混凝土原材料及配合比的质量控制
发表时间：2019-05-31T17:10:32.653Z 来源：《防护工程》2019年第4期作者：许小宁[导读] 文章主要阐述建筑工程混凝土原材料选择和控制、掺和料的掺量、外加剂掺量以及混凝土配合比控制。
摘要：文章主要阐述建筑工程混凝土原材料选择和控制、掺和料的掺量、外加剂掺量以及混凝土配合比控制。
关键词：混凝土；原材料；配合比；质量；控制引言
混凝土已成为当今世界上使用量最大的建筑材料。在建筑工程施工中，混凝土普遍采用泵送技术。所谓泵送混凝土就是通过专用混凝土输送泵和管道靠泵压力将混凝土直接输送到浇筑点，要求对混凝土的配合比和原材料的质量要严格控制。如何控制好混凝土浇筑的全过程，进一步提高混凝土浇筑过程的施工效率，提高混凝土的质量，还必须得从混凝土配合比设计的原材料、计量下料等细节进行控制。根据多年来从事建筑工程管理工作，对混凝土原材料和配合比的质量控制积累了一些经验，与大家共同探讨。
一、混凝土原材料的质量控制
混凝土是由水泥、砂、粗骨料(石子)和水拌，水泥水化反应形成凝胶，将砂、石胶结而成具有一定强度的固体复合材料。其内部结构为:水和水泥作用形成水泥浆，水泥浆包裹在砂的表面，并填充于砂的空隙中成为砂浆，砂浆又包裹在石子的表面，并填充砂子的空隙。水泥浆将砂、石牢固地胶结为一整体，使混凝土具有所需的强度、耐久性等性能。混凝土由于自身的特殊性能在水利水电工程、桥梁工程等土木工程领域发挥着极其重要作用。但是混凝土原材料质量、混凝土配合比等施工工艺对混凝土质量有较大的影响，施工过程中需对其进行严格的质量控制。
(一)水泥
水泥的强度和体积安定性直接影响混凝土的质量。水泥的强度上下波动，混凝土的强度就会发生相应的变化；水泥的体积安定性差，就会使混凝土产生膨胀性裂缝。因此，要选择好水泥品种。根据经验，大水泥厂生产的水泥质量比较稳定可靠。应确定水泥的品种、密度、表比面积、标准稠度用水量、已含矿物掺和料品种及含量、水化热、细度、凝结时间。泵送混凝土应选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥，不宜采用火山灰质硅酸盐水泥。水泥品质应符合现行的国家标准GB/T175，选用的水泥强度应与混凝土的设计强度相适应。水泥产品一定要进行双控，采购入库的水泥批，取得出厂合格证的同时，还应在出库前送试验室检验，检验合格后方可投入使用，同时确认各组分的含量是否发生较大变化，以便及时调整配合比。如:已含矿物掺和料含量发生变化时，应调整混凝土配合比中矿物掺和料的掺量，确保矿物掺和料占胶凝材料总量的比例不变，以保证混凝土的可泵性。
(二)砂子
砂最关键的是细度模数和含泥量，砂子太细或含泥过多，会增加混凝土的干缩裂缝。另外，砂石中含泥量高，不仅影响混凝土的强度，而且影响抗冻性、抗渗性和耐久性。因此，混凝土最好采用中粗砂，且含泥量和有机质的含量必须满足规范要求。确定砂子产地、松散堆积密度、表观密度、5mm以上颗粒的含量、氯离子含量、含水量等。泵送混凝土宜采用中砂，筛除5mm以上颗粒后的细度模数应在2.3～3.0之间，其通过0.315mm筛孔的颗粒含量不应少于15%。
当氯离子含量超标时，会对钢筋有锈蚀作用，最终破坏钢筋混凝土的使用寿命；当含水量发生变化时，应调整混凝土搅拌时的加水量，以确保水胶不变；当5mm以上颗粒的含量发生变化时，应调整石子用量，以保证混凝土的浆骨比不变。一般，泵送混凝土的砂率不宜小于35%，且不宜大于45%。
(三)粗骨料
确定粗骨料品种、最大粒径、颗粒级配、级配后的空隙率等。
粗骨料宜采用连续级配，其针片状颗粒含量不宜大于10%，其最大粒径不得超过钢筋间距的2/3、构件断面最小边长的1/4、混凝土板厚的1/2，同时不应超过管径的1/4，其空隙率应充分给予重视，以不同粒径的二级配或三级配后的松散堆积密度空隙率不大于42%为宜。在水胶比和浆骨比一定的条件下，砂石比的变动主要可影响施工性和变形性质，对硬化后的强度也会有影响。
(四)掺和料
确定其品种、密度、细度、烧失量、需水量比等。
