混凝土是將碎石或卵石與砂混拌，用以水泥漿為主的膠結材料粘接在一起的人造石。它可以塑造成梁、柱、板、基礎等各種結構形狀，可以配制符合結構性能要求的不同強度等級與性能，而且可以與鋼筋、預應力筋、增強纖維等結合成工程結構，因此它已成為當代建筑工程不可缺的最主要結構材料。隨著技術的進步，在出現高效減水劑后，配制高強混凝土成為現實，混凝土日益向高強度高性能方向發(fā)展；進入20世紀90年代，人們認識到磨細摻合料的作用，逐漸重視結構物的耐久性和壽命，導致混凝土向高性能的方向發(fā)展，在施工技術方面，則向大流動性泵送的方向發(fā)展。混凝土是水泥基多元復合材料，在配制混凝土時，諸元之間的增減、比例，對混凝土各種性能的影響，存在著一定的內在規(guī)律性，如水灰比與強度的規(guī)律，以及散見于其他文獻中的骨灰比、包蓋系數等的論述。

在混凝土技術發(fā)展到向高強、高性能、大流動性泵送施工方向發(fā)展的今天，有必要對混凝土配合比中諸元之間的配合與混凝土施工性、強度及長期性能之間關系的規(guī)律性進行探討。

NO.1

1骨灰比關系

骨灰比，顧名思義為混凝土中集料與水泥之比。在20世紀50年代以前，按重量計算的骨灰比多在7：1～10：1之間，隨著混凝土向高強、高性能方向發(fā)展，現在混凝土的骨灰比多在7：1 3.5：1之間。由于混凝土主要是由水泥加摻合料加水配成的漿體將散落的砂石混拌粘結在一起的，而且漿體的多少、稀稠，是否能包裹住砂、石，包裹砂、石后有多少余量，對混凝土拌合物性能及后期性能都有著密切的關系，因此稱之為漿骨比較合適。漿骨比的關鍵在于漿體量多少，配制某種強度等級的混凝土，首先要選定水泥，確定水灰比和單方用水量，自然就得出每立方米混凝土的漿體量。一般不摻引氣劑的混凝土含氣量約為1％，則9901減去漿體體積即為每立方米混凝土的集料體積。

NO.2

2砂漿與粗集料之間的關系

配制混凝土有一個概念，即砂漿在填滿粗集料的空隙后應有一定的富余量，以利于混凝土的流動性。砂漿體積與粗集料空隙體積之比稱為砂漿富余系數。有的文獻稱為包蓋系數或撥開系數，如下式所示：a=Vm／Vg式中，a一砂漿富余系數；vm一為砂漿體積(L)；Vg—一為粗集料空隙體積(L)。

砂漿富余系數越大，混凝土坍落度越大，流動性越好。干硬性混凝土的砂漿富余系數僅為1.1左右，坍落度為10~30mm的低塑性混凝土的砂漿富余系數為1.3左右，坍落度為70 90mm的塑性混凝土的砂漿富余系數為1.5左右，坍落度為130 150mm的流動性混凝土的砂漿富余系數為1.7左右，而坍落度為180～200mm的高流動性混凝土的砂漿富余系數為2.0左右。

NO.3

3粗集料與砂率的關系

從現行的《普通混凝土設計規(guī)程》中看出，砂率是水灰比的函數，是因為水灰比越小，混凝土的強度越高；水泥用量越多漿體量也越多，配置數量大體相同的砂漿所用的砂量就少的緣故。在具體工程中要根據設計要求，施工和易性等需要，選定了水泥、摻合料、水膠比和單方用水量，這樣每立方混凝土的漿體體積就確定了。余下的就是粗細骨料的體積。如何正確選定工程混凝土的最合適砂率，則與砂石的粒徑、級配相關。

NO.4

4粗集料物性與配合比的關系

如上所述，在設計混凝土配合比時，通過選定水泥、摻合料品種、水膠比及加水量，得出漿體量，又通過測試石子空隙率，選定單方石子用量和相應的砂率，混凝土配合比就初步形成了。鑒于細集料一砂是混凝土的重要組成部分，砂的級配、空隙率和細度對于配制性能優(yōu)良的混凝土，同樣不可忽視。但是在混凝土配合比中，砂與漿體的關系和粗集料與砂漿的關系卻有著根本性的不同。由于天然砂的級配都比較好，空隙率基本在33％～38％之間，漿體在填充砂空隙以后，往往余量很多。而優(yōu)質混凝土一方面要求漿體能充分包裹住砂，另一方面又不希望存在沒有細集料做支撐的多余漿體。由于砂的特點是細度細，比表面積大，細度模數低一些的砂較細度模數高一些的砂的比表面積明顯增大，所消耗的漿體量顯著增多，因此，對于一定量的漿體，砂粒細時，就需要減少砂用量，漿體才足以包裹住砂；砂粒粗時，必須增加砂率，砂粒才能充分占有漿體，避免出現沒有砂支撐的多余漿體。配置時要經過反復多次試驗，在配制混凝土時大體有以下規(guī)律：即用上述方法求出的砂率，基本上符合細度模數為2.5的中砂。砂子細度模數每減少0.1，在配制混凝土時宜減少1％的砂率，以利于漿體充分包裹住砂粒。反之砂細度模數每增加0.1，混凝土的砂率宜增加1％，以避免出現沒有細集料支撐的漿體。

如某工程混凝土設計的漿體量為330L，粗集料的空隙率為40％，要配置坍落度為180mm的大流動性混凝土，采用石子每立方米量為1 150/千克，石子實體積為1 150/2.7=426L，則砂漿體積為1000—426=574L砂漿含氣12L，砂漿體積則是574—12—330=232L，重量為232～2.65=615kg／m。此時的砂率為615／(1 150+615)～100％=34.8％。所用砂的細度模數為2.7，這樣就需要將砂率提高到37％，砂用量應改變成1770×37％=655kg/m3，石量調為1115kg/m3。

NO.5

結語

現從混凝土配合比相互關系中進行探討分析，從這些規(guī)律性中可以初步得出配制優(yōu)質混凝土應遵循的原則。首先是盡可能降低漿骨比值，即在符合混凝土施工性和強度等各種設計性能的基礎上，盡可能減少漿體含量，增加集料含量。減少漿體量的主要方法是減少單方用水量，在水膠比不變的情況，水泥和摻合料的數量也隨之降低，從而達到減少漿體含量的效果。同時可采取減水性外加劑、減水性摻合料和增加粗集料含量的方法得以實現。