摘要：混凝土材料在现代建筑工程施工中应用十分广泛，混凝土性能的好坏对整个工程质量有着重大影响，因此要保证建筑工程的施工质量，必须控制好混凝土的质量，影响混凝土质量的因素较多，其中混凝土配合比的合理设计是其质量保证的关键因素。本文通过对混凝土配合比设计方法进行了详细的分析，并提出了施工过程中混凝土质量的一些控制措施，供相关技术人员参考。
关键词：普通混凝土；配合比设计；施工控制措施
1 混凝土配合比设计原则
1.1混凝土配合比设计应满足混凝土配制强度及其它力学性能、拌合物性能、长期性能和耐久性能的设计要求。
1.2混凝土配合比设计应符合经济性原则，在满足混凝土设计和施工要求，保证混凝土工程质量的前提下，达到经济合理，节约水泥用量，降低混凝土的成本。
2 混凝土配合比设计前的准备工作
进行配合比设计前，首先应收集相关工程设计资料，明确设计要求，包括混凝土的强度及保证率、抗渗等级、抗冻等级、工作性和其它性能指标、骨料最大粒径等；其次要了解混凝土的施工工艺及环境条件，如输送、浇筑的措施，环境是否长期处于潮湿或水位变动的寒冷和严寒环境以及盐冻环境、是否含有氯离子等，便于选用矿物掺合料、外加剂、引气剂及各掺量；在进行配合比设计和试拌前，应按有关标准对工程实际使用的水泥、砂石骨料、矿物掺合料及外加剂等性能进行检验，以确保原材料的质量，了解原材料的性能；根据以上资料选用合理的设计参数，进行配合比设计。
3 混凝土配合比的设计步骤
3.1确定混凝土配制强度
为保证混凝土强度的可靠性，当设计强度等级小于C60时，配制强度应按ｆcu.o≥ｆcu.k＋1.645σ确定；当设计强度等级不小于C60时，配制强度应按ｆcu.o≥1.15ｆcu.k确定。混凝土强度标准差σ应按近1～3个月的同一品种、同一强度等级混凝土强度资料计算确定，且试件组数不小30组。通常配制工作是在σ无近期可靠资料的情况下进行的，σ可以按表1的经验数值选取。
表1 标准差σ的经验数值（MPa）
3.2 确定水胶比
根据水胶比定律可知，在材料品种相同的条件下，混凝土的强度随着水胶比的增大而降低。根据《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55-2011提供的公式W/B=aa.fb/（fcu,0+aa.ab.fb）进行初步计算。该式中的回归系数aa和ab应根据工程所用的原材料，通过试验建立的水胶比与混凝土强度关系式来确定；当不具备上述试验统计资料时，可按《普通混凝土配合比设计规程》取值：碎石混凝土aa取0.53，ab取0.20；卵石混凝土取aa取0.49，ab取0.13。fb为胶凝材料28天抗压强度，可实测；当无实测值时，可按公式fb=γfγsfce计算确定，其中γf(粉煤灰影响系数）、γs（粒化高炉矿渣粉影响系数）、fce（水泥28天胶砂抗压强度）可按《普通混凝土配合比设计规程》取值。
3.3 确定用水量和外加剂用量
单位用水量的选取通常参照《普通混凝土配合比设计规程》进行，即根据混凝土的坍落度、粗骨料的品种以及粗细骨料的最大粒径确定。当混凝土水胶比W/B小于0.4时，单位用水量需要通过试验确定。因此，为了合理确定单位用水量，试验室可以根据当地的砂石料种类，通过多次试验制定出适合当地用水量、砂率及坍落度曲线，以便配合比设计时采用。一般情况下，坍落度为10～30 mm时，最大公称粒径31.5mm碎石的用水量可取170～180 kg／m3 ；坍落度为30～50 mm时，最大公称粒径31.5mm碎石的用水量可取180～190 kg／m3。其它可根据具体情况，在此基础上按以下经验进行调整：
（1）坍落度按10～30 mm、35～50 mm、55～70 mm 、75～90 mm的顺序每调一档，用水量应增加10kg／m3左右；
（2）细骨料按粗、中、细的顺序每调一档，用水量应增加5～10kg／m3左右；
（3）碎石比卵石的用水量应增加15kg／m3 左右；
（4）粗骨料最大粒径按40mm、31.5mm、20mm、16mm的顺序每调一档，用水量应增加10kg/m3左右。
（5）掺外加剂时，每立方流动性或大流动性混凝土的用水量，应根据外加剂的减水率（%）进行计算调整，外加剂掺量（%）和减水率（%）应经混凝土试验确定。
3.4 选取适宜的砂率
