劉玉凱

1.C55高性能混凝土配合比的設(shè)計原則

高性能混凝土配合比設(shè)計，應根據(jù)工程設(shè)計標準、規(guī)范、規(guī)程要求，以及混凝土結(jié)構(gòu)、強度等級、耐久性、原材料品質(zhì)、工藝方法、環(huán)境因素等綜合依據(jù)為指導，通過計算、試配、各種指標檢測后經(jīng)調(diào)整確定。配制成的混凝土應能滿足設(shè)計強度等級，耐久性指標和施工工藝等要求。檢驗項目符合要求。其配合比設(shè)計原則：

1.1選擇優(yōu)質(zhì)的原材料。

1.2在滿足工藝性能的前提下，采用盡可能低的水膠比及最優(yōu)的含砂率。

1.3在滿足強度的前提下，膠凝材料的漿體體積（全部膠凝材料與水的體積）占混凝土體積的百分比盡可能小，一般不超過35%，最好控制在28%～32%之間。

1.4選擇合理的組成材料及其單位用量，以滿足耐久性及特殊性能要求。

1.5摻用效果好，減水率高，流動性保持能力強，多功能復合型混凝土外加劑，以改善和提高混凝土的綜合性能。

1.6選用適應的外摻料，如粉煤灰、礦粉、硅粉等，可起到改善混凝土的技術(shù)性能，節(jié)約水泥、降低成本的良好作用。

2.原材料的選擇及技術(shù)要求

高性能混凝土的組成材料，除與普通混凝土相同的組成材料——水泥、砂、石、水等，高效減水劑和超細礦物摻和料是不可缺少的組分?？茖W合理的選擇這些特殊摻合料，是成功配制高性能混凝土的關(guān)鍵。

2.1水泥

水泥的礦物組成和顆粒組成直接影響到水泥水化反應的速度，水化熱和水化產(chǎn)物的組成和結(jié)構(gòu)特點，也就直接影響到混凝土的開裂機率，以及混凝土的強度和耐久性。對于高性能混凝土，需選擇早期強度適中，早期水化熱較低的水泥。為便于控制和調(diào)整外摻料的品種和比例，應采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥進行配制。

配制高性能混凝土的水泥的技術(shù)要求為：強度等級為42.5或52.5的質(zhì)量符合國家標準《硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥》，水泥中鋁酸三鈣（C3A）含量宜控制在6%～12%，氯離子含量應低于0.03%，堿含量≤0.6%。

2.2礦物摻和料

在混凝土中摻入礦物外摻料，特別是多元復合摻入，不僅能改善混凝土的工作性，降低混凝土溫升速度，而且能改善其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高混凝土的密實性，促進混凝土后期強度的發(fā)展，并且還能抑制堿——集料反應的發(fā)生，從而提高混凝土的安全性和耐久性。礦物外摻料在混凝土中具有許多特殊的功能，是高性能混凝土不可缺少的材料組成。

礦物摻和料包括粉煤灰、磨細高爐礦碴、硅灰等，其技術(shù)條件應符合國家標準《高強高性能混凝土用礦物外摻料》（GB/T18736-2002）的規(guī)定。

2.3高性能混凝土材料品質(zhì)指標要求

2.3.1粉煤灰品質(zhì)指標

粉煤灰應選擇料源固定、品質(zhì)穩(wěn)定、來自燃煤工藝先進電廠的原狀灰，也可采用磨細灰。

2.3.2磨細礦碴粉品質(zhì)指標

磨細礦碴粉應選用品質(zhì)穩(wěn)定均勻，料原固定的產(chǎn)品。

2.3.3聚羧酸外加劑品質(zhì)指標

外加劑應具有減水率高、坍落度損失小、適量引氣，能細化混凝土結(jié)構(gòu)，能明顯改善提高混凝土耐久性能，與水泥有良好的適應性等性能。

2.3.4細骨料品質(zhì)指標

細骨料應選擇級配合理＼質(zhì)地均勻堅固的天然中粗河砂，細度模數(shù)為2.6～3.2，不宜使用機制砂和山砂，嚴禁使用海砂。

2.3.5粗骨料品質(zhì)指標

粗骨料應采用級配合理、質(zhì)地均勻堅固的碎石，也可采用卵碎石或卵石，不宜采用砂巖碎石。粗骨料宜采用二級配石。粗骨料的最大公稱粒徑不大于31.5mm，且不宜超過鋼筋保護層厚度的2/3，不得超過鋼筋最小間距的3/4。配制預應力混凝土，粗骨料最大粒徑不大于25 mm。

2.3.6水泥的品質(zhì)指標

水泥的質(zhì)量應符合國家現(xiàn)行標準。

2.3.7拌合水的品質(zhì)指標

混凝土拌合用水的質(zhì)量可采用飲用水。

3.高性能混凝土配合比設(shè)計

3.1概念

設(shè)計高性能混凝土配合比，應根據(jù)結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計等級、混凝土耐久性以及侵蝕環(huán)境類別，施工工藝對工作性的要求，原材料品質(zhì)、施工管理水平的要求進行配合比設(shè)計，通過科學試配、調(diào)整、檢測、分析、總結(jié)等步驟確定配合比。配制的混凝土拌合物性能應滿足施工和驗收標準要求外，還必須滿足設(shè)計強度和耐久性的技術(shù)要求。

