基于最优混合设计法的路用混凝土配合比优化

 基于最优混合设计法的路用混凝土配合比优化

邱秋明

深圳市盐田港建筑工程检测有限公司 广东省深圳市 518115

摘要：经济的发展，社会的进步推动了我国综合国力的提升，也带动了混凝土工程建设的步伐。长期以来，提高水泥混凝土路面寿命是国内外学者的研究重点，尤其是日益严重的超载现象导致水泥路面板开裂，路面寿命周期明显缩短。混凝土强度及耐久性很大程度取决于其原材料的种类及性能，根据工程实际要求确定原材料后，配合比成为混凝土强度的决定性因素。按照相关规范确定基准配合比设计后，实验室配合比优化可以确保混凝土工作性和强度满足实际要求。

关键词：最优混合设计法；路用混凝土；配合比

引言

一般而言，用于混凝土配合比设计优化的主要方法是正交设计法，在涉及各因素水平较少时，正交设计法是一种比较合适的方法，因其操作简便，试验数量少且数据方便处理。当各因素水平变化范围小、考虑因素相对较少时正交设计可满足要求，但当研究多个因素在多水平下的变化情况时则显得复杂且效果不佳，这种情况下十分适合采用最优混合设计。

1建筑工程混凝土结构耐久性设计研究目的

土木工程在应用混凝土材料时需要做好耐久性设计，确保施工时混凝土的有效性，避免影响工程质量。混凝土结构施工是有一定的科学原理的，比如在混凝土施工中如果搅拌不均匀、温度应力失衡等，都可能带来混凝土裂缝、腐蚀等问题，影响混凝土工程项目的硬度、强度和安全性。

2基于最优混合设计法的路用混凝土配合比优化

2.1建筑工程混凝土结构耐久性方案实施评价

混凝土结构受环境条件影响，会导致自身性能失常，如果长时间处于恶劣环境中，混凝土耐久性发生劣化。因此在设计耐久性的方案中，为控制下降性能，会将性能水平确定在一个界限，如果下降的性能处在这一水平时，计算所得时间可以理解为此性能的应用期限，此界限范围表示为混凝土耐久性极限。具体设计时，使用年限控制就是基于耐久性极限这一条件来设计材料性能，确保混凝土结构劣化速率在预定使用年限范围内。也就是说在耐久性设计中，需要重点考虑的三大要素为使用年限的设计、受环境影响混凝土结构性能劣化以及耐久性极限。“结构耐久性”在相关标准中有被定义，即混凝土结构在考虑到环境影响以及日常使用养护的基础上，其结构、构件的适用性以及安全性能在规定使用年限中的持续有效性。是对上述三要素的覆盖。耐久性问题的产生原因是由于混凝土及其组成材料受环境作用而出现劣化。研究发现，结构劣化成因主要是混凝土孔隙结构在连通外界后，由于化学活性的作用，而使自身物质、能量与外界环境置换；混凝土钢材存从性质上看存在电化学活性，受外界条件作用而形成化学变化。分析缓凝土结构劣化中的环境影响因素，主要能产生作用的环境条件有：大气环境、腐蚀性介质、地下水环境。而所导致的混凝土结构劣化显现在混凝土材料上以及混凝土钢材劣化过程，前者包括反复冻融、腐蚀性介质而导致的性能影响，后者则是混凝土表面中性化或混凝土内部被氯离子入侵而腐蚀了钢筋结构。除此之外，特殊情况混凝土硬化后内部会发生反应，造成材料劣化，具体反应有硫酸盐和碱-骨料反应等，并且也将此当做耐久性问题。结合上述内容，有关标准有说明，将混凝土材料与结构从耐久性角度来分析，依据其构造肌理受环境类别影响而导致的不同结果进行了相应的划分，大体如下：①正常环境，混凝土钢筋受一般大气影响而出现腐蚀；②温度异常环境，混凝土反复受冻后融化而导致材料损伤；③被一起归类为海洋氯化物、除冰盐以及氯化物环境，此环境下混凝土内部结构受到氯离子侵蚀；④化学腐蚀环境，混凝土遭遇地下水、大气污染物侵蚀而劣化。因此，要想做好厂房混凝土结构耐久性设计，首先需要明确耐久性设计的目标。在混凝土材料中，不同材料的选择，要根据建筑工程设计标准，结合工程所在地的环境勘测数据及施工条件，选择优质的材料。水泥材料，水泥砂浆的强度关系到整个混凝土结构的耐久性。

