合理配比提高强度

程清海（光山县大河房地产开发有限公司 河南 光山 465400）

混凝土的强度包括抗压强度、抗折强度、抗剪和握裹强度等。在各种强度中，一般工程中应用最为广泛的是混凝土的抗压强度，所以工程中一般提到的混凝土强度，主要是指混凝土的单轴抗压强度，本文中的强度主要是指混凝土的单轴抗压强度。按照国家标准规定，制作边长为150mm的立方体试件，在标准条件下（温度为20±2℃，相对湿度95%以上），养护到28d龄期测得的抗压强度值称为混凝土立方体抗压强度，以“fcu”表示。根据混凝土强度等级的大小，通常可划分为 C7.5，C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60等几个等级。

混凝土抗压强度的大小，取决于它的组成部分，组织结构和构造状态。主要取决于水泥石的强度和水泥石与骨料之间的粘结强度。水泥石的强度主要取决于水泥标号与水灰比。水泥石与骨料的粘结力，也同样与水泥标号和水灰比有关。水泥标号越高，水灰比越小，则水泥浆硬化后与骨料的粘结力越强。可见，水泥的强度等级及用量是影响混凝土强度的主要因素。但是如果考虑不增加水泥的用量，如何通过合理的配合比设计，来保证混凝土的强度？本文拟就此展开探讨。

1 混凝土配合比设计的基本原则

一般说来，混凝土配合比设计有四个基本原则：

1.1 保证混凝土达到设计所要求的强度。

1.2 保证混凝土达到满足施工条件的和易性。

1.3 满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求。

1.4 经济合理的要求，尽量节约水泥的用量以降低成本。

2 混凝土配合比设计的基本方法

混凝土配合比设计基本方法有两个：

2.2 重量法。其基本原理为先假定混凝土的表观密度为一定值，混凝土拌合物的各组成材料的单位用量之和即为其表观密度。 公式为：mc0＋mg0＋ms0＋mw0＝ mcp。

2.3 混凝土配合比设计的基本步骤。1）确定试配强度，计算公式为 fcu，0=fcu，k+1.645σ。 2）计算水灰比（W/C），根据保罗米公式计算水灰比，公式为：fcu，0=αafce（C/W-αb）。 3）选定单位用水量，根据JGJ55-2000中的表格来选定用水量。4）计算水泥用量。根据选定的水灰比和用水量，确定水泥用量。5）选择合理砂率，合理砂率的选择可以通过试验、计算或查表来求得。6）计算粗、细骨料的用量，根据上面我们介绍过的两种方法，可根据情况任选一种来进行骨料的计算，通过以上计算得出每立方米混凝土中的各种材料用量，即可完成初步的配合比计算工作。然后通过试配以及调整，可以出具正式的配合比设计报告。

3 混凝土配合比设计的具体操作方法

通过以上对混凝土配合比设计的介绍可以看出，混凝土配合比设计对混凝土强度起到了至关重要的作用，如何合理地进行混凝土的配合比设计，是一项严谨、科学的工作，不增加水泥用量，通过配合比设计来提高混凝土的强度，有以下几种方法。

3.1 选择较小的水灰比。 通过保罗米公式 fcu，0=αafce（C/W-αb）我们可知，混凝土的试配强度与灰水比成正比，即与水灰比成反比，所以，要想达到提高混凝土强度的目的，首要的是选择较小的水灰比，才能保证混凝土强度获得提高，这点在前文中也有说明。

3.2 选择较小的用水量。分析可知，当水灰比固定时，如果保证水泥用量不得到增加，想要水灰比较小，只能是减少用水量，减少用水量的前提是保证混凝土具有满足施工要求的流动性，以及保证水泥水化用水，可以通过以下途径来解决。A、在满足施工要求的和易性的前提下，坍落度越小越好，坍落度越小，用水量就可以越少，从而达到减少用水量的目的。B、由于砂子越细，其用水量就越多，所以粗中砂比细砂的用水量要少，可以考虑尽量使用中粗砂，但是在试配时，注意不能出现泌水等保水性和粘聚性差的情况，从而确保混凝土的性能不得到损失。C、由于间断级配比连续级配的用水量少，而且，石子粒径大的比粒径小的用水量少，在选择石子时，可以适当考虑通过选取合格的石子级配来减少用水量。D、掺加高效减水剂。随着外加剂的研究不断深入，外加剂对混凝土改性的作用越来越明显。高效减水剂就是一种可以明显降低用水量的外加剂，由于外加剂在混凝土中的特殊作用，在下面会单独来讨论这个问题。这里只是简单提一下减水剂对降低用水量的作用。

3.3 选用强度等级高的水泥。由保罗米公式可知，水泥实际强度越高，试配强度就越高，在不增加水泥用量的前提下，如果能有效地提高水泥的实际强度，也可以达到提高混凝土强度的作用。这点在前面也曾提及。

3.4 掺用粉煤灰等掺合料。在进行配合比设计时，可以选取粉煤灰等掺合料，来对混凝土性能进行优化。掺粉煤灰的同时可以减少水泥的用量，降低由于水泥用量过多产生的大水化热。结合本文的主要论题，在选用粉煤灰进行配合比设计时，要注意选用内掺的方法来等效替代水泥用量，从而达到不增加，甚至降低水泥用量的作用。值得注意的是，人类进入二十一世纪，到了一个可持续发展的新时代。混凝土工业面临社会对两方面的需求：保护环境和世界工业化与城市化对基础设施的需求。有于混凝土工业面大量广、它无疑是安全而经济地消纳百万吨工业副产品，是粉煤灰的良好去处。由于粉煤灰具有良好的火山灰和胶凝性质，它可以大量的取代水泥。掺有60～70%粉煤灰的超朔化混凝土，在较短的龄期就能达到高强度和耐久性。显然，用大量的工业副产品来代替水泥，从混凝土的经济、能效、耐久性和生态利益来看，都有突出的优越性。工业副产品需要水泥来激发它们的活性，而水泥也需要与他们复合，以改善混凝土的耐久性并降低成本。在这个工业化的世界里，很难找到这种极好的、一个体系两部分之间互补，其中一个是工业废料的例子。

3.5 选用合理的砂率。砂率过大，用于包裹砂粒的水泥就多，水泥的用量就会增加，所以在满足和易性的前提下，砂率的选择一定要合理，可以通过试配的方法来确定合理砂率，从而保证提高混凝土的强度。

综上所述，经过合理的混凝土配合比设计，可以有效地达到不增加水泥用量提高混凝土强度的目的。我相信，随着我国现阶段扩大内需，加快城市建设高潮的来临，我国建筑业也将迎来一个新的发展高峰，建筑界对混凝土性能的研究也会越来越深入。

［1］傅刚彬.建筑材料.中国铁道出版社，2009，1.

［2］李立权.混凝土配合比设计手册.3版.华南理工大学出版社,2006，8.

［3］刘秉京.混凝土技术.人民交通出版社，1998，07.