研究系統化的高性能混凝土配合比設計要點

張永逸，伍尉名

(貴州宏信達高新科技有限責任公司，貴州 貴陽 550014)

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研究系統化的高性能混凝土配合比設計要點

張永逸，伍尉名

(貴州宏信達高新科技有限責任公司，貴州 貴陽 550014)

針對系統化高性能混凝土的配合比設計問題進行分析，提出了這種混凝土配合的技術要點，其中主要包括原材料選擇和配合比參數的確定。原材料有水泥、粗集料、礦物摻和料等。并結合相關案例分析了設計要求、設計原則、原材料、設計步驟等一系列問題。通過對這些問題的研究，以期為系統化高性能混凝土配合比技術提供一定的幫助。

系統化高性能混凝土；原材料；粗集料；礦物摻和料

1 技術要點

1.1 原材料選擇

(1)水泥

系統高性能混凝土所使用的水泥需要滿足以下幾個條件：①稠度小，進而保障混凝土在低灰比時獲得流動性較大；②利用較低的水化放熱量和放熱速度，避免因為溫差較大，導致裂縫的產生；③要求水泥具有較高的強度，當混凝土強度等級在C60以下時，可以利用42.5級礦渣水泥；④保障其和外加劑具有較強的相容性，水泥流變性受到所摻用的高效堿水劑的影響較為顯著，也就是外加劑和水泥的之間的相容性不高，會導致混凝土的坍落度受到嚴重損失，甚至出現假凝現象。對相容性產生影響的主要因素為水泥的SO3含量、熟料塑化度以及細度等。

(2)粗集料

在系統化混凝土中，粗集料占混凝土體積的65%～75%，是混凝土中的主要成分。因此，對粗集料進行科學選擇，是高性能混凝土配置的基礎性因素。①選擇顆粒較為圓滑、堅硬的河砂或者碎石作為細集料，控制器細度模數在2.5～3.2這一范圍內，將表觀的密度控制在2.15 g/cm3以上。②粗集料的吸水率較低，混凝土的強度比較高，并且具備較好的抗凍性和收縮值。因此應當保障粗集料的吸水率低于1%。③對于強度和模量均交稿的粗集料來說可以制成質量較好的混凝土。經過相關實驗表明，應當將粗集料壓碎指標控制在QA=10%-15%，將其表觀密度控制在2.65 g/cm3以上。④將粗集料尺寸加大，會在很大程度上降低混凝土強度，主要原因是粗集料粒徑越大，和膠結料之間的結合面就越小，這就導致混凝土強度產生微觀不連續性，混凝土強度越高，這種現象就越明顯。

(3)礦物摻和料

礦物摻和料屬于高性能混凝土中的必要組成部分之一。①在使用過程中，應當注意天然沸石粉和硅粉等礦物粉對水的需求量，其硫化效應較差，因此允許摻量較為有限，通常情況下不能超過10%②對于粉煤灰來說，其包含的煤種、燃燒情況和細度均存在著不同之處，同時也影響著漿體的流動性，一些粉煤灰取代了部分水泥之后，漿體的流動性有所增強，部分粉煤灰可能會降低漿體的流動性。所以，粉煤灰等取代水泥的最大量應當在30%以內；對于超量取代水泥時，超量系數不應大于25%。

1.2 配合比參數的確定

(1)當用水量在水灰比和原材料確定的情況下，利用最小加水量，進而得到體積較為穩定、性能較高的混凝土。所以，用水量要結合混凝土拌合物坍落度的大小來定。

(2)對水膠比進行嚴格控制，這可以保障高性能混凝土質量。對于地水膠比而言，可以使混凝土的孔隙率被降低，并且使孔隙的尺寸有所減小。利用混凝土低滲透性，對其耐久性提供保障。

(3)水泥漿和骨料之間的比是漿集比。對集料進行利用的過程中，將漿集體積比進行固定，使其達到35:65時，進而對強度、工作性以及體積的穩定性之間的矛盾進行科學解決。

