关于冬期工程的混凝土施工配合比设计

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摘要：冬季是混凝土施工事故的多发期，据有关数据显示，混凝土工程有三分之二以上的工程质量事故发生在这个时期。冬期施工和常温施工不同，混凝土在负温环境下的凝结、硬化、强度增长等性质都比常温下难控制是引发冬期混凝土施工质量事故的主要原因，而科学合理的混凝土配合比能有效控制其凝结、硬化、强度增长等性质。因此，解决冬季混凝土施工事故的有效措施就是对冬期工程的混凝土施工配合比进行科学的研究与设计。本文主要介绍了冬期工程混凝土施工配合比设计的具体操作方法以及全计算法在冬期工程混凝土施工配合比设计中的应用。

关键词：冬期工程；混凝土施工；配合比设计

我国北方的大部分地区，冬季时问较长，而且气候温度变化幅度较大，但为了推动和发展我国的工程建设事业，冬季也需要进行混凝土的施工浇筑工作。由于冬季的特殊气候条件，造就了冬季混凝的特殊施工条件，为了更好的确保冬期工程的施工质量，就要对混凝土的施工配合比进行不同于常温条件下研究分析，寻找出适合冬季低温条件下施工的混凝土配合比。以下就如何设计、计算出合理的冬期工程混凝土施工配合比进行简要的介绍。

一、冬期工程混凝土施工配合比设计步骤

（一）根据混凝土的设计强度，确定冬施的标准差

在冬季施工中，标准差的选用大小是极其重要的，如果所选标准差较小，那么将会使施工水平无法达到工程质量要求；但如果标准差选择的过大，混凝土的强度就会很高，配合比就显得不经济。在冬期混凝土施工中，为了有效保证混凝土的施工质量，可采取的措施是：根据《建筑工挥冬期施工技术规程》中施工技术统计给出的标准差值，相应的增加0.5MPa—1.0MPa，就能使混凝土适应冬季的低温条件，进行施工。

（二）水泥强度的测定

水泥的品种、水灰比和温度直接影响着混凝土的强度。在进行混凝土施工配合比试配时，要先按照关系式来求得水泥28d强度作为实际应用的参考值。依据水泥测出的强度和水泥28d标准养护强度建立关系式，以此推定水泥28d的预测强度作为混凝土试配中水泥实际强度的参考值。需要注意的是，在进行水泥强度测试的同时，要按照GB 1346-89规范进行水泥安全性的检验。由于对冬期施工混凝土配合比设计时要考虑的因素比常温下多，并且大多的水泥性能强度有一定的规律可寻，因此，可根据以上的规律性分析确定Kc的最适宜值。

（三）配合比设计操作流程

1.设计条件

进行冬期混凝土施工配合比设计之前要明确具体的设计条件，包括混凝土设计强度，工程中实际使用的原材料：水泥种类及其表观密度；砂子细度模数及其表观密度；碎石表观密度及其最大粒径；拌合时所用的水质；坍落度的要求；防冻剂添加比例等设计的条件。最后选择具体的计算方法，常用的有线性分析法、密实系数法和全计算法。

2.辅助试验

按标准检验法检验水泥，确保其安定性合格；快速测定水泥强度；预测混凝土强度

（四）混凝土施工配合比设计

1.首先根据水泥预测强度和石子种类计算出水灰比

2.根据碎石的最大粒径、捣实条件以及坍落度要求查表确定用水量。冬期施工的混凝土，在满足坍落度要求的情况下，坍落度值应取下限，用水量也要相应减少。

3.根据前面试验所测得的数据，以及和相关标准曲线的对比之后，再经过分析判断，最终确定水泥的单方用量，砂率的选择，设计出理适合冬施混凝土的配合比，即水泥：水：石：外加剂之间的比例。

（五）成果分析

经混凝土试配之后，初步确定出一个满足冬季混凝土施工的水泥：水：石：外加剂的配合比例数。之后，要将用该比例配制的混凝土结合冬期施工的实际特点及施工条件，进行少量的实地应用后，最终微调配合比，选择出效果最佳最经济的混凝土施工配合比。

二、冬期工程混凝土施工配合比的全计算法

现代混凝土配合比全计算设计方法是以工作性、强度和耐久性为基础建立数学模型。通过严格的数学推导得到混凝土的用水量和砂率的计算公式，并且将此二式与水灰(胶)比定则相结合能计算出混凝土各组份(包括：水泥、掺合料、砂、石、含气量、用水量和超塑化剂等)之间的定量关系和用量。由于模型的普遍适用性，全计算法作为一种计算混凝土施工配合比的常用计算方法被广泛的应用开来，全计算法在冬期工程混凝土配合比设计中也表现出了其特有的优越性。

（一）全计算法原理

混凝土配合比设计的关键是确定水灰比和砂率，根据现代混凝土普适体积模型并通过一系列推导，确定了用水量计算公式和砂率计算公式。用水量计算公式：

W=（Ve- Va）1+{1/[(1- Vx)pc+Vxpf(fce.p/Afce.+B)]}；

其中公式中：Ve为浆体体积，L；Va为空气体积用量，L；Vca.p为混凝土配制强度，MPa；fce.为水泥实测强度，MPa；pc为水泥的密度(取3．15 g／cm3)；pf为粉煤灰的密度(取2．51 g／cm3)；Vx为假定的胶凝材料中细掺料的体积；A、B为回归系数(见下表)。

砂率是指混凝土内砂的质量占砂、石总质量的百分比，用体积公式表示为：

Sp=(Vca-Ve+W)/(1000-Ve)；此公式适用于中砂和连续级配的碎石。

Sp=[(Vca-Ve+W)/(1000-Ve)+0.075(Mx-2.80)]100%；此公式适用于粗砂或特细砂。

其中公式中：Ve为浆体体积，L；Vca为干砂浆体积，L；W为用水量，kg／m3；Mx为砂的细度模数。干砂浆体积与石子的最大粒径有关，取值见下表：

（二）全计算法的应用

混凝土是由水泥、矿物细掺料、砂、石子、水和超塑化剂等多种材料按严格的比例关系组成，根据计算并结合现行规范，确定混凝土配合比全计算设计步骤如下：

1．确定设计混凝土强度

2．根据设计强度确定水灰比，计算用水量

3．确定胶凝材料组成及计算用量

4．计算砂率及集料用量

5．进行试配和配合比调整

结合冬施混凝土配合比设计的操作流程来看，全计算法在计算冬期混凝土施工配合比中尤其独特的优势，运用全计算法，全部数据都可以通过计算得出，尽可能地克服了凭经验取数据的误差，因此，目前在混凝土配合比设计中全计算法的应用最为广泛。在进行冬期施工混凝土的配合比设计中有效地运用全计算法进行计算水泥、矿物细掺料、砂、石子、水和超塑化剂的比例，能够使冬期施工混凝土的配合比准确、合理、科学，从而确保冬期混凝土施工的工程质量。

结论：

混凝土冬季施工时，由于其条件特殊，受到的影响因素众多，因此混凝土的质量控制显得尤为重要。而冬施工程中要求最高的，最难控制的就是混凝土的配合比，这就要求我们在进行混凝土的配合比设计时，必须根据所施工地段的环境条件和温度范围进行，并且要将实验室试配出的比例数据，具体的应用于施工现场，与实际施工环境条件进行比对，微调比例数据，以使其配合比达到工程质量要求的最佳效果，这样才能确保顺利完成施工任务。

参考文献

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