泵送混凝土宜掺用粉煤灰或其他活性矿物掺和料，其质量应符和国家现行有关标准的规定。掺用矿物掺和料，既可以节约成本减少水泥用量，又能减少混凝土与管壁的磨擦，改善混凝土的可泵性，对混凝土的后期强度也有所改善。选择掺和料时，应着重关注掺和料的细度和需水量比，这两个因素控制不好，会给混凝土的强度和可泵性带来不利影响。矿物掺和料的掺量应根据工程性质、环境和施工条件来确定。一般，泵送混凝土的水泥和矿物掺和料的总量不宜少于300kg/m3，对于地下和水下工程，尤其是大体积工程，矿物掺和料可用到最大掺量。
(五)外加剂
确定其品种、浓度、减水剂的减水率、引气剂的引气量等。
泵送混凝土应掺用泵送剂或减水剂。掺用泵送剂或减水剂，应根据施工需要及对混凝土性能要求、建筑物所处环境条件，适当选用相应性能的外加剂。只有选择和理的外加剂，才可改善混凝土的和易性，提高可泵性，和理降低混凝土中水泥用量；否则会适得其反。外加剂的掺量不能只凭其说明书上描述的掺量范围随意掺(占水泥质量的0.5%~2.5%，这个也太大了，其实它是针对多种水泥而言)，一旦确定了水泥的品种、牌号、强度等级，就必须经过试验，找到其与所用水泥的最佳掺量。只有这样外加剂才能发挥出它特有的功效，这才是我们所期望的。
当使用液体外加剂时，建议用部分已计量好的水将外加剂稀释，然后再加入到搅拌机里已搅拌均匀的水泥、掺和料、砂子、石子的混和物上；当使用粉剂外加剂时，可用部分已计量好的水将外加剂溶解，必须搅拌均匀，或者将粉剂外加剂与已计量好的水泥混和均匀后，然后加入到搅机中。不能使用已变质的减水剂，有的外加剂有沉淀产生，但经过搅拌仍可用的，不属于变质范围。当掺用引气型外加剂时，其混凝土含气量不宜大于4%。
(六)拌和用水
一般应采用可饮用的自来水或洁净的淡水。
二、混凝土配合比优选
1、确定试配强度
根据建筑工程结构可靠度与强度标准值保证率不低于95％的数理统计，试配强度计算式为：PR配≥PR设+1.645。配合比需据试配强度审定，而不是按设计强度审定，即28d强度达到等于或大于试配强度的配合比方可审定。
2、确定水灰比
混凝土强度的基本理论是灰水比定则，混凝土强度与水泥强度、灰水比成线性关系。水灰比计算公式中的a α、a β两个回归系数，是据全国各地科研与施工单位大量的水泥强度一水灰比一混凝土强度的试验数据经数理统计而导出，具有通用性，但各地的具体条件不同，不一定具有专用性，如有条件，我们可以通过试验研究，取得较多的资料，建立自己的回归公式。
3、用水量选定
在水泥混凝土中，只有1/4左右的拌和水量是用于水泥的水化结合水(生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等产物所用的水)，其余3/4左右的拌和水是为了满足流动性、和易性要求，便于浇注施工而加入，水用量过多，增加了混凝土的孔隙，刚氏密实程度，在水灰比不变的条件下，用水量多，水泥用量相应增加，减水剂的功效在于减少用水量，增加流动性，得到了普遍的推广应用。
用水量多少主要取决于坍落度大小、砂石集料品种规格、水泥与掺合料的标准稠度需水量大小等因素。
坍落度90mm以上的流动性混凝土，应掺用减水剂，宜掺用高效减水剂，坍落度160mm以上的高流动性混凝土必须掺用高效减水剂，按照减水率的实际效果确定最佳掺量。当有缓凝、早强等特殊要求时，要选用复合型的缓凝减水剂或促凝减水剂。
混疑土用水量的选定要参照以往的经验数据，通过试配试验确定。
4、砂率选定
为使混凝土拌和物具有一定的流动性与塑性粘度，不出现离析泌水现象，须精心地选择砂率，选定砂率的因素有水泥及胶结材料用量、砂子细度模数、石子粒度与孔隙率、结构特征及施工方法。在具体选定砂率时，要多因素综合评估，如，水泥、胶结材料用量多，砂子细度模数小石子粒度大空隙小、结构物厚大，砂率相对要小一些，反之应大一些。对于高流动性的泵送混凝土、水下自密实混凝土，砂率应控制在45％左右，以提高拌和物流变性，防止堵管。
结束语
混凝土原材料质量、混凝土配合比等施工工艺对混凝土质量有较大的影响。因此，施工过程中质量控制人员必须注意现场原材料的检测及拌和过程中各个细节的监督控制，同时分析和控制各因素、各环节，并有相关记录。掌握其含量的变化规律，并拟订相应的对策措施，确保混凝土质量满足施工要求。
参考文献:
[1]JGJ55-2000普通混凝土配合比设计规程[S].
[2]廉慧珍，李玉琳.关于混凝土配合比选择方法的讨论[J].混凝土，2017，(5).
