姚曦

【摘 要】高性能綠色混凝土的優(yōu)點(diǎn)是高耐久性、極好的工作性與高強(qiáng)度性。工程實(shí)際效果達(dá)不到預(yù)期，主要原因是制作高性能綠色混凝土的組成材料比例不合適或者技術(shù)較為落后。本文參考有關(guān)高性能綠色混凝土的設(shè)計(jì)原則和具體實(shí)例，積極調(diào)整相應(yīng)的材料比例。主要講述對(duì)高性能綠色混凝土配制參數(shù)的合理選擇和配制過(guò)程中的主要技術(shù)應(yīng)用，通過(guò)相關(guān)的例子說(shuō)明在高性能綠色混凝土的制作過(guò)程中出現(xiàn)頻率較高的問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】高性能綠色混凝土；配合比設(shè)計(jì)；主要技術(shù)

1 高性能綠色混凝土配合比設(shè)計(jì)的相關(guān)步驟和計(jì)算方法

首先對(duì)生產(chǎn)高性能綠色混凝土要用到的粗骨料，通過(guò)科學(xué)的采集取樣檢測(cè)出它的松散堆積密度γla，γla值通常在1480Kg/m3左右。對(duì)于強(qiáng)度等級(jí)為42.5普通硅酸鹽水泥來(lái)說(shuō)，有效水膠比和混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度有很大的關(guān)系，具體公式為：fcu，p=Aw（W/B）eff-1+D，其中，混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度用fcu，p表示，單位是MPa；有效水膠比表示用w（W/B）eff表示，而A和D則表示的是常數(shù)。接著根據(jù)有效水膠比對(duì)混凝土的實(shí)際水膠比進(jìn)行計(jì)算，表達(dá)方式為：w（W/B）=w（W/B）eff[1-Σ（1-ki）wi]，wi表示的是膠凝材料中活性細(xì)摻料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，而細(xì)摻料的水化活性因子則由ki表示。

然后根據(jù)相關(guān)公式對(duì)最大用水量進(jìn)行計(jì)算，參照科學(xué)性的方法得知，混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度和設(shè)計(jì)混凝土?xí)r所推薦的最大單位用水量之間存在可線性化的關(guān)系，具體可以用公式表示為：mwmax=204.64-0.71fcu，p，R=1.00，最大用水量用mwmax表示，單位為Kg/ m3，R表示相關(guān)系數(shù)。再根據(jù)混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度算出粗骨料的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括它的體積分?jǐn)?shù)和砂率。粗骨料的體積分?jǐn)?shù)與混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度存在線性關(guān)系，具體表示為：Vla=0.635+7.11×10-4fcu，p，R=1.00，其中Vla表示的是體積分?jǐn)?shù)；粗集料的體積分?jǐn)?shù)和砂率Rs也存在一定的線性關(guān)系，可以表示為：Rs=1.08-Vla，混凝土中粗骨料和細(xì)骨料的用量也存在某種關(guān)系，可以表示為：ms=ma×Rs/（1-Rs），粗骨料用量ma可以用ma=Vlaγla這個(gè)公式算出來(lái)，γla表示的是粗骨料的松堆積密度。

按照以上的相關(guān)公式和計(jì)算步驟，將數(shù)據(jù)帶入后便可得到配制高性能綠色混凝土的具體資料。在使用這套流程時(shí)，僅僅只需要知道粗骨料的實(shí)測(cè)松散堆積密度和涉及到的設(shè)計(jì)強(qiáng)度即可。一般情況下，我們會(huì)將原材料的相關(guān)參數(shù)設(shè)定為默認(rèn)值。在整個(gè)運(yùn)算步驟中，可以得到混凝土其他材料的摻量和總體容量等，參照運(yùn)算出來(lái)的這個(gè)結(jié)果，施工者可以根據(jù)建議的用水量和實(shí)際用水量的關(guān)系，靈活的對(duì)活性細(xì)摻料的摻量進(jìn)行調(diào)節(jié)，得到最后的混凝土配合比。

