混凝土配合比设计的影响因素及设计优化

张伟杰

深圳市港嘉工程检测有限公司  广东 深圳 518118

摘要：混凝土是重要的建筑材料之一，其配合比设计质量对建筑工程质量、材料用量、效益等都会产生重要影响。然而，在具体实践工作中，混凝土配合比设计容易受原材料、环境、结构部位等多种因素影响，导致混凝土强度、和易性、耐久性等不满足施工要求，进而影响工程建设质量。基于此，本文基于混凝土配合比的设计要素，分析影响混凝土配合比设计的因素，并结合相关实践，总结出配合比设计优化措施，以旨在提升混凝土配合比设计水平，从而进一步提升工程建设质量。

关键词：混凝土；配合比设计；影响因素；优化措施

1 混凝土配合比的设计要素

根据混凝土配合比相关要求，混凝土配合比设计需经过初步配合比计算、基准配合比确定、试验配合比确定、施工配合比确定等4个阶段。在此过程中需要考虑诸多要素：1）必须确保混凝土配合比设计强度、耐久性符合设计要求；2）设计的混凝土配合比必须满足现场施工操作简单、无隐患等要求；3）配合比设计在满足以上两点的基础上，还应精确计算原材料的类型与用量，既满足工程建设需要，也能控制材料用量，从而降低材料成本；4）要求设计前做好前期准备工作；5）从原材料、环境等多因素角度综合考虑配合比的合理性，确保配合比设计满足混凝土的强度、和易性、耐久性以及经济性要求。

2 混凝土配合比设计的影响因素

    在配合比设计过程中，影响配合比设计及效果的因素较多。本文主要从原材料、环境、结构部位等方面对混凝土配合比设计的影响因素进行分析：

2.1原材料

混凝土的制备需要多种原材料，如水泥、砂、掺合料、骨料、外加剂等，是影响配合比设计的关键。1）水泥强度。大量实践证明，水泥强度与混凝土强度成正比，且保持水泥强度不变的情况下，在配合比设计时适当增加水泥用量，也可提升混凝土强度。2）砂率。砂率对混凝土的性能、强度及最终性能有着直接影响。因此，必须根据施工工艺以及对混凝土强度要求合理确定砂率，确保混凝土既能满足施工要求，还能控制原材料成本。3）水灰比。水灰比与水泥颗粒成反比，是影响混凝土强度的关键指标。在混凝土配合过程中，如果水灰比过大会减少水泥颗粒含量，增加水泥颗粒间隙，降低混凝土强度。4）掺合料。掺合料对混凝土的强度与耐久性有着重要影响。在配合比中添加掺合料，可缓解水化速度，有效提升混凝土的性能。5）骨料。骨料在混凝土结构中主要发挥传递荷载作用。在骨料选择时，应当充分考虑项目工程的实际需求，选择级配合理的骨料，来提升混凝土弹模和强度，从而控制混凝土变形。6）外加剂。外加剂主要包括早强剂、缓凝剂、减水剂等，根据实际需求，适当添加外加剂，能有效改变混凝土性能，是影响配合比设计的一个重要因素。

2.2环境

    环境中温度、湿度、风力等也是影响混凝土配合比设计的重要因素。大风、高温环境下配制混凝土时，会增加水分的蒸发量和蒸发速度，如未及时采取养护措施，容易造成混凝土构件变形或开裂。为防止出现不良状况，可根据混凝土使用环境调整水灰比、减水剂以及掺合料等，如环境温度较低时，可通过降低水灰比、适量添加减水剂以及粉煤灰，降低混凝土因后期硬化而出现的收缩变形问题。 2.3结构部位

    不同结构部位对混凝土的强度指标要求也存在差异。通常情况下，楼板、支撑梁的混凝土强度要求弱于柱，因此在配合比设计时应根据不同结构部位合理确定骨料级配，确保混凝土强度满足设计要求。

2.4其他

    混凝土的运输方式、运输距离、浇筑操作等也是影响配合比的重要因素。如果运输距离过长，不仅要采取可靠的防护措施，还应优化与调整配合比，避免影响混凝土性能。采用泵送方式运输混凝土时，在配合比设计中可添加泵送剂或调整砂率，不断优化配合比，确保流动性、阻性、可泵性处于良好状态。此外，浇筑操作不规范也会对混凝土的性能造成影响，因此在配合比设计时还应明确具体操作步骤及注意事项。

