探析高性能混凝土配合比設計的影響因素

姚凱

沈陽政基市政工程質(zhì)量檢測有限公司

探析高性能混凝土配合比設計的影響因素

姚凱

沈陽政基市政工程質(zhì)量檢測有限公司

當前，我國國民經(jīng)濟水平大幅度提高，工程建設領(lǐng)域獲得了良好的發(fā)展，因此，高性能混凝土的應用受到了更多的關(guān)注與重視。要想提高結(jié)構(gòu)工程的整體質(zhì)量與投入使用后的性能，首要任務就是提高混凝土的強度，因而需要對高性能混凝土的配制提起足夠的重視，并對其原料的選擇、外加劑的優(yōu)化選擇、配合比設計等方面進行嚴格的控制與管理，從而提高高性能混凝土的質(zhì)量與性能，進而將結(jié)構(gòu)工程的整體水平提升一個檔次。

高性能；混凝土；配合比；設計；影響；因素

一、高性能混凝土的特點

（1）高性能混凝土（HPC）應該具有一定的強度和高抗?jié)B能力，高強度不是必需的，中、低強度同樣也可以。

（2）HPC具有很好的工作性能，其拌和物具有較高流動性，混凝土在成型的過程中不分層、不離析，易充滿模型；對于泵送混凝土、自密實混凝土良好的可泵性、自密實性則是兩者特有的性能。

（3）HPC的使用壽命長，對于一些特護工程的某些特殊部位，控制結(jié)構(gòu)設計的是耐久性，而不是混凝土的強度。高性能混凝土應用的主要目的是能夠使混凝土結(jié)構(gòu)安全可靠地工作50～100年以上。

（4）HPC具有較高的體積穩(wěn)定性，即混凝土在硬化早期水化熱較低，硬化后期收縮變形較小。

二、高性能混凝土配合比設計的影響因素分析

1.水泥中的粗細骨料質(zhì)量問題

（1）石存在的質(zhì)量問題

在我們國家混凝土應用技術(shù)落后的極大原因是水泥中的粗細骨料品質(zhì)很低劣。當前國內(nèi)粗骨料大多數(shù)依然是來自分散的規(guī)模很小的采石場，依然是使用落后的破碎機破碎石塊，造成石子形狀及其不規(guī)則，其中含有很多的針狀或者片狀骨料。

（2）砂存在的質(zhì)量問題

目前天然砂變的很少，使用的人工砂生產(chǎn)成本日漸提高，并且人工砂的細度模數(shù)和粒徑級配還沒有嚴格的控制，很難成為實際的商品材料。砂的產(chǎn)地很多，每個產(chǎn)地又有不同的特點，因此，不同批次的砂粒在很多方面差別很大，使混凝土的單方用水量不能減少，進而使混凝土的早期干縮開裂可能性提高。相關(guān)的主管部門對此問題的高度重視是處理好細骨料質(zhì)量問題的關(guān)鍵，在無天然砂的地區(qū)，人工砂的加工生產(chǎn)是必須的。

2.水泥質(zhì)量的問題

目前，國產(chǎn)水泥應用的是與世界同步的標準，大型水泥生產(chǎn)廠生產(chǎn)的水泥質(zhì)量標準與發(fā)達國家的水泥品質(zhì)幾乎沒有什么很大的差距。但在生產(chǎn)過程中控制不夠穩(wěn)定，在質(zhì)量上存在大大小小的波動，同一家的水泥生產(chǎn)廠在不同批次的水泥中的依然存在離散性等問題。

3.外摻合料質(zhì)量問題

外摻合料是配置HPC重要的成分，它的重要性體現(xiàn)在節(jié)約水泥，改善混凝土的和易性，填充膠結(jié)材料的空隙，參與水化并改善混凝土的界面結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)體的致密性和耐久性能也將大幅度地提高等多個方便。現(xiàn)在用于配置HPC的外摻合料品種不多，主要有硅灰和粉煤灰等。