3.1.1最小和最大總膠凝材料控制

高性能混凝土最小和最大總膠凝材料應根據(jù)根據(jù)環(huán)境類別、侵蝕類別及強度等級確定。通常情況下，C30以下混凝土的膠凝材料總量不宜低于280kg/m3和高于400kg/m3；C35～C40混凝土不宜低于320 kg/m3和高于450kg/m3；C50及以上混凝土不宜低于360kg/m3和高于500kg/m3。

3.1.2礦物摻合料的確定

為提高混凝土的耐久性，改善混凝土的工作性能和抗裂性能，混凝土中宜適量摻加優(yōu)質(zhì)的粉煤灰、礦碴粉或硅灰等礦物摻合料。不同的礦物摻合料應根據(jù)混凝土的性能要求通過試驗確定。礦物摻合料總量應控制在膠凝材料總量的25%～45%之間。粉煤灰摻量超過30%時，其水膠比不得大于0.45，有凍融環(huán)境粉煤灰摻量不宜大于30%；礦碴粉的摻量宜為25%以下；灰質(zhì)活性指數(shù)大于95%為宜。其技術(shù)指標符合要求。

3.1.3高性能外加劑的確定

高性能混凝土中，必須適量摻加高性能復合外加劑，優(yōu)先選用聚羧酸高效復合減水劑，其摻量應根據(jù)性能試驗確定。技術(shù)指標應符合要求。

3.2配合比設(shè)計技術(shù)要求

3.2.1掌握工程結(jié)構(gòu)類型及設(shè)計技術(shù)標準，環(huán)境類別及環(huán)境作用等級。

3.2.2水膠比盡量控制在0.28～0.35之間。

3.2.3根據(jù)工藝、結(jié)構(gòu)、氣候等情況，確定混凝土坍落度和擴散度，確保混凝土工作性良好。

3.2.4確保施工需要?；炷?天抗壓強度<12Mpa，3～7在達設(shè)計85%以上，彈模強度達80%以上。56天達設(shè)計強度110%以上。

3.2.5耐久性指標滿足設(shè)計要求。當設(shè)計對混凝土的耐久性指標無具體要求時，應按《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗收補充標準》附錄G要求確定。

3.3凝土配合比正交設(shè)計法

正交設(shè)計是用正交表來安排與分析多因素試驗的，因此首先必需了解正交表的構(gòu)造和使用方法。

正交表是利用“均衡分散性”與“整齊可比性”兩條正交線原理，挑選出具有代表性的試驗點，排列成有規(guī)律的表格即正交表。

4.配合比現(xiàn)場驗證和優(yōu)化

4.1現(xiàn)場配合比驗證

現(xiàn)場配合比驗證是指在生產(chǎn)線上對配合比進行施工前的驗證，驗證指標必須根據(jù)設(shè)計、驗收評定標準和工藝性能指標進行，檢測這些指標是否與室內(nèi)設(shè)計檢測指標相符，若差異過大，要進行分析，并進行最終調(diào)整，只有通過現(xiàn)場驗證合格的配合比，才能投入施工生產(chǎn)。

4.2配合比優(yōu)化

配合比的優(yōu)化原則：必須在符合設(shè)計規(guī)程，滿足施工規(guī)范，達到評定標準，有利工藝性能的基礎(chǔ)上進行。

5.結(jié)果總結(jié)

5.1高性能混凝土采用粉煤灰、礦粉高摻量技術(shù)，是配制高性能耐久性混凝土的先進技術(shù)，總膠凝材料的比例組成是配合比設(shè)計的關(guān)鍵。

5.2高性能減水劑，特別是聚羧酸不僅減水率高，而且混凝土坍落度保持性好，對大計量的外摻料混凝土有較好的激發(fā)作用。

5.3在有彈模要求的橋梁及有凍融要求的混凝土施工中，粉煤灰的摻量不宜過高，宜在15%之內(nèi)。

5.4砂率對混凝土彈模影響較大，在滿足工作性的條件下，應盡量降低為宜。

5.5坍落度對于高性能混凝土的工作性，經(jīng)測試已經(jīng)不敏感，宜采用擴展度和粘度進行控制。

5.6平板抗裂性能試驗對于高性能混凝土，已經(jīng)不敏感。圓環(huán)抗裂試驗與實際結(jié)構(gòu)差異較大，不能真正反映不同體積、不同結(jié)構(gòu)、不同環(huán)境、不同溫度混凝土抗裂性的真實性。

5.7高性能混凝土具有較好的經(jīng)濟、技術(shù)和社會效益，是混凝土發(fā)展的新區(qū)域。