0 前 言
随着我国基建的不断扩大，对大宗结构材料混凝土的需求也越来越大。因此，为了达到优质工程建设质量的要求，有必要对混凝土配合比设计做深入的研究。现行《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55—）中规定的配合比设计方法有以下4个主要步骤：①混凝土配制强度的确定；②混凝土配合比涉及的参数计算：水泥、掺合料、用水量、水胶比、外加剂、粗细集料用量；③混凝土配合比的试配、调整与确定；④有抗渗、抗冻、高强、泵送、大体积混凝土等特殊要求的混凝土进行相应的调整，依据以上步骤设计的配合比一般能满足施工要求，其主要以控制胶凝材料用量及水胶比大小来控制设计混凝土配合比的强度及耐久性。有研究表明，用水胶比公式计算设计配合比得出的强度存在30％左右的偏差，因而未能充分体现配合比设计的真正价值。
某些检测人员为了提高混凝土强度而单纯增加胶凝材料用量，为了保证混凝土施工和易性而使用砂率过大或计算水胶比不合理等都是当前混凝土配合比设计存在的突出现象，为了解决这些问题，依据多年的配合比设计经验总结，本文采用一种新的计算方法基于合理浆骨比的混凝土配合比设计对回弹强度的影响研究做验证分析，从而对管廊结构建设中最常见的Ｃ50混凝土配合比设计作进一步优化，使其达到成本最低，质量最佳的目的。
1 优化混凝土配合比的方式
1.1 合理选择原材料
不言而喻，配制混凝土所需要的各种材料品质好坏直接影响了成品的质量，混凝土配制的第一原则即选择合格的水泥、粗细集料、外加剂、矿物掺合料、拌和水等。
1.2 调整混凝土胶凝材料、水胶比、砂率
众所周知，混凝土配合比最主要的三个设计参数就是胶凝材料、水胶比和砂率，当混凝土内部结构达到最密实的情况下，抗压强度与水胶比是成反比的，因而从强度考虑则首先调整水胶比，从经济性考虑则调整胶凝材料用量，而从施工和易性考虑则调整砂率，三个重要参数相辅相成，需要结合实际需求加以调整。所以，在未改变原材料的前提下，优化配合比首先考虑的就是三个重要参数。
1.3 混凝土外加剂的选择
随着外加剂的不断发展，为了充分改善混凝土的综合性能，延长建筑物的使用寿命，外加剂的使用也越来越广泛，选择不同的外加剂并合理使用可以在混凝土的配合比优化设计方面起到良好的改善作用，如改善混凝土的流动性、凝结时间、抗渗、抗冻、抗裂、防水阻锈等性能。
1.4 矿物掺合料的用量
随着工业的不断发展，越来越多的工业废品被充分利用于混凝土中，如粉煤灰、矿渣粉、硅灰等，虽然可以有效解决废物排放困难等问题，但有研究表明：粉煤灰和硅灰在一定掺量下对混凝土抗Ｃl－渗透能力是有利的，超过一定的掺量对混凝土是不利的，因此，混凝土设计时要充分验证矿物掺合料选择，达到最佳的使用掺量。
2 不同方法混凝土配合比设计对应回弹强度对比
2.1 优化前配合比设计
2.1.1 原材料选择
1）水泥：宜良红狮Ｐ·Ｏ42.5水泥。
2）细集料：晋宁安兴砂石料厂机制砂，细度模数为2.3～3.0最佳。
3）粗集料：晋宁安兴砂石料厂机轧碎石，其最大粒径不宜大于26.5ｍｍ，要求满足合成级配5～25ｍｍ连续级配。
4）粉煤灰：云南恒阳电厂Ｆ类Ⅰ级粉煤灰。
5）减水剂：昆明龙俊工贸有限公司ＬＪ－ＰＣ高性能减水剂。
2.1.2 初步配合比设计
