水泥混凝土配合比
因為配合比的經濟優化必須是對應同乙個地區、原材料的**、不同專案的混凝土生產控制水平、施工季節的不同、混凝土生產、運輸、澆築澆搗、養護方式等的不同，所以配合比的優化只能從理論上從配合比設計、配合比在生產中的優化等方面進行分析。重在施工過程中的控制。控制的重點在於原材料的選擇和材料進廠的驗收和檢驗及嚴格控制拌合生產管理的各個環節。
一、配合比理論設計
1、正確選擇材料
混凝土使用的材料種類較多,我們根據材料標準、使用說明書及實際經驗,將混凝土常用的材料進行歸納整理,了解其特性,如水泥的凝結時間、保水性、強度富餘係數抗腐蝕能力,砂子的細度模數、級配區、含泥量、泥塊含量,碎石的顆粒級配、含泥量、泥塊含量、壓碎值、針片狀含量,外加劑的摻量、減水效果、對凝結時間和強度的影響程度，材料間的相容性,也就是什麼樣的水泥與什麼樣的外加劑適應, 確保材料選擇最優，最經濟。
原材料可行性分析:
(1) 水泥
檢驗採用國際上通用的《水泥膠砂強度檢驗方法》( iso 法) ,比任何代用法都更具有科學性。而且在多年的使用過程中發現大廠水泥和小廠水泥有著質量上的區別:大廠水泥比較穩定，但強度富餘係數沒有小廠的大；水泥生產企業的存料庫越多比存料庫越大的水泥出廠溫度控制要好，且穩定，水泥進場溫度直接影響混凝土質量和拌合物效能。
(2) 細集（骨）料
隨著內地基礎建設的增加，優質優良的河沙越來越少，河道私挖亂採也破壞了生態平衡，質量良莠不齊，經調查發現大型的採砂裝置 ，且河道寬闊，水流不太急的廠家，根據季節的變化，再生產過程中如果能二次將生產出來的河沙堆碼存放後再出廠的河沙質量最好，且質量均勻穩定。
地域的不同造成有些地方缺少河沙，優質的機制砂也是混凝土生產選擇原材料的首選之一，機制砂的生產要有專用的生產裝置，僅採用破碎山石剩餘的＜4.75mm顆粒是不可取的，機制砂的生產有條件的經過水洗，質量比河沙還要好。
（3）粗集（骨）料
粗集料的選擇也是和地域有很大關係，但選擇粗集料的關鍵個人認為在於母岩的品種、形成、結構，但生產裝置，廠家的生產管理水平也決定著碎石成品的品質，在檢驗過程注重碎石的粒型、顆粒級配、含泥量為影響混凝土品質的主要因素，故在選擇碎石廠家時不僅要對母岩進行判斷，且要對生產廠家的生產過程、生產能力，質量控制方法要有所了解。
（4）外加劑
隨著建築技術的發展,各種各樣的外加劑不斷湧現,特別是聚羧酸減水劑的大量應用,不僅改變了混凝土的各種效能,而且為混凝土施工工藝的發展和混凝土新品種的發展創造了良好的條件，但**商之間的不公平競爭導致質量的下降十分嚴重，甚至有的1%摻量減水率低於16%，不如其他系列的高效減水劑，致使現場混凝土拌合物質量難以控制，且大大增加成本，增加試驗室現場監控工作和試驗檢測強度。
(3)礦物摻合料
粉煤灰,礦粉近年來成為工地上使用最常見的礦物摻合料，粉煤灰中含有大量球型顆粒,可以改善粉煤灰混凝土拌和物的幫浦送性能和在振動外力作用下密實成型的效能。粉煤灰原本是一種工業廢渣,**低廉,但在基礎建設增加的現狀下，大家爭先使用導致粉煤灰****，常會出現供不應求的局面，導致假粉煤灰，劣質粉煤灰常出現在工地，加強礦物摻合料的進場檢測工作刻不容緩。
2、 混凝土理論配合比設計
配合比設計是根據現場施工特點在混凝土最大密實度理論的基礎上, 考慮集料比表面積對起潤滑作用的漿體數量的影響（漿骨比）, 根據工藝特點, 使填滿集料孔隙外提供混凝土工作性的過剩漿體量最佳、效能最優的過程。配比設計應根據拌合裝置及現場管理水平優先採用合理的標準差確定合適的適配強度。對於配合比設計方法, 規範已有詳細規定, 但不論採用假定容重法、體積法還是經驗法, 主要有以下幾個過程:
