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摘要：随着经济的发展，社会的进步，建筑工程的数量正日益增加。水泥混凝土自问世以来一直是建筑工程最重要的结构材料，所以水泥混凝土寿命直接影响着建筑的寿命。随着人们对建筑质量要求的不断提升，相应的也要求水泥混凝土的质量也不断提升，水泥混凝土材料的选择与各种材料之间的配比直接影响着水凝混凝土的寿命与质量。所以研究如何优化水泥混凝土各种材料之间选材与配比是很具有现实意义的。
关键词：水泥混凝土；材料；优化；配比
由水泥、砂、碎石等材料按照一定比例用水混合而成的整体工程复合材料称为水泥混凝土。由于水泥混凝土具有可塑性、整体性、耐久性、耐火性好以及易于就地取材等优点，所以它从问世以来就一直是建筑工程的重要结构材料。由于现代社会的飞速发展，建筑不断增加，因此对水泥混凝土的要求也不断增加。这就要求对水泥混凝土的选材以及配合比的优化提出了要求。
1.水泥混凝土的发展历程公元前6000 至公元前12000 年石灰与石膏首次被用作胶结材料，这也踏出了使用水泥混凝土的第一步。之后古希腊人和古罗马人发明使用含有泥土杂物的水硬性石灰。近代由于英格兰人John Smeaton 发现纯石灰砂浆不能抵抗水的作用，而改良出含有土石灰岩石的水硬性灰石。到了18 世纪中叶人们为了构件更加强劲的混凝土做出了各种尝试，在1850 年法国朗波（Lambot J L）发明钢筋加强混凝土，提高了混凝土的抗拉强度。到了20 世纪，混凝土得到了更加迅速的发展与更加广泛的应用，如聚合物水泥混凝土、树脂混凝土、聚合物浸渍混凝土等都是在20 世纪以后发展而来的。
但一直到20 世纪90 年代初期，高性能混凝土材料的热潮才真正的在世界范围内掀起，各种高性能的混凝土不断的创造出来，而在日后的不断发展中，相信混凝土的发展会越来越强，其涉及的领域也会越来越广。
2.适当的选择配比材料可以提高水泥混凝土的寿命如果想提高水泥混凝土的寿命，提高混凝土的性能是必不可少的。想要提高混凝土的性能，材料必须进行适当的选择与约束。在水泥的选择方面我们要视具体情况而定，一般配制C30-C50 混凝土我们选择42.5 等级的水泥，C50 以上的混凝土我们选择强度等级为52.2 的水泥。在掺和料、外加剂选择方面我们一般选择优质粉煤灰、硅粉和聚羧酸系高效减水剂。
优质粉煤灰可以提高混凝土的黏聚性、改善混凝土的综合性能。硅粉可以有效的使水泥间的空隙进行填充，从而提高混凝土的密实度和强度。而聚羧酸系高效减水剂可以提高混凝土的耐热性、耐候性、耐久性等优点。在外加剂方面一般要求高效的减水剂，其含量为胶结材料总量的 0.4%～1.5%最适宜。在选择砂石料时，要选择中砂细度模数宜大于2.6，含泥量不应大于 1.5%，石料要选择碎石，最大骨料粒径一般不宜大于 25 mm，强度宜大于混凝土强度的1.20 倍。最后要注意的是水胶比，想提高水泥混凝土的性能所用的水胶比宜采用0.25 ～0.42。
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3.水泥混凝土配合比的影响因素3.1 砂率对水泥混凝土配合比的影响砂率就是指水泥混凝土中砂的重量占砂石总质量的百分比。混凝土中加入砂可以在混凝土搅拌物中起到润滑作用，它可以降低粗集料颗粒之间的摩擦阻力，有助于混凝土拌合物的流动性，由此可见砂率在拌制混凝土中有着重要的作用。砂率的高低会影响集料的空间比率和总体表面积的改变，因此也会影响混凝土搅拌物的工作性质。砂率是混凝土的设计里面很关键的标准，由于砂率比较高，集料的空间和总表面积会随着变大，可胶结的水泥浆就会增加，混凝土的搅拌物就会比较干、比较稠、流动性较小进而使水泥被浪费；如果砂率比较低，尽管集料的总表面积变小了，因为砂浆的量较少不可能在集料的四周构成大量的砂浆层从而起不到润滑的功效所以会造成混凝土的搅拌物的流动性较小，综上所述，如果想提高混凝土的性能合理的控制砂率的高低是必不可少的。
