二十年前，配合比的理論基礎(chǔ)就是比表面積法，以及在此基礎(chǔ)上制定的規(guī)范，可以說混凝土科學(xué)技術(shù)理論就是在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。

那時(shí)，依據(jù)理論和規(guī)范做具體的配合比工作，基本上滿足工程需要，也基本符合工程實(shí)際。

但現(xiàn)在，用二十年前的比表面積理論和規(guī)范來指導(dǎo)現(xiàn)代混凝土，特別是高性能混凝土的配合比工作，已經(jīng)是錯(cuò)誤很大，相差千里了。

比如說，二十年前，以比表面積法為理論基礎(chǔ)制定的配合比規(guī)范認(rèn)為，提高砂率，強(qiáng)度就必然會(huì)相應(yīng)降低，可是對(duì)現(xiàn)代高性能混凝土來說，卻不是這樣；加大水灰比，強(qiáng)度也必然會(huì)相應(yīng)降低。對(duì)現(xiàn)代低水膠比混凝土來說，這個(gè)說法也不一定對(duì)。

以上種種原因，使現(xiàn)代混凝土的配合比工作，從理論到規(guī)范，都出現(xiàn)了混亂和問題，以致現(xiàn)在工地上的配合比工作，主要靠工程師們的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，靠老一代傳幫帶。

所以我們必須重新建立配合比問題的理論基礎(chǔ)，使它能和現(xiàn)代混凝土的技術(shù)進(jìn)步相匹配、相適應(yīng)，并在此基礎(chǔ)上建立新的符合工程實(shí)際的規(guī)范來。

但現(xiàn)代混凝土的配合比工作，受太多因素影響。建立新理論，制定新規(guī)范，絕不是一件容易之事，也絕非個(gè)人之力所能為。下面根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，來講解現(xiàn)代混凝土的在做配合比時(shí)應(yīng)注意的原則及事項(xiàng)。以拋磚引玉，向各位專家學(xué)者請(qǐng)教。

為什么說舊的配合比理論指導(dǎo)不了現(xiàn)代混凝土的配合比設(shè)計(jì)？主要原因就是舊的配合比理論是以比表面積法為依據(jù)的。而隨著現(xiàn)代混凝土技術(shù)的不斷發(fā)展，在具體的配合比工作中，用舊的比表面積法指導(dǎo)配合比工作，已經(jīng)出現(xiàn)了很大的誤差，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

舊的配合比理論認(rèn)為，砂率對(duì)強(qiáng)度有直接影響。砂率越高，強(qiáng)度越低。在現(xiàn)代混凝土中，砂率的大小對(duì)強(qiáng)度已經(jīng)沒有明顯影響。尤其是在較大水灰比時(shí)。

舊的混凝土理論中，水灰比和強(qiáng)度是最重要的關(guān)系式，即水灰比越大，強(qiáng)度就越低。在現(xiàn)代混凝土中，特別是對(duì) C40 以上混凝土，理論和實(shí)際的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)找不到相關(guān)性。作者近些年在幾個(gè)機(jī)場(chǎng)做的部分干硬性混凝土配合比。水灰比從 0.38 到 0.45，試驗(yàn)的結(jié)果使作者認(rèn)為：當(dāng)水灰比在這個(gè)區(qū)間時(shí)，強(qiáng)度的大小和水灰比的大小沒有相關(guān)性。

過去，工地上的配合比工作是在半理論半經(jīng)驗(yàn)的狀態(tài)下進(jìn)行的。半理論主要是以比表面積法為基礎(chǔ)，最大密度法和斷檔級(jí)配法為輔助；半經(jīng)驗(yàn)是指僅僅靠理論還是做不了一個(gè)實(shí)際工程的配合比。比如，我國(guó)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（2000 年版）中，要做配合比有兩個(gè)重要的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)——回歸系數(shù)αa 和αb，就主要靠工程師的經(jīng)驗(yàn)選取，否則，配合比是做不出來的。

現(xiàn)在，根據(jù)比表面積理論作出的水灰比原則、砂率選取原則、水泥用量選取原則，根據(jù)作者在上面表 1、表 2、表 3 中的分析，都出現(xiàn)了錯(cuò)誤，這就說明過去的配合比理論已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代混凝土了，也就是說，用老的配合比理論來指導(dǎo)現(xiàn)代混凝土，已經(jīng)是錯(cuò)誤的了。

