中国路桥工程有限责任公司
摘要：随着非洲经济社会的快速发展，交通基础设施的需求也在迅速上升。在大量的工程项目中，水泥混凝土是必不可少的建筑材料，且对于工程项目整体的质量有着至关重要的影响。而混凝土的施工配合比是很关键的环节，所以要深入研究施工配合比，以最佳的比例使混凝土在公路工程中呈现高质量，保证公路工程的后期使用。本文通过探讨C30混凝土在马里公路改扩建项目中的配合比的计算方法，不断对其进行完善和优化，使其价值最大化。
关键词：公路工程；C30混凝土施工配合比；计算方法；
前言：在项目施工之前，通过对图纸进行深入的了解和研究，保证在施工过程中出现问题能及时的进行解决。对于公路工程中梁、柱、板等构件几何尺寸及配筋间距的设计标准，《C30混凝土质量控制标准》中有详细的说明，参照此标准进行设计，比如粗骨料的合适级配要掌握好。若对图纸掌握程度不高的情况下就进行工程的实施，必定会有很多施工障碍和困难，在一定程度上会加剧资源的浪费以及施工企业的成本投入，反而会造成施工进度不顺利的局面，造成了施工单位的巨大损失。
1．马里巴马科-塞古公路改扩建一期项目简介
马里位于西部非洲，巴马科-塞古公路为马里六号国道的重要组成部分，连接了首都巴马科第二大城市塞古。项目路线总长211公里，按中国规范一级公路标准设计，合同总额约为10.3亿人民币，资金来源为中国进出口银行优惠贷款，由中国路桥工程有限责任公司负责实施。项目于2011年11月开工建设，2015年2月建成通车。
该项目沿线设置桥梁4座，涵洞217座，其中盖板涵43道，圆管涵174道。
本文通过结合马里巴马科-塞古公路改扩建一期项目的工程实践，针对C30混凝土配合比，进行了详细的介绍。
2．C30混凝土配合比的设计流程
配合比使用的材料
（1）水泥：当地水泥厂P?O42.5。
（2）砂：尼日尔河砂（粗砂MX=3.4）。
（3）碎石：碎石场5~31.5mm连续级配.
（4）水：地下水
2.1 fcu：C30混凝土配制强度
fcu.0= fcu.k+1.645×σ （1）
fcu.0=30+1.645×5=38.2（MPa）
（1）式中：fcu.k是公路工程中C30混凝土设计要求的C30混凝土强度等级。
1.645—C30混凝土强度保证率为95％的保证率系数，
σ—C30混凝土强度标准差。
σ值可以通过查阅历史统计资料并按照科学合理的计算公式进行计算，得出最后数值。若没有相应的统计数据可以参考，可以参照规范进行该值的选取。σ值能够很明显的呈现施工单位的技术水平，σ值越低，说明该单位的整体施工质量控制越稳定。对于σ值，应在平时的施工过程中就进行统计记录，以更加准确地确定施工时的合理水泥用量，为企业在进行项目施工时，有一个科学合理的根据，为工程项目的良好进行提供强有力的保证，与此同时，对于不断提升施工单位的经济效益也大有裨益。
因该项目为在马里的第一个项目，无历史资料参考，因此根据《混凝土结构工程施工及验收规范》，σ值取5.0。
2.2 W/C：C30混凝土的水灰比
根据设计要求或参考规范和以往经验，初步确定基准配合比水灰比，然后在此基础上增加和减少0.05进行试拌，形成一个系列。
W/C=（αa ×fce）/（fcu.0+αa ×αb ×fce） （2）
fce=rc×fce，g=1.0×42.5=42.5
W/C =（0.46×42.5）/（38.2+0.46×0.07×42.5）=0.49
fce—水泥的实际强度，Mpa；
由于在众多的公路工程中，任务重、工期要求短，fce值的确定是通过多次的3d水泥实验而推导出最终结果。或者按fce=rc×fce，g公式计算，rc的意思是水泥标号富余系数，fce，g是水泥标号。本项目采用后一种方法，结合项目实际，rc取1.0，fce，g取42.5，回归系数αa 、αb分别取0.46和0.07，从而得到基准水灰比0.49。
2.3 确定C30混凝土的用水量W
在项目施工中，用水量可以通过施工人员的工作经验、实际选择的骨料种类和规格以及相关的规范进行查询得知，按照计算的结果或者查询规范的水量进行C30混凝土的试拌，并检测C30混凝土的塌落度。若检测结果显示塌落度不符合相关的要求，在保持水灰比不变的情况下进行水量的调整，然后再次试验，此过程一直持续到塌落度符合设计要求为止。
结合本项目实际，根据设计和施工要求，参考规范和以往经验，初步确定单位用水量，然后根据试拌结果最终确定用水量。根据试拌结果，单位用水量取mwo=195kg/m3。
2.4 C30混凝土中砂率的确定
砂率是指砂料与骨料总量的重量比。在C30混凝土的拌合中，合理砂率会受到众多因素的影响，在实际施工中是根据施工人员的工作经验或者参考规范进行该值的估计，通过该结果进行相应的砂率拌制C30混凝土，并进行和易性测试。通过选取多组试验，留取几个砂率，在统一的条件下，通过与不同的水泥用量和水量拌制不同砂率的混凝土，并对多组混凝土进行塌落度值的测定。与此同时，要检验混凝土的粘聚性和保水性，并进一步做出砂率变化和塌落度的关系曲线，从而筛选出最适宜的砂率值。
结合本项目实际，根据规范和以往经验初步先确定一个砂率，然后通过试拌最终确定，并使混凝土拌合物有较好的和易性。根据试拌结果，砂率选用38%。
2.5 C30混凝土拌合中砂、石的用量研究