3.2 水灰比对水泥混凝土配合比的影响水灰比是指单位体积混凝土中，水和水泥两者混合比例的大小，水与水泥在混合后是水泥浆，运用于混凝土里具有胶结性能。在水和水泥发生反应以后，就会产生较硬的水泥石，让砂和石混在一起就会有很高的强度。
[1] 所以，它也是制约混凝土性能的一个关键因素。若水灰比小水泥浆就会比较粘稠，若水灰比大水泥浆又会比较稀，如果水灰比达到某一限度时，就会造成较重的离析状况水分蒸发完以后在构件的内部会出现空的地方致使混凝土的抗渗的能力比较差，也会改变混凝土的强度，在使用的时候也要尽量把水灰比减到最低或适当的增加减水剂。水灰比过大或是过小都不利于混凝土的性能，所以，在制造水泥混凝土时，必须要优化水泥混凝土的性能，必须要适当调整水泥混凝土中的水灰比。[2]3.3 集灰比对水泥混凝土配合比的影响集灰比也是影响水泥混凝土性能的一个重要因素，尤其是在混凝土强度很高时有着突出的表现。水灰比一样时混凝土会跟随着集灰比的变化而改变，这就会使集料的数目增加，集料所吸收的水分增多，现实的水灰比减小和混凝土的内部的间隙的体积变小有关联。当适当的增大集灰比后水泥的胶结作用与集料的连锁作用都得到了充分的发挥。由于集灰比对于水泥混凝土有着重要的作用，因此，想要提高水泥混凝土的性能就必须适当的调整集灰比。
4.优化混凝土配合比的适当方法4.1 配合比优化模型的使用在保证水泥混凝土的耐久性、强度、以及经济实用性的前提下，使用适当的方法建立模型，设计出高性能的混凝土配合比。而高性能的混凝土配合比的设计又是一个复杂的过程，我们不但要选择适当的原料，还要选择合适的优化配比参数，或是根据合适的性能--配比参数建立参数关系模型，最后进行适当的计算，使关系模型中的参数具体化，从而找到提高混凝土配比设计的合理途径。具体方法如下：首先我们先建立适当的函数模型，然后用不同的变量分别代表函数模型中的各种材料，并且确定其单位，最后确定目标函数的公式。接下来我们就要限定约束条件了，就是将每一个自变量给定一个范围。最后一步就是通过公式算出最终优化的结果。
4.2 Ｍａｔｌａｂ函数的选择美国的Ｍａｔｈ ｗｏｒｋｓ公司生产了一个可以面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高效率的高级计算语言和系统平台，这个平台就是Ｍａｔｌａｂ。这个平台是集中了很多的优秀算法，具有强大的计算功能以及拥有很友好的视窗环境，并且具有很高的编程效率。所以在这个平台在使用过程中拥有很广泛的范围。在设计混凝土的优化配比中，Ｍａｔｌａｂ工具箱可以解决一些传统问题，例如在传统计算中混凝土优化配比的计算一般采用Ｆｏｒｔｒａｎ、Ｃ／Ｃ＋＋等编程语言，这些语言不但要求专业性高，而且还浪费时间。但Ｍａｔｌａｂ优化工具箱由于具有强大的函数库，使得各种数值的计算问题更加简便有效。
结语伴随着经济的快速发展，我国的建筑业也以迅猛的形式不断的前进，建筑业中最主要也是应用范围最广的一项材料就是水泥混凝土，但由于水泥混凝土的使用寿命都是有限的，这就为建筑的存在寿命造成了很大影响。
为了提高水凝混凝土的使用寿命，本文就水泥混凝土的材料选择与配比进行了研究，还就影响水泥混凝土的配比因素进行了分析，然后找到合适的方法优化水泥混凝土的配比，提高其性能。希望在日后的生活中，经过人们不断的研究可以找到更好的方法以提高水泥混凝土的性能。
参考文献：[1]李敏强，寇纪凇，等.遗传算法的基本理论与应用[M].北京：科学出版社，2012.[2]吴正直.粉煤灰房建材料的开发与应用[M].北京：中国建材工业出版社，2013.
论文作者:宋明明
论文发表刊物:《基层建设》2015年2期供稿
论文发表时间:2015/9/8
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