胡银生 张杰
中国建筑第二工程局有限公司海南分公司 海南 海口 571135
摘要：只有通过严格的原材料选择配比合理的、性能质量高的模板工艺，加之细致的施工和优良的后续维护，才能达到表面光洁的效果。结合工程实例发现，不同配比的混合料对砂浆的强度和浆体的平整度有较大影响。基于此，本文对清水混凝土配合比设计的优化措施与应用研究展开讨论。
关键词：清水混凝土；配比设计优化
引言：清水混凝土的概念早在上个世纪就提出了，许多建筑师认为材料本身的特性越来越能反映建筑的质量。近年来，清水混凝土的使用越来越普遍，越来越多的建筑设计使用清水混凝土。由此可见，清水混凝土的发展前景是十分可观的，随着社会的进步和专业工艺水平的提高，清水混凝土的应用效果还将进一步得到优化。
1、项目概况与关键技术难点
由于混凝土强度高、钢筋密集、浇筑深度大、泵升高等诸多因素，要求混凝土具有高流动性和良好的和易性，关键技术是根据当地情况选择原材料进行搅拌部分的设计。混凝土常见外观缺陷的原因及措施可看出,影响混凝土外观的主要因素有:第一，粉料颜色的均一性、细度(比表面积)等；第二，混凝土配合比(浆体体积、水胶比、砂率等)；第三，砂石级配；第四，外加剂含气量、气泡稳定性及与水泥的适应性等。
清水混凝土有两个技术难点，一是根据行业标准《清水混凝土应用技术规程》JGJ 169，当钢筋混凝土节点的最大间距不能满足国家标准《混凝土结构施工规范》GB50010时，清水混凝土的质量不宜高于C40。但是，C60清水混凝土的设计质量，必须充分考虑水泥中含有大量的材料，要求水化热高，导致裂缝发生的概率大；其次，C60清水混凝土具有粘结力强的特性，不适合泵送。项目工程需要超高抗裂泵，这对混凝土的刚性指标强度有一定的影响，鉴于上述两个难点，有必要权衡利弊，精心设计，优化配合比[1]。
2、原材料的选择
首先，水泥的选择是整个工程的重中之重。所选用的水泥不仅强度稳定、耗水量低、稠度符合标准，而且与混合料的匹配性好，项目工程可以采用嘉善南方水泥厂P.052.5标准硅酸盐水泥。必须使用同一批熟料，磨料、混合料和石膏的品种和用量要稳定。其次，粉煤灰采用F级一级灰，要求质量稳定，灰质坚实，颜色均匀，项目工程可以提供上海宝钢含钙灰。项目利用江苏苏泊特公司提供的减水剂，采用高减水率、与含水泥材料匹配性好、侵入损失小的高性能混合料。
最后，水应该使用生活饮用水。
3、清水混凝土配合比设计
3.1 计算理论配合比
第一，配制试配强度，根据fcu.o=1.15fcu.k，得出fcu.o=69Mpa。第二，根据以往经验，并通过试验确定选定水胶比为0.30适配。第三，计算用水量，结合外加剂的高减水率，还有以往的经验，来确定用水量mwo=150kg/m3。第四，计算胶凝材料用量分别为mbo=mwo/（W/B）=500kg/m3，第五，外加剂的掺量依照厂家推荐掺量a=1.0%-1.2%。第六，根据高强混凝土配合设计要求，矿物掺合料掺量范围大致在30%-40%，具体掺量通过试验确定最优的方案。第七，砂率的选定，参考超高层泵送经验，假定砂率s=48%。具体经试验适配确定。第八，粗、细骨料用量采用质量法进行计算，根据公式 s=mso/（mso+mgo）×100%，mfo+mco+mgo+mso+mwo=mcp，mcp=2380kg/m3；分别计算出mso=813，mgo=881。
3.2 配合比优化
配合比设计可结合实际情况，综合考虑配制强度和其它配合性能、长期性能和耐久性以及经济成本；根据上述理论配合比概念，制定了混凝土强度和性能技术要求，混凝土施工控制在650-30mm范围内，配合比设计优化的主要思路如下：
