配合比設(shè)計(jì)的原則

一、配合比設(shè)計(jì)的原則是什么

混凝土配合比設(shè)計(jì)的原則應(yīng)該緊緊圍繞混凝土工程的根本目的，這一點(diǎn)是毋庸置疑的。盡管在混凝土技術(shù)領(lǐng)域存在著諸多疑問(wèn)，但既有的混凝土知識(shí)和理論依然能為配合比設(shè)計(jì)提供富有成效的幫助。遵循混凝土的基本規(guī)律是配合比設(shè)計(jì)的一個(gè)根本原則，這是無(wú)庸置疑的。

混凝土的配合比設(shè)計(jì)人員通常有兩條判斷準(zhǔn)則：混凝土的強(qiáng)度和耐久性，我們稱之為硬化后的結(jié)構(gòu)性能。但是，還必須增加一條重要的的判斷準(zhǔn)則，就是混凝土在施工條件下具有的可工作性，我們稱之為工藝性能。混凝土入模前的性能實(shí)現(xiàn)混凝土預(yù)期結(jié)構(gòu)性能的前提，不良的工藝性能會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能劣化。

在此基礎(chǔ)上，混凝土配合比設(shè)計(jì)的原則可歸納為：充分利用混凝土知識(shí)和技術(shù)，尊重客觀數(shù)據(jù)，做出客觀判斷，使混凝土的結(jié)構(gòu)性能和工藝性能都能夠達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，有利于實(shí)現(xiàn)混凝土配合比設(shè)計(jì)根本目的實(shí)現(xiàn)。

二、在配合比原則指導(dǎo)下應(yīng)該做到什么？

在明確了混凝土配合比的設(shè)計(jì)原則之后，在配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中，無(wú)論存在怎樣的客觀原因都不應(yīng)該背離這一原則，為此我們應(yīng)該做到：

（一）配合比的結(jié)構(gòu)性能和工藝性能決定混凝土配合比參數(shù)

混凝土配合比的參數(shù)如何選擇，要考慮是否有利于配合比目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，而不能教條地和機(jī)械地執(zhí)行各種各樣的規(guī)定或不切實(shí)際的愿望。比如：刻意追求碎石的最佳級(jí)配，使用固定摻量的減水劑（比如規(guī)定必須使用1%的減水劑摻量），在上一篇文章中我們?cè)敿?xì)講述了刻意追求最佳級(jí)配或使用固定減水劑摻量設(shè)計(jì)配合比會(huì)給混凝土帶來(lái)的壞處，刻意追求最佳級(jí)配會(huì)使混凝土的工作性變差，使用固定摻量的減水劑會(huì)使混凝土工作性變差甚至強(qiáng)度耐久性受損，所以這些做法都不是配合比設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則。

事實(shí)上，使用間斷級(jí)配和連續(xù)級(jí)配均可以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)混凝土，《混凝土的性能》一書(shū)中明確指出，骨料組合的目的不是尋求任何理想級(jí)配，而是發(fā)現(xiàn)所用骨料的最佳組合。而最佳組合是以混凝土的工作性為基礎(chǔ)的，這一點(diǎn)與我們長(zhǎng)期試驗(yàn)積累的經(jīng)驗(yàn)是一致的。

不切實(shí)際地追求配合比某一項(xiàng)參數(shù)的最優(yōu)化，可能導(dǎo)致其它有相互依賴關(guān)系的參數(shù)變得更畸形，致使混凝土的工藝性能和結(jié)構(gòu)性能劣化。這樣的實(shí)例比比皆是。

比如，過(guò)分追求高的配制強(qiáng)度，混凝土早期強(qiáng)度相對(duì)增長(zhǎng)較快，其彈性模型增長(zhǎng)也較快，所消耗拌合水也快，混凝土收縮更快。而此時(shí)混凝土的抗拉強(qiáng)度增長(zhǎng)極其有限，所以混凝土早期開(kāi)裂的的風(fēng)險(xiǎn)極度增長(zhǎng)，最終會(huì)損害其結(jié)構(gòu)性能。所以，配制強(qiáng)度的選擇應(yīng)該以設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)及施工管理水平為前提，以數(shù)理統(tǒng)計(jì)基本知識(shí)為導(dǎo)向，充分考慮混凝土性能合理地選擇。

