前言
新疆地区的气候特点是冬天寒冷、夏天炎热、昼夜温差大，多风干燥；地理特点是盐碱地多、表面土层浅、戈壁石含量大，卵石资源丰富。这些气候和地理特点对新疆地区的建筑工程施工有着很大的影响。商品混凝土在原材料选择、搅拌、运输、施工的过程中同样受到这些环境因素的制约和影响。石子骨料颗粒粗，砂细度模数大、含石量高，骨料颗粒级配差、含泥量高；新拌混凝土运距长、温度高、坍落度损失大、开裂风险大。目前，新疆大部分商混搅拌站技术人员在设计配合比时仍然采用过去假定容重法，在根据混凝土新拌合物的工作性调整配合比时简单地等质量去调整材料，这样就会产生“亏方”、“超方”的现象，给生产和管理带来麻烦。
针对这些影响因素和问题，通过采用高密实配合比设计理念，减少胶凝材料用量，以绝对体积法为基础对新拌混凝土的工作性进行调整，克服单方混凝土体积变化。本文以中低强度等级混凝土为主，主要针对C20～C40等级泵送混凝土，对搅拌站现有配合比进行优化。
1原材料
①水泥：新疆屯河水泥P.C32.5R、P.O42.5R；
②粉煤灰：新疆昌吉华电Ⅱ级粉煤灰；
③砂：天然砂，细度模数2.9，Ⅱ区中砂，含石量15%，含泥12%，表观密度kg/m3；天然砂，细度模数3.2，Ⅰ区粗砂，含石量32%，含泥量7%，表观密度kg/m3；
④石子：卵石，5mm～20mm，20mm～40mm，表观密度kg/m3；
⑤外加剂：聚羧酸系减水剂，含固量22%，减水率23%。
2搅拌站配合比
搅拌站原生产配合比、强度、工作性见表1。
3配合比优化
依据台湾科技大学 兆龙教授的高密实配合比设计理念和吴中伟院士简易配合比中砂堆石子的方法，本论文中提出一种新的堆积方法：首先用5mm～20mm粒径的石子填充20mm～40mm粒径的石子，得出最密实填充比例A，如式（1）；然后用砂填充按最密实比例堆积的石子，得到最密实堆积比例B，如式（2）。
式中，Ws：砂质量（kg）；
Wg1：5mm～20mm石子质量（kg）；
Wg2：20mm～40mm石子质量（kg）
3.1C30等级混凝土配合比
分别利用式（1）、式（2）确定骨料最密实堆积比例，最终确定骨料比例：20mm～40mm∶5mm～20mm=6∶4，见表2。混合后石子与砂比例：石子（混合后）∶砂=0.55∶0.45，见表3。
根据表2、表3计算1m3砂石用量，
砂石总量：20.02×=kg
砂：×0.45=kg
石：×0.55=kg
确定砂石孔隙Vv，
确定浆体体积Vp，根据实验，取浆体富余系数为1.15，根据计算水胶比为0.45，粉煤灰掺量为30%，根据工作性、强度来调整浆体体积、掺和料比例、外加剂用量。最终优化配合比及工作性、强度见表4。
3.2各强度等级混凝土配合比设计
其余各等级混凝土配合比设计步骤与C30相同，砂率以C30为基准进行调整。最终配合比、工作性、强度见表4、图1。优化配合比与搅拌站配合比对比如图2、图3所示。
4结果分析与调整
4.1结果分析
从表1、表2中可以看出，优化配合比的主要思路为：在满足工作性的基础上，通过高密实配合比设计理念，寻找骨料最佳堆积比例。对搅拌站原混凝土配合比大小石比例、砂率进行调整，有效的降低浆体体积，以此降低混凝土胶材和水泥用量，同时降低混凝土收缩。从图2、图3中可以看出，C20-C30等级混凝土单方胶凝材料、水泥用量比搅拌站降低15kg左右，C35、C40等级混凝土降低更多，最高达到44kg。同等混凝土工作性、强度与搅拌站原配合比相当，能够满足国家标准及工程对混凝土强度的要求。
从各个混凝土强度等级分析，在配合比优化的过程中，首先要满足新拌混凝土的工作性，在保证无离析、泌水的前提下尽量提高新拌混凝土的流动性，同时要考虑天气、温度、距离影响坍落度的损失，以满足现场操作工人施工方便，且不能加水，即满足工程需要的强度、耐久性。在满足工作性、强度、耐久性的前提下，对当地混凝土配合比进行优化。
通过高密实配合比设计思路，寻找骨料最佳堆积比例。中低强度等级混凝土中，粗骨料主要起到骨架的作用，能够有效地抑制混凝土的收缩，所以在满足工作性的前提下，尽量增加骨料体积，同时降低砂率，这是保证混凝土强度、耐久性的有效途径。同时降低浆体体积，能够有效地减少混凝土成本。
4.2原材料变化时混凝土配合比的调整
由于混凝土用原料来源不能保证稳定供应，所以混凝土配合比设计从最初的实验室配合比到生产配合比，重要的是根据原材料变化进行调整。过程中需要考虑原材料的变化、工程部位、施工条件、使用环境等因素的影响。
当混凝土用原材料变化时，混凝土配合比必须进行调整。各等级混凝土调整均以满足工作性、强度、耐久性为前提，调整时首先以骨料体积为原则，再根据粉煤灰等级、砂细度模数、大石子超粒径含量进行调整。具体调整方法有以下几种：
（1）砂为Ⅰ区粗砂时：
表5中混凝土配合比中砂含石量由优化配合比用砂的12%上升至34%，故需要调整砂率。调整方法为在优化配合比表2的基础上提高4个百分点，同时将砂增加量等体积从5mm～20mm石子中减去，这样可以得到最密实堆积效果。生产配合比现场效果见图4。
（2）砂变为Ⅲ区细砂：同等级混凝土在表2的基础上，砂率降低2～3个百分点，减少的砂质量在石子中等体积增加，石子堆积比例系数A不变，这样可以得到最佳堆积效果。
（3）掺和料需水量变化时：例如粉煤灰需水量比超过%时，此时降低粉煤灰掺加量，减少的质量在水泥中等体积增加，水胶比不变。最后重新核算浆体体积，得出新的骨料体积，按最初骨料堆积比例系数A、B同时调整骨料用量。
结论
（1）依据高密实配合比设计理念，在满足混凝土工作性、强度的前提下，可以降低胶材用量和水泥用量。优化后的搅拌站配合比胶凝材料和水泥用量降低15kg～40kg左右，C35、C40等级混凝土降低幅度较大；与此同时单位体积用水量有所降低。
（2）混凝土用砂、石变化时，可以根据等骨料体积为原则，重新堆积获得砂石堆积比例系数A、B进行调整。实验证明，调整后的配合比，新拌混凝土工作性满足要求，28天强度同样满足要求。
（3）通过绝对体积法对混凝土配合比进行调整，可以避免出现“超方”、“亏方”的现象。（来源：《混凝土世界》）