吴娇颖

亚泰集团沈阳建材有限公司 辽宁沈阳 110000

由废弃的混凝土制成的再生骨料颗粒存在棱角过多、针状物占比过多、内部细微裂纹过多的问题，同时，再生骨料表面往往覆盖着一层水泥砂浆且携带着大量的粉尘，这些因素会导致其与天然骨料相比，压碎指标大，孔隙率大，吸水率高。混凝土配合比设计是指调整和优化混凝土组成材料水泥、掺合料、水、砂、石和外加剂之间的比例关系，合理的配合比设计使配制的混凝土能够满足强度、工作性能和耐久性等要求，同时遵循经济性原则。配合比设计直接决定混凝土性能，是再生混凝土材料和结构研究的基础[1]。

1 高性能混凝土配合比设计的主要原则

在基建工程中，常用的普通型号水泥混凝土强度往往难以达到基建工程施工标准，进而严重影响基建工程的整体质量。为了满足现代建筑的质量需求，在基建工程项目中已经逐渐开始推广高性能混凝土，但高性能混凝土的使用必须做好混凝土的配合比设计，高性能混凝土配合比设计工作内容主要包括水泥用量、外加剂掺入量、单位用水量控制以及砂率等控制工作，通过合理的混凝土调配比例，能显著提升混凝土的强度，能让其浇筑的混凝土结构各项性能显著提升，进而满足基建工程的施工方案要求。高性能混凝土配合比设计需要遵循以下原则：①遵循混凝土密实体积原则，在设计时需要考虑到混凝土中各种添加材料的密实情况，以及添加材料的体积堆积效果。②遵循水胶比原则，有相关研究表明，当混凝土中水胶比例增大后，可能会影响混凝土强度，对强度造成负面影响，这也是保证混凝土浇筑质量的关键；另外，混凝土的水胶比例还要符合混凝土胶凝材料最小用量的标准，要考虑到目前绿色施工的理念，这对提升施工材料利用率有重要意义。例如：在混凝土配合比设计中，将部分水泥材料用工业废渣来代替，这不仅可以实现施工材料的再利用，也能从一定程度上控制混凝土早期水化热及强度。③遵循最小单位用水量原则，在对混凝土调配比例进行设计时，需要在外加剂添加理论的支持下进行，合理调整用水量，能有效解决混凝土坍损变化的问题，让混凝土浇筑时的流动性增强。设计工作中要合理使用定量设计法、试验试配法以及半定量分析法，这样才能让高性能混凝土配合比设计工作质量得到有效保障。

2 大体积混凝土配合比设计配比设计

2.1 原材料选择

①水泥，水泥的选用应是低热低碱的水泥。②采用优质粉煤灰和S95级矿渣粉，以便减少水泥用量，高质量粉煤灰可减少水泥用量，提高混凝土工作性，降低混凝土收缩可能性，对混凝土强度影响不大。加入一定量的矿粉，提高混凝土的工作性，也可以一定程度减少水泥用量，虽然可以延长混凝土的凝结时间，延缓产生的水化热，但过量地添加可能会导致大体积混凝土开裂，也影响混凝土的后期强度。③骨料是混凝土的主要组分，选用良好的颗粒形状，多种连续级配的骨料，可提高混凝土密实度，减少胶凝材料用量，从而降低水化热。④高性能减水剂和膨胀剂是混凝土配合比中常用的两种外加剂，缓凝剂的原理是通过延缓混凝土硬化来降低水化热速率。对于混凝土高耐久性要求，可以改进混凝土和易性，添加引气剂，向混凝土中引入适量的含气量，也是可行的。

2.2 温度控制

在浇筑过程中，通过在混凝土内放置直径约15-20厘米的冷却管可以降低大体积混凝土中央部分的温度，但应注意所使用的冷却水通常是自来水。随后，在大体积混凝土冷却过程中，应定期严格控制管中水温，如果自来水压力不能有效保证管内正常水流，应安装水泵，并合理考虑实际情况。此外，在大体积混凝土施工过程中，需要合理增加冷却管道长度，因为冷却管道长度会影响大体积混凝土内部的温度控制，增加冷却管道长度可以在一定程度上保证大体积混凝土内部的温度稳定。最后，应当指出的是，在大体积混凝土施工中，混凝土内部温度必须严格控制（凝结土水化热内部的最高温度通常显示在60～70h之间，内部的最高平均温度不得超过60℃），合理的调整冷却水管的流量，这样做的最大目的是为了能够最大程度的降低混凝土的内外温差。因此，应该加强对相应措施的管控[2]。

2.3 粉煤灰的应用

随着粉煤灰含量的增加，混凝土中水泥用量相对下降，凝固缓慢，早期强度较低。龄期大于28天时，粉煤灰的二次水化开始，甚至可能超过相同水泥用量的混凝土强度水平。因此，在施工过程中，混凝土强度值的需求可以根据实际使用需要确定，然后可以合理确定粉煤灰的用量。粉煤灰是玻璃微珠的晶体结构，由于其形状结构特点，混凝土加入适量的粉煤灰，混凝土的工作性能显著提高。

