高性能混凝土配合比設(shè)計及其存在的問題研究

黃波

摘 要 現(xiàn)階段，隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，人們也越來越關(guān)注建筑的安全性。當(dāng)下，時常也會有建筑安全問題的出現(xiàn)，有些是因?yàn)槭┕て髽I(yè)片面追求自身的經(jīng)濟(jì)利益，卻忽視了建筑質(zhì)量問題，而導(dǎo)致質(zhì)量問題出現(xiàn)的其他因素也不少，其中多以混凝土強(qiáng)度問題為主，進(jìn)而促使建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題發(fā)生。而高性能混凝土恰好能很好地解決上述質(zhì)量問題，它具有較高的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及耐久性，但為了充分發(fā)揮高性能混凝土的效能，則必須設(shè)計出最理想的配合比，及時發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)計中存在的問題，以便從根源上將混凝土質(zhì)量缺陷問題加以解決。

關(guān)鍵詞 混凝土;配合比;高性能;設(shè)計

1高性能混凝土配合比設(shè)計的基本思路

高性能混凝土與傳統(tǒng)混凝土技術(shù)相比差異較大，在設(shè)計高性能混凝土配合比時，不可套用普通混凝土配合比設(shè)計方法，應(yīng)根據(jù)高性能混凝土的特點(diǎn)，結(jié)合試驗(yàn)來考慮配合比設(shè)計。

1.1 高性能混凝土的集漿比

清華大學(xué)吳中偉教授提出了密實(shí)體積法則，即混凝土是以石子作為骨架，沙子充實(shí)石子間的縫隙，再灌入漿體填充砂子與石子間的縫隙。水、凝膠材料、沙子、石子密實(shí)之后體積的總和共同組成了混凝土的體積。在砂石材料級配良好能形成骨架密實(shí)型情況下，認(rèn)為是合理的集漿比，能保證良好的工作性能的同時有效地提高混凝土耐久性和強(qiáng)度。

1.2 高性能混凝土的膠凝材料選用

混凝土中膠凝材料一般是指水泥和摻和料，單純使用水泥，不摻用摻和料時，不能具有高性能混凝土的品質(zhì)。混凝土中摻高質(zhì)量的摻和料和適量的外加劑的雙摻技術(shù)，是制作高性能混凝土的重要技術(shù)手段之一。①水泥材料：水泥的品種很多，不同品種的水泥各種性能也不盡相同。高性能混凝土通常有高強(qiáng)度要求，對水泥自身的強(qiáng)度不能太低，一般選取強(qiáng)度等級為42.5級及以上的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，也可根據(jù)高性能混凝土的特殊性能要求選擇其他品種的水泥。②摻和料：主要是指優(yōu)質(zhì)粉煤灰、磨細(xì)礦渣物、硅灰等。高品質(zhì)的粉煤灰形態(tài)多數(shù)是空心微珠玻璃球，使摻用粉煤灰的混凝土施工需要的流動性、黏聚性等工作性良好，同時使硬化的干縮變形較小。粉煤灰中活性摻和料具有與水泥水化生成的氫氧化鈣反應(yīng)的特性，生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣膠凝體，不僅改善了混凝土的耐久性，而且提高了混凝土的強(qiáng)度。磨細(xì)礦渣的成分與水泥接近，屬于具有自水化硬化的性能的活性摻和料，摻用磨細(xì)礦渣的混凝土具有更高的抗化學(xué)及電化腐蝕耐久性，且水化熱較低。

1.3 高性能混凝土配比的用水

水灰比低是高性能混凝土的特點(diǎn)之一，用水量應(yīng)根據(jù)減水劑的效果經(jīng)試驗(yàn)試拌綜合確定，且水質(zhì)需達(dá)到國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)，水中不應(yīng)有油脂和泡沫，也不應(yīng)有明顯的顏色和異味，嚴(yán)禁將未經(jīng)處理的海水用于混凝土的拌制。

1.4 高性能混凝土配比的粗細(xì)集料

在混凝土組成材料中的粗細(xì)集料對混凝土起骨架作用，其中小顆粒集料填充大顆粒的空隙，集料的質(zhì)量在一定程度上影響了混凝土的質(zhì)量。高性能混凝土對集料的要求也就更高。①粗集料：宜采用質(zhì)地堅(jiān)硬、潔凈、級配合理、粒形良好、吸水率小、空隙率小的碎石。最大粒徑不宜超過26.5mm，碎石含泥量控制在0.5%之下，泥塊含量低于0.25%，壓碎值指標(biāo)不大于18%，堅(jiān)固性宜小于8%，空隙率應(yīng)小于40%，吸水率小于2%。其他的技術(shù)要求要與國家現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范相符。②細(xì)集料：宜選用取潔凈、級配良好、空隙小、吸水率低的天然中粗河砂，細(xì)度模數(shù)在2.6～3.2，含泥量要低于2.0%，泥塊含量要低于0.5%，有害物質(zhì)含量等其他的技術(shù)要求要與國家現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范相符[1]。

