張永逸，伍尉名

(貴州宏信達(dá)高新科技有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550014)

?

研究系統(tǒng)化的高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)要點(diǎn)

張永逸，伍尉名

(貴州宏信達(dá)高新科技有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550014)

針對(duì)系統(tǒng)化高性能混凝土的配合比設(shè)計(jì)問題進(jìn)行分析，提出了這種混凝土配合的技術(shù)要點(diǎn)，其中主要包括原材料選擇和配合比參數(shù)的確定。原材料有水泥、粗集料、礦物摻和料等。并結(jié)合相關(guān)案例分析了設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)原則、原材料、設(shè)計(jì)步驟等一系列問題。通過對(duì)這些問題的研究，以期為系統(tǒng)化高性能混凝土配合比技術(shù)提供一定的幫助。

系統(tǒng)化高性能混凝土；原材料；粗集料；礦物摻和料

1 技術(shù)要點(diǎn)

1.1 原材料選擇

(1)水泥

系統(tǒng)高性能混凝土所使用的水泥需要滿足以下幾個(gè)條件：①稠度小，進(jìn)而保障混凝土在低灰比時(shí)獲得流動(dòng)性較大；②利用較低的水化放熱量和放熱速度，避免因?yàn)闇夭钶^大，導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生；③要求水泥具有較高的強(qiáng)度，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)在C60以下時(shí)，可以利用42.5級(jí)礦渣水泥；④保障其和外加劑具有較強(qiáng)的相容性，水泥流變性受到所摻用的高效堿水劑的影響較為顯著，也就是外加劑和水泥的之間的相容性不高，會(huì)導(dǎo)致混凝土的坍落度受到嚴(yán)重?fù)p失，甚至出現(xiàn)假凝現(xiàn)象。對(duì)相容性產(chǎn)生影響的主要因素為水泥的SO3含量、熟料塑化度以及細(xì)度等。

(2)粗集料

在系統(tǒng)化混凝土中，粗集料占混凝土體積的65%～75%，是混凝土中的主要成分。因此，對(duì)粗集料進(jìn)行科學(xué)選擇，是高性能混凝土配置的基礎(chǔ)性因素。①選擇顆粒較為圓滑、堅(jiān)硬的河砂或者碎石作為細(xì)集料，控制器細(xì)度模數(shù)在2.5～3.2這一范圍內(nèi)，將表觀的密度控制在2.15 g/cm3以上。②粗集料的吸水率較低，混凝土的強(qiáng)度比較高，并且具備較好的抗凍性和收縮值。因此應(yīng)當(dāng)保障粗集料的吸水率低于1%。③對(duì)于強(qiáng)度和模量均交稿的粗集料來說可以制成質(zhì)量較好的混凝土。經(jīng)過相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，應(yīng)當(dāng)將粗集料壓碎指標(biāo)控制在QA=10%-15%，將其表觀密度控制在2.65 g/cm3以上。④將粗集料尺寸加大，會(huì)在很大程度上降低混凝土強(qiáng)度，主要原因是粗集料粒徑越大，和膠結(jié)料之間的結(jié)合面就越小，這就導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度產(chǎn)生微觀不連續(xù)性，混凝土強(qiáng)度越高，這種現(xiàn)象就越明顯。

(3)礦物摻和料

礦物摻和料屬于高性能混凝土中的必要組成部分之一。①在使用過程中，應(yīng)當(dāng)注意天然沸石粉和硅粉等礦物粉對(duì)水的需求量，其硫化效應(yīng)較差，因此允許摻量較為有限，通常情況下不能超過10%②對(duì)于粉煤灰來說，其包含的煤種、燃燒情況和細(xì)度均存在著不同之處，同時(shí)也影響著漿體的流動(dòng)性，一些粉煤灰取代了部分水泥之后，漿體的流動(dòng)性有所增強(qiáng)，部分粉煤灰可能會(huì)降低漿體的流動(dòng)性。所以，粉煤灰等取代水泥的最大量應(yīng)當(dāng)在30%以內(nèi)；對(duì)于超量取代水泥時(shí)，超量系數(shù)不應(yīng)大于25%。

1.2 配合比參數(shù)的確定

(1)當(dāng)用水量在水灰比和原材料確定的情況下，利用最小加水量，進(jìn)而得到體積較為穩(wěn)定、性能較高的混凝土。所以，用水量要結(jié)合混凝土拌合物坍落度的大小來定。

(2)對(duì)水膠比進(jìn)行嚴(yán)格控制，這可以保障高性能混凝土質(zhì)量。對(duì)于地水膠比而言，可以使混凝土的孔隙率被降低，并且使孔隙的尺寸有所減小。利用混凝土低滲透性，對(duì)其耐久性提供保障。

(3)水泥漿和骨料之間的比是漿集比。對(duì)集料進(jìn)行利用的過程中，將漿集體積比進(jìn)行固定，使其達(dá)到35:65時(shí)，進(jìn)而對(duì)強(qiáng)度、工作性以及體積的穩(wěn)定性之間的矛盾進(jìn)行科學(xué)解決。

