配合比优化设计技术应用与研究党昆鹏

配合比优化设计技术应用与研究党昆鹏

党昆鹏

宜昌正信建筑工程试验检测有限公司湖北省宜昌市430000

摘要：随着社会的发展，我国的工程建设发展迅速，混凝土的应用越来越广泛。混凝土配合比设计与混凝土的工程性能和单价、成本密切相关，通过提升拌和楼的生产管理水平、降低混凝土配制强度的标准差，进行混凝土配合比的优化设计，进一步将混凝土的工程性能和单价成本优化，体现其经济效益。

关键词：配合比设计；优化设计；研究应用；混凝土；重要性

引言

从目前建筑企业的发展形式上看，由于建筑施工是一项比较复杂的施工体系，在其施工过程中难免会存在一些质量问题，这也成为制约建筑企业发展的主要因素。然而，高性能混凝土的出现有效的缓解这一问题，高性能混凝土不仅具有超高的耐久性、工作性以及强度性，而且还是一种可持续发展的建筑施工材料。

1混凝土配合比设计

1.1满足规程规范要求

目前常用的混凝土配合比设计规程规范有《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55－2011）、《水工混凝土配合比设计规程》（DL/T5330－2015）、《水工混凝土试验规程》（SL352－2006）和《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30－2014）四类。前三类混凝土配制强度以混凝土的立方体抗压强度为设计标准，后一类的混凝土配制强度以混凝土的抗弯拉强度为设计标准。采用不同的规程规范，就是完全相同的强度等级混凝土也会设计出不同的混凝土配合比，主要就是因为不同行业的规程规范中对混凝土配制强度中的标准差的规定不一样（表1、2）。以C25强度等级混凝土的配制强度为例：以《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55－2011为设计标准，混凝土的配制强度为33．2MPa；以《水工混凝土配合比设计规程》DL/T5330－2015、《水工混凝土试验规程》SL352－2006为设计标准，混凝土的配制强度为31．6MPa，前者比后者高1．6MPa。

1.2满足设计和施工性能要求

主要满足混凝土拌和物的和易性、硬化后的混凝土物理力学性能和混凝土的耐久性。混凝土拌和物的和易性主要是指混凝土的坍落度（碾压混凝土的VC值）、扩散度；硬化后的混凝土物理力学性能主要有抗压强度、抗折强度、抗冲磨强度、抗拉强度、弹性模量和早期的抗裂性能；混凝土的耐久性主要有抗碳化性能、抗氯离子侵蚀性能、抗硫酸盐侵蚀性能和抗冻性能。混凝土的施工性能要求就是要满足现场施工的需要。

1.3满足经济合理要求

合理选择混凝土原材料应本着因地制宜、就地取材的原则，在有选择的情况下尽可能地选择品质最好的砂石骨料并应优先选用人工骨料。混凝土的掺合料是粉煤灰、火山灰、高炉矿渣粉，而最常用的是粉煤灰，其主要作用为三个效应：即粉煤灰的形态效应，活性效应及微集料效应；应选择与混凝土等级相适应的水泥品种及强度等级；选择与水泥相容性较强的外加剂。待水泥、掺合料、砂石骨料和外加剂等原材料均相对固定后，利用技术手段对混凝土原材料实施最优比例的技术组合，进而实现混凝土配合比设计经济合理的要求。