3 混凝土配合比设计优化措施

3.1掌握配合比技术规范与要求

     掌握配合比技术规范与要求是混凝土配合设计的前提与基础。我国相关部门及行业颁布了相关技术规范，对不同强度等级混凝土的砂率、水灰比、坍落度、初终凝时间等技术参数进行明确规定。这就要求相关人员在配合比设计时，必须准确掌握各项技术规范与要求，合理计算各项技术参数，使混凝土强度、工作性达到设计要求。

例如，在混凝土初步配合比计算环节，《普通混凝土配合比设计规程（JGJ 55- 2011）》（JGJ 55- 2011）中明确规定：

当混凝土设计强度等级小于C60时，混凝土配制强度计算如公式（1）：

  （1）

当混凝土设计强度不小于C60时，混凝土配制强度计算如公式（2）：

  （2）

式中：为混凝土配制强度；为混凝土抗压强度标准值；为混凝土强度标准差， C50~ C55取值6.0 MPa、C25~ C45取值5.0 MPa、≤C20取值4.0 MPa。

由此可见，在混凝土配合比设计过程中，各项参数套用技术规范与要求中给出的方法、技术参数，确保满足设计要求。总的来说，相关人员应当在掌握配合比技术规范与要求的基础上，并结合现场实际情况，对混凝土配合比进行合理设计。

3.2统计并分析配合比试验数据

混凝土配合比设计的4个阶段会产生大量试验数据，如初步配合比计算阶段，需完成水灰比、用水量、水泥用量、砂率、骨料用量等参数计算；基准配合比确定阶段，试拌初步配合比计算阶段的相关参数，与设计要求进行对比，对不符合设计要求的数据进行调整与优化；试验配合比确定阶段，将准配合比确定阶段的形成的配合比进行实验室配比，充分考虑环境、运输、浇筑等因素，对配合比进行优化；施工配合比确定阶段，应结合施工现场实际情况，考虑骨料含水量的基础上，对配合比进行优化。每个阶段均以实验数据为支撑与基础，在配合比设计过程中，需要对试验数据进行统计并分析，确保各项参数的合理性，从而提高配合比的合理性、科学性。

3.3严格管控混凝土生产过程

配合比设计的目的是为了使混凝土制备满足设计要求，最终在生产过程中得到有效落实。因此，为保证混凝土配制效果，必须严格控制混凝土的生产过程。一方面，严格把控原材料质量关，在原材料进场前，应先对材料进行质量检验，及时更换劣质材料，如砂石含水量高、骨料粒径不达标、水泥变质等，确保材料与施工质量相符，以保证混凝土的工作性能。同时，在混凝土制备前还应对材料进行检验，防止材料在放置过程中受外界因素影响含水量增加，使得水灰比发生变化，进而影响混凝土的强度。另一方面，加强控制氯离子含量，在混凝土生产过程中，如果混凝土中氯离子含量过大，就会影响其耐久性，导致钢筋出现锈蚀，影响建筑结构的稳定性。因此，在混凝土生产过程中，必须严格控制水泥、外加剂、水的用量，在保证混凝土强度基础上，还能降低施工成本。

3.4严格遵循配合比设计标准

    由于混凝土和易性由流动性、黏结性、保水性决定。因此，在混凝土配合比设计时，在明确施工工艺与工程建设状况的前提下，还应综合考虑混凝土的强度、耐久性、和易性等不同的配合比设计技术要求。在混凝土结构成型养护阶段，必须严格控制混凝土的抗折强度、抗压强度与弹性模量等力学性能。在混凝土使用阶段，应用环境会对混凝土性能产生影响，因此必须考虑混凝土的抗冻、抗裂、抗渗透、抗侵蚀等能力，才能保证混凝土的使用效果。总而言之，要想混凝土配合比设计满足要求，相关人员在设计过程中必须严格遵循配合比设计标准。

4 结语

    综上所述，混凝土配合比直接影响着工程施工质量、安全及效益。因此，在配合比设计时必须结合施工现场的实际情况，充分考虑科学各项影响因素，从质量、性能、安全、经济等角度，通过掌握配合比技术规范与要求、统计并分析配合比试验数据、严格管控混凝土生产过程、严格遵循配合比设计标准等优化措施，确定科学合理的配合比，为工程整体质量和后期使用安全提供保障。

参考文献

[1]苏宗宝.普通混凝土配合比设计中原材料对混凝土质量的影响[J].四川水泥,2021(7):3-4.

[2] 陈乐军.水泥混凝土配合比设计常见问题与改进策略研究[J].散装水泥,2022(03):160-162.