同樣的，混凝土的流動(dòng)性，比如坍落度則應(yīng)該以正確的施工工藝為導(dǎo)向，結(jié)合混凝土性能而合理選擇，既要保證流動(dòng)性，還得保證混凝土不分散離析，如果一味地追求流動(dòng)性而忽略不分散性，則可能導(dǎo)致泵送施工堵管等等工藝過(guò)程的嚴(yán)重問(wèn)題，最終損害混凝土結(jié)構(gòu)性能。

因此，混凝土參數(shù)選擇應(yīng)該以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，以施工工藝為導(dǎo)向，綜合考慮混凝土的基本知識(shí)，合理選擇，而不是人為地突出某一項(xiàng)參數(shù)導(dǎo)致破壞整個(gè)混凝土配合比設(shè)計(jì)基本原則，達(dá)不到根本目的。

（二）選擇合適的原材料

混凝土原材料不應(yīng)該有好與壞的差別，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況判斷是否合適，如果我們選擇的材料不能使混凝土滿足入工藝性能和結(jié)構(gòu)的性能，無(wú)論材料的品質(zhì)多好，都不是合適的材料。反之如果選用的材料能夠?qū)崿F(xiàn)配合比的目標(biāo)，無(wú)論材料的性能指標(biāo)如何，都是合適的。離開(kāi)混凝土性能談材料的好與壞都沒(méi)有實(shí)例意義。例如，我們?cè)谠O(shè)計(jì)C50配合比的時(shí)候，使用42.5的水泥和52.5的水泥都可以達(dá)到配合比的設(shè)計(jì)目標(biāo)，但42.5的水泥早期水化熱要低一些，對(duì)控制混凝土裂縫也更有利，我們就認(rèn)為42.5的水泥更適合，不能因?yàn)?2.5的水泥強(qiáng)度高就認(rèn)為比42.5的水泥好。再比如，在設(shè)計(jì)C35機(jī)制砂混凝土的時(shí)候，如果使用5%石粉含量的機(jī)制砂，骨料之間會(huì)沒(méi)有足夠的細(xì)粉料潤(rùn)滑，拌出的混凝土就像豆腐渣一樣，工藝性極差，這樣的混凝土是不能滿足施工需要的，而使用15%石粉含量的機(jī)制砂可以配制出工藝性與硬化性能都能滿足要求的混凝土，我們就認(rèn)為15%石粉含量的機(jī)制砂比5%石粉含量的機(jī)制砂更合適，不會(huì)因?yàn)橄吹母蓛舻纳笆呛蒙?。在設(shè)計(jì)配合比是單獨(dú)使用水泥作為膠凝材料與使用30%摻量的粉煤灰替代水泥的混凝土相比，單獨(dú)使用水泥的混凝土早期強(qiáng)度要高一些，我們不會(huì)就此認(rèn)為水泥比粉煤灰好，粉煤灰會(huì)使混凝土早期放熱量減少，放熱峰值降低，后期強(qiáng)度長(zhǎng)時(shí)間保持持續(xù)增長(zhǎng)，也會(huì)使混凝土更加密實(shí)，增加混凝土的抗侵蝕性能。只有合理利用水泥與粉煤灰，才是最好的。單獨(dú)討論水泥與粉煤灰那一個(gè)好也是毫無(wú)意義的。

因此，我們認(rèn)為，材料選擇應(yīng)在混凝土基本理論知識(shí)的前提下，結(jié)合試驗(yàn)的結(jié)果來(lái)判定，只要能使混凝土入模前具有良好的工作性，硬化后性能可以滿足設(shè)計(jì)要求，就是合適的，選擇最好的材料或“優(yōu)中選優(yōu)”并不是配合比設(shè)計(jì)的原則。

（三）充分平衡混凝土的工作性能和結(jié)構(gòu)性能

配合比設(shè)計(jì)為混凝土工程施工服務(wù)，既要使混凝土滿足工藝性能，也要滿足設(shè)計(jì)需要的結(jié)構(gòu)性能。一味的追求高強(qiáng)度或早期強(qiáng)度的做法，可能導(dǎo)致混凝土的工藝性能劣化，使得在混凝土配制、攪拌、運(yùn)輸、輸送、澆筑、密實(shí)成型和養(yǎng)護(hù)各個(gè)環(huán)節(jié)操作困難，有可能還會(huì)導(dǎo)致整個(gè)工藝失控，結(jié)果結(jié)構(gòu)性能也不能保證。我們?cè)龅竭^(guò)有人用0.29的水膠比，140kg/m3的用水量來(lái)設(shè)計(jì)C50的配合比，雖然在試驗(yàn)室可以得到很高的強(qiáng)度，但這樣的混凝土太粘，現(xiàn)場(chǎng)根本無(wú)法施工，更不用說(shuō)形成密實(shí)的結(jié)構(gòu)了。

