研究系統(tǒng)化的高性能混凝土配合比設(shè)計要點

張永逸，伍尉名

(貴州宏信達高新科技有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550014)

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研究系統(tǒng)化的高性能混凝土配合比設(shè)計要點

張永逸，伍尉名

(貴州宏信達高新科技有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550014)

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

系統(tǒng)化高性能混凝土；原材料；粗集料；礦物摻和料

1 技術(shù)要點

1.1 原材料選擇

(1)水泥

系統(tǒng)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(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生；③要求水泥具有較高的強度，當(dāng)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(dǎo)致混凝土的坍落度受到嚴重損失，甚至出現(xiàn)假凝現(xiàn)象。對相容性產(chǎn)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(tǒng)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(xué)選擇，是高性能混凝土配置的基礎(chǔ)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(shù)在2.5～3.2這一范圍內(nèi)，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(yīng)當(dāng)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(zhì)量較好的混凝土。經(jīng)過相關(guān)實驗表明，應(yīng)當(dāng)將粗集料壓碎指標(biāo)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(jié)料之間的結(jié)合面就越小，這就導(dǎo)致混凝土強度產(chǎn)生微觀不連續(xù)性，混凝土強度越高，這種現(xiàn)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(yīng)當(dāng)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(yīng)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(yīng)當(dāng)在30%以內(nèi)；對于超量取代水泥時，超量系數(shù)不應(yīng)大于25%。

1.2 配合比參數(shù)的確定

(1)當(dāng)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(wěn)定、性能較高的混凝土。所以，用水量要結(jié)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(zhì)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(wěn)定性之間的矛盾進行科學(xué)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(yōu)砂率也存在一定的變化。高性能混凝土可以根據(jù)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(shù)進行設(shè)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(yīng)當(dāng)處在1個較為適合的范圍內(nèi)，凝膠材料一般應(yīng)當(dāng)在450～600 kg/m3之間，這其中的礦物微細粉的用量應(yīng)當(dāng)在凝膠材料總量的40%以下。

(6) 添加高效減水劑，可以實現(xiàn)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(jié)合=坍落度來確定，其摻量一般在凝膠材料質(zhì)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(shè)計的實例分析

2.1 設(shè)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(yīng)當(dāng)在180～220 mm之間。

2.2 設(shè)計原則

對混凝土配合比進行設(shè)計的過程中，需要將普通的混凝土配合比作為基礎(chǔ)方法。并且根據(jù)假定給出的參數(shù)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(shù)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(shè)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(shè)計步驟

所設(shè)計的適配強度應(yīng)該為fc28=624 MPa。此外，水膠比的設(shè)計，利用清華大學(xué)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(shè)計，其中粉煤灰的取代量應(yīng)該為18%，控制超量系數(shù)為1.1。礦粉取代量應(yīng)為20%。隊友外加劑摻量的設(shè)計，所使用的凝膠材料為27%。對砂率進行設(shè)計的過程中，按照經(jīng)驗進行分析，取值為38%。

和以上步驟相結(jié)合，對配合比設(shè)計參數(shù)進行選定，并且假定混凝土的表觀密度為2 450 kg/m3，經(jīng)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(fā)生的擴展度進行測定。利用反復(fù)試拌、調(diào)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(shè)計要求。

利用以上方案，并經(jīng)過實驗驗證，表明這項指標(biāo)和設(shè)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(zhì)量較為均勻。

3 結(jié)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(shè)的質(zhì)量。現(xiàn)階段，國內(nèi)外的相關(guān)科研人員開發(fā)出了多種試驗評價方法。應(yīng)用較多的技術(shù)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(nèi)的相關(guān)技術(shù)人員在實際應(yīng)用的過程中，要結(jié)合施工的具體情況，這是提高試驗方式適用性的關(guān)鍵。

[1] 景淑媛,杜文舉,楊元意. T梁C55高性能混凝土配合比設(shè)計研究[J]. 四川理工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)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(shè)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(shè)計的技術(shù)要點與應(yīng)用分析[J]. 交通世界(工程技術(shù)),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