指导意义。
关键词：水泥；原材料；配合比；质量控制问题
1 配合比设计理论
水泥混凝土采用的原材料种类很多，在进行水泥混凝土配合比设计时主要考虑的因素是：水泥的凝结时间、水泥强度、强度富余系数、抗腐蚀能力、碎石的颗粒级配、含泥量、泥块含量、压碎值、砂子模数细度、含泥量、泥块含量、压碎值、掺入外加剂用量、减水性、保水性等特性，还有原材料间的相容性问题的考虑，针对不同的需求配置不同的外加剂，进而确保原材料选择的最佳经济性[1]。
1.1 原材料可行性分析
（1）水泥：伴随水泥生产流程的标准化，水泥的质量和品质不断提高，且水泥供应商也在市场的筛选和洗礼中逐渐优化，进一步促使水泥的品质提高。然而，至今为止仍有部分水泥供应商生产的水泥质量不稳定，使得工程应用中水泥供应量不足，基于部分供应商存在水泥控制指标逼近边界值和富余系数较小的问题，尽可能选择多家综合能力较强的供应商，进而使得水泥具备强度波动幅度较小，且性能稳定。
（2）细集（骨）料：伴随我国基础建设的日益增加，品质优良的河沙量降低，经调查发现私挖乱采河道严重破坏了生态平衡，使得河沙的质量良莠不齐。然而综合能力较强的供应商能够在河道宽阔、水流不太急的环境下应用大型的采砂设备，参考不同的季节变化，通过二次生产的方式使得采集的河沙质量稳定性均匀且质量良好。
（3）粗集（骨）料：地域、母岩的结构、品种等，是粗集料的选择参考标准，这就对供应商的生产管理水平提出了较高的要求，因为在检验过程中碎石的粒型、含泥量、颗粒级配等是决定混凝土是否品质优良的关键因素，因此在选择碎石供应商时需要对供应商的生产能力、生产过程和质量控制方法进行深入了解和严格把关。
（4）矿物掺合料：粉煤灰和矿渣粉已作为工程中应用最广泛的矿物掺合料，粉煤灰中具有较高的球型颗粒成分比例，能够有效的提高在泵送性能在粉煤灰混凝土拌和物的作用和密实成型的性能在振动外力作用下的效果。因为从工业废渣中生产的粉煤灰原料，成本很低，然而在基础建设数量不断增加的牵引下，使得粉煤灰价格持续上涨，有时甚至出现供不应求的情况，进而导致在工程或工地中常常出现假粉煤灰，劣质粉煤灰等情况，因此提高矿物掺合料的进场检测的强度具有不容忽视的意义[2]。
2混凝土配合比设计
通过结合混凝土最大密实度理论和参考现场施工特点来进行配合比设计是支撑混凝土基础理论原理的关键，并注重起润滑作用的集料比表面积的浆体数量也是需要注重的，进而使得水泥混凝土的剩余浆体量最合适和性能最稳定的过程。配比设计出理想的适配强度需要依据拌合设备及现场管理水平优先采用的标准差是否合理。在规范中对于配合比设计方法早已有了明确的规定，应用经验法、体积法、假定容重法均会存在以下步骤：
（1）混凝土配制强度和施工坍落度根据施工具体需求进行确定。设计配合比的基本原则需要在浇筑混凝土时达到的性能要求。因此前期设计性能级别需要高于浇筑时性能，运输过程中和密实问题，是必须考虑的，还要注意此过程可能造成损失的问题。综合考虑经济性和安全性，在现场配合比设计时，不能低于5.0 Mpa的标准差要求，现场28d配比设计强度富裕通常在6~10 Mpa范围内。
（2）单位用水量确定，水灰比进行选择。用水量是通过外加剂的性能、集料粒形、级配确定。同时因为水泥浆体的空隙率是由水灰比保证的，因此，针对给定的原材料来讲，水灰比在很大程度上决定着混凝土的强度，故而需要根据选定材料的强度和水灰比关系，对水灰比的量进行确定。
（3）混凝土砂率确定，混凝土细和粗的集料用量单位的计算。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆超粒径颗粒含量、砂的细度模数和坍落度、混凝土类型和碎石级配等是决定着砂率的大小。需要结合施工结构特点和工艺和进行设计砂率，且最大可能应用较大粒径的级配碎石和级配中粗砂，同时保证集料整体密实度满足需求，进而使得混凝土能够保证最佳性能的状态。
