高性能混凝土配合比設計與施工技術淺析

丁 勇

（江蘇兆信工程項目管理有限公司， 江蘇 南京 210019）

0 引文

城市現代化建設速度在不斷加快，對于基礎工程建設需求量大幅度增長，所以對于混凝土用量以及其性能有著非常高的要求，在道路橋梁工程、水利工程等方面有著重要的應用。現階段，普通水泥混凝土在實際應用過程中存在著許多弊端問題，例如韌性差、脆性大、耐磨損程度低等，無法達到現階段基建工程的要求，因此對于高性能混凝土的應用顯得格外重要。

1 配合比設計

1.1 設計原則

普通水泥混凝土應用效果較差，高性能混凝土的應用越來越重要，其配合比設計通常主要建立在普通混凝土配合比設計的基礎之上，實質上是對普通混凝土配比的優化和完善，主要涉及到外摻劑應用、用水量控制、砂率、水膠比等多方面的內容，另外在配合比設計環節應充分結合其各種性能，嚴格遵守相關原則內容，首先應遵守混凝土密實體積原則，即混凝土在可塑狀態下的體積等于其組成材料密實狀態下的體積疊加；其次，在配合比設計時一定要遵守水膠比原則，如果水膠比值變大，在一定程度上可能阻礙混凝土強度增長，這項內容十分關鍵；與此同時，還需要滿足膠凝材料水泥用量最小原則，隨著時代的進步和發展，提升材料資源的利用率變得愈加重要，在具體的配比設計環節可以利用工業廢渣代替部分水泥，通過這種方式在一定程度上能夠有效實現對混凝土早期水化熱以及強度的有效控制，另外，通過工業廢渣代替部分水泥能夠大大降低材料成本消耗；同時在高性能混凝土配合比設計時一定要嚴格遵循最小單位用水量原則，在配合比設計時可以對外加劑進行科學的使用，在一定程度上能夠有效緩解坍損變化問題，可大大提升其流動性。定量設計方法、試驗試配法以及半定量分析法，被廣泛推廣應用在配合比設計方面，并擁有良好應用效果。

1.2 配置強度

在高性能混凝土配合比設計的過程中一定要滿足與《普通混凝土配合比設計規程》中的相關的規定。另外其配置強度需要滿足一定要滿足 fcu，0 ≥fcu，k + 1. 645σ的關系式，在這項關系式中fcu，O 通常主要指的是目標配置強度，以上關系式中的fcu，k + 1. 645σ通常主要代表的是立方體抗壓強度標準值，這項關系不等式中的σ 主要指的是標準差。混凝土強度標準值小于C20，σ取值應取為4.0；如果在C25～C45 的范圍內，σ取值為5.0；C50～C55 的范圍內，σ取值為6.0。如果在c60～c80 的范圍內，或者是超過其上限，那么都需要滿足fcu，0≥1. 15fcu，k的關系式。只有按照以上內容進行取值才能夠有效確保95%的保證率和離散率，才可能促使高性能混凝土應用價值有效提升。

1.3 水膠比

在高性能混凝土配合比設計環節可以參考以下水膠比值的確定內容，如果混凝土的強度等級為C50，那么則需要采用0.33～0.37 的水膠比；若強度等級為C60，那么需采用0.30～0.34 范圍內的水膠比；若強度等級為C80，那么則需要采用0.24～0.28 范圍內的水膠比；若強度等級為C90，那么則需要采用0.21～0.25 范圍內的水膠比，在水膠比確定時可以參考這些內容。在具體的配合比設計環節通常需要添加一些活性礦物摻合料。但是在一定程度上會對膠凝材料抗壓強度產生一定程度的影響，主要滿足關系式為 fb = k × fce，g，其中k 主要代表是影響系數。活性礦物摻合料產量影響系數詳細內容主要如表1 所示。

表1 活性礦物摻和料摻量影響系數

1.4 單位用水量

單位用水量控制環節非常關鍵，在單位用水量確定環節主要是綜合混凝土中的坍落度、粒徑最大值和粗集料類別等重要參數進行查表獲取。在配合比設計環節通常會考慮活性礦物和高效減水劑的有效應用，在實際應用時能夠大大降低用水量，與普通水泥混凝土相比，在一定程度上也能夠降低20～30 ㎏/m3的用水量，而且還可以有效提升混凝土整體的性能，會促使膠凝材料用量縮減，從而促使混凝土配制成本消耗減少。

1.5 膠凝材料用量

在膠凝材料使用的過程中通常需要將其用量進行嚴格控制，通常需要將其用量控制在350～500 ㎏/m3的范圍內，其主要包括兩方面內容，分別為活性礦物摻合料、水硬性膠凝材料水泥，其用量直接關系到混凝土的耐久性能、強度等其他重要性能，而且會隨著混凝土強度的提升而降低。

1.6 砂率

在高性能混凝土配合比設計的過程中一定要高度重視砂率的配制工作，通常需要結合試驗而確定的，在具體的砂率配制要充分結合混凝土配制的總體要求。

2 工程實踐

2.1 工程概括

本文主要研究的是某國省干線公路跨線橋工程，主要應用了高性能混凝土進行施工，其配合比設計方案主要如表2 所示。

表2 高性能混凝土路面配合比設計方案

2.2 施工工藝

在這項工程中的高性能混凝土施工工藝主要包括三方面內容，第一方面，拌和工藝，在攪拌環節通常需要對原料投入順序以及攪拌時間進行科學的控制和管理，與此同時也對坍落度進行有效檢驗，在運輸環節還要做好相關的保護措施；第二方面，混凝土搗實，在此環節主要是通過對插入式高頻振搗器的有效應用，在實際應用時需要嚴格按照相關技術規范要求，將多余氣泡進行全部清除；第三方面，混凝土拆模與養生，在此環節需要促使其處于濕潤的環境中。

2.3 路用性能檢驗

2.3.1 干縮性能

干縮性能試驗結果主要如圖1 內容所示，從圖1 中可以看出在不同的配合

比條件下所呈現出的干縮率在一定程度上隨著齡期的增加而增加，增加的速度會逐漸降低；另外，摻加粉煤灰的干縮率相對較小，水化反應和水化熱反應得到了有效的緩解。

圖1 高性能混凝土干縮試驗結果

2.3.2 抗滲性能

抗滲試驗結果主要如圖表3，從表中數據可以看出通過對粉煤灰的適量添加使用在一定程度上可有效提升水泥混凝土抗滲性能；在粉煤灰摻合量不變的情況下，增加膠凝材料使用在一定程度上會促使抗滲能力下降。這主要是由于膠體在一定程度上會促使水泥產生較大的水化熱，極可能造成由于收縮而引起的微小裂縫數量增加，從而促使高性能混凝土抗滲性能減弱。

表3 高性能水泥混凝土抗滲性能試驗結果

3 結束語

普通水泥混凝土在實際應用過程中難以滿足基礎工程建設要求，對于高性能水泥混凝土的應用至關重要，在具體的配合比設計時需要對粉煤灰和膠凝材料用量進行有效控制，通過對前者的質量應用在一定程度上能夠有效提升混凝土干縮、抗滲性能，如果后者用量增加，在一定程度上會促使其干縮、抗滲性能減弱。