如何优化商品混凝土的配合比？掺加这一矿物成分价值显著

随着建筑业的不断发展和建筑设计与施工技术多样化要求的提高， 高强度混凝土、大体积混凝土、自密实混凝土等特殊要求的混凝土的应用越来越多， 其生产和施工越来越引起混凝土生产企业的重视。商品混凝土是一种特殊的建筑材料， 交货时是塑性、流态状的半成品。本文依据混凝土配合比的指导原则及商品混凝土的特殊要求来探讨商品混凝土配合比的优化设计。

做一个好的配比,应遵循以下三点指导原则

水胶比原则

在水泥强度固定的条件下， 水胶比是决定混凝土强度的最主要因素， 其他（加水量、砂率、石子粒径）都是次要因素， 可以忽略不计。此定则适用于普通混凝土、掺混合材混凝土、掺外加剂混凝土。用于混凝土配合比设计的保罗米公式就反映了这种关系（只不过使用W/C的倒数C/W， 使其与混凝土强度成正比）。

最小加水量原则

在满足施工坍落度的条件下， 加水量越少配制的混凝土质量越好， 也最经济。

最小砂率原则

在满足施工和易性的条件下， 砂率越小， 石子的骨架作用越密实， 配制的混凝土质量越好， 也最经济。

粒化高炉矿渣粉是高炉炼铁时的副产品， 其产量一般为生产铁产量的25%～50%左右。将矿渣粉磨细成比表面积为400m2/kg～600m2/kg的矿渣粉， 其主要成分为CaO、SiO2、Al2O3、MgO、Fe2O3， 含量达到矿渣成分的90%以上。矿渣粉的细度较细， 活性较高。

减少用水量

品质优良的S95级粒化高炉矿渣粉中的玻璃微珠能使水泥砂浆粘度和颗粒之间的摩擦力降低， 使水泥颗粒充分分散， 在相同稠度下使混凝土用水量减少； 同时粒化高炉矿渣粉颗粒较细， 可以改善胶凝材料的颗粒级配， 使填充胶凝材料孔隙的水量减少， 因而也降低了混凝土用水量， 且随着粒化高炉矿渣粉用量的增加， 效果更加明显， 达到普通减水剂的作用。不同级配混凝土用水量与粒化高炉矿渣粉掺量关系的规律基本一致。由于自由水减少， 在干燥过程中可失去的水份愈少， 也减小了混凝土的干缩变形。

增强混凝土的可泵性

对于掺加粒化高炉矿渣粉的泵送混凝土来说，除了因改善和易性而提高了易泵性之外， 同时由于泌水性和离析现象改善， 以粒化高炉矿渣粉本身的球形玻璃体效应， 可以得到更好的减阻效果。

降低水泥水化速度

掺入粒化高炉矿渣粉可降低水泥水化速度， 混合料凝结时间延长， 有利于施工， 并有利于远距离运输。

后期强度好

粒化高炉矿渣粉混凝土后期强度较好， 28d以后仍有较大增长， 且具有良好的抗冻耐久性。

良好的社会效益

可减少生产水泥时CO2的排放量， 降低对大气的直接污染， 减少固化物的存放土地， 保护土地资源。可节约大量水泥， 降低成本， 是大型混凝土搅拌站的优质材料。

其他作用

掺加粒化高炉矿渣粉的混凝土可节约水泥用量30%～50%， 降低混凝土成本； 显著减少混凝土的泌水量； 改善混凝土的和易性； 能够显著降低混凝土水化热； 减少离析和泌水； 减少大体积混凝土温差变化及内应力； 抑制因温差而产生的裂纹； 能以胶凝材料的形式存在于混凝土中； 改善混凝土孔结构， 使孔径得以细化和均化； 提高混凝土的抗渗性、抗冻融性和耐久性； 提高混凝土抗海水和淡水的侵蚀性能， 抵抗硫酸盐的侵蚀， 特别适用于抗海水工程、地下工程和路面工程； 能够抵制碱骨料反应， 显著提高混凝土抗碱骨料的能力； 增加混凝土的抗压、抗拉、抗弯、抗剪强度， 轻松配制高强混凝土； 避免因钢筋密集、振捣不善而发生质量问题。

基于以上考虑,采用掺加优质粒化高炉矿渣粉优化配比的思路,具体做法如下。

首先按普通混凝土配比计算方法算得理论配比如下(计算过程略):水泥∶砂∶碎石∶水=C∶S∶G∶W。掺入粒化高炉矿渣粉混凝土配合比设计时,应以基准混凝土配合比为基础,按等稠度、等强度、等级原则,用超量取代法进行调整。选取每立方米混凝土粒化高炉矿渣粉取代水泥百分率f,超量系数δf。则粒化高炉矿渣粉掺量为mf=C×f×δf,计算掺粒化高炉矿渣粉后混凝土水泥用量mcf=C×(1-f)=C×(1-0.45)。

计算细料增加体积,并扣除同体积的用砂量,得出粒化高炉矿渣粉混凝土的用砂量:msf=msj-(mcf/ρc+mf/ρf-C/ρc)×ρs式中:msf———每立方米粒化高炉矿渣粉混凝土的砂用量(kg/m3);msj———每立方米基准混凝土的砂用量(kg/m3);ρc———水泥密度(kg/m3);ρf———粒化高炉矿渣粉表观密度(kg/m3);ρs———细骨料表观密度(kg/m3)。

干法 

在拌和混凝土时与水泥一齐加入,简便易行,容易操作。

湿法

将粉煤灰和粒化高炉矿渣粉加入水中,拌制成浆状,然后按定量加入,但粉煤灰和粒化高炉矿渣粉中的水分应计算到混凝土的总用量内,此种方法施工较复杂,一般不宜采用。

鉴于商品混凝土的特殊性,粒化高炉矿渣粉掺和技术具有广泛的推广应用价值,可作为同类工程设计的参考依据。