( 1) 根據施工要求確定混凝土配製強度和施工坍落度。配合比設計應保證混凝土在澆築時達到要求的效能, 這就要求設計初始工作效能高於澆築工作性, 應考慮運輸、密實等過程對工作性的要求及經此過程引起的工作性損失問題。在室內試配設計時,可先設計低坍落度混凝土, 然後通過摻入推薦摻量外加劑或增加水泥漿量來調整至設計坍落度。
配製強度的富裕( 標準差) 應與施工控制水平相一致, 考慮到經濟和安全因素, 一般現場配比設計標準差不宜低於5.0mpa, 現場配比設計28d 強度富裕宜控制在8~10mpa。
( 2) 確定單位用水量, 選擇水灰比。根據集料粒形、級配和外加劑的效能來綜合確定用水量。由於水灰比決定著水泥漿體的空隙率, 對於給定的材料, 混凝土強度只取決於水灰比, 因此應盡量找到選定材料水灰比和強度之間的關係, 以確定合適的水灰比。
在沒有經驗資料前, 應依照鮑羅公尺公式根據水泥強度和設計強度來計算水灰比, 但無論何時水灰比均應同時滿足強度和耐久性要求。
( 3) 確定混凝土砂率, 計算單位混凝土粗、細集料用量。砂率根據混凝土型別、坍落度及砂的細度模數和超粒徑顆粒含量、碎石級配情況，顆粒粒型等綜合因素確定。按照密實度理論, 在配比設計時應使單位體積混凝土中盡量擁有較大體積的集料, 以減少水泥漿體量, 而單位體積混凝土中粗骨料體積與最大粒徑和砂的細度模數相關。
因此, 砂率設計應根據施工工藝和結構特點,盡量採用較大粒徑的級配碎石和級配中粗砂, 並應盡量滿足集料整體密實度, 以使混凝土效能處於最佳集料組合狀態。 當在配合比設計時發現混凝土粘聚性欠佳採用提高砂率、用較細砂替代部分粗砂和增大水泥漿量等措施來加以調整。
( 4) 外加劑和摻和料的型別和摻量的選擇確定。外加劑優選應貫徹效能**比最優原則。首先應進行不少於3 種外加劑的混凝土效能現場優化比對( 外加劑可現場優化調整) , 根據外加劑標準要求和工程對混凝土的要求, 選用具有最優指標的外加劑,對單位混凝土的減水劑**進行經濟性比對, 然後確定一種外加劑供現場使用, 並同時備用一種**急採用。
對於摻合料摻入目的是為改善混凝土和易性時採用較低摻量, 對粉煤灰一般控制在15~20%; 當摻和料摻入是為降低水泥量時, 粉煤灰一般可摻入20%~30%, 礦渣可摻入20%~60%, 具體摻量應經試配檢驗並綜合各效能指標來確定。
( 5) 對理論基準配合比設計的結果進行試拌調整並確定試驗室配合比。由於在理論計算中運用了一些假設和經驗引數, 因此有必要對試拌結果進行相應調整, 檢查實際工作性及相應的技術指標, 根據混凝土工作性和強度確定最合適的引數。
3、 配合比優化設計應注意的問題
( 1) 在進行混凝土配合比優化設計時, 關鍵要考慮的是水泥的**比集料的**貴得多, 因而所有可能採取的步驟都首先應該是用以減少混凝土拌合物中的水泥用量, 並滿足工藝性和工程技術效能; 或者用**更便宜的礦物摻合料( 如粉煤灰、礦渣等) 替代部分水泥用量並保證混凝土拌合物的主要效能特徵, 以此來提高混凝土效能, 降低混凝土造價。
( 2) 從結構的安全角度出發, 強度等級應作為最低強度。由於材料、拌和方法、運輸、灌注以及混凝土試樣的製作、養護和測試等各方面發生的波動,為保證達到工程設計強度的概率滿足規範規定要求, 則混凝土設計強度必須有一定的富裕, 該富裕值應與混凝土的生產控制水平相聯絡, 即=1.645*標準差。
技術上要求的工作性與現場結構型別、運輸及密實方式相關, 要想優化混凝土配合比就必須與現場施工工藝控制水平相聯絡。在配比設計計算中, 配製強度應是試拌或施工平均強度, 因此控制材料穩定、計量精密、拌和規範是優化混凝土配合比的前提和基礎。
