1.广西建工轨道装配预制混凝土有限公司；2.柳州市东方预拌混凝土有限公司
摘要：文章分析混凝土配合比优化减少混凝土标准差问题，有利于进一步优化混凝土工程的单价成本，提升项目的经济性。文章通过优化后的配合比进行试拌，同时混凝土拌和物均匀性且和易性良好，混凝土的各项性能都能够满足设计及施工要求，最终有利于达到节能减排与绿色生产的目的。
关键词：混凝土配合比；优化；混凝土标准差
1、引言
进行混凝土配合比设计主要是综合考虑建筑物结构特点，同时结合施工工艺及设备、原材料性能、质量管理以及施工环境等因素，根据混凝土的拌和物性能、耐久性能以及力学性能，进而确定混凝土中各原材料的各比例，以获得满足工程性能的要求，确保项目的经济与合理性。采用初始混凝土配合比在现场施工一段时间后，进而对混凝土进行一定数量的取样与试验，其次对试验结果进行数理统计分析，最后得出混凝土的强度标准差（ 简称： 统计标准差） 。该标准差低于初始配合比设计中采用的配制强度标准差，同时又能满足规程规范要求的最低标准差。通过统计标准差设计出新的混凝土配合比的过程，即为混凝土配合比的优化设计。
由此可见，混凝土配合比设计的成败与混凝土的工程性能以及单价成本密切相关，混凝土配合比的优化设计则主要是满足混凝土工程性能及项目的经济合理基础上的集中统一优化。
2、混凝土配合比设计
进行混凝土配合比设计应该要满足设计规程规范的要求，同时符合混凝土工程的性能要求与施工性能要求，最后还要符合建设项目的经济和理性要求。作为混凝土设计、生产和应用中最重要的环节之一，混凝土配合比设计成功与否决定了混凝土技术的成本可控性与先进性。
2.1满足规程规范要求
进行混凝土的配合比优化过程中需要满足相关的规程规范要求，当前常用的混凝土配合比设计规程规范有：《水工混凝土试验规程》（SL352--2006）、《水工混凝土配合比设计规程》（DL/T5330--2015）与《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55--2011）以及《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30--2014）几大类。前三类混凝土配制的强度是根据混凝土的立方体抗压强度为设计标准的；最后一类混凝土配的制强度根据混凝土的抗弯拉强度作为设计的标准。
2.2满足设计与施工性能要求
混凝土配合比设计的主要目的是能够满足设计与施工性能的要求，确保混凝土的工程质量，同时能够满足混凝土拌和物的和易性，满足硬化后的混凝土的耐久性及其力学性能。其中混凝土拌和物的和易性指的是：混凝土的坍落度（碾压混凝土的VC值）以及扩散度；而硬化后的混凝土物理力学性能指的是：抗冲磨强度、抗压强度、早期的抗裂性能、抗折强度、抗拉强度、和弹性模量；而混凝土的耐久性主要指的是：抗冻性能、抗碳化性能、、抗硫酸盐侵蚀性能以及抗氯离子侵蚀性能；对于混凝土的施工性能要求主要是能够满足现场施工的需要。
3、混凝土配合比的优化设计----以A工程项目为例
进行混凝土配合比优化设计，主要是降低混凝土强度的标准差，借助降低混凝土强度标准差（但不低于混凝土配合比设计规程规范所要求的最低标准差），由于混凝土的强度标准差一定程度上体系了混凝土搅拌站的生产管理水平，代表了混凝土拌和技术水平。在满足混凝土工程性能的前提下，有利于较快地节约混凝土单位体积的原材料用量，进一步降低混凝土的单价成本，全面实现混凝土配合比优化设计降低混凝土的单价成本的目的，从而真正地增加经济效益。
3.1项目概况
人工骨料加工和混凝土生产系统主要承担A水电站左右岸导流隧洞出口及下游工作面，同时承担泄洪洞出口及左岸地下厂房系统、下游洞段、水垫塘、二道坝以及左岸尾水系统等工程的混凝土的供应任务。随着A水电站建设的工序的逐步转变，二道坝、水垫塘护坦及下游河道防护工程共计约123.75万m3。
其次，进行混凝土的浇筑，通过对成型混凝土试件进行抗压试验后，得出：混凝土的强度较高而且标准差大，为了保障水垫塘护坦、二道坝以及下游河道防护混凝土的施工质量，进而对设计提出的基准配合比进行复核，后经过专家评审同意后使用。
表1二道坝及水垫塘工程混凝土施工配合比