這一點(diǎn)，從我國(guó)目前正在使用的《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（2000 年版）中，也能得出同樣的結(jié)論。在這本規(guī)程中，做配合比的第一步就是水灰比的確定，第二步是水泥用量的確定，第三步是砂率的確定。而這三步如何確定，主要是以比表面積的理論為基礎(chǔ)的。而這個(gè)理論根據(jù)作者在施工現(xiàn)場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)指導(dǎo)現(xiàn)代混凝土已經(jīng)是錯(cuò)誤的了。

為什么會(huì)出現(xiàn)以上情況？這主要是由于近二十年來，混凝土科學(xué)技術(shù)出現(xiàn)了以下的重要變化。

3.1 粗骨料

在 20 世紀(jì)以前，加工粗骨料的機(jī)械采用擠壓式的工作原理（即顎破式）。這種方式生產(chǎn)出來的碎石，針片狀含量遠(yuǎn)大于規(guī)范要求，對(duì)混凝土的強(qiáng)度影響較大。而現(xiàn)在我們采用的破碎機(jī)械，其工作原理是錘擊式（即錘破或反擊破）。

采用這種方式破碎的粗骨料，針片狀含量完全滿足規(guī)范要求；過去粗骨料粒徑一般用 2～4cm，大于當(dāng)前高性能混凝土中大多數(shù)采用的 1～2cm 粒徑。粒徑的減小使原來粗骨料顆粒內(nèi)部的軟弱面和解理面對(duì)混凝土強(qiáng)度的負(fù)面影響降低，也使水泥石與骨料粘結(jié)面，這個(gè)薄弱環(huán)節(jié)對(duì)強(qiáng)度的負(fù)面影響降低；過去的混凝土粗骨料用量較大，一般在 1200kg/m3 左右，而現(xiàn)在的高性能混凝土其粗骨料用量一般在 1000kg/m3 左右。粗骨料用量的降低也使其對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響程度大大降低。

3.2 水灰比

在 20 世紀(jì)以前，由于施工工藝落后，高效減水劑未投入使用等原因，我們?cè)诠こ讨袑?shí)際使用的混凝土，其水灰比極少有小于 0.4 的。而現(xiàn)在，隨著高效減水劑投入使用，各種新的礦物摻合料被大量使用，水灰（膠）比小于 0.4 的混凝土被廣泛用于工程中。

3.3 強(qiáng)度

在 20 世紀(jì)以前，工程中使用的基本上是 C30 以下混凝土。那時(shí)候 C30 被人們認(rèn)為就是高強(qiáng)度等級(jí)混凝土。現(xiàn)在，C40 以上混凝土在工程中的用量已遠(yuǎn)大于 C30 以下混凝土。建筑物中的重要結(jié)構(gòu)，如板、梁、柱等，已基本上不使用 C30 以下混凝土了。

3.4 水泥細(xì)度

在 20 世紀(jì)以前，由于受水泥生產(chǎn)技術(shù)落后的局限，水泥的細(xì)度很難達(dá)到 300m2/kg 以上。而現(xiàn)在，隨著機(jī)械工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)現(xiàn)在 42.5水泥的細(xì)度一般在 330～350m2/kg之間，52.5 水泥的細(xì)度一般在 380m2/kg 以上，有的甚至超過了 400m2/kg。水泥細(xì)度的增加使比表面積的大小對(duì)強(qiáng)度的影響力大大減弱了。

3.5 其他

混凝土工業(yè)方面：高性能混凝土的大量應(yīng)用，泵送技術(shù)的大量應(yīng)用，大摻量粉煤灰的應(yīng)用，高效減水劑的應(yīng)用；水泥工業(yè)方面：閉路磨的使用，細(xì)度的大幅度提高，高效選粉機(jī)和助磨劑的使用等，都使混凝土技術(shù)有了徹底的改變。

近二十年來，我國(guó)的混凝土科技界出現(xiàn)了一個(gè)怪現(xiàn)象：一個(gè)有幾十年經(jīng)驗(yàn)的科技工作者、教授甚至院士，指導(dǎo)不好工程現(xiàn)場(chǎng)遇到的、可能是很普通的技術(shù)問題；任何權(quán)威的著作，或大家公認(rèn)的結(jié)論，都能在施工現(xiàn)場(chǎng)找到反證。