2.2强化设计质量控制意识

为真正处理好混凝土施工质量问题，应积极转变思想，增强质控意识，正确清晰认知混凝土质量的价值和重要性。在建筑混凝土工程设计环节必须达到技术标准，加大规范力度，同时其深度需满足国家要求。除此之外，一定要全面了解与掌握建设方面具体要求，特别是结构功能与等级方面的要求。当开展结构现浇作业时，应针对施工荷载、温湿差异等提前编制合适的预案，由此防止产生较大不良影响，造成工程质量降低的严重后果。当实际开展施工时，为达到抗裂要求，需要综合考虑配筋率、钢筋直径等要素。在设计保护层厚度时应根据实际情况选取合适的设计模式。若某些部位较为薄弱，大幅提高裂缝发生率，对此应该合理配置加强筋。对于设计人员而言，需要明确混凝土质量方面出现概率较大的问题，特别是部分通病，应明确其原因并有效避免，逐渐增加经验。

2.3C30透水混凝土在工程路面中的配合比设计

随着骨料粒径的增加，混凝土的孔隙率增大，抗压强度先增大后减小，在骨料粒径5～10mm时，混凝土抗压强度最高，透水系数随着骨料粒径的增大而增大。随着水胶比的增大，混凝土的抗压强度和透水系数均逐渐降低。随着水泥用量和硅灰用量的增大，混凝土的抗压强度增大，但水泥用量增大透水系数会逐渐降低。透水混凝土工程施工方法对透水混凝土的面层美观性、强度和透水系数会有较大影响，通过精细控制，能够配制出透水结构层强度36.4MPa，面层强度34.8MPa，透水系数分别为4.23mm/s和4.09mm/s的设计要求，在面层磨光时达到石子与石子连接、表面平整为最佳状态，防止后期车辆碾压导致石子掉落等情况的发生。

2.4混凝土浇筑技术

从图1可以看出，混凝土浇筑的作业条件主要分为三种。第一，浇筑混凝土的过程中，土层段中的模板、钢筋、顶埋件以及管线需要全部安装完毕，并且施工人员还要检查安装的是否合理，是否符合标准。第二，浇筑混凝土用的架子以及支架需要提前搭建完成，并且需要经过相关的检查后才能投入使用。第三，需要检查水泥、砂砾等外加剂是否能够通过检验，能否符合检查标准。在进行混凝土浇筑之前，施工人员需要对混凝土进行更好的管理，尽量让混凝土保持流动的状态，因为混凝土在经过长时间的静置后，导致内部结构更加趋于稳定，因此很容易出现凝结的现象。因此为了防止混凝土出现凝结的现象，需要施工技术人员提前对混凝土进行二次搅拌，防止在接下来的浇筑过程中出现麻烦。如果在浇筑施工的过程中，出现了暴雨等天气，应该立即停止浇筑过程，防止过多的水分进入到混凝土中，使混凝土的质量受到严重影响。在浇筑混凝土时，施工人员应当注意以下几点：首先在入模的过程中，不能将混凝土集中在冲击模板和钢筋骨架中，如果浇筑高度大于2米的话，应立即采用串筒、溜管下料的形式降低浇筑高度。其次要求混凝土必须在规定的时间内完成浇筑，如果浇筑时间过长的话，会导致混凝土出现断裂现象。并且两次混凝土浇筑时间的间隔不能过长，一般不能超过2个小时以上。

图1混凝土浇筑图

结语

综上所述，混凝土结构是影响建筑工程建设质量的关键要素，必须从工程设计管理和技术应用等方面加大投入，合理优化混凝土结构效果，促进工程整体建设质量的提升，在为社会提供更为优质工程产品的同时，获得更好的工程效益。

参考文献

[1]高敏慧．多因素养分密度效应试验及模型研究［D］．哈尔滨：东北农业大学，2015：25-31．

[2]吕亭豫，李荣庆，王鹏飞.海港混凝土结构耐久性设计国内外对比及工程应用[J].水运工程，2021（10）：161-167.收件地址：邱秋明 13714662993 深圳市龙岗区园山街道安良路1号一楼A区