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进行配合比试验会对混凝土的质量、项目的成本控制产生影响，需要及时对配合比成型混凝土试件的试验数据进行统计以及分析，结果如下表2所示。现在存在的问题主要有：一是成型混凝土试件标准差与离差系数大；二是成型混凝土的试件进行抗压试验后混凝土的强度较高。
表2混凝土强度标准差
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3.2混凝土配合比优化
3.2.1配合比优化原则
（1）根据配合比中水胶比和粉煤灰掺量保持不变，用水量、砂率、外加剂掺量等参数按照现场原材料及施工条件进行合理的调整。
（2）根据引气剂掺量混凝土含气量满足要求为准。抗冲磨混凝土含气量按3.5%--4.5%控制；其他混凝土的含气量按4.5%--5.5%控制。此外，引气剂掺量应满足混凝土的拌和物的和易性与抗冻特性要求。
（3）设计配合比参数按照坍落度30--50mm控制，同时按照具体坍落度对用水量进行调整。
（4）配合比复核要满足设计及施工性能的要求。
（5）体现经济价值与经济合理性要求。
3.2.2原材料
试验适用华新低热42.5水泥与I级粉煤灰、玄武岩人工骨料以及龙游ZB－1C800聚羧酸高性能减水剂、苏博特SBTJM－II混凝土缓凝高效减水剂以及苏博特GYQ－I引气剂，水厂供水进行拌和，以上所用原材料的品质检验结果均满足相关的标准与技术要求。
3.3配合比优化成果
使用既有原材料，对二道坝及水垫塘工程混凝土相关配合比进行优化，配合比计算通过绝对体积法，以砂石骨料均以饱和面干状态为基准。其次，抗冲磨混凝土含气量根据3.5%--4.5%控制，而其他的混凝土含气量按4.5%--5.5%控制。最终配合比优化试验结果如下：
按照设计配合比进行混凝土试拌及其性能试验，结果表明：试拌混凝土的和易性良好，而且坍落度以及含气量均满足设计的要求，因此混凝土强度满足设计指标。
（2）水胶比以及粉煤灰掺量不变，和设计配合比相同。
（3）三级配以及四级配单位用水量未进行调整；二级配单位用水量减少2--6kg/m3。
（4）高效减水剂掺量由原来的0.7%降低到0.6%；聚羧酸高性能减水剂掺量由0.7%降低至0.5%。
（5）通过计算得出砂率较设计配合比减小1%。
（6）混凝土抗压强度：28、90、180d龄期抗压强度试验结果满足相应的配制强度要求。
（7）混凝土的抗渗抗冻等级、劈拉强度、、极限拉伸、轴拉强度、抗冲耐磨以及弹性模量等指标均符合设计的要求。
通过优化试验形成优化后的配合比结果见下表3；主要配合比工程量及优化结果见下表4。
表3水垫塘及二道坝工程混凝土配合比优化结果
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表4主要配合比工程量及优化结果
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3.4优化后的混凝土生产质量评定及其经济效益
根据优化后的配合比进行试拌，混凝土和易性良好且拌和物均匀性，各项性能均符合设计与施工的各项要求，混凝土的生产质量评定详见下表5。
表5混凝土生产质量评定
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按照A水电站材料采购单价，华新低热水泥695元/吨、I级粉煤灰447.8元/吨；施工用水位0.6元/吨；龙游减水剂位4450元/吨，此次计算本次配合比优化所带来的直接经济效益见下表6。
表6混凝土配合比优化后的直接经济效益
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4、结论
综上所述，通过以上案例对二道坝及水垫塘工程混凝土配合比的优化分析可知，混凝土配合比的优化设计有利于降低混凝土材料的单价成本，为施工项目取得了较好的经济效益。其次，在保证混凝土强度等各项性能参数满足设计要求的前提下，通过混凝土配合比优化减小混凝土标准差，进而减少了粉煤灰、水、水泥以及减水剂的用量，同时节省了施工成本，创造了较大的经济效益。因此，具有明显的经济效益，还实现了节能减排、绿色生产的效果，因此值得推广。
参考文献
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