混凝土配合比的影响因素分析

  普通混凝土的配合比设计是指确定原材料的品种和用量。传统的配合比设计方法分为两个阶段。第一，理论设计阶段，根据所需的混凝土设计强度，计算出混凝土配制强度，得出水灰比，然后依据工程条件要求，查表确定用水量，求出水泥用量，最后按重量法或体积法来确定粗细骨料用量。第二，试配调整阶段，按照第一步所计算出的配合比制作试块，标准养护至天龄期，进行检测验证，若满足规定的要求则采用此配合比，若不符合标准要求，则要适当调整配合比。上述方法是基于经验的一种方法，施工现场也往往是依据经验给出配合比设计方案。

  随着设计强度的提高，水泥的设计量增大，水灰比上升，试块强度也会随之增大。用水灰比和落度不变、混凝土强度等级一样的情况下，标准稠度用水量大的水泥，在混凝土试验中所用的水泥用量也最大。

  为了配制同样强度的混凝土配合比，水灰比不变时，标准稠度用水量大的水泥，就只有提高混凝土中的浆集比来达到混凝土所要求的流动性，浆集比增加，水泥和用水量会同时增加，最终增大了水泥用量。在实际施工中，为确保混凝土的施工性能而加大用水量会降低混凝土强度，提高混凝土干缩产生裂纹的可能性，并降低混凝土的抗渗性和耐久性。因此，在配制高性能混凝土时，不仅要求水泥的强度要高，同时也应控制水泥的标准稠度用水量的大小。

  落度随强度的增加而增大，落度增大，混凝土流动性增强，骨料之间的黏结性更好，有利于很多材料更好地结合，来提升混凝土强度；但是太高的落度会降低混凝土的强度，是因为内部液体太多会导致水灰比过小、水泥用量过多，从而破坏混凝土和易性，引起混凝土内部出现蜂窝、空洞，导致混凝土强度降低，影响到混凝土的工作性能和耐久性能。

  集料的形状、结构、最大尺寸及级配是重要参数。粒径会影响粗集料与水泥浆的结合情况。粗集料粒径越大，产生原始缝隙也越大。并且过大的粗集料粒径还会引起连锁反应，削弱粗集料与水泥浆基体的连接效果，进而影响到粗集料的机械啮合力，导致水泥混凝土耐久性降低。作为砂石材料的一种成分，粗集料的粒径大小会直接影响到水泥混凝土耐久性的性能发挥。除此之外，水泥混凝土耐久性还会受到强度的影响。水泥混凝土强度的大小会受到集料强度、水泥石强度以及粗集料与水泥浆基体连接度等多种因素的影响。其中，粗集料粒径大小及其与水泥石黏连程度会影响到粗集料与水泥浆基体连接度，进而影响到原始缝隙的大小。对于中低标号、胶凝材料偏少的混凝土，细集料也会影响混凝土的强度。

  在设计混凝土的配合比时，应该重视砂率。砂率过高会导致孔隙增加，进而增大胶凝界面，影响混凝土的实际强度，降低混凝土弹性模量。能够最终靠增加水泥用量来提高强度，但是这样会造成资源浪费，导致成本进一步增加，同时还会影响混凝土材料的黏合度，导致混凝土易开裂，并降低混凝土的耐久性。减小混凝土含砂量可以消除孔隙的方式，实现减少水泥用量的目的。

  但是含砂量过低会影响混泥土的工作性能，降低混凝土的和易性及保水性，所以在进行水泥混凝土配合比设计的过程中，不仅要重视砂石材料的原材料质量，更要重视砂率。

  4）粗骨料最大粒径按16mm、20mm、40mm顺序每换一档，砂率相应减少2%左右。

  掺合料的种类、品质和数量对混凝土的强度具有着显著的影响。研究表明活性掺合料水化较试慢，对混凝土的长期强度增长有利。

  验粉煤灰会影响混凝土的强度。粉煤灰混凝土研早期强度发展较慢，后期强度发展较快。30%掺究合量左右的粉煤灰可以大大降低孔隙率，减少拌合用水量，降低氯离子含量，并在某些特定的程度抑制混凝土收缩，来提升混凝土性能。

  外加剂对混凝土性能影响巨大。高效减水剂外加剂使用最广泛。在混凝土内添加一定减水剂，可以增大落度，改善和易性，很大程度避免混凝土落度问题，并且达到节省本金的目的。相比于高效减水剂，高性能减水剂具有掺量低、减水率高、保水性能优、收缩性低、耐久度高、寿命久等特性，受到市场的认可和青睐。近年来，高效减水剂收人占比不断下降，高性能减水剂收人占比不断上升。

  掺加高效外加剂或者高效复合外加剂可以在水泥混凝土流动性不变的状态下降低单位用水量，降低水胶比，提高新拌混凝土的施工工作性，提高高性能混凝土的早期强度，增加高性能混凝土的保水性、黏聚性，减少落度损失。使用减水剂有利于改善混凝土性能。水泥混凝土中加人减水剂，能取得以下效果。