2.4 总体配比设计

水泥施工选材主要选用普通硅酸盐水泥PO42.5，初凝时间为139min，最凝时间为221min，3d、28d抗压强度分别为23.8MPa和52.2MPa，矿渣粉其7天活性指数为80%、28天活性指数为95%、比表面积为440kg/m3左右。外加剂采用聚羧酸减水剂，减水率为26%，每小时的坍落度损失为20mm。根据交通工程施工目标，大体积混凝土在使用中必须按照相关标准进行，除充分满足工程施工的稳定性、安全性外，还应加强对混凝土配合比的重视。为了保证大体积混凝土的质量，要求严格控制混凝土建筑材料、水化热、养护条件等各项要求，保证大体积混凝土的质量。

3 优化水泥混凝土配合比的措施

3.1 采用活性矿物掺合料

在优化混凝土配合比的过程中，采用活性矿物质掺合料是非常关键的。活性矿物掺合料能够优化骨料和水泥石的界面，如硅灰、钢渣粉等，都能提升混凝土的性能，实现优化配合比的目的。以硅灰为例，硅灰中的二氧化硅成分能够促进混凝土的二次反应，也就是在界面上二氧化硅与氢氧化钙发生火山灰反应，形成凝胶体水化硅酸钙，这些物质沉淀于混凝土的界面孔隙中，提升混凝土的性能，而孔隙被这些物质填充，提升混凝土毛细孔结构优化也有一定帮助。适当的活性矿物掺合料还能减少混凝土配合比中的水泥用量，减少混凝土拌合过程中产生的水化热，对裂缝问题能够得到控制和预防。

3.2 利用减水剂优化配合比

提升混凝土的强度与胶凝材料的用量有很大关系，通常在不使用外加剂为保证混凝土强度的水胶比不变的情况下，会使得胶凝材料的用量大大提升，为了能够有效降低胶凝材料的使用量，还需要通过降低配合比中的水胶比实现，从而要求降低单方的用水量，这里就需要使用减水剂。合理采用高效的减水剂能够有效改善在水胶比较低的情况下混凝土的流动性，如果采用聚羧酸系减水剂，其具有良好的减水效果和保坍效果，这样有效减缓混凝土坍落度的损失，提升混凝土的工作性能。

3.3 合理调节和优化配合比参数

在混凝土配制过程中，对于配合比的设计还需要对各项参数进行控制，如水胶比、浆骨比、砂率、用水量等。水胶比的合理控制是需要根据混凝土的技术要求和实际项目的需要，也就是降低水胶比，提升混凝土的耐久性，通常情况下，要想制备高性能的混凝土，需要将水胶比控制在0.4以内，例如C50水泥混凝土，其水胶比应该控制在0.37～0.32之间，C80水泥，水胶比控制在0.26～0.22之间。在对混凝土等级确定后，对水胶比进行设计，也就是对矿物掺合料的种类和使用量进行设计，也可以通过这些因素对混凝土的性能进行调节。浆骨比就是水泥浆与骨料用量之间的比，通常情况下，浆骨比在7:13，在这个比例背景下，水泥混凝土的状态是最佳的。C80型号混凝土中水泥可以由15%～30%的矿渣粉或者粉煤灰与5%～10%硅灰代替；砂率也是混凝土的重要控制参数，对其配合比进行合理控制能够有效提升混凝土的强度，而高砂率的混凝土其强度和弹性模量会随之降低，这样的情况下就需要同时合理控制总胶凝材料的用量及粗细料级配等方面的内容。中砂的细度模数在2.3～3.0之间，对混凝土的工作性方面起到良好的促进作用。胶凝材料用量控制在420kg/m3～480kg/m3之间，高效减水剂用量控制在1.5%～2%之间，这样的配合比能使混凝土的流行性更好，强度及坍落度也达到最佳状态。

3.4 掌握多种类型混凝土配合比技术要求

在正式进行混凝土配合比设计之前，首先要做的就是明确当前工程施工技术要求，确定工程设计强度等级、钢筋间距、结构构件尺寸等相关信息，然后以此为基础选择相应水泥品种，确定其中需要用的石子粒径参数信息。混凝土相关设计人员应先明确混凝土施工工艺要求以及规范标准，同时设计人员应具备特种混凝土设计工作经验，从而从根本上确保最终混凝土配合比符合施工要求。在进行大体积混凝土配合比设计时，首先相关设计人员应对该种类型混凝土施工技术要求有一定的掌握，确定混凝土强度等级、初凝时间、坍落度等信息，然后选取合理配合比，通过对该配合比进行不断试验不断优化，在适配过程中，应给予满足强度要求的前提下，适当减少水泥在其中的使用量，加大粉煤灰使用量，这样做的目的是降低混凝土中水泥水化过程产生的水化热，改善混凝土工作性能，降低经济成本。再如，在进行自密实混凝土配合比设计过程中，应重点分析的是该类混凝土抗收缩、保塑、流动等方面的性能，可通过选择石子粒径、外加剂等等进行调配试验，最终使混凝土满足工程施工要求；对于路面混凝土配合比设计，应该严格控制坍落度，通过对大粒径石子使用量进行控制，以此起到增加耐久性的作用[3]。

4 结语

综上所述，随着当前社会经济的高速发展，人们生活质量不断提升，因此也就对工程质量提出越来越严格的要求，从根本上来讲，结构部位、环境、原材料等因素并不是以独立的形式而存在的，因素之间存在一定的关联性，若同一结构因其所处环境不同，在配合比上也会存在一定的差别。基于以上分析，混凝土作为工程中比较重要的施工材料，对整个工程施工质量而言具有非常大的影响，因此相关人员应结合工程要求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各项原材料的适配设计，从根本上保证工程施工质量。