首先，试验考察了需水量比、污泥净含水率、各配比强度随结构的变化曲线，以确定气囊和矿粉的最佳掺量。通过分析，得出不同掺量的水泥砂浆的需水率、净污泥流动性和抗拉强度是不同的。需水率低，强度高，但流体不好，不宜泵送，因此应相应增加安全气囊，以调节混凝土的流量。C3的需水量最大，为104%。C3的配合比为水泥：气囊=70:30，可见气囊掺量为30%时，需水量较高，砂浆抗压强度低于对照C1，气囊含量不宜过高；在综合分析C4、C5、C6、C7对比型数据的基础上，确定了线性回归方程和具体的拟合方法，矿粉掺量为12%，掺量为24%，混凝土的工作能力和强度最佳，可降低水化热，延缓峰值，降低成本，实现经济环保。
第二，通过对三种砂况的适当检验，研究了砂率与混凝土流量及现场泵送工
况的关系。综上所述，D1试验强度高，但现场泵压高，流体差，有泌水现象，不适用于超高裂纹泵，铸造单元气泡多，不密实，影响外观，D2具有强度合格、流动性好、试样质量好的特点，适用于超高压泵。
第三，研究分析了非常敏感的高性能混合料对混凝土磨合的影响，对混凝土现场膨胀的影响可控制在650以内。总之，如果混合剂量为1.0%和1.1%，则混合损失较高。如果现场出现紧急情况，混凝土不能及时浇筑，会造成质量问题，外加剂设为1.2%，坍落度损失最小，坍落度保持性好。现场静置两小时后，膨胀率仍能保持在650mm，尽量避免突发事件，以规避风险，减少损失。
3.3确定施工配合比
通过对混凝土拌和性能和力学性能试验数据的分析，需要结合以往其他工程清水混凝土拌和部分的数据。
4、配合比设计分析
第一，不同配比的混合料对砂浆的强度和浆体的平整度有很大的影响，合理的掺量不仅可以提高砂浆的流动性，优化孔结构，改善渗漏，减缓氯离子的扩散速度，抑制碱骨料反应，有效降低混凝土湿热峰值，防止温度裂缝的产生，同时也降低了混凝土成本，注重节能环保[2]。
第二，合理的砂率可以降低混凝土的真空度，使混凝土更加密实，增加混凝土的流动性，减少钻孔，保证成品无明显缺陷，超高压泵也可以轻松地执行。
第三，强力混合料的掺量不仅可以大大降低用水量，提高混凝土强度，而且可以减少折光损失，规避风险，保证质量。
第四，选择一个合理的流动性指标，既能使施工方便，又能使混凝土保持在一起，而不是简单的分离和涂抹，使混凝土更加均匀，结合工程设计，确定了C60在650.30mm处的延伸，混凝土的可利用性较好，在轻微的二次振动作用下，能很好地填充结构，满足设计要求，确保施工质量。
5、清水混凝土的应用
对于表面光洁的混凝土工程，要达到看得见的混凝土效果，就必须对柱、墙的外观进行检查，在优化搅拌部位之前，混凝土的外观是不均匀的，局部有垫面，优化后的配合比，在相同的施工条件下，混凝土图像均匀致密，无误差，气泡很小，很少，达到了清水混凝土的效果。
第一，浆体体积、水胶比和砂率对实际外观甚至球囊性能都有很大的影响。浆体体积最大，水胶比次之，砂率最小。第二，集料分类对混凝土外观乃至气泡有很大影响，粗颗粒较多时，砂石破碎，砾石光学性能和气泡性能提高。第三，混合料的集料性和气泡稳定性对混凝土的外观和发泡性能有很大影响，气泡稳定性差不利于质量控制。当混凝土含气量在2%-3%之间时，混凝土的外观和透气性能最佳。第四，工程应用表明，在相同的施工条件下，优化后的混凝土配合比可以取得良好的效果。
总结：综上所述，清水混凝土在我国建筑工程领域中尚处于发展阶段，但已经表现出了明显的应用价值与性能优势。在实践中，为了确保清水混凝土的应用质量达到理想水平，需要做好配合比的精准控制与优化设计，从而实现其材料特性的充分发挥，为建筑综合质量的强化提供助力。
参考文献
[1]林辉,张玉峰,朱爱民等.清水混凝土配合比设计的优化与应用[J].中国标准化,2019(16):10-11+14
[2]姜峰.基于裂缝控制技术及配合比优化设计的混凝土应用研究[J].黑龙江水利科技,2021,49(01):206-211