  首先，增加流动性。使用减水剂可以在水泥和用水量不变的情况下提高混凝土落度，明显提高混凝土的流动性，有利于施工成型，且不影响混凝土的强度和耐久性。

  其次，提高混凝土的强度。使用减水剂可以在保持流动性和水泥用量不变的情况下减少拌合用水量，降低水胶比，提高混凝土强度（约早期强度也有大幅度的提高），进而缩短工期，提高模具利用率。同时，使用减水剂能节约水泥。在保持流动性和水灰比不变的情况，使用减水剂能够大大减少拌合用水量以及水泥用量，在保持混凝土强度不变的情况下节约水泥用量，进而减少实际工程成本。使用减水剂能改善混凝土的耐久性。减水剂的掺人可以显著改善混凝土的孔结构，使得混凝土的密实度提高，透水性降低，从而可提高抗渗、抗冻、抗化学腐烛及防锈蚀能力。

  文章总结了几条关于外加剂的影响：①掺人减水剂可以明显降低水灰比，提高混凝土的落度和早期强度；②调凝剂具有促使混凝土缓凝、早强和速凝的作用；③掺人引气剂可以削弱水泥与集料间的黏结强度。在相同引气剂用量下，拌合水量增大，含气量会增加；相同掺量时，水硬度越大，混凝土含气量越小；④过量膨胀剂时会使混凝土强度明显下降。

  水灰比越大，混凝土流通性越高，落度越高，混合料越层化辨析；水灰比越小，混凝土流通性越差。水灰比较小的情况下组织配合比时，应尽量稀释水灰比，最小化水泥剂量，进而达到节省开支的目的。过高的水灰比会导致颗粒状水泥在混凝土中占比较低，使水泥颗粒之间的空隙增大，不利于提高混凝土的强度。

  水泥、掺合料、集料的配比决定着混凝土内部结构，对混凝土的强度起着决定性的影响。除此之外，混凝土成型工艺也会影响混凝土的强度。浇筑时振捣不当会影响混凝土的强度。浇筑时，骨料会在机械力作用下产生滑动挤压，形成较多的接触点。骨料本身的表面凹凸变化以及形状上的不规则，因此，在发生滑动挤压时，骨料之间会形成牢固的“嵌锁结构”，骨料机械咬合度增大，从而使混凝土强度迅速增大。在插捣成型的过程中，部分混凝土拌合物会重新液化，但原本存在水泥结团不可能会发生改变。插捣成型只能使得骨料间的嵌锁结构增多，增加骨料接触点，并不能使得水泥浆体比较均匀的附着在粗骨料表面上。因此，浇筑时振捣不当会导致拌合物内部会出现花白料、大孔隙等结构缺陷，进而导致混凝土性能降低。

  早期养护也是一个至关重要的操作步骤。国内外学者已经就混凝土养护，水化热处理和有裂缝后的预处理等进行了大量试验与研究。

  Bessette, Laury BARNESLaetitia 等人的研究表明水泥水化产生的热量导致混凝土因热应变而出现开裂。因此，这种混凝土的配合比设计一定要重视混凝土的温度问题。

  混凝土养护是为保障使混凝土强度正常增长，必须从温度和湿度上严格把控。混凝土温度上升会导致气泡液膜稳定性变差，含气量损失加快。有研究表明，温度每升高10℃，含气量约减少20%～30%。

  应该按照《混凝土物理力学性能测试方法标准》GB/T50081-2019检测已成型混凝土的强度，对其7d和28d的抗压强度来测试。A.FuzailHashmi等人全面考虑混凝土性能的影响因素，利用试验数据建立了抗住压力的强度回归模型。根据结果得出，粉煤灰代替水泥的量为25%的，水胶比为0.45，粗骨料与总骨料比为0.6时，混凝土达到了最佳抗压强度。

  混凝土早期裂缝处理也是不可忽视的问题。为了，将裂缝控制在最小范围内可以有很大效果预防混凝土结构开裂，从而确保建筑物的安全性和整体性。正常的情况下，混凝土强度等级越低，收缩率越小。

  综上所述，混凝土配合比的影响因素有很多，其中影响权重较高的是砂率、水灰比、水泥强度。随着当前社会经济的快速地发展，我们正常的生活质量不断提升，对工程质量提出了越来越严格的要求，结构、环境、原材料等因素并不是独立的，而是存在一定联系的。同样的结构，环境不同，其配合比上也会存在一定的差异。作为工程中较为重要的施工材料，混凝土对整个工程项目施工质量影响巨大。因此，相关人员应做好混凝土配合比设计，从多个角度进行分析，结合混凝土性能要求，科学地进行混凝土设计，从根本上保证工程实施工程质量。（来源：《河南建材》2024.04）返回搜狐，查看更加多