在进行配合比设计时，宜选取最优砂率，即在保证混凝土拌和物具有良好的粘聚性并达到要求的工作性时用水量最小的砂率。实际工作中最优砂率的选取难以准确把握，通常对照JGJ55—2011《普通混凝土配合比设计规程》中表5.4.2的数据，根据水胶比、石子类别及最大粒经查表选取。但是该表所列砂率是一个范围较大的变动值，最优砂率的选取还应根据骨料品种、品质、粒径、水胶比和砂的细度模数等通过试验确定。
3.5 计算单位体积混凝土中各种材料的用量
根据上述水胶比、用水量、外加剂用量和砂率，按质量法计算出每立方米混凝土胶凝材料、矿物掺合料、水泥和粗细骨料用量。按质量法进行配合比设计需要确定混凝土拌合物的假定质量，以便计算单位体积混凝土中各种材料的用量。在《普通混凝土配合比设计规程》中，混凝土拌合物假定质量的范围为2350～2450kg／m3。经过对混凝土密度的大量试验统计分析，发现在一定范围内混凝土的表观密度随着强度等级的升高而增大，除C10混凝土之外，基本在2400kg／m3以上。因此，将高于CIO的混凝土拌合物的假定质量定为2400kg／m3，基本上满足混凝土表观密度假定计算值与实测值之差的绝对值不超过计算值2％的要求，同时使质量和体积相吻合。
3.6 混凝土配合比的试配、调整与确定
3.6.1在计算配合比的基础上应进行试拌。计算水胶比宜保持不变，根据坍落度、含气量、泌水、离析等情况判断混凝土拌和物的工作性，对初步确定的用水量、砂率、外加剂掺量等进行调整。用选定的水胶比和用水量，变动4～5个砂率每次增减砂率1%～2%进行试拌，坍落度最大时的砂率即为最优砂率。用最优砂率试拌，调整用水量至混凝土拌合物满足工作性要求，提出试拌配合比。
3.6.2在试拌配合比的基础上应进行混凝土强度试验，采用三个不同的配合比，其中一个应为确定的试拌配合比，另外两个配合比的水胶比宜较试拌配合比分别增加和减少0.05，用水量应与试拌配合比相同，砂率可分别增加和减少1%；进行混凝土强度试验时，拌合物性能应符合设计和施工要求；每个配合比应至少制作一组试件，并应标准养护到28天或设计规定龄期时试压（一般制作7天、28天两组试件）。
3.6.3根据混凝土强度试验结果，绘制强度和胶水比的线性关系图或插值法确定略大于配制强度对应的胶水比；在试拌配合比的基础上，用水量和外加剂用量应根据确定的水胶比作调整确定；胶凝材料用量应以用水量乘以确定的胶水比计算得出；粗骨料和细骨料用量应根据用水量和胶凝材料用量进行调整确定。
3.6.4当混凝土拌合物表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2%时，调整的配合比可维持不变；当二者之差超过2%时，应将配合比中每项材料用量均乘以校正系数。
4 混凝土配合比施工中的控制措施
4.1 调整施工配合比时， 应准确测量施工现场砂、石的实际含水率。试验室配合比是在室内砂、石干燥条件下进行试验和计算得到的结果，而工地所使用的砂、石都含有一定的水分，且所含水分随时间和环境气候的变化而不断变动，所以施工时的配合比与设计配合比有明显差异。工地现场进行混凝土拌和时，要根据即时准确测得的工地砂、石含水率，修正配合比的材料用量。为保证现场砂、石的含水率测量准确，试验人员应该按规定要求操作，并填写好现场砂、石含水率测量记录表，监理及施工管理人员应加强监督检查。
4.2 严格控制混凝土施工时的用水量。在实际生产中，操作者为方便施工增大坍落度，甚至有些监管不严的地方，施工方为了节约成本，擅自增加用水量，减少水泥的用量，从而降低了混凝土强度，造成工程质量的安全隐患。因此应加强抽查力度，规范操作行为，操作者不得随意增加用水量；在混凝土浇筑前，应进行混凝土工作性能检验，若发现混凝土工作性能较差，应现场查找原因、分析情况后采取相应对策，调整配合比；现场质检人员也应按规范要求经常检查混凝土施过程中的质量状态变化，及时进行调整，确保混凝土按要求进行施工。
3 结束语
混凝土配合比设计与混凝土施工中的控制，直接影响工程的建设质量。因此，相关施工单位应根据工地实际情况，采用科学合理的配合比设计，并严格控制施工的各个环节，从而确保混凝土的质量和工程质量。
参考文献
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