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摘要：混凝土的配合比设计是现代土木工程材料科学中一种最为基础也最为重要的内容，混凝土配合比设计是根据组成材料的性质及工程要求确定混凝土中各种材料的单位用量。然而，配合比设计方法并不是统一的，在不同国家或地区间对这一内容有不同的规定。基于此，本文将着重分析探讨骨料含水状态对混凝土配合比设计的影响及控制，能为以后的实际工作起到一定的借鉴作用。
关键词：混凝土；配合比设计；骨料含水
1 混凝土配合比设计问题分析
1.1 混凝土双掺控制问题
在进行建设施工的过程中，从矿渣粉的掺量情况来说，虽然对掺量进行具体规定，却是根据其建筑工程现场施工的强度与要求来制定相应的掺入比例。然而，一旦存在矿渣粉的掺入含量比例较高的情况，则会延长混凝土的塑性，从而对混凝土的整体强度都会产生不利的影响，严重时会产生混凝土裂缝的现象出现，同时会对整个施工工程质量产生不同程度的影响。
1.2 粗细骨料的配比
在进行粗细骨料选择时尽量选择破碎的石头以及潍坊的石头等等，最好不要选择被风化的母石作为原材料。对于碎石的选择最好选择大小相差无几的，从而能够在一定程度上保障混凝土施工质量。在进行高强度混凝土搅拌过程中，水灰用量低，水泥含量高，其砂率也会偏小，基于这种原因，就会导致有一部分水泥充当填料，因此，在工程施工过程中进行比率设定时，若想最大程度的节省水泥的用量，就必须要采取有效的措施减少粗细骨料的配比。
1.3 规范问题
在建筑企业进行施工的过程中，混凝土的质量对整个施工工程的质量有着至关重要的影响，而其最主要的影响因素是水胶，而对于施工工程来说，高性能的混凝土配比是根据凝胶材料的质量以及高性能混凝土的耐久性能来决定的，与此同时，也要对水量进行合理的普定，从而才能保障配置比例的合理性，并且也能保障混凝土的质量。
1.4 指标优化
在高性能混凝土施工的过程中，对施工项目进行单一优化已经与高性能混凝配比要求不相适应，目前，高性能混凝土的发展目标是对多个项目联合优化，在此过程中，必须要根据实际情况对不同项目的不同需求进行合理的优化。
2 试验过程及结果
2.1 实验原材料
实验采用中联复合硅酸盐水泥，强度等级为PC32.5和PC42.5，经前期实验测得石子粒径范围是4.75～20mm，石子含水率1.7%，吸水率2.4%。砂子的细度模数2.16，属细砂，砂子含水率5.3%，吸水率16%，坍落度设计值为30~50mm，依据以上原材料性质进行配合比设计。
2.2 试验过程
实验方案及配合比按照2种配合比设计方法，即主要考虑骨料含水状态的不同，分别计算C20、C30、C40、C50混凝土的单位体积材料用量，计算结果如表1所示。
从表1可知，当含水率小于吸水率时，水泥、粗骨料、细骨料用量两种方法一致，但单位用水量差别较大，其中ACI各配比的单位用水量要比JGJ各配比多100kg/m3。因此，拌合过程中，用水量大的拌合物流行性要好。
试验过程中采用强度等级分别为PC32.5Ｒ以及PC42.5Ｒ的复合硅酸盐水泥，前期实验表明，石子含水率为1.7%，吸水率为2.4%，粒径在4.75～20mm左右，砂石的细度模数为2.16，含水率为5.3%，吸水率为1.6%，混凝土坍落度设计值为30～50mm。混凝土配合比设计时考虑到骨料含水状态不同，主要采用《普通混凝土配合比设计规范》(JGJ55－2011)以及《结构混凝土建筑规范要求》(ACI318－2011)中两种设计方法，分别以骨料为干燥状态和饱和面干状态为基准给出，计算C20、C30、C40、C50混凝土单位体积材料用量。计算结果表明，吸水率大于含水率，混凝土强度等级不变时，两种设计方法下，水泥、砂子(细骨料)、石子(粗骨料)的用量均相同，但单位用水量以及水灰比差别较大。
2.3、结果
2.3.1、强度试验
由该组数据可以明显看出，采用ACI标准进行混凝土配合比设计，混凝土的28d强度明显要低于目标强度。这主要是因为ACI标准默认骨料处于饱和面干状态，JGJ标准默认骨料处于干燥状态，这就导致两种设计方法下，混凝土单位用水量存在较大差别，用水量增加，实际的水灰比增加，会影响到混凝土试块的强度。
2.3.2、抗碳化试验
对上述8组混凝土试件进行抗碳化试验，混凝土碳化7d、14d、28d的碳化深度如图1所示:由图1所示的混凝土试件碳化深度变化曲线可以明显看出，按照ACI标准进行混凝土配合比设计的不同强度等级的混凝土试块的碳化深度明显大于按照JGJ标准设计的试块，主要是因为ACI标准下，混凝土拌合时单位用水量增加，因此孔隙率也明显增加，使得混凝土的抗碳化性能以及耐久性都明显降低。
由上述强度试验以及抗碳化试验结果可以看出，按照ACI标准进行混凝土配合比设计时，混凝土拌合过程中单位用水量明显增加，混凝土试块的强度降低，达不到预期的目标强度，同时混凝土孔隙率增加，影响了其耐久性及抗碳化性能。
3 混凝土配合比优化
混凝土中的水泥和骨料由于其化学成分对于混凝土会有一定的影响。为了提高混凝土的耐久性，就需要制定科学的配合比，将水泥、骨料、水、外加剂以矿物掺合料按照一定的比例进行合理的调配。另外，在制定混凝土的配合比时必须遵循以下四个原则。满足混凝土的使用要求及耐久性；混凝土的强度必须达到结构要求；混凝土的和易性达到要求；在混凝土符合要求的前提下尽量降低成本。
在制定混凝土的配合比时还要考虑氯离子、硫酸盐对于混凝土的影响。对于氯离子，根据科学的实验表明，含气量4.0～5.0%的混凝土，是混凝土抵抗氯离子侵入的最佳比例，所以应该在配置混凝土时适当添加引气剂，这种引气剂能够产生很多细小的气室，能够有效的组织氯离子的进入，避免混凝土被氯离子侵蚀。对于硫酸盐，根据相关的科学实验表明，适当的
掺入粉煤灰能够替代水泥，能够较少硫酸盐和氢氧化钙的反应，生成难以溶解的硫酸钙，避免混凝土膨胀而破坏了结构，降低其耐久性。
充分考虑影响混凝土耐久性、强度的不良因素，并在设计阶段充分掌握现场施工工艺对混凝土拌和物性能、工期对混凝土强度的要求，通过大量试验，合理选定混凝土配合比设计参数，必然能够有效的提高混凝土的耐久性。
总而言之，混凝土配合比设计方法并不统一，我国的配合比设计认为骨料是干燥状态，美国的配合比设计认为骨料是饱和面干状态。因此，在实际的计算过程中，骨料含水率和吸水率对于混凝土配合比设计产生了不同的作用，按照骨料的两种含水状态分别进行不同强度等级的混凝土配合比设计，通过强度、抗碳化结果，分析骨料含水状态对混凝土配合比的影响。结果显示，饱和面干状态相当于增加了混凝土单位体积用水量，对保证混凝土强度及耐久性不利。
参考文献
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论文作者:陈晓莉
论文发表刊物:《基层建设》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/1
标签：混凝土论文; 骨料论文; 强度论文; 吸水率论文; 用水量论文; 状态论文; 耐久性论文; 《基层建设》2017年第20期论文;