（4）选择和确定外加剂和掺和料的类型。外加剂原则必须贯彻最优的性能价格比，进行现场优化对比对3种以上的混凝土外加剂性能，参考外加剂标准和混凝土工程项目的要求进行综合考虑，外加剂最优指标的确定，同时，经济性分析混凝土的减水剂，确定可以现场使用的外加剂。
3 优化设计配合比要重视的问题
（1）在优化设计混凝土配合比时，水泥的价格远贵于集料是需要关注的核心要素，因此，在进行配合比设计优化前需要以降低水泥在混凝土拌合物中的用量作为第一任务，在可以保证工程技术性能和工艺性需求的前提下，尽量应用低成本的矿物掺合料替代水泥，以减少水泥用量，降低混凝土的造价。
（2）以结构的可靠性作为原则，取最低强度为强度等级。因为拌和方法、材料选择、灌注、运输、以及试样制作等会发生一定程度的波动，为了确保获得设计强度的置信度达到规定要求，因此设计混凝土的强度时需要保证充分的余量。
（3）混凝土重要性质的保障，一般混凝土拌合物的工作是选择坍落度、保水性和新拌混凝土的扩展度及粘聚性的变化来衡量。例如混凝土的工作性会因为集料较多的切面、减少棱角、减少表面粗糙颗粒；随微气泡含量增高使混凝土流动性而提高。混凝土的强度受含气量的影响较大，因此，规范中严格要求将拌合物的含气量限制在4.5%~7.0%范围内，其中特殊混凝土抗渗混凝土含气量宜控制在3.0%~5.0%。
4 水泥混凝土配合比优化在工程实际中需要注意的问题
水泥混凝土在工程应用中进行配合比优化设计的前提是确保计量精密、材料稳定、拌和规范，与此同时，还需注意一下几点。
第一，配料计量：为了确保施工过程中投料配比和理论设计的配比相同，现场材料计量时需要以重量为计量单位，规避应用时间、水、液体外加剂或体积作为计量标准，进而确保现场材料计量的精度；
第二，确保生产过程中配料的性能稳定：材料含泥量、母材强度（压碎值）、针片状含量、水灰比、含气量等是影响水泥混凝土强度的核心要素，故而需要着重控制拌合物含气量稳定、原材质量、集料含水量，进而确保混凝土的稳定可靠性能；
第三，当原材料和季节发生改变时，需要适当调整混凝土的配合比。因为水泥水化速度与混凝土温度的变化而改变，同时混凝土的温度也会改变减水剂的减水率。因此，当季节发生变化时，及时调整配合比，进而优化配比，与此同时，在季节更替的时适时增减外加剂的缓凝成分，进而实现提高减水剂与水泥的适应性和降低坍落度经时损失，最终优化混凝土性能；
第四，细度模数波动程度会随着细集料变化变大，配合比也需要根据碎石颗粒级配变化而适当调整，进而达到施工的要求；
第五，为保证原材料变化带来的影响最小化，需要对施工混凝土的各种具有分析和参考意义的技术参数，如颗粒级配、细度模数、强度、坍落度、含气量等定期收集统计，且作可靠性分析，发生参数变化时及时对供应商进行生产过程排查，进而达到优化此阶段配合比的目的。
5 结论
本文梳理了水泥混凝土配合比设计理论，并对混凝土配合比的设计过程进行归纳总结，提炼出配合比优化设计应注意的问题，指出水泥混凝土配合比优化在工程实际中需要注意的问题，以期对水泥混凝土配合比设计和现场质量控制问题起到参考作用。
参考文献：
[1]熊剑平.基于系统论的道路混凝土多指标组成设计方法[D].长安大学，2008.
[2]何志雄.混凝土配合比设计分析[J].广东建材，2019，35（01）：11-13.
论文作者:刘志飞
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/29
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