依托昆明巫家坝综合管廊目采用现行《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55—）中规定的质量法试配Ｃ50泵送混凝土配合比，经试配检测拌和物坍落度、和易性、表观密度、含气量、28d抗压强度均满足设计及规范要求，其配合比各材料用量如表1所示。
依据本文浆骨比计算法：混凝土浆骨比＝Ｍ（胶凝材料＋细骨料＋水＋减水剂）／Ｍ（粗骨料），该Ｃ50泵送混凝土配合比浆骨比为1.27，通过实际施工检测其3d、7d、14d、28d、56d混凝土试件及结构物回弹强度分析其增长规律如图1所示。
基于回弹强度增长规律及混凝土抗压强度分析，采用标准配合比设计法设计的配合比，其各项技术指标也能满足相关规范及施工要求，但从大量抗压强度试件破损情况看出配合比砂浆普遍比粗骨料多，试件顶面砂浆较多，浇筑到结构物中时坍落度控制不好极易导致混凝土中粗骨料下沉，上部浮浆较多而影响结构物整体强度及耐久性。
2.2 优化浆骨比配合比设计法
为了排除水胶比变化对混凝土强度的影响，在表1所示配合比基础上固定水胶比不变，调整胶凝材料、砂率等优化后，Ｃ50泵送混凝土配合比不同浆骨比对应的配合比材料用量及各项技术指标如表2～3所示。
通过表2中混凝土配合比标准试件抗压强度及各性能指标显示，浆骨比从优化前的1.27调整为1.23、1.20时，因砂率有所降低，起骨架作用的粗骨料增加，胶凝材料不变，但强度有所提高。浆骨比继续降低为1.17、1.16时，因混凝土的抗压强度主要由骨料的强度及骨料之间粘接界面的水泥浆强度和水胶比决定，混凝土的抗压破坏即骨料的破坏及骨料之间粘接界面的水泥浆破坏，虽然水胶比不变，但随着砂率减小及胶凝材料降低，对强度起关键作用的水泥浆体减少，导致其抗压强度有所下降，但各项指标均满足施工要求，其28d抗压强度也满足相关规范要求。浆骨比降为1.13时，因随着砂率的减小，对应粗骨料用量增加，减小了骨料的总比表面积，同时降低了骨料表面吸附水分的能力，使混凝土拌和物的施工和易性变差，因此易产生离析、泌水和流浆现象，不满足施工要求，其28d抗压强度也达不到Ｃ50混凝土的配制要求。
2.3 选取配合比进行施工验证
通过以上试验，分别选取Ｃ50－2、Ｃ50－3、Ｃ50－4三组配合比进行现场施工验证，检测其试件抗压强度及结构物回弹强度结果如表4所示。
由表4数据分析可知，浆骨比在1.16～1.20设计配合比其混凝土性能及抗压强度、回弹强度均较《普通混凝土配合比设计规程》（ＪＧＪ55—）中设计步骤设计的配合比强度有所提高，同时也能降低胶凝材料，节约成本。
3 结 语
本文总结的混凝土配合比优化方法，是基于Ｃ50配合比提出的合理浆骨比范围优化设计方法，是以满足设计强度等级和施工和易性为前提，同时考虑混凝土的经济性，其优点为：①在水胶比不变的情况下，采用调整胶凝材料用量和改变砂率，能较快调整出满足施工和易性的配合比；②优化后对混凝土试件抗压强度影响不大，但能明显提高结构物回弹强度，有利于常规检测方法检测，避免使用破损检测而影响结构物完整性；③选择合理的水胶比和砂率的情况下，能降低胶凝材料用量，确保混凝土配合比的经济性；④使用合理的砂率，能防止混凝土干缩裂缝的产生。
本方法基于砂子细度模数2.3～3.0的机制砂，粗集料5～25ｍｍ连续级配情况下，配制Ｃ50混凝土配合比，其他情况还需进一步研究。