对原材料的性能把控是配合比调整的关键

刘臻一

（杭州三中混凝土有限公司，浙江 杭州 311108）

对原材料的性能把控是配合比调整的关键

刘臻一

（杭州三中混凝土有限公司，浙江 杭州 311108）

普通混凝土配合比设计主要目的是工作性、强度及经济性三点之间做到平衡。单一的做到其中的一点或两点还是比较容易的，要做到三者兼顾，是需要一定的技术与经验积累的。

混凝土的原材料对混凝土的性能有较大的影响，尤其是在我国这个地大物博的土地上，同一种类原材料在不同地区的差异，可以用天差地别来形容。以 C30 举例来说，在一些材料性能较好的地区，总胶材用量在300 公斤稍多些就可以做出具有好的工作性且有好的强度的混凝土，但在一些原材料资源相对差的地区，要想满足相同性能的混凝土，胶材用量可能就需要 400 公斤以上。这之间的巨大差异并不是由技术人员的技术水平决定的，主要原因就是各种原材料的差异，导致技术人员配合比调试时，为保证混凝土的性能，必须要使用较多胶材。因混凝土是以地材为基础来组织生产的，所以说只有对本地区原材料性能的良好把握，才能设计配制出符合本地区情况的混凝土。

材料对配合比调整的影响因素虽多，但各类材料总体上还是有一些共性的。依据混凝土原材料主要功能进行划分，分为胶材、骨料和外加剂三种，掌握这些原材料的主体特征，对新人学习和调整配合比是具有事半功倍的效果的。所以本文也主要从这三个方面，以自己的理解，与大家共同讨论学习。

（1）胶材

普通混凝土的胶材是水泥与一些其他活性或非活性掺合料搭配使用。其中掺合料以一定比例通过试验验证后应用到混凝土生产中，使用最多的是具有一定活性的矿粉和粉煤灰。

胶材在混凝土中起到的作用，首先是强度，其次是配制出混凝土的工作性。我们都知道水泥自身是可以直接形成强度的，而活性掺合料自身并不具备凝结的条件，它需要在水泥水化的基础上，与水泥水化反应生成的 Ca(OH)2进行二次反应，生成 C-S-H 凝胶。其中水泥的 3d 和 28d 强度性能，决定了混凝土的前期强度增长速度和后期强度增长幅度，矿粉的活性对强度的影响主要体现在混凝土 28d 及以后的强度上，粉煤灰的活性在 28d 左右对强度的贡献量是很少的，其对强度的贡献主要体现在一个月以后的后期增长上。这些应是胶材使用时强度性能的一个总体情况，根据胶材的各自性能特征，不同的等级或工程部位采用不同的使用方式，才能调配出合适的混凝土。

胶材与外加剂的适应性对混凝土工作性的影响也是比较大的。因目前水泥生产技术的进步，粉磨出的颗粒较细，掺入的混合材也比较复杂，矿粉与粉煤灰的原材来源也比较混乱，所以胶材性能有时会出现较大变动，出现与外加剂的适应性差，严重影响混凝土和易性。这一点经常被很多工程技术人员所忽视，认为只有外加剂对水泥的适应性，而不是水泥对外加剂的适应性。不但要注意水泥与外加剂的适应性，矿粉与粉煤灰等掺合料与外加剂的适应性也是要注意的。胶材与外加剂的适应性好，才易配制出和易性好的混凝土，这样生产时易控制、施工性能好，且强度及耐久性等指标也容易达到设计要求。若胶材的适应性差，就不太容易配制出较好的混凝土状态，对混凝土的质量把控也造成较大的难度。