( 3) 工作性是混凝土的重要性質, 混凝土拌合物的工作性通常用新拌混凝土的粘聚性、保水性和坍落度、擴充套件度變化來衡量。
當集料稜角減少、切面較多，表面粗糙顆粒減少時, 混凝土的工作性會有所提高; 混凝土中微氣泡含量適量增加時, 混凝土流動性會有所提高, 但含氣量對強度影響較大，故嚴格控制拌合物的含氣量，按規範要求在2%~5%之間為宜。
粘聚性與施工時的振搗易密性和實體及外觀質量密切相關, 設計拌和物工作性的重要依據是混凝土的坍落度( 稠度) 不應超出運輸、澆灌、搗實和抹面的需要。混凝土流動性在運輸或灌注時間較長或氣溫較高時, 必須事先確定經時損失能滿足要求的配合比。工作性差的混凝土, 易產生離析、泌水、坍損快等有害現象, 不僅使施工難於灌注和搗實, 增加施工費用, 而且使混凝土強度、耐久性和外觀質量變差。
密實性首先要考慮混凝土的骨料級配, 在相同條件下, 良好的骨料級配其孔隙率最小, 拌製的混凝土在一定坍落度下所需的用水量最少。用水量少的水膠比不變的情況下，水泥用量也最小，成本相應降低。
二、優化混凝土配合比在施工生產中應注意的問題：
材料穩定、計量精密、拌和規範是優化混凝土配合比的前提和基礎
( 1) 配料計量。為保證施工投料配比與室內理論配比的一致, 現場材料計量應準確, 各種材料用量都應以重量計量, 嚴禁採用體積或時間( 水、液體外加劑) 計量。
影響混凝土強度的因素比較多, 對於一定的材料而言, 一般主要的有材料含泥量、針片狀含量、母材強度（壓碎值）、水灰比、含氣量作為影響強度的主要因素, 因此嚴格控制原材質量、拌合物含氣量穩定、控制集料含水量以保證混凝土水灰比的穩定, 是現場施工控制的乙個重要方面。現場檢測砂石材料的含水量方便必要時應採取措施, 例如用鏟車經常翻拌集料來保證生產中配料的均一穩定性。
( 2) 隨著季節和材料變化, 混凝土配合比應適時調整。由於混凝土溫度不同, 水泥水化速度不一樣,而且減水劑的減水率也不一樣, 因此, 隨著季節改變, 配合比應及時試拌調整, 優化配比，外加劑也隨季節的變化適當的增減緩凝成分，降低坍落度經時損失、提高減水劑與水泥的適應性, 優化混凝土效能。
( 3) 施工中, 細集料變化若導致細度模數波動大,碎石顆粒級配變化也需調整配合比, 以滿足施工要求。
( 4) 對已施工混凝土各技術引數, 如細度模數、顆粒級配、坍落度、強度、含氣量等應定期進行統計分析, 並根據分析結果及時要求生產廠家排查生產過程，確保原材料變化波動最小，控制質量。並在此階段調整、優化當前的配合比。
公路工程一般設計混凝土配合比主要以混凝土齡期強度和工藝施工效能為其主要指標, 耐久性指標往往考慮不多, 實際上耐久性好的混凝土往往是採用了多種磨細摻和料和高效能減水劑, 常常是相對經濟的, 與優化混凝土配合比設計並不矛盾。高效能混凝土與普通混凝土的區別在於摻入了粉煤灰、高爐礦渣、微矽粉中的二種或三種摻料, 並且往往採用低鹼、高效能減水劑, 水灰比較普通混凝土配合比設計偏低, 坍落度一般在160mm 以上。由於以礦物摻和料置換部分水泥, 一方面降低混凝土成本,另一方面由於摻和料的表面效應、填充效應和火山灰活性等優化了混凝土工作效能, 增加粘聚性, 降低大流動度下的泌水率, 而且經時損失小。
對成型混凝土, 後期強度提高大, 抗凍融、抗滲性、抗氯離子滲透和抗化學侵蝕性強等, 還可降低乾燥收縮、降低水化熱、抵抗水及離子滲透效能高等, 能顯著提高混凝土效能。
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