綜上所述，用二十年前的比表面積理論和規(guī)范來指導(dǎo)現(xiàn)代混凝土，特別是高性能混凝土的配合比工作，誤差很大。配合比工作已經(jīng)由原來的半經(jīng)驗(yàn)、半理論的模式走向完全靠經(jīng)驗(yàn)的模式。以致現(xiàn)在工地上的配合比工作，主要靠工程師們的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行。

所以，必須重新建立新的配合比理論，使它能和現(xiàn)代混凝土的技術(shù)進(jìn)步相匹配、相適應(yīng)，并在此基礎(chǔ)上建立新的符合工程實(shí)際的規(guī)范。

建立新理論，制定新規(guī)范，絕不是一件容易之事，也絕非個(gè)人之力所能為。本文是作者在這個(gè)問題上所做的一些探索性的工作。

作者對(duì)做現(xiàn)代混凝土配合比時(shí)要堅(jiān)持的幾個(gè)重要原則先做必要的說明。

4.1 坍落度

首先要考慮的是坍落度，這是最重要的。坍落度的大小當(dāng)然與混凝土結(jié)構(gòu)的尺寸，是鋼筋混凝土還是素混凝土及鋼筋的密集程度，地上還是地下及是否是高層建筑，是泵送還是現(xiàn)場(chǎng)攪拌，是冬天還是夏天，水泥情況及強(qiáng)度等許多因素有關(guān)。

一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的工程師要根據(jù)以上情況確定工程所需的坍落度。我們要確定一個(gè)最重要的原則，就是坍落度越小，混凝土的抗凍、抗?jié)B、抗裂縫、抗碳化能力及耐久性越好。

具體地說，這個(gè)問題很復(fù)雜，決不能說所有情況下混凝土都絕對(duì)符合這一原則（比如高溫大風(fēng)等其他特殊情況就不一定符合這一原則），但作者認(rèn)為，在目前混凝土技術(shù)發(fā)展水平的情況下，這個(gè)原則基本上是正確的。

我們要明確的是，坍落度是我們施工工藝的需要，而不是混凝土或工程的需要。在鋼筋密集、體積較小、樓層較高、特別是現(xiàn)在大都采用的是混凝土泵來輸送時(shí)，我們的施工工藝水平，不能把坍落度小的混凝土注入這些構(gòu)件，并保證它們的密實(shí)性。所以，必須確立的原則是，增加坍落度，是當(dāng)前施工工藝水平的需要。

我國(guó)在 20 世紀(jì) 70 年代以前，提倡使用干硬性混凝土，特別是在機(jī)場(chǎng)、碼頭和混凝土預(yù)制構(gòu)件這些領(lǐng)域，通過強(qiáng)震成型等方法，大大減少了這些領(lǐng)域里的混凝土裂縫，提高了工程質(zhì)量。那時(shí)候我國(guó)的施工工藝原則和配合比原則，也是盡可能地降低坍落度，使用干硬性混凝土。

但從 20 世紀(jì) 70年代末，由于高效減水劑的出現(xiàn)，水灰比得到了大幅度的降低。那時(shí)候人們認(rèn)為，強(qiáng)度、裂縫等許多問題，都是水灰比過大造成的，而高效減水劑解決了水灰比問題。并且干硬性混凝土施工難度大，勞動(dòng)強(qiáng)度高，所以，施工中盡可能避免使用干硬性混凝土這一原則，除了在機(jī)場(chǎng)、少數(shù)預(yù)制構(gòu)件等行業(yè)還在使用外，在其他行業(yè)，特別是房屋建筑行業(yè)，逐漸放棄使用干硬性混凝土了。工地上逐漸大量使用塑性混凝土、流動(dòng)性混凝土和高性能混凝土，其特點(diǎn)就是坍落度越來越大。

現(xiàn)在，我們反思這一原則的變化，對(duì)混凝土和工程的質(zhì)量，特別是耐久性，是有利還是無利？

首先要分析研究，高效減水劑都帶來了哪些變化？主要是水灰比的大幅度降低。現(xiàn)在工地上很少用到水灰比大于 0.5的混凝土，特別是水膠比，就更低了。混凝土的單方用水量也基本上被控制在 160kg 以下，這些都是高效減水劑帶來的變化。這些變化使混凝土的 28 天強(qiáng)度更高了，施工時(shí)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度降低了。

