混凝土配合比的前世今生

对现代混凝土来说，无论是理论基础，还是在理论基础之上建立起来的规范，都出现了许多新问题。这些问题是怎么产生的？如何解决？这些是当前困扰混凝土科技界最严重的技术难题。

1、配合比的前世今生

二十年前，配合比的理论基础就是比表面积法，以及在此基础上制定的规范，可以说混凝土科学技术理论就是在此基础上发展起来的。

那时，依据理论和规范做具体的配合比工作，基本上满足工程需要，也基本符合工程实际。

但现在，用二十年前的比表面积理论和规范来指导现代混凝土，特别是高性能混凝土的配合比工作，已经是错误很大，相差千里了。

比如说，二十年前，以比表面积法为理论基础制定的配合比规范认为，提高砂率，强度就必然会相应降低，可是对现代高性能混凝土来说，却不是这样；加大水灰比，强度也必然会相应降低。对现代低水胶比混凝土来说，这个说法也不一定对。

以上种种原因，使现代混凝土的配合比工作，从理论到规范，都出现了混乱和问题，以致现在工地上的配合比工作，主要靠工程师们的经验进行，靠老一代传帮带。

所以我们必须重新建立配合比问题的理论基础，使它能和现代混凝土的技术进步相匹配、相适应，并在此基础上建立新的符合工程实际的规范来。

但现代混凝土的配合比工作，受太多因素影响。建立新理论，制定新规范，绝不是一件容易之事，也绝非个人之力所能为。下面根据个人经验，来讲解现代混凝土的在做配合比时应注意的原则及事项。以抛砖引玉，向各位专家学者请教。

2、旧的配合比和现代混凝土的不适应性

为什么说旧的配合比理论指导不了现代混凝土的配合比设计？主要原因就是旧的配合比理论是以比表面积法为依据的。而随着现代混凝土技术的不断发展，在具体的配合比工作中，用旧的比表面积法指导配合比工作，已经出现了很大的误差，主要表现在以下几个方面：

旧的配合比理论认为，砂率对强度有直接影响。砂率越高，强度越低。在现代混凝土中，砂率的大小对强度已经没有明显影响。尤其是在较大水灰比时。

旧的混凝土理论中，水灰比和强度是最重要的关系式，即水灰比越大，强度就越低。在现代混凝土中，特别是对 C40 以上混凝土，理论和实际的实验数据找不到相关性。作者近些年在几个机场做的部分干硬性混凝土配合比。水灰比从 0.38 到 0.45，试验的结果使作者认为：当水灰比在这个区间时，强度的大小和水灰比的大小没有相关性。

过去，工地上的配合比工作是在半理论半经验的状态下进行的。半理论主要是以比表面积法为基础，最大密度法和断档级配法为辅助；半经验是指仅仅靠理论还是做不了一个实际工程的配合比。比如，我国《普通混凝土配合比设计规程》中，要做配合比有两个重要的经验系数——回归系数αa 和αb，就主要靠工程师的经验选取，否则，配合比是做不出来的。

现在，根据比表面积理论作出的水灰比原则、砂率选取原则、水泥用量选取原则，根据作者的分析，都出现了错误，这就说明过去的配合比理论已经不适应现代混凝土了，也就是说，用老的配合比理论来指导现代混凝土，已经是错误的了。

这一点，从我国目前正在使用的《普通混凝土配合比设计规程》中，也能得出同样的结论。在这本规程中，做配合比的第一步就是水灰比的确定，第二步是水泥用量的确定，第三步是砂率的确定。而这三步如何确定，主要是以比表面积的理论为基础的。而这个理论根据作者在施工现场的经验发现，对指导现代混凝土已经是错误的了。

3、原因和困惑

为什么会出现以上情况？这主要是由于近二十年来，混凝土科学技术出现了以下的重要变化。

3.1 粗骨料

在 20 世纪以前，加工粗骨料的机械采用挤压式的工作原理（即颚破式）。这种方式生产出来的碎石，针片状含量远大于规范要求，对混凝土的强度影响较大。而现在我们采用的破碎机械，其工作原理是锤击式（即锤破或反击破）。

采用这种方式破碎的粗骨料，针片状含量完全满足规范要求；过去粗骨料粒径一般用 2～4cm，大于当前高性能混凝土中大多数采用的 1～2cm 粒径。粒径的减小使原来粗骨料颗粒内部的软弱面和解理面对混凝土强度的负面影响降低，也使水泥石与骨料粘结面，这个薄弱环节对强度的负面影响降低；过去的混凝土粗骨料用量较大，一般在 1200kg/m? 左右，而现在的高性能混凝土其粗骨料用量一般在 1000kg/m? 左右。粗骨料用量的降低也使其对混凝土强度的影响程度大大降低。

3.2 水灰比

在 20 世纪以前，由于施工工艺落后，高效减水剂未投入使用等原因，我们在工程中实际使用的混凝土，其水灰比极少有小于 0.4 的。而现在，随着高效减水剂投入使用，各种新的矿物掺合料被大量使用，水灰（胶）比小于 0.4 的混凝土被广泛用于工程中。

3.3 强度

在 20 世纪以前，工程中使用的基本上是 C30 以下混凝土。那时候 C30 被人们认为就是高强度等级混凝土。现在，C40 以上混凝土在工程中的用量已远大于 C30 以下混凝土。建筑物中的重要结构，如板、梁、柱等，已基本上不使用 C30 以下混凝土了。

3.4 水泥细度

在 20 世纪以前，由于受水泥生产技术落后的局限，水泥的细度很难达到 300㎡/kg 以上。而现在，随着机械工业技术的不断发展，我国现在 42.5水泥的细度一般在 330～350㎡/kg之间，52.5 水泥的细度一般在 380㎡/kg 以上，有的甚至超过了 400㎡/kg。水泥细度的增加使比表面积的大小对强度的影响力大大减弱了。

3.5 其他

混凝土工业方面：高性能混凝土的大量应用，泵送技术的大量应用，大掺量粉煤灰的应用，高效减水剂的应用；水泥工业方面：闭路磨的使用，细度的大幅度提高，高效选粉机和助磨剂的使用等，都使混凝土技术有了彻底的改变。