（四）試驗(yàn)過(guò)程要嚴(yán)謹(jǐn)仔細(xì)

試驗(yàn)過(guò)程要認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)客觀、準(zhǔn)確、真實(shí)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)直接到下一階段的工作思路和決策，試驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確可能會(huì)使我們下一步的工作思路偏離或做出錯(cuò)誤決策。例如，至今我們有很多試驗(yàn)室的同事認(rèn)識(shí)不到試件養(yǎng)護(hù)及養(yǎng)護(hù)期試件保護(hù)的重要性，不注重試件保溫、保濕養(yǎng)護(hù)及試件保護(hù)。本網(wǎng)站博文 試論混凝土立方抗壓試件的養(yǎng)護(hù)制度對(duì)試件養(yǎng)護(hù)的重要性做出了清晰的論述，除了控制好試件養(yǎng)護(hù)的溫度、濕度和齡期三要素之外，試件制作后是否立即養(yǎng)護(hù)、養(yǎng)護(hù)開(kāi)始時(shí)機(jī)、拆模時(shí)間、拆模方式、試件養(yǎng)護(hù)過(guò)程中、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)對(duì)試件的保護(hù)，都應(yīng)該保證混凝土試件盡量與規(guī)定的養(yǎng)護(hù)制度要求一致以減少試驗(yàn)誤差。

試問(wèn)如果因?yàn)樵嚰](méi)有養(yǎng)護(hù)好或沒(méi)保護(hù)好得出了偏低的數(shù)據(jù)，我們從哪里來(lái)分析原因呢？是原材料的品質(zhì)不好還是試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置的不對(duì)？也許會(huì)因此是材料選擇和配合比設(shè)計(jì)決策完全偏離。

所以試驗(yàn)過(guò)程嚴(yán)謹(jǐn)仔細(xì)是配合比設(shè)計(jì)的重要原則。

（五）實(shí)事求是的對(duì)待數(shù)據(jù)

配合比決策過(guò)程中應(yīng)充分尊重試驗(yàn)結(jié)果，做出客觀判斷，不能沒(méi)有科學(xué)憑據(jù)，憑猜測(cè)去判定配合比好與不好，應(yīng)尊重混凝土的基本理論與試驗(yàn)結(jié)果。假如我們規(guī)規(guī)矩矩地試驗(yàn)，設(shè)計(jì)一個(gè)C40的配合比，得出56天強(qiáng)度是52MPa，這時(shí)有人告訴你他也這樣做過(guò)，強(qiáng)度都達(dá)不到40MPa，如果有多個(gè)人不停地跟你說(shuō)，你是否懷疑自己設(shè)計(jì)的配合比有問(wèn)題呢？古人有“三人成虎”的說(shuō)法，現(xiàn)在也有一句話叫“謊話說(shuō)了一千遍就是真理”，這樣的事離我們身邊很近。有獨(dú)立思考的精神，充分尊重客觀事實(shí)，實(shí)事求是，也是配合比設(shè)計(jì)者的重要工作原則。

三、結(jié)束語(yǔ)

在前面的討論中，我們闡述了配合比設(shè)計(jì)的原則，明確了配合比設(shè)計(jì)原則是僅僅圍繞混凝土工程的目的，為實(shí)現(xiàn)配合比的設(shè)計(jì)目標(biāo)合理選擇配合比設(shè)計(jì)參數(shù)，合理選擇原材料，充分做好混凝土工藝性能和硬化性能的平衡，試驗(yàn)過(guò)程認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)客觀、準(zhǔn)確、真實(shí)，決策充分尊重試驗(yàn)結(jié)果。一味追求高強(qiáng)度、強(qiáng)調(diào)最佳級(jí)配、使用固定摻量減水劑等都不是配合比設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則。充分利用混凝土知識(shí)和技術(shù)，尊重客觀數(shù)據(jù)，做出客觀判斷，采取能夠有利于實(shí)現(xiàn)混凝土配合比的設(shè)計(jì)目標(biāo)的做法，才是我們應(yīng)該遵循的原則。