但同時(shí)我們要看到，放棄優(yōu)先使用干硬性混凝土這一原則，出現(xiàn)了一個(gè)大的變化，就是單方混凝土的容重降低了。粗骨料用量同時(shí)也降低了。這使混凝土的體積穩(wěn)定性變差了，產(chǎn)生收縮裂縫的可能性增加了。

還有一個(gè)比較嚴(yán)重的問題，也是目前科技界爭(zhēng)議較大的一個(gè)問題，就是使用高效減水劑對(duì)混凝土的質(zhì)量和耐久性帶來的負(fù)面影響。許多人通過試驗(yàn)認(rèn)為，高效減水劑增加了混凝土的收縮，增加了產(chǎn)生裂縫的可能性。特別是加速了干縮，這些都對(duì)耐久性帶來了極不利影響。作者根據(jù)自己的工程實(shí)踐，也贊同這一看法。

綜上所述，作者認(rèn)為，盡可能降低坍落度，重新提倡優(yōu)先使用干硬性、半干硬性或塑性混凝土，盡可能少用大流動(dòng)性混凝土，仍然是目前情況下做好配合比的第一指導(dǎo)原則。過去之所以放棄這一原則，主要是被高效減水劑對(duì)強(qiáng)度的提高，對(duì)水灰比的大幅度降低等正面影響迷惑了，而對(duì)它的負(fù)面影響很少研究，這一點(diǎn)值得反思。

4.2 粗骨料

在滿足強(qiáng)度和施工工藝要求的前提下，盡可能增加粗骨料用量應(yīng)該是配合比的重要原則。粗骨料的減少就會(huì)提高砂漿漿體的體積，而漿體體積的增加就會(huì)使裂縫發(fā)生的可能性增大，如果是暴露在空氣中的構(gòu)件，干縮變得相對(duì)嚴(yán)重，耐久性變差。同時(shí)也使水泥用量增加，工程成本也隨之會(huì)增加。

由于作者在工程實(shí)踐中沒有使用過斷檔級(jí)配法，所以，一直提倡使用連續(xù)級(jí)配。目前，當(dāng)碎石采用錘破或反擊破，而非顎破時(shí)，我國(guó) 2～4cm 規(guī)格碎石的針片狀含量已基本滿足規(guī)范要求。在此情況下，當(dāng)構(gòu)件的鋼筋間距在 8cm 以上時(shí)，作者認(rèn)為，粗骨料的最大粒徑應(yīng)為 4cm，而不是 2cm。

4.3 水泥用量

在滿足強(qiáng)度和施工工藝要求的前提下，盡可能降低水泥用量是配合比的重要原則。水泥用量過大可能帶來的不利影響是水化熱過高，裂縫增多，抗凍抗?jié)B性能下降，發(fā)生假凝的可能性增大，耐久性變差，工程成本隨之增大，也對(duì)環(huán)境保護(hù)不利。特別是細(xì)度大于 380m2/kg、終凝時(shí)間低于 3 小時(shí)的水泥，負(fù)面影響可能就更明顯、更嚴(yán)重。所以，我們應(yīng)考慮盡可能降低水泥用量。

以上是作者認(rèn)為做好現(xiàn)代混凝土配合比的三個(gè)指導(dǎo)原則。和過去盡可能降低砂率和水灰比的指導(dǎo)原則相比，變化較大。作者經(jīng)過實(shí)踐認(rèn)為，對(duì)現(xiàn)代 C40～C60 混凝土，砂率和水灰比對(duì)混凝土各項(xiàng)性能指標(biāo)的影響已經(jīng)變得復(fù)雜，是提高好還是降低好要根據(jù)具體情況而定。所以，盡可能降低砂率和水灰比已不能作為現(xiàn)代混凝土配合比設(shè)計(jì)的指導(dǎo)原則。

以上原則在指導(dǎo)一個(gè)具體工程的配合比設(shè)計(jì)時(shí)，意義很大。比如，在試驗(yàn)室做配比時(shí)，粗骨料用量由 1450kg 到1500kg、水泥用量由 300kg 到 330kg，進(jìn)行小量的調(diào)整時(shí)，對(duì)混凝土強(qiáng)度和其他性能指標(biāo)影響不是很明顯，試驗(yàn)室就很難對(duì)比出優(yōu)劣來。但用以上原則進(jìn)行取舍，就比較方便。

在現(xiàn)代混凝土中，以下幾個(gè)問題可能同時(shí)成立：

綜上所述，混凝土耐久性就越來越好。