三、加強高性能混凝土配合比設計的有效措施探究

1.原材料選擇的主要策略

（1）水泥

對于水泥的選擇，通常情況下需要優(yōu)先選擇旋窯生產(chǎn)的硅酸鹽水泥，并且該硅酸鹽水泥的強度等級不能低于42.5。水泥的細度是對混凝土造成影響的主要因素，水泥磨得越細，水化反應就越充分，早起強度就越高，同時比表面積就會越大。然而，需要注意的是，水泥的細度并非越細越好，如果水泥的細度過高，就會造成水化熱過大，從而會致使混凝土的內(nèi)部產(chǎn)生裂縫，進而會影響混凝土的后期強度及混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及耐久性，因此，需要將水泥的細度進行嚴格的控制。

（2）粗集料

在混凝土結(jié)構(gòu)中，粗集料起到了骨架的作用，其重要性可見一斑。基于此，首先，在配制高性能度混凝土的過程中，需要選擇質(zhì)地堅硬的碎石，并將碎石的壓碎指標控制在小于12%的范圍之內(nèi)，同時需要將碎石的抗壓強度控制在混凝土抗壓強度指標的1.5倍之上。其次，在混凝土初凝時，需要選取近似于立方體形、表面粗糙并且棱角較多的碎石，從而提高混凝土的粘結(jié)性。

（3）細集料

一般說來，砂材質(zhì)的優(yōu)劣，會在很大程度上影響C60以上混凝土和易性，因而在高性能混凝土的配制過程中需要盡可能地選擇含沙量較少、級配較高、石英顆粒含量多的河砂或者江砂。并將砂子的細度模數(shù)控制在2.6～3.1的范圍之內(nèi)，如果砂子的細度模數(shù)不足2.6，配制出來的混凝土就會過于黏稠，為施工中的混凝土振搗提高了難度，如果砂子的細度模數(shù)超過3.1，就容易致使配制的混凝土在運輸或者澆筑過程中產(chǎn)生花白或者離析等問題，從而對高性能混凝土的質(zhì)量及性能造成不利影響。

（4）高效減水劑

高效減水劑是高性能混凝土配制中常用的原材料，質(zhì)量較高的高效減水劑可以將實際減水率控制在25%左右，在高性能混凝土的配制過程中摻入高效減水劑，就會將混凝土的流動性大大提高，并且將混凝土的和易性進行改善，同時還會提高混凝土的抗彎、抗壓性能。對于高效減水劑的使用，需要注意采用二次摻入法，從而可以將坍落度損失減少。

2.水灰比的確定

在高性能混凝土的配制過程中，其水灰比的計算不能直接應用普通混凝土的計算公式，其水灰比的計算需要依據(jù)試驗資料進行統(tǒng)計，并根據(jù)混凝土強度與水灰比的關(guān)系式，通過計算法及作圖法對混凝土的配制強度相對應的水灰比進行計算。如果在高性能混凝土強度試驗中運用到多個配合比，就需要將其中的一個配合比作為基準配合比，并將其他配合比與基準配合比進行比較，同時需要將其他配合比控制在比基準配合增加或者減少0.02～0.03的范圍內(nèi)。

3.集料用量

在高性能混凝土的配制中，集料用量的控制極為重要，通常情況下可以用以下公式進行計算：

S0=[G0/(1-QS)]QS

式中：G0為每立方碎石的用量；Vs代表0.9～0.95 m3；每立方中的碎石質(zhì)量為Vs×碎石松散容量；S0指的是每立方砂的用量；Qs代表砂率，通常情況下需要將其控制在28%～36%之間。

4.用水量

在對高性能混凝土配合比進行計算時，其用水量需要在普通混凝土用水量的基礎上用減水率法進行一定程度的修正，在不摻外加劑的混凝土用水量中將依照外加劑減水率計算得出的減水量扣除，得到的結(jié)果就是摻減水劑時的用水量。高性能混凝土配制過程中，對用水量的計算還需要要通過試驗確定外加劑的減水率，從而提高用水量計算的科學性與嚴謹性。

[1]馬保國,王信剛,李相國,王凱.高性能混凝土配合比設計及其存在的問題[J].混凝土,2005(2)