王喆 富尔康

摘 要 本研究围绕水泥混凝土配合比优化开展了很多实验，针对大流动性混凝土，初步探讨了水泥混凝土配合比优化的一种经济合理、便捷的设计方法。将掺和料和外加剂直接混入混凝土中再试配调整，可使试配次数明显减少，工作效率明显提高。

关键词 试验优化;混凝土配合比;设计方法

前言

随着日益发展的材料科学技术，混凝土应用愈加广泛，在工程实际应用中对混凝土不断提高了质量和成本方面的相关要求。所以，设计混凝土配合比的经济合理具有重要作用。主要与以下内容有关[1]：一是确保硬化后的混凝土强度、耐久性等性能;二是工作性良好，操作方便，符合施工工艺要求;三是对材料应优选适宜的品种和用量;四是确保工程质量和施工要求，使成本降低，经济效益提高。为探索配合比设计优化的一种更合理方法，使工程质量提高，成本降低。本研究试配比较了部分常用混凝土的配合比，在配合比设计中研究相关规律，对于混凝土配合比设计提供重要数据依据。

1实验研究

1.1 选择原材料

选择原材料应结合工程质量要求和实际确定，不仅要对原材料质量进行考虑，还要对原材料成本和来源便利性及材料供应能力与工程要求相符性进行考虑。采用试验研究某水下灌注工程用混凝土，对混凝土配合比进行优化[2]。混凝土强度设计为C30等级，浇筑采用泵送工艺，要求坍落度在200～220毫米，属于大流动性混凝土。可采用以下原材料：水泥;产自辽宁抚顺的河砂，0.7%含泥量，0.3%泥块含量;产自抚顺的碎石，连续粒级5～25毫米，8.8%压碎指标，0.4%含泥量，0.3%泥块含量;外加剂主要包括FDN-500 高效减水剂，JG-3高效减水剂，LK-F10高效减水剂，LK-F11高效减水剂;自来水;粉煤灰，102%需水量比，0.2%含水量，方孔筛筛余45微米细度，9.8%筛余量，5.8%烧失量，Ⅱ级。

外加剂的合理选择应对水泥-减水剂试验，有关结果表明，外加剂减水率分别是，FDN-500：15.6%;JG-3：18.1%;LK-F10：19.9%;LK-F11：19.8%。由此可知，LK-F10和LK-F11具有较好的减水效果。根据试验结果，对本工程砼配合比设计初步选用这两种高效减水剂。

1.2 室内理论配合比设计及试配

根据《混凝土配合比设计规范》计算混凝土应达到38.1兆帕配制强度，0.54水灰比。根据坍落度设计要求和《普通混凝土配合比设计规程》对混凝土用水量确定为210千克/立方米，45%砂率[3]。按照水灰比计算得到381千克/立方米水泥用量，采用重量法计算粗骨料石头用量1020千克、细骨料砂用量810千克。基于此對基准配合比确定，并调整三次后得到相关数据，坍落度和工作性配合比与要求不符。但基于对试配强度的相符情况下，可确定基准配合比。

1.3 对比掺入粉煤灰和高效减水剂的试验

为使混凝土性能得到明显改善，将粉煤灰和高效减水剂分别掺入混凝土中实施对比试验。试配试验结果显示，3组混凝土中将粉煤灰和高效减水剂分别掺入，1组由于粉煤灰掺入100千克/立方米，明显增大了坍落度，有效改善了工作性;2组由于LK-F10高效减水剂，3组由于LK-F11高效减水剂的作用，在一定程度上增加了坍落度，提高了工作性;3组配合比与坍落度200～220毫米设计要求还存在一定差距。1组因料粉煤灰掺和的潜在活性，后期迅速增大强度而高于基准混凝土。但其早期明显降低强度不能适应施工生产进度和工程要求。2组、3组尽管未达到理想的工作性和坍落度，但由于高效减水剂掺入而使水灰比明显降低，早期强度增大，使混凝土只掺入粉煤灰，导致早期达不到较高强度的不足得到一定的弥补。

1.4 对比同时掺入粉煤灰和高效减水剂的试验

根据上述分析，将粉煤灰和高效减水剂同时掺入混凝土中，可使施工混凝土的配合设计得到妥善解决。在工程实际中，基准配合比经试配确定并将粉煤灰和高效减水剂掺入，实施对比试验获得了较好结果。针对混凝土试配坍落度测定坍落度损失，实验结果显示，LK-F11高效减水剂掺入后，坍落度有较大的损失，高效减水剂与水泥之间不具有良好的适应性。而LK-F10高效减水剂掺入后，坍落度只有较小的损失[4]。因现场混凝土施工主要是水下浇筑方式，浇筑相对需要较长时间，坍落度不能过快损失，因此采用LK-F10高效减水剂，基于此配合比对外加剂进行优选[5]。采用LK-F10高效减水剂适配，并适当调整配合比，工作性和其他各项性能指标与施工要求相符，相对于基准砼而言，明显增大了和易性。使混凝土明显增大强度，混凝土强度和各项性能指标完全符合设计要求，因此，在本工程水下灌注桩施工中，确定采用LK-F10高效减水剂掺入混凝土，配合比最为经济合理。

2结束语

综上所述，根据混凝土试配对比的大量试验结果可知，在混凝土配合比中掺和料和外加剂日益发挥着重要作用。尤其是配制流动性较大的混凝土，与设计流动性要求存在一定差异时，将用水量简单提高，可明显增大水泥用量，混凝土成本也将增大，对于混凝土技术指标具有一定程度的影响。所以，在设计混凝土配合比中，可对掺和料和外加剂直接掺入混凝土中予以优先考虑，再试配调整可使试配次数明显减少，进而使工作效率进一步提高。

参考文献

[1] 贺东青，任志刚.高性能混凝土配合比设计方法研究综述[J].国外建材科技，2006，（4）：32-34，43.

[2] 谢咸颂，杨意民，吕洁.普通混凝土配合比经验设计法[J].工程建设与设计，2006，（6）：82-83.

[3] 赵军，张海军，田向阳.基于耐久性的混凝土配合比设计方法[J].平顶山工学院学报，2003，（1）：67-68，71.

[4] 魏永.浅谈粉煤灰在水泥混凝土中的应用[J].工程与建设，2007，（4）：627-629.

[5] 陈晋栋，王武祥，张磊蕾，等.基于可压缩堆积模型的透水混凝土配合比设计[J].硅酸盐通报，2018，（6）：1960-1965.

作者简介

王喆（1982-），男，辽宁抚顺人;学历：本科，现就职单位：沈阳市政集团有限公司，研究方向：建筑材料。

富尔康（1989-），男，辽宁开原人;学历：硕士研究生，现就职单位：沈阳市政集团有限公司，研究方向：建筑材料。