2 高性能綠色混凝土配合比的設(shè)計(jì)原則

高性能綠色混凝土是近年來(lái)研究出的新型混凝土，它的特點(diǎn)就是施工性好，不會(huì)出現(xiàn)泌水和離析的現(xiàn)象；緩凝效果好，運(yùn)輸過(guò)程中的塌落度損失比較小，施工時(shí)能夠充分包裹鋼筋和充實(shí)模板；還具有良好的體積穩(wěn)定性和高耐久性。與普通的混凝土相比較，高性能綠色混凝土的組成成分比較多，有極好的致密性和均勻性，在技術(shù)性能上得到明顯的進(jìn)步。有關(guān)研究表明，高性能綠色混凝土配合比的設(shè)計(jì)其實(shí)更為重要，一般來(lái)說(shuō)需要遵守以下規(guī)定：嚴(yán)格挑選配制高性能綠色混凝土的原材料，挑選不低于強(qiáng)度等級(jí)為42.5的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，水泥的比表面積不應(yīng)超過(guò)350m2/Kg，并且和高效緩凝減水劑具有良好的互容性；細(xì)骨料選擇細(xì)度模數(shù)大于2.6的Ⅱ區(qū)優(yōu)質(zhì)中砂；粗骨料選擇優(yōu)質(zhì)的5～20mm或5～25mm連續(xù)級(jí)配的碎石；在可以滿足高性能綠色混凝土配制強(qiáng)度下，應(yīng)用到的膠凝材料應(yīng)該盡量少，即選擇低用水量、低水泥用量，水膠比適當(dāng)，另外混凝土的漿體體積率應(yīng)當(dāng)保證到最小程度，最高不能超過(guò)0.32 m3/ m3；選擇活性細(xì)摻料與高效緩凝減水劑雙摻等方法，摻入高效緩凝減水劑是為了能夠在低水膠比的情況下使混凝土獲得更好的流動(dòng)性和更長(zhǎng)的凝結(jié)時(shí)間，還有能滿足混凝土的抗裂性和耐久性等特殊功能；最好選擇減水率高、緩凝效果好、和水泥相容性好的高效緩凝減水劑，用來(lái)增強(qiáng)混凝土流動(dòng)性和使用性能，一般選擇減水率大于20%的聚羧酸類減水劑；活性細(xì)摻料選擇F類Ⅰ級(jí)粉煤灰或者S95級(jí)礦粉，來(lái)增強(qiáng)混凝土的施工性，延長(zhǎng)混凝土的使用壽命，提高混凝土的耐久性，并且還能夠達(dá)到節(jié)約水泥用量和提高經(jīng)濟(jì)效益的作用；考慮一定的經(jīng)濟(jì)因素，選擇合理的配制材料。

3 高性能綠色混凝土配合比的設(shè)計(jì)實(shí)例

3.1 實(shí)例概況

某文體中心屋面結(jié)構(gòu)有12根長(zhǎng)度為28米的后張法預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆梁及梁板組成，混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C45，為滿足工程的進(jìn)展速度，混凝土28天的抗壓強(qiáng)度要求不低于55Mpa?；炷恋某跏继涠群腿氡锰涠确謩e為200±30mm和150±30mm，混凝土的終凝時(shí)間必須超出12小時(shí)。整個(gè)屋面混凝土用量約1200m3，要求一次性澆筑完畢，混凝土的設(shè)計(jì)要求，是要具有良好的緩凝性、較強(qiáng)的耐久性等整體性能。

3.2 工程選用的材料類型及混凝土配合比

工程中用到的水泥是P·O42.5水泥，標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量為28.3%，28天抗壓強(qiáng)度為51.5Mpa；煤灰選用的是F類Ⅰ級(jí)粉煤灰，細(xì)度為8.5%，需水量為93%，燒失量為3.4%；外加劑選用高效緩凝減水劑，它的主要功能是能夠高效減水及可泵緩凝，減水率為24%；細(xì)骨料采用的是細(xì)度模數(shù)為2.7的Ⅱ區(qū)中砂，含泥量為1.0%，泥塊含量為0.5%；粗骨量采用的是粒徑為5～25mm的連續(xù)級(jí)配碎石，含泥量為0.9%，針片狀含量為7.0%，壓碎值為6%。以上所有原材料的各項(xiàng)指標(biāo)都和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相符合。

