高性能混凝土配合比設計及施工技術研究

陸立友

摘 要：在基建工程中，混凝土是一種重要的施工材料，由混凝土與鋼筋共同組成了建筑物的主體結構，因此，混凝土的強度參數直接會影響到建筑結構的穩定性，對基建工程整體質量影響較大。為了保證混凝土強度達到基建工程混凝土澆筑標準，必須重視混凝土配合比設計，按照基建工程設計方案的質量要求，合理選擇配置設計方法。在相關調查中發現，加入高性能混凝土原料配比存在較大差異，就會相應的影響其干縮率，干縮率會隨著齡期的增加而提升。本文詳細介紹了混凝土配合比設計的技術要求，同時結合基建工程實際案例對其工藝與混凝土性能加以分析，以供參考。

關鍵詞：高性能混凝土;混凝土配合比設計;施工技術

中圖分類號：TU528 文獻標識碼：A

0 引言

在我國經濟飛速發展的大背景下，基建工程事業也得到了蓬勃發展，現代城市發展必須要求基建工程較高的施工水平與施工效率，不僅要保證良好的施工質量，還要關注施工工期。為了避免施工質量造成的建筑安全性問題以及質量問題引起的返工現象的發生，我們必須重點關注施工材料的質量管理。混凝土作為基建工程中的重要施工材料，確保混凝土的科學配比，有利于提升混凝土澆筑后的強度與穩定性。在以往的基建工程中，所使用的混凝土多為普通批號的水泥混凝土，這些混凝土在使用過程中存在較大的質量問題，經常會出現韌性低、結構脆性大、使用壽命低等質量問題，這些質量問題都難以滿足現代基建工程的實際施工需求，這也體現出了基建工程使用高性能混凝土的重要性。

1 高性能混凝土配合比設計的技術要點

1.1 高性能混凝土配合比設計的主要原則

在基建工程中，常用的普通批號水泥混凝土強度往往難以達到基建工程施工標準，進而嚴重影響基建工程的整體質量。為了滿足現代建筑的質量需求，在基建工程項目中已經逐漸開始推廣高性能混凝土，但高性能混凝土的使用必須做好混凝土的配合比設計。高性能混凝土配合比設計是建立在普通混凝土配合比設計基礎上的，可以將其理解成對原本混凝土配合比設計工作的優化與改進。高性能混凝土配合比設計工作內容主要包括水泥用量、外加劑摻入量、單位用水量控制以及含砂率等控制工作，通過合理的混凝土調配比例，能顯著提升混凝土的強度，能讓其澆筑的混凝土結構各項性能顯著提升，進而滿足基建工程的施工方案要求。高性能混凝土配合比設計需要遵循以下原則：（1）遵循混凝土密實體積原則，在設計時需要考慮到混凝土中各種添加材料的密實情況，以及摻加材料的體積疊加效果。（2）遵循水膠比原則，有相關研究表明，當混凝土中水膠比例增大后，可能會影響混凝土強度，對強度造成負面影響，這也是保證混凝土澆筑質量的關鍵;另外，混凝土的水膠比例還要符合混凝土膠凝材料最小用量的標準，要考慮到目前綠色施工的理念，這對提升施工材料利用率有重要意義。例如：在混凝土配合比設計中，將部分水泥材料用工業廢渣來代替，這不僅可以實現施工材料的再利用，也能從一定程度上控制混凝土早期水化熱及強度。（3）遵循最小單位用水量原則，在對混凝土調配比例進行設計時，需要在外加劑添加理論的支持下進行，合理調整用水量，能有效解決混凝土坍損變化的質量問題，讓混凝土澆筑時的流動性增強。設計工作中要合理使用定量設計法、試驗試配法以及半定量分析法，這樣才能讓高性能混凝土配合比設計工作質量得到有效保障。

1.2 混凝土材料的配置強度標準

在高性能混凝土配合比設計工作中，設計方案必須滿足《普通混凝土配合比設計規程》的相關規定。混凝土的配置強度必須滿足混凝土配料的關系式，具體關系式為fcu，0≥fcu，k+1.645σ。在關系式中，fcu，0表示混凝土配置強度目標，fcu，k+1.645σ為混凝土結構的立方體抗壓強度標準參數;另外，關系式中的σ單位為混凝土配置強度的標準差。設計時，混凝土的強度標準值不得高出C20，σ，參數應<4.0;如果混凝土配置強度在C25～C45的范圍內，其σ數值應達到5.0;如果強度在C50～C55之間，σ取值提升至6.0;如果強度標準達到C60～C80，那么必須滿足fcu，0≥1.15fcu，k的標準。確保混凝土配置強度達到相應配置強度關系式，才能保證混凝土的離散率，讓高性能混凝土的性能得到有效發揮。

