摘要：混凝土是重要的建筑材料之一，具有高耐久性、高工作性、高强度、具有可持续发展特性。对建筑施工的混凝土配合比进行科学、合理地设计，有助于更好地保障建筑工程的质量，同时在建筑施工中对混凝土配合比进行标准化的规范，还可以大大提高施工的效率。
关键词：混凝土配合比设计；试验研究探讨
目前的生产应用面对的是原材料性能的快速随机变化，又不知正负变量，而且往往来不及系统测试就要投入生产，这时你就无所适从，若要保证质量的底线，只有加大标准差或变异系数的设定。
一、混凝土配合比设计方法研究进展
1.传统的普通混凝土配合比设计方法。传统的配合比设计方法是计算—试配法，其计算准则基于逐级填充原理，即水与胶材组成水泥浆，水泥浆填充砂的空隙组成砂浆，砂浆填充石子的空隙组成混凝土，设计原则基于假定容重法或绝对体积法。计算得到粗略配合比，再按照所确定的材料用量，制备混凝土试件标准养护到28d龄期，测试试件的有关性能；试件的性能若符合要求，即采用这组配合比；若不满足要求，进一步调整配合比。绝对体积法认为混凝土材料的1m 3体积等于水泥、砂、石和水四种材料的绝对体积和含空气体积之和。假定容重法的原理基于绝对体积法，所不同的是不以各种原材料的比重为依据，而完全借助于混凝土拌成物经振捣密实后测定的湿容重为依据。前者较繁，但适用范围广，理论较完整，有实用价值。后者简便易行，但要有充分的经验数据，需测定大量的混凝土湿容重。这两种方法都是以经验为基础的半定量设计方法，主要以满足强度和工作性能为主，配合比设计相对简单，也比较成熟。
2.特种性能混凝土配合比设计方法。随着建筑业的高速发展，对建筑工程的质量和性能的要求也不断提高。而普通混凝土则存在着这样那样的不足，为了克服这些不足开发出了许多特种性能混凝土，如高性能混凝土、轻骨料混凝土、纤维混凝土、防水混凝土、再生骨料混凝土、加气混凝土、低温混凝土、泵送混凝土和喷射混凝土，每种混凝土都与传统混凝土相比，其拌合物的配合比设计，都有其自身的特点。主要介绍一下被称为“21世纪混凝土”的高性能混凝土的配合比设计方法，因为高性能混凝土的配合比设计方法非常具有代表性，许多其他类型的特性混凝土也有借鉴高性能混凝土的配合比设计方法。（1）高性能混凝土配合比设计方法。早期混凝土结构对材料性能提出的要求比较简单，配制混凝土的原材料种类也比较少，因此传统的配合比设计方法就可以满足混凝土工程的需要。美国混凝土协会（ACI）211委员会制定的配合比设计程序和其他许多程序都是基于满足相当窄的规范要求：28d抗压强度（15~40MPa）和稠度（坍落度25~100mm），而目前由于混凝土技术不断发展以及工程的需要，使用的混凝土强度在不断提高，越来越多的大跨桥梁、高层建筑、地下水下建筑等工程的使用和修建，高性能混凝土（简称HPC）的需求量越来越大，因而国际混凝土联合会（FIP）与欧洲混凝土委员会（CEB）在提出的混凝土材料方面有待进一步深入研究的课题中，首要问题就是高性能混凝土配合比设计的优化问题。（2）其他特种混凝土配合比设计方法。上述高性能混凝土的配合比设计方法也会被其他特性混凝土的配合比所借鉴，其他特种混凝土配合比设计方法许多还是参照的传统的普通混凝土配合比设计方法，例如补偿收缩混凝土，就可以采用传统的普通混凝土配合比设计方法，除了一点，为了达到相同的强度等级，补偿收缩混凝土的水灰比可以比普通硅酸盐水泥混凝土稍高一点。当然也有针对原材料的特点而需要特殊考虑的配合比设计方法，例如再生骨料混凝土，以废混凝土加工破碎成的骨料与普通骨料相比具有视密度低、吸水率高、压碎值大的显著特点。针对废混凝土骨料的特点等研究了C20、C30、C40三个系列的再生混凝土，对再生混凝土配合比进行了初探。提出了再生骨料预吸水法，这种方法针对再生骨料吸水率较大而建议的基于自由水灰比之上的配合比设计方法是一致的。钢纤维混凝土中由于原材料中掺加了钢纤维，二次合成法的配合比设计方法，把钢纤维混凝土看成是由水泥钢纤维浆与基准混凝土两部分组成的 ，分别确定水泥钢纤维浆与基准混凝土中各种材料的用量，最后合成钢纤维混凝土的配合比。
3.优化设计方法在混凝土配合比中的应用。一般情况下往往有许多种混凝土的组成都能够满足人们对混凝土性能的要求。这就产生了应该选用哪一种组成的问题。对于给定的设计性能，从这些都符合要求的组成方案中选用一种在技术上和经济上最佳的方案，这种确定“最佳”组成的过程，就称作混凝土组成的最优化。对配合比设计进行优化，不仅可以节约混凝土生产中所消耗的大量资源和能源，减少环境的污染，还可降低成本、提高经济效益。线性规划的单纯形法已广泛应用于混凝土配合比的优化设计，这种方法不论有多少变量和有多少约束条件都可以使用，它要求在混凝土的组成与混凝土的性能之间建立起线性的预测方程。
二、关于混凝土的试验研究问题
1.被指数化。混凝土的强度与弹性模量的关系，并不完全线性化，那是因为原材料不同、配合比不同、成型养护方式不同等原因导致的，对同一原材料、同一配合比设计方法、相同的成型养护方式而言，混凝土强度与弹性模量在一定范围内呈现线性关系是非常正常的。且看图1的分析（以免不必要的争议，权作举例），是指数关系，不应该是线性关系。这种被固化的思维，至少缺了点创新意识。当然还有图中密集整齐的“试验数据”真实性问题，显然缺少了点“科学研究”意识。
2.被线性化。图2的含气量与强度关系试验结果虽然缺少些规律性，除了试验误差及方法严谨性等原因外，更可认为是真实的试验数据，这一实事求是的精神还是要肯定的。但强行线性化其规律，显然又缺少一点“科学研究”精神。
3.意识决定论。很多试验研究是在预期目标下实施的，无可争议，但当试验结果与预期不一致时，以怎样的态度给出客观的结论，是科学研究的态度问题。这在再生骨料混凝土研究中体现的问题较多。但从绝大部分研究结果看，仅仅从定性角度似乎均有一定的效果，还能提出强度指标提高了多少的量化值，但从真正定量的角度综合分析，稍加考虑一下生产工艺和成本增量等因素，得出的结论应该是否定的。
虽然混凝土配合比受很多因素影响与制约，目前的设计方法也还有各种各样的不足，但不可否认这些方法都在一定程度上促进了混凝土科学技术的发展。相信各种混凝土配合比设计方法，会随着混凝土科学研究的深入而得到不断的改进和发展，从而越来越完善。
参考文献：
[1]李瑞.高性能混凝土配合比设计及其存在的问题[J].四川水泥，2017，12（12）：112-114
[2]马晓国.高性能混凝土配合比设计及其存在的问题[J].混凝土，2017，30（16）：196-198
论文作者:樊晓曦
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/22
标签：混凝土论文; 方法论文; 骨料论文; 性能论文; 容重论文; 原材料论文; 强度论文; 《基层建设》2019年第24期论文;