(4)砂率對混凝土性能帶來一定的影響，高性能混凝土最優砂率也存在一定的變化。高性能混凝土可以根據膠凝材料的總量、粗骨料顆粒級配和凝膠材料的總量等因素進行確定，通常情況下采用37%～44%的。

(5) 對配合比參數進行設計的過程中，為了確保混凝土耐久性，混凝土中凝膠材料的總量應當處在1個較為適合的范圍內，凝膠材料一般應當在450～600 kg/m3之間，這其中的礦物微細粉的用量應當在凝膠材料總量的40%以下。

(6) 添加高效減水劑，可以實現混凝土大流動性能，其也是唯一途徑，高效減水劑的摻量需要結合=坍落度來確定，其摻量一般在凝膠材料質量的1%-2%之間。下表為混凝土拌合物的配合比：

表1 混凝土拌合物的配合比

2 配合比設計的實例分析

2.1 設計要求

某市一橋梁在20 m后張梁，將混凝土強度控制在C55，坍落度贏應當在180～220 mm之間。

2.2 設計原則

對混凝土配合比進行設計的過程中，需要將普通的混凝土配合比作為基礎方法。并且根據假定給出的參數來確定。

2.3 原材料

水泥使用的是P425，實測為28 d，控制其抗壓強度為48 MPa。砂子為中砂，選擇的細度模數為M=28，保障其含泥量為25%。選擇的石子為青川碎石5-25，保障石子中的含泥量為1%。對于粉煤灰的選擇，可以選擇75級，將細度控制在0.8%，設計流動度比為105%。選擇的外加劑的減水率為20%，保障其ph值為8.2。

2.4 設計步驟

所設計的適配強度應該為fc28=624 MPa。此外，水膠比的設計，利用清華大學曾提出的一個名為“改進保羅米公式”

fc28=0.304fce[(C+M)/W+0.62]

對單位用水量進行分析，W0=175 kg/m3，此外，對礦物摻和料的設計，其中粉煤灰的取代量應該為18%，控制超量系數為1.1。礦粉取代量應為20%。隊友外加劑摻量的設計，所使用的凝膠材料為27%。對砂率進行設計的過程中，按照經驗進行分析，取值為38%。

和以上步驟相結合，對配合比設計參數進行選定，并且假定混凝土的表觀密度為2 450 kg/m3，經過對其的計算，得出了初步配合比。實施實驗試拌過程中，仍需要使用坍落度法對拌合料坍落度值以及其發生的擴展度進行測定。利用反復試拌、調整以及對強度的測定等，進行多個方案的比較，然后確定實驗室配合比，通過以上實驗顯示，其強度滿足設計要求。

利用以上方案，并經過實驗驗證，表明這項指標和設計要求相符合，在澆筑過程中，混凝土拌合料的填充性良好，對其進行拆模后，土板的體質量較為均勻。

3 結束語

由此可以看出，對于高性能的混凝土工作性能評價要尋找另一途徑來提高施工建設的質量?，F階段，國內外的相關科研人員開發出了多種試驗評價方法。應用較多的技術包括：U型筒試驗、V型漏斗、Orimet儀法以及L型流動儀法。但國內的相關技術人員在實際應用的過程中，要結合施工的具體情況，這是提高試驗方式適用性的關鍵。

[1] 景淑媛,杜文舉,楊元意. T梁C55高性能混凝土配合比設計研究[J]. 四川理工學院學報(自然科學版),2015,(1):36-40.

[2] 付鋒艷. 高性能混凝土的耐久性機理及配合比設計要點[J].山西建筑,2015,(15):111-112.

[3] 夏鵬昊. 高性能水泥混凝土配合比組成設計的技術要點與應用分析[J]. 交通世界(工程技術),2015,(3):82-83.

2016-05-18

張永逸(1983-)，男，貴州貴陽人，助理工程師，研究方向：公路工程類。

U214

C

1008-3383(2016)07-0028-02