1.5 高性能混凝土的外加劑

高性能混凝土一般需要用高效減水劑或者高性能減水劑，通過較高的減水率來達(dá)到較低的水灰比，通過一定的引氣性提高混凝土的耐久性和工作性能。現(xiàn)階段主要用的外加劑是以聚羧酸系等高性能減水劑。外加劑的質(zhì)量應(yīng)符合國家或行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。外加劑摻量應(yīng)根據(jù)工程的施工和使用要求、當(dāng)?shù)卦牧稀⑹┕鉁睾铜h(huán)境條件等因素，結(jié)合試配綜合確定。

2高性能混凝土配合比的設(shè)計方法與步驟

高性能混凝土的配合比應(yīng)根據(jù)原材料、設(shè)計強(qiáng)度等級、耐久性以及施工的工作性能要求，通過計算、試配和調(diào)整等步驟綜合確定。①根據(jù)結(jié)構(gòu)物設(shè)計要求和施工工藝要求，計算其混凝土的配制強(qiáng)度和水膠比，并對照相關(guān)規(guī)范能否符合要求，并確定各參數(shù)。②計算用水量、膠凝材料，摻和料和水泥用量。③根據(jù)粗骨料的技術(shù)指標(biāo)、混凝土拌合物性能和施工要求確定砂率。粗集料空隙率和砂的粗細(xì)程度對砂率的影響較大。④粗、細(xì)集料的用量確定。粗集料一般是多種單粒級配或連續(xù)級配通過一定的摻配比例組成需要的連續(xù)級配，并能使粗集料的空隙率最小。⑤配合比的試配調(diào)整確定。混凝土配合比應(yīng)在計算的配合比的基礎(chǔ)上進(jìn)行試拌，通過調(diào)整配合比的一些參數(shù)使混凝土的工作性能符合設(shè)計要求，確定外加劑的摻量和適用性，在試配的基礎(chǔ)上進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，繪制強(qiáng)度和膠水比的線性關(guān)系圖或插值確定大于配制強(qiáng)度對象的水膠比，并進(jìn)行相關(guān)耐久性試驗(yàn)驗(yàn)證，最終確定配合比。

3高性能混凝土設(shè)計存在的問題

3.1 粉煤灰等摻和料的質(zhì)量和摻量的難以控制

高性能的混凝土的耐久性一般是通過粉煤灰等摻和料加來實(shí)現(xiàn)。混凝土耐久性差的主要原因是單純水泥水化硬化后會產(chǎn)生氫氧化鈣和水化鋁酸鈣，在水的作用下會造成軟水侵蝕，導(dǎo)致混凝土的孔隙增大。粉煤灰的等活性摻和料具有于水泥水化生產(chǎn)的氫氧化鈣反應(yīng)的特性，減少或者消除氫氧化鈣等的損害。摻和料中活性成分的質(zhì)量和摻量就決定了混凝土中有害成分減少的程度，因此應(yīng)嚴(yán)格控制摻和料的質(zhì)量和通過大量的試驗(yàn)來選擇合適的摻量。

3.2 引氣成分對混凝土外觀質(zhì)量的影響

外加劑中引氣成分的存在，使大量微小的氣泡發(fā)布在混凝土中，改善了混凝土的和易性，阻斷了毛細(xì)通道提高了混凝土的耐久性。但是氣體的引入也會使混凝土模板接觸面的質(zhì)量難以控制，因此應(yīng)對外加劑的引氣成分通過多次試驗(yàn)來確定。

4結(jié)束語

該文對高性能混凝土配合比設(shè)計的一些思路做了初步的分析，對高性能混凝土的配合比設(shè)計方法及步驟進(jìn)行了簡要的闡述。對其存在的一些問題進(jìn)行了分析并提供了一些解決的思路。高性能混凝土將在更多更廣的領(lǐng)域應(yīng)用，其設(shè)計方法也將越來越成熟。

參考文獻(xiàn)

[1] 繆昌文.高性能混凝土在建筑工程中的應(yīng)用[J].混凝土與水泥制品，2018，（5）：3-4.