2混凝土配合比的优化设计

混凝土配合比优化设计的目的旨在降低混凝土强度的标准差，通过降低混凝土强度标准差（不低于混凝土配合比设计规程规范所要求的最低标准差）来降低混凝土的配制强度，在满足混凝土工程性能的前提下，相对节约混凝土单位体积的原材料用量，降低混凝土的单价成本，从而实现通过混凝土配合比优化设计降低混凝土单价成本的目的，增加经济效益。混凝土配合比的优化设计是一个不断统计分析、不断试验、不断提升的重复循环过程。混凝土配合比优化的主要手段是降低混凝土强度的标准差。混凝土强度标准差在一定程度上反映了混凝土搅拌站的生产管理水平。混凝土拌和楼的生产管理水平和技术水平越高，混凝土强度标准差就越小。降低混凝土强度标准差的具体途径是：（1）细化混凝土配合比设计，在混凝土配合比设计过程中因施工因素常常将混凝土的设计坍落度范围扩大，如将泵送混凝土的坍落度经常设计为120～160mm或者140～180mm，坍落度的区间范围变大后，混凝土的强度波动范围就会变大，混凝土强度的离差系数就会变大，混凝土的强度标准差亦会变大。在实际的配合比设计过程中，将泵送混凝土的坍落度区间范围适当缩小至20mm，如120～140mm、140～160mm或160～180mm来减少混凝土强度的波动，降低混凝土强度标准差；（2）混凝土原材料的品质应相对稳定，混凝土原材料的品质波动越大，混凝土强度的波动范围就越大；混凝土原材料的品质稳定，其混凝土强度也相对稳定。（3）混凝土拌和楼的计量设备应准确且稳定，混凝土拌和楼的操作人员要熟练、有经验、有责任心，拌和楼的混凝土生产要稳定。对混凝土拌和楼来说，混凝土强度最重要的一点是稳定，稳定的混凝土强度可以降低混凝土强度标准差；（4）混凝土抗压强度试验的取样要有代表性、均匀、能够切实反映混凝土的实际情况；反之，无代表性的混凝土试样会给混凝土抗压强度的数理统计带来较大的偏差。混凝土强度标准差按照同品种混凝土、同生产工艺和同混凝土配合比（简称“三同”）的设计龄期抗压强度、连续试件总数不少于30组进行统计计算。（5）混凝土耐久性。在进行高性能混凝土的配制过程中，与普通的混凝土配制方式不同，其首先考虑的是混凝土的耐久性能。其具体包括抗冻性、体积稳定性、抗渗性等等。由于大多数有害物质会通过水进入到混凝土中，对混凝土造成不同程度的影响，因此，抗渗性是影响混凝土耐久性能的一个最主要因素。强度是混凝土的最基本的性能特征。对于高层建筑来说，混凝土的强度对其有着重要的影响。通常情况下，如果水胶比不高于0．4，各种强度的混凝土都可做成高性能混凝土。而对于混凝土性能强度影响最大的两个因素包括矿物掺量和水胶比。

3混凝土配合比优化设计的步骤

（1）在按混凝土施工配合比实施生产后，对“三同”混凝土进行连续取样不应少于30组，按照设计龄期进行混凝土的强度试验，根据试验结果统计并分析出近期的混凝土强度标准差值。（2）将统计分析出的混凝土强度统计标准差值与混凝土施工配合比中的混凝土配制强度标准差值进行比较，如果混凝土施工配合比中的混凝土配制强度标准差值减去统计出的混凝土统计强度标准差值≧1MPa，则按照统计出的混凝土强度标准值进行配合比优化设计；反之，则需要继续提升混凝土拌和楼的整体生产管理水平，确保混凝土拌和楼的生产稳定，降低混凝土强度标准差，直到满足配合比设计优化的标准。（3）对于满足配合比优化设计条件的混凝土强度统计标准差的混凝土配合比按照相对应的配合比设计规程规范、采用最新统计的混凝土强度标准差进行混凝土配合比设计。（4）对于优化设计后的混凝土配合比，在生产过程中也要通过数理统计分析进行混凝土质量监控，确保优化后的混凝土同样满足混凝土工程性能的要求。

结语

综上所述，随着我国科技和社会的进步，我国的混凝土的配比设计过程中已经取得了非常显著的效果，但是由于其发展时间相对比较短，在规范性等方面制度还不够完善，在其发展过程中难免存在诸多问题，对此，建筑施工企业必须采取积极有效的措施，认真分析问题所在，并且制定完善的规章制度，从原料的指标以及配制方法等多方面进行合理优化，不仅能够提高建筑工程施工质量，降低施工成本，而且还能促进建筑企业的可持续发展。

参考文献

［1］陈建奎，王栋民．高性能混凝土（HPC）配合比设计新法———全计算法［J］．硅酸盐学报，2010，28（2）：194-198．

［2］姜德明，高振林．高性能自密实混凝土的配合比设计［J］．北方工业大学学报，2011，13（3）：194-196．

［3］马保国，何永佳，吕林女．高性能混凝土配合比设计［J］．武汉理工大学学报，2009，24（7）：145．