计算砂、石用量的方法有体积法、以及体积密度法，在实际施工中，较为常用的是体积密度法。在施工过程中，要充分了解C30混凝土的质量评定方法，因为不同的评定方法会涉及到不同的计算结果，处理不当甚至会导致工程出现重大的质量问题。以本项目为例：
根据试拌结果，单位用水量取mwo=195kg/m3。假定容重为р=2400kg/m3，砂率选用38%，则基准配合比各材料用量为：
水泥单位用量：mc =mwo /W/C=398kg/m3
砂单位用量：mso=（2400-195-398）×0.38=687kg/m3
碎石单位用量：mgo=2400-195-398-687=1120kg/m3
配合比序号密度
（kg/m3）坍落度（mm）常压泌水率wB（%）凝结时间
0min30min初凝终凝
C30-22420850000
各原材料单位比例：mc：ms：mg：mf：mw =1：1.73：2.81：0.49
2.6 配合比试配试验结果
（1）基准配合比
试拌各材料用量
材料名称水泥砂碎石水
单位用量kg/m33986871120195
试拌用量kg11.9420.6133.605.85
拌合物性能试验
因试配混凝土的实测容重为2420kg/m3，计算容重为2400kg/m3，故得校正系数：α=2420/2400=1.008%，偏差小于±2%，可不作调整。
（2）1#参照配合比
根据基准配合比水灰比，递增0.05选取参照配合比进行对比试验。
1#参照配合比试验：确定参照水灰比、用水量、计算单位材料用量：
根据基准配比计算步骤，计算水灰比为0.54的参照配合比结果如下：
水泥单位用量：mc= mwo/W/C=360kg/m3
砂单位用量：mso=（2400-360-195）×0.38=701kg/m3
碎石单位用量：mgo=2400-360-195-701=1144kg/m
单位用水量：mw =195kg/m3
各原材料单位比例：mc：ms：mg：mf：mw=1：1.95：3.18：0.54
试拌各材料用量
因试配混凝土的实测容重为2410kg/m3，计算容重为2400kg/m3，故得校正系数：α=2410/2400=1.004% 偏差小于±2%，可不作调整。
（3）2#参照配合比
2#参照配合比试验：确定参照水灰比、用水量、计算单位材料用量
根据基准配比计算步骤，计算水灰比为0.44的参照配合比结果如下：
水泥单位用量：mc= mwo/W/C=443kg/m3
砂单位用量：mso=（2400-443-195）×0.38=670kg/m3
碎石单位用量：mgo=2400-443-195-670=1092kg/m3
单位用水量：mw =195 kg/m3
各原材料单位比例：mc：ms：mg：mf：mw =1：1.51：2.47：0.44
试拌各材料用量
因试配混凝土的实测容重为2430kg/m3，计算容重为2400kg/m3，故得校正系数：α=2430/2400=1.012。偏差小于±2%，可不作调整。
（4）配合比试配试验结果
试拌配合比强度汇总表
3．C30混凝土配合比在施工中的调整方法
3.1 调整施工配合比时，应准备测量生产现场砂、石的实际含水率，石料的超逊径，外加剂浓度等，确保施工配合比按设计配合比执行。
3.2 严格控制混凝土施工时的用水量。在实际生产中，操作者为方便施工，往往追求较大的坍落度，擅自增加用水量而不管强度是否能达到要求；再加上现场质检人员的管理不到位，对水灰比缺少严格的控制等原因，均使混凝土实际用水量大于理论用水量，从而导致砼强度的降低。因此，在实际施工过程中，应加大质检抽查力度，控制操作者不得随意增加用水量；若发现混凝土工作性能较差，操作者应及时反馈实际情况，经试验人员现场查找原因、分析情况后采取相应对策，并按试验员的指令调整配合比；现场质检人员也应按规范要求经常检查混凝土的质量动态信息，及时进行调整，确保混凝土按要求进行施工。
3.3 调整施工配合比时，应严格控制混凝土各组成材料的质量。混凝土各组成材料的质量均须满足相应的技术标准，且各组成材料的质量和规格必须满足工程设计与施工的要求。
3.4 严格控制各组成材料的用量，做到称量准确，各组成材料的计量差须满足《混凝土结构工程施工质量验收规范》的规定，即水泥、渗合料、水、外加剂的误差控制在2%以内，粗、细骨料的计量误差控制在3%以内，并应随时测定砂、石骨料的含水率，以保证混凝土配合比的准确性。
结束语：
综上所述，混凝土的配合比涉及到众多因素，其中砂、石用量的比例分配是工程行业人士不断深入研究的热点问题。通过探讨混凝土的配合比设计来快速实现砂、石的用量确定，进一步为公路工程提供精确的、合理的混凝土配合比是十分关键和必要的，对于加快工程项目的施工进度，提升公路工程中各个环节的施工质量，为业主提供高质量的基础设施产品，最终促进所在地经济社会的发展具有积极的影响。
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论文作者:陈侃
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第14期
论文发表时间:2018/10/17
标签：混凝土论文; 用量论文; 用水量论文; 水灰比论文; 单位论文; 马里论文; 容重论文; 《建筑学研究前沿》2018年第14期论文;