3.3 配合比的最終成果

基于對(duì)高性能綠色混凝土的需求及工程要求達(dá)到的硬件水準(zhǔn)，在一定的環(huán)境下，選擇合適的主要參數(shù)，例如水膠比、砂率等，對(duì)各組成材料的單位用量進(jìn)行計(jì)算，并且與標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)進(jìn)行比對(duì)。結(jié)果表明：

（1）加入不同的外加劑品種和不同量的外加劑，會(huì)使配制的混凝土的坍落度損失、施工性、強(qiáng)度等性能造成差異，在對(duì)混凝土進(jìn)行配制時(shí)，應(yīng)該選擇合適的外加劑和加入的數(shù)量。通常情況下，外加劑的摻量應(yīng)該保持在1.0%～1.4%之間，摻量的過(guò)多會(huì)讓使混凝土發(fā)生泌水，也會(huì)使水泥漿出現(xiàn)流失現(xiàn)象，從而導(dǎo)致骨料發(fā)生離析的問(wèn)題，導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度變小。

（2）若混凝土坍落度的檢測(cè)值達(dá)到工程的設(shè)計(jì)要求，則表示新拌混凝土具有良好的施工性。

（3）對(duì)高性能綠色混凝土施工性和強(qiáng)度的影響比較明顯的是砂率的使用。研究表明，使用砂率的最佳范圍為36%～42%，使用在這個(gè)范圍內(nèi)的砂率，混凝土的施工性和強(qiáng)度都得到了明顯的強(qiáng)化和提高。

4 高性能綠色混凝土的施工工藝

對(duì)原材料的安置、擺放、整體檢查和抽樣檢查必須按照要求進(jìn)行，并控制好原材料的堆放地點(diǎn)；對(duì)混凝土的用水量也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，按照標(biāo)準(zhǔn)每天的對(duì)粗集料和細(xì)集料的含水率檢測(cè)兩次、記錄并作比較，及時(shí)的對(duì)混凝土的配合比進(jìn)行調(diào)整；混凝土高效減水劑的加入選用后摻法，在加入到混凝土混合料中后應(yīng)當(dāng)繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行攪拌，一般不能少于25s；應(yīng)該對(duì)原材料的使用量進(jìn)行自動(dòng)的計(jì)量，并且對(duì)計(jì)量設(shè)備進(jìn)行定期的檢查和校正；用強(qiáng)制式攪拌設(shè)備將稱量好的混合料進(jìn)行拌和，并且科學(xué)性的對(duì)其定期抽檢，通常對(duì)混凝土的坍落度和強(qiáng)度進(jìn)行抽檢；當(dāng)應(yīng)用泵送技術(shù)時(shí)，應(yīng)該滿足混凝土可泵性的使用條件，此外還應(yīng)該注意坍落度是否形成了堵管和爆管的現(xiàn)象。

5 結(jié)語(yǔ)

設(shè)計(jì)高性能綠色混凝土的配合比時(shí)，把粗骨料的松散堆積密度作為起點(diǎn)，通過(guò)混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度來(lái)計(jì)算出水膠比、粗骨料摻量、細(xì)骨料摻量和砂率，最后根據(jù)用水量決定所摻活性細(xì)摻料的比例大小。設(shè)計(jì)出高性能綠色混凝土的配比的計(jì)算方法，簡(jiǎn)單快捷，方便操作；按照本文所說(shuō)的高性能綠色混凝土配合比計(jì)算方法設(shè)計(jì)出來(lái)的高性能綠色混凝土，不僅表現(xiàn)出比預(yù)期還要好的抗壓強(qiáng)度，而且混凝土的后期強(qiáng)度增長(zhǎng)比較明顯，滿足了設(shè)計(jì)要求，為以后研究更好的混凝土奠定了基礎(chǔ)。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，制成高性能綠色混凝土的方法還有很多，在保留原來(lái)高性能綠色混凝土配合比的同時(shí)，加入具有活性礦物的細(xì)摻料或者選用高效減水劑，也可以制成高性能綠色混凝土。并且可以降低生產(chǎn)成本，對(duì)環(huán)境起到保護(hù)作用。因此，高性能綠色混凝土可以被看作是一種可持續(xù)發(fā)展性資源，對(duì)其進(jìn)行更加深入的研究十分必要。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]