（2）骨料

骨料对混凝土配合比调整的影响可以用“巨大”来形容，上面所举例的 C30 配合比的差异，主要原因就是粗细骨料品质对混凝土性能的影响。

细骨料中有天然砂和机制砂之分，在使用时对混凝土性能影响是有较大差异的。大部分天然砂的级配都是比较好的，其性能指标中的粗细程度与含泥量是影响混凝土性能的关键。因现在大部分混凝土都是泵送施工，企业为追求经济效益，胶材用量都不是很富余，这样砂的细度模数就会对混凝土的工作性具有较大的影响。例如 C35 及以下的配合比，因胶材用量相对较少，若使用细度 2.7 以上的砂，反而不易配制出和易性好的混凝土，经常会出现混凝土离析泌水、混凝土发散等和易性不良的情况。同样的配比若选择稍细一些的砂，把细度模数控制在 2.3～2.5 的范围内，反而能配制出和易性较好的混凝土。但对 C40 及以上的高等级混凝土，因胶材用量较富余，使用较粗的中砂对混凝土性能更为有利。对机制砂来说，虽然有些厂家品质性能可以和天然砂相媲美，能完全代替天然砂使用，但对大部分的机制砂来说，都是生产碎石的尾料再加工，级配性能上经常会不理想，且颗粒形态远没有天然砂好，存在一定的针片状颗粒，这样就导致配合比调整时，胶材用量要比天然砂多一些，才能满足混凝土的各项性能。又因为制造机制砂的石材较多，机制砂都会具有一定的石粉含量，所以不同材质的生产出的砂，对混凝土性能也会有不同影响，常见的是钙质石材对用水量影响较小，而硅质石材则需要较高的外加剂用量才能控制住混凝土的用水量。但不论是天然砂还是机制砂，含泥量增加对混凝土性能都是不利的，对机制砂时，还要注意区分细颗粒是泥还是石粉，才能在配合比调试中采用不同的解决方式。

粗骨料对混凝土配合比调配的性能影响主要是粒径大小、形态及原材的材质。对泵送混凝土，粒径较大或颗粒形态不好（尤其是针片状含量多），对混凝土工作性有较大影响。对较高强度等级的混凝土，粗骨料的原材品质是配制基础。当这些不利因素较突出时，为了保证混凝土工作性及强度，调整时只能采取提高砂率、增加胶材用量等解决办法。所以粗骨料的粒径大小、粒径形态及自身材质，这些因素都能对普通泵送混凝土胶材用量、施工性能及强度造成较大的影响，尤其是 C50及以上高强泵送施工混凝土，往往起着关键性作用。

（3）外加剂

外加剂对混凝土调整的功能主要体现在控制用水量和与各种材料的适应性上。水胶比是强度的理论基础，用水量的控制是强度的保证。选择适应性较好的外加剂，往往也能在使用时体现出较好的减水率，配制出的混凝土状态及坍落度损失也往往较良好，施工性能优良，强度等性能较容易保证。

混凝土生产是大宗原材料互相匹配的结果，这么多材料要保证绝对稳定是不可能的，所以当原材料性能变化时，通过调整外加剂掺量的方式来保证生产及混凝土质量，是十分必要的。因很多从事混凝土的新人未接触过外加剂，对外加剂的用量不敢做出调整，这是对外加剂的一种误解。当混凝土生产时，用水量与理论配比出现较大偏差时，是必须要调整外加剂用量的。用水量太低时，要减少外加剂，反之要增加外加剂用量，使生产用水量保持在合理的区间里，才能保证混凝土的质量。

通过调整外加剂用量来调整用水量在合理的范围内，还因为混凝土和易性保证是需要一定的水泥浆量的支持的，而水泥浆是由胶材用量和水组成的。用水太多虽然增加了总水泥浆量，但强度不能保证，而用水太少时，因减少了总浆量，会出现和易性不好，生产控制时较敏感，混凝土的匀质性不好，不利于施工，也不利于实体构件强度。

以上的几点，仅是混凝土调配时，以原材料的最为普遍的一些性能考虑，也是混凝土最常出现问题的一些方面。对材料性能的把握，新人可以依据国家的相应规范进行学习。因规范在制定时，会对全国不同地区的材料进行取样验证，把一些对混凝土影响较大的因素进行汇总，具有非常好的理论指导意义。

刘臻一（1982—），男，总工程师。

［通讯地址］浙江省杭州市余杭区崇贤镇北庄工业区杭州三中混凝土有限公司（311108）