水泥混凝土配合比设计方法及配合比优化

魏军杰

（中铁四局五公司；西南大学）

市场经济环境下，建筑工程行业对市场竞争力的提升是每个施工企业面临的首要任务。而确保工程项目的盈利收入，保证材料费在建筑工程项目中的合理占比，既是确保建筑材料成本和质量的管理工作，也能够完善成建筑成本管理工作。而水泥混凝土作为桥梁建筑中的重点建筑材料，对其质量控制直接影响到最终的建筑强度。

1 水泥混凝土配合比的影响设计因素

1.1 计划使用强度和寿命

混凝土在计算水泥混合比设计的环节，首先需要考虑预期材料使用强度和时间，若是未能达到原计划的设计需要，就不可将混凝土实施到设备施工建设中。

1.2 水灰比

水灰比就是水和水泥的配置比例，在混凝土配置中，可以将水泥浆作为黏结体进行使用。并在其凝固之后和石块、细沙相互融合构成混凝土[1]。所以混凝土自身强度直接同水灰比大小相联系，黏结体中水分所占比例过大，容易造成混凝土使用过程中出现凝固后的孔洞，这一般是表面积存的水分蒸发出现的。而若是水灰比太高，也会致使混凝土的粘性下降。同时混凝土中的水在蒸发过程中，也会直接干扰混凝土自身的粘性强度。水灰比太小，可能导致混凝土在使用凝固后，其混合物很难相互融合，就会造成自身结构粘连不够密切，引发混凝土表面孔洞的产生，最终降低混凝土应有的强韧度。

1.3 砂比率

砂石在混凝土中所起到的整体质量构成就是砂比率，在对混凝土进行配合比设计的过程中，砂比率也是其中值得重视的一项因素。若是砂比率在混凝土中所占比例发生变化，就会影响混凝土材料中出现孔洞的数量。在砂比率过高的情况下，混凝土原材料中孔隙也会增多，此时就要使用更多水泥材料实施配备[2]。这不仅是水泥材料的一种浪费，也会进一步增加最终混合材料的黏结度，造成水泥混凝土无法拌和均匀。若是砂比率过小，则能够通过降低孔洞在原材料中的数量大小，达到减少水泥水用量的最终目的。不过在使用混凝土水泥进行配合比设计的过程中，也需要注意各方面材料的自身质量，若是孔隙数量未能达到要求，也会损害混凝土自身良好的流动性，无法促使混凝土使用中凝固粘结及最终成型。过于干涩没有融合的水泥混合物，会在今后的作业及使用过程中埋下安全隐患。

1.4 集灰比

制备材料中使用水泥同骨料的掺合比例就是集灰比。这一数据的关键在于制备硬化混凝土及新浇混凝土中骨料的大小对其产生相应影响。其中骨料自身的粒径大小、级别、数量单位、水分及重量所占比都会对最终制备的混凝土混合物产生相应干扰作用。

2 对水泥混凝土配合比的优化设计方法

水泥混凝土在制备混合比设计的过程中需要对其计划寿命、材料强度、砂比率、水灰比、集灰比等诸多因素进行考量。在符合上述几个条件的情况下，才能对水泥混凝土质量进行有效保障。

2.1 有效控制混凝土水泥的使用强度及寿命

混凝土中有锅炉煤渣的颗粒化、煤灰、火山灰等混合材料构成。其中使用的粉煤灰是最常见的一种，研究结果表明，将混合材料和混凝土相互融合可以起到两种效果，一是对其中硅酸盐起到替代作用，并将一般水泥作为粉煤灰水泥进行混合使用。二是可作为填充材料使用，并对混凝土中结构性能起到良好改善效果[3]。当然，对混凝土中的混合材料使用应当结合相应的材料使用原理，表现出一定的经济性和科学性。考虑到水泥混凝土在使用中，其预期寿命和使用强度都直接对最终的混凝土强度产生干扰，所以在对水泥混凝土展开制备设计的时候，应当严格遵循施工组织设计中的材料使用标准，联系具体的现场施工状况，制定更加科学有效的混凝土混合比设计计划。最终在满足使用期限的基础上，保证水泥混凝土自身良好的使用强度。

2.2 科学调配砂比率

水泥混凝土中的粘稠度同其砂比率高低直接相关，尤其是表现在水灰比过小的时刻，其砂比率大小所起到的作用更大。但是砂比率在数值浮动变化的同时，混凝土集料中的孔隙量和整体表面积也会出现显著变化，从而直接影响到硬化混凝土中的材料质量。所以，需要对砂比率展开科学有效的控制，保障其可以符合施工所需标准，尽可能降低材料中的孔洞收缩和质量磨损。同时，联系混凝土中材料防断裂的状态，也不可在其中加入过多砂浆。过往的研究测试证明，混凝土中的防断裂性会随着粗集料的加入而变强。所以，若是砂比率能够在制备中保持正常值，就可以适当增加粗集料的投入，降低砂比率使用，最终也会对混凝土抗折性能产生更加显著的性能提升。

2.3 科学制备水灰比

通过研究水泥混凝土的自身性能可以得出以下结果，不管是对其抗折强度，或是抗压强度来说，对水泥混凝土中外加剂、水灰比、配别品种等因素优先级划分，依次为水灰比、品种、外加剂、级配[4]。其中水灰比是可以对混凝土强度影响最重要的一点。所以为确保水泥混凝土中水灰比的制备标准，在满足相应条件以后也可以适当减少水灰比。同时，水泥混凝土中的具体水灰比数量，还需要联系具体的外界气候条件，例如建筑房屋的具体强度级别、大坝建设的具体强度等。不管是对成本大小的控制，还是对混凝土自身性价比的要求，都应科学使用混凝土中的砂石材料，确保其质量能够满足混凝土材料应用要求。混凝土中对砂石材料的优化主要是结合两种材料价格，并参照工作的标准规范，从而调整两类材料在混凝土中的相应比例成分，最终形成更加经济合理的混凝土配合比。在一般混凝土材料制备中，会对价格更便宜的选用比例更高，但是其也要先达到相应的规范要求，这才是最终符合经济优化的条件。例如，工地中的低标号混凝土，若是所在工程地中缺少碎石而卵石多，卵石的材料价格就会更经济，因此使用卵石混凝土也会更加合理优惠。

2.4 科学制备集灰比

混凝土中集灰比的大小对最终的混凝土强度影响非常显著。首先，集灰比灰在水灰比强度固定的情况下，伴随自身加大增强混凝土的强度上升趋势。当然这也和具体的水灰比数量降低、材料数量增多有所联系。再而对混凝土中的孔洞数量、大小的变化也与集灰比数量直接相关联。若是集灰比自身正在增加，随之对应的混凝土也会加大水泥用量，才能够更好展现出水泥黏结和集材连锁的效果。

3 结语

在经济飞跃发展，城市化不断扩张的今天，建筑工程的最终施工质量也随之逐步提升。对建筑工程中的水泥混凝土质量控制，直接关系到最终的工程建设质量。因此需要控制水泥混凝土良好的配合比设计，促进混凝土质量得到保证。这就要求施工人员需要在工程开始前，就对水泥混合比的配合比进行合理规划，并能够联系施工现场的具体地质条件，提出因地制宜的配合比要求。充分保证最终配合出的混凝土能够具有良好的坚韧性、耐久性，通过计算最佳化的使用材料数量，确保最终生产出的混凝土更为经济适用。