(4)砂率對(duì)混凝土性能帶來一定的影響，高性能混凝土最優(yōu)砂率也存在一定的變化。高性能混凝土可以根據(jù)膠凝材料的總量、粗骨料顆粒級(jí)配和凝膠材料的總量等因素進(jìn)行確定，通常情況下采用37%～44%的。

(5) 對(duì)配合比參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，為了確?；炷聊途眯?，混凝土中凝膠材料的總量應(yīng)當(dāng)處在1個(gè)較為適合的范圍內(nèi)，凝膠材料一般應(yīng)當(dāng)在450～600 kg/m3之間，這其中的礦物微細(xì)粉的用量應(yīng)當(dāng)在凝膠材料總量的40%以下。

(6) 添加高效減水劑，可以實(shí)現(xiàn)混凝土大流動(dòng)性能，其也是唯一途徑，高效減水劑的摻量需要結(jié)合=坍落度來確定，其摻量一般在凝膠材料質(zhì)量的1%-2%之間。下表為混凝土拌合物的配合比：

表1 混凝土拌合物的配合比

2 配合比設(shè)計(jì)的實(shí)例分析

2.1 設(shè)計(jì)要求

某市一橋梁在20 m后張梁，將混凝土強(qiáng)度控制在C55，坍落度贏應(yīng)當(dāng)在180～220 mm之間。

2.2 設(shè)計(jì)原則

對(duì)混凝土配合比進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要將普通的混凝土配合比作為基礎(chǔ)方法。并且根據(jù)假定給出的參數(shù)來確定。

2.3 原材料

水泥使用的是P425，實(shí)測(cè)為28 d，控制其抗壓強(qiáng)度為48 MPa。砂子為中砂，選擇的細(xì)度模數(shù)為M=28，保障其含泥量為25%。選擇的石子為青川碎石5-25，保障石子中的含泥量為1%。對(duì)于粉煤灰的選擇，可以選擇75級(jí)，將細(xì)度控制在0.8%，設(shè)計(jì)流動(dòng)度比為105%。選擇的外加劑的減水率為20%，保障其ph值為8.2。

2.4 設(shè)計(jì)步驟

所設(shè)計(jì)的適配強(qiáng)度應(yīng)該為fc28=624 MPa。此外，水膠比的設(shè)計(jì)，利用清華大學(xué)曾提出的一個(gè)名為“改進(jìn)保羅米公式”

fc28=0.304fce[(C+M)/W+0.62]

對(duì)單位用水量進(jìn)行分析，W0=175 kg/m3，此外，對(duì)礦物摻和料的設(shè)計(jì)，其中粉煤灰的取代量應(yīng)該為18%，控制超量系數(shù)為1.1。礦粉取代量應(yīng)為20%。隊(duì)友外加劑摻量的設(shè)計(jì)，所使用的凝膠材料為27%。對(duì)砂率進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，按照經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，取值為38%。

和以上步驟相結(jié)合，對(duì)配合比設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行選定，并且假定混凝土的表觀密度為2 450 kg/m3，經(jīng)過對(duì)其的計(jì)算，得出了初步配合比。實(shí)施實(shí)驗(yàn)試拌過程中，仍需要使用坍落度法對(duì)拌合料坍落度值以及其發(fā)生的擴(kuò)展度進(jìn)行測(cè)定。利用反復(fù)試拌、調(diào)整以及對(duì)強(qiáng)度的測(cè)定等，進(jìn)行多個(gè)方案的比較，然后確定實(shí)驗(yàn)室配合比，通過以上實(shí)驗(yàn)顯示，其強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

利用以上方案，并經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，表明這項(xiàng)指標(biāo)和設(shè)計(jì)要求相符合，在澆筑過程中，混凝土拌合料的填充性良好，對(duì)其進(jìn)行拆模后，土板的體質(zhì)量較為均勻。

3 結(jié)束語

由此可以看出，對(duì)于高性能的混凝土工作性能評(píng)價(jià)要尋找另一途徑來提高施工建設(shè)的質(zhì)量。現(xiàn)階段，國內(nèi)外的相關(guān)科研人員開發(fā)出了多種試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法。應(yīng)用較多的技術(shù)包括：U型筒試驗(yàn)、V型漏斗、Orimet儀法以及L型流動(dòng)儀法。但國內(nèi)的相關(guān)技術(shù)人員在實(shí)際應(yīng)用的過程中，要結(jié)合施工的具體情況，這是提高試驗(yàn)方式適用性的關(guān)鍵。

[1] 景淑媛,杜文舉,楊元意. T梁C55高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)研究[J]. 四川理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2015,(1):36-40.

[2] 付鋒艷. 高性能混凝土的耐久性機(jī)理及配合比設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].山西建筑,2015,(15):111-112.

[3] 夏鵬昊. 高性能水泥混凝土配合比組成設(shè)計(jì)的技術(shù)要點(diǎn)與應(yīng)用分析[J]. 交通世界(工程技術(shù)),2015,(3):82-83.

2016-05-18

張永逸(1983-)，男，貴州貴陽人，助理工程師，研究方向：公路工程類。

U214

C

1008-3383(2016)07-0028-02