原材料各組分對水泥混凝土影響的探討

郭鵬飛

(山西省交通規劃勘察設計院，山西 太原 030012)

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原材料各組分對水泥混凝土影響的探討

郭鵬飛

(山西省交通規劃勘察設計院，山西 太原 030012)

根據不同原材料各組分在水泥混凝土中產生的作用進行原理性分析，通過配合比設計中原材料的選取關系進行試驗研究，最后對混凝土構件的病害進行檢測，并對由原材料產生病害的因素進行分析總結。綜合考慮各組分的影響，對配制出高性能和耐久性混凝土提供分析依據。

配合比設計中各組分原理性分析；原材料對產生混凝土病害的因素

1 混凝土中各組分作用分析

1.1 水泥

水泥主要有硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復合硅酸鹽水泥。按照水泥標準檢驗，水泥本身的技術指標如細度、強度、凝結時間、標準稠度用水量、安定性等都能滿足國家標準的要求。以往一直追求混凝土強度，使水泥廠采取使用助磨劑磨細、摻用“增強劑”等，增加了開裂敏感性和不利于混凝土長期性能穩定性和耐久性的成分。通過大量試驗研究可知，產生這些問題的主要原因與水泥中混合材的品種和摻量變化有直接關系，特別是使用同一強度等級的水泥配制某強度等級的混凝土時水泥用量差別很大，對混凝土企業提高產品質量、控制成本帶來很大的困難，所以要根據水泥的性能來配制相應的混凝土。

1.2 骨料

骨料也稱集料，在混凝土中將粒徑小于4.75 mm的天然砂、人工砂等稱為細集料，大于4.75 mm的碎石等稱為粗集料。如果骨料和水泥粘結的好，就可以提高混凝土的強度。集料的壓碎值、堅固性、含泥量和密度等指標都要符合相應規范要求，關鍵的是集料級配應按相應的比例進行調整，級配如果選擇不當，以致骨料空隙過大，則需要多耗費膠凝材料漿體才能使混凝土獲得一定的流動性，以及硬化后的性能指標，如強度、體積穩定性、耐久性等。

1.3 外加劑

以高效減水劑為主的混凝土外加劑是現代混凝土重要的物質基礎之一，是混凝土技術發揮的重要里程碑，在改善混凝土性能上幾乎是無所不能的技術措施。其主要功能有：改善流變性能、調節凝結時間、改善耐久性和其它性能等。但主要問題在使用過程中，經常出現水泥與外加劑適應性差、強度波動大、混凝土滯后泌水、凝結時間不正常等問題，從而給混凝土生產和質量控制帶來了不利影響，也給企業帶來了一定的經濟損失和聲譽影響。

1.4 摻合料

目前所用到的摻合料有：粉煤灰、粒化高爐礦渣粉、鋼渣粉、硅灰、纖維和復合摻合料等。混凝土為滿足施工性能，提高流動性后，很容易使混凝土產生離析和泌水，摻入礦物細摻料后，改善了拌合物的粘聚性，最主要的是摻合料可以代替部分水泥、成本低廉，經濟效益顯著，能改善混凝土綜合性能，例如：改善了混凝土的抗凍性、抗滲性、抗硫酸鹽侵蝕等耐久性能。

1.5 拌合用水

符合國家標準的生活飲用水，可以直接用來拌制混凝土。地表水、地下水和其它用水應進行檢驗，合格后才允許使用。

當砂石含泥量和石粉含量較高時，經常出現外加劑在做水泥凈漿流動度試驗時效果很好，但當用相同摻量配制混凝土時，混凝土拌和物流動性很差，或者干脆不流動。經過大量試驗分析發現，干集料吸走了大量的水分甚至外加劑，才會發生上面的情況。所以我們可以預濕骨料進行配合比試驗，施工現場也可以制作預濕骨料噴淋專用設備安裝到生產線用于生產，達到節約減水劑，保證工作性，預防坍落度損失且降低混凝土成本的目的。

2 混凝土配合比設計中原材料的要點分析

混凝土配合比設計，是根據所選擇的原材料有合理且經濟的定量比例，有與施工工藝條件相適應的拌合物流動性，并在硬化后達到設計的性能要求。拌合物的性能和硬化后試塊就需要進行一系列的試驗研究分析，選擇出最優混凝土配合比，并根據施工情況加以修正。

(1)試配強度計算：fcu,0≥fcu,k+1.645σ(強度等級

(2)水膠比確定：W/C=αafb/(fcu,0+αaαafb)，要注意其它規范要求最大和最小水膠要求，其中根據所選碎石或卵石進行系數選取。

(3)砂率確定：根據水膠比、粗集料最大公稱粒徑和砂的細度模數按經驗表進行查選。

(4)用水量確定：根據水膠比、粗集料最大公稱粒徑和砂的細度模數按經驗表進行查選，再根據外加劑的減水率進行折減。

(5)膠凝材料用量確定：C0=用水量/水膠比，要注意其它規范要求最大和最小膠凝材料要求；摻合料用量不能超出規范要求的最大摻量，最關鍵是根據以往積累的經驗數據進行選擇，現在耐久性比強度更重要，所以要進行不同摻量的摻合料進行正交試驗。

(6)計算配合比：可以按密度法和體積法計算，然后進行試拌，保持水膠比不變，調整其它參數(適當調整砂率、水泥漿、外加劑摻量)，這是整個配合比設計最關鍵的一步，使性能符合設計施工要求，最后進行修正后提出試拌配合比。

(7)試拌配合比：在試拌配合比的基礎上進行強度試驗，中間為試驗配合比，上下兩個配合比的水膠比宜比試拌配合比分別增加和減少0.05，用水量應與試驗配合比相同，砂率可分別增加和減少1%左右，拌合物性能都應符合設計和施工要求。

(8)應進行7 d和28 d抗壓強度試驗，7d的強度可以作為參考。

(9)根據28 d抗壓強度試驗結果，繪制強度和膠水比的線性關系圖或插值法確定略大于試配強度對應的膠水比，然后調整所用材料用量。再進行表觀密度校正，實測值和計算值之差的絕對值不超過計算值的2%,可以維持不變，超出后應將每項材料用量均乘以校正系數(δ=實測值/計算值)。

(10)對耐久性有設計要求的混凝土，做相關的耐久性試驗，從原材料選擇上就要進行耐久性試驗。

3 結 論

混凝土要進一步可持續發展，面臨著環境惡化和資源短缺等問題，除了對材料的技術性與經濟性提出要求以外，還要求它具有環境協調性，也就得從節省資源、高耐久性與再生利用的角度出發來發展現代混凝土。

[1] 普通混凝土配合比設計規程(JGJ55)[S].

[2] 公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程(JTG E30)[S].

2016-03-15

郭鵬飛(1983-)，男，工程師，研究方向：公路工程試驗檢測。

U416.216

C

1008-3383(2016)07-0022-02