1.3 水膠比的設置

在高性能混凝土配合比設計中，要重點關注混凝土的水膠比值，按照混凝土的強度等級，選擇相應的水膠比值。拿C50強度的混凝土為例，所選取的水膠比值應為0.33～0.37;C60強度的混凝土的水膠比值應選取0.30～0.34;C80強度的混凝土水膠比值應選取0.24～0.28;C90強度的混凝土水膠比值應選取0.22～0.25。在設計時，混凝土的水膠比值必須達到上述標準，同時還要考慮到混凝土內部摻加材料對混凝土強度的影響，材料對混凝土抗壓強度的影響系數，如表1所示。

1.4 混凝土單位用水量標準

在調配高性能混凝土時，混凝土單位用水量會影響混凝土澆筑質量，因此，其單位用水量必須得到精準的控制。混凝土單位用水量要根據混凝土的坍落度、粒徑最大值以及粗集料等參數來合理調整，同時還要考慮到混凝土內摻入的活性礦物以及高效減水劑的影響，保證這兩種摻加物質的有效應用，也能進一步減少用水量，有效應用后，用水量可降低25 kg/m3～30 kg/m3，同時也能讓混凝土整體性能得到提升，這對控制施工成本也有重要意義。

1.5 膠凝材料的用量標準

膠凝材料是一種摻加在混凝土中的常用添加劑，膠凝材料的用量會影響到混凝土泥漿的凝結速度，進而決定著混凝土的凝固效果，讓其耐久性能、強度以及其他性能發生明顯變化。因此，在設計高性能混凝土配合比時，膠凝材料的用量必須控制在400 kg/m3～500 kg/m3之間。

2 實際案例分析

2.1 工程案例概述

在某項路橋工程的高性能混凝土配合比設計中，制定的設計方案，其中涉及了混凝土的減水劑劑量、水膠比、膠凝材料用量、粉煤灰用量以及含砂率，具體參數如表2所示。

2.2 工程施工工藝分析

本次工程采取的施工工藝主要包括混凝土拌和工藝、混凝土搗實工藝以及混凝土澆筑與養護，在混凝土拌和環節，主要加強了對原材料投入順序，同時加強了對拌和時間的控制管理，保證原材料投入順序與攪拌時間都達到設計標準。另外，施工前還對混凝土的坍落度做出了質量檢驗，加強了運輸環節對混凝土材料的保護工作，制定了完善的運輸、存放方案。在混凝土澆筑的過程中，使用的搗實設備以插入式高頻振搗器為主要設備，施工作業嚴格按照相關技術規范要求執行，良好的振搗有效去除了混凝土澆筑中的多余氣泡。當混凝土澆筑完成并拆模后，還對混凝土結果進行了妥善的養生，養生環節的環境濕度達到了較高的質量標準。

2.3 混凝土結構的混凝土抗氯離子滲透性能檢驗結果

在混凝土澆筑工作完成后，對混凝土結構做出了混凝土抗氯離子滲透性能檢驗，將所選取的四個混凝土配合比設計方案進行了完整的混凝土抗氯離子滲透性能檢驗記錄。具體檢驗記錄，如表3所示。

從表3中可以發現，在混凝土中適量摻入粉煤灰，可以在一定程度上提升混凝土結構的混凝土抗氯離子滲透性能，在粉煤灰摻加量一致的條件下，膠凝材料摻加量的變化對抗滲性有一定負面影響。主要原因是膠凝材料在混凝土中具有促進混凝土內部水化熱效果的作用，這會在一定程度上增加混凝土凝固后的裂縫數量，進而降低混凝土結構的混凝土抗氯離子滲透性能。

3 結束語

綜上所述，在混凝土配合比設計環節，要重點關注混凝土配置強度、含砂率以及水膠比等參數，對這些重要參數進行深度分析研究，以求提高混凝土配合比設計水平。

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