王晶

【摘 要】本文根據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55-2011（以下簡稱配合比設(shè)計(jì)規(guī)程），以C60高性能混凝土為例，探討設(shè)計(jì)規(guī)程中對高強(qiáng)混凝土配和比設(shè)計(jì)存在的問題，結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析高強(qiáng)高性能混凝土強(qiáng)度的影響因素，提出高強(qiáng)高性能混凝土配合比的設(shè)計(jì)思路和方法。

【關(guān)鍵詞】高強(qiáng)高性能；配合比設(shè)計(jì)；漿集比；砂率

中圖分類號： TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）35-0065-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.35.027

Discussion on Mix Design Method of High Strength and High Performance Concrete

WANG Jing

（Guangxi Communications Vocational and Technical College， Nanning Guangxi 530023， China）

【Abstract】According to the Code for Mix Ratio Design of Cement Concrete 2011 （hereinafter referred to as Mix Ratio Design Code）， taking C60 high performance concrete as an example， this paper discusses the problems existing in the mix ratio design of high strength concrete in the design code， analyses the influencing factors of the strength of high strength and high performance concrete based on the test data， and puts forward the high strength. The design thought and method of mix proportion of high performance concrete.

【Key words】High strength and high performance； Mix design； Slurry aggregate ratio； Sand ratio

高強(qiáng)混凝土，是指強(qiáng)度高于C60的混凝土，高性能混凝土，是指坍落度大于180mm以上且工作性能好的混凝土。高強(qiáng)高性能混凝土普遍概念是C60以上的大流動性混凝土，隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展以及外加劑性能的穩(wěn)定提高，C60以上的大流動性混凝土的使用越來越普遍。其配合比設(shè)計(jì)顯得尤為重要。

本文根據(jù)《水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》2011（以下簡稱配合比設(shè)計(jì)規(guī)程），以C60高性能混凝土為例，探討設(shè)計(jì)規(guī)程中對高強(qiáng)混凝土配和比設(shè)計(jì)存在的問題，結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析高強(qiáng)高性能混凝土強(qiáng)度的影響因素，提出高強(qiáng)高性能混凝土配合比的設(shè)計(jì)思路和方法。

1 配合比設(shè)計(jì)規(guī)程中高強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計(jì)方法

1.1 混凝土的配制強(qiáng)度的計(jì)算

按照配合比設(shè)計(jì)規(guī)程，混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)首先需計(jì)算試配強(qiáng)度，試配強(qiáng)度在C60以上的計(jì)算公式為：

fcu.0≥1.15fcu.k

按此公式可發(fā)現(xiàn)，對于C60以上的混凝土的配制強(qiáng)度，不再考慮施工水平的波動性，即不體現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)差的影響，這是因?yàn)閷τ贑60以上的混凝土的施工來說，都必須嚴(yán)格控制施工各環(huán)節(jié)?；旧鲜┕に降牟▌有圆淮?，波動范圍控制在0.15倍的設(shè)計(jì)強(qiáng)度中。以C60混凝土為例，混凝土的配制強(qiáng)度為69.0MPa。

1.2 水膠比的計(jì)算

按照配合比設(shè)計(jì)規(guī)程中水膠比的計(jì)算公式：

其中，fb是膠凝材料的28d實(shí)測強(qiáng)度，需要考慮水泥的強(qiáng)度等級、水泥的28d實(shí)測強(qiáng)度和其他膠凝材料如粉煤灰、礦粉的質(zhì)量等級和摻加量。通常由于高強(qiáng)高性能混凝土需要的膠凝材料用量比較大，由于水泥用量的增多會讓水化熱增大，所以摻加其他膠凝材料可以降低水化熱或者延長水化反應(yīng)的速度從而減小集中時(shí)間內(nèi)的放熱量，從而避免混凝土的內(nèi)外溫度不均勻而導(dǎo)致的破壞。

當(dāng)使用P.O52.5水泥時(shí)，按照1.12的富裕系數(shù)，水泥的28d強(qiáng)度為58.8MPa，計(jì)算水膠比為0.41。

1.3 確定單位用水量和膠凝材料用量

C60以上的混凝土的基本上使用的粗集料的公稱粒徑是26.5mm比較多，這是因?yàn)?，對于需要使用C60高性能混凝土的結(jié)構(gòu)來說，鋼筋的布置一定是密集的，而小于26.5mm的粒徑的粗集料對增加混凝土的強(qiáng)度是不利的。從配合比設(shè)計(jì)規(guī)程中的用水量表中找到推薦的205kg的用水量，在此基礎(chǔ)上按照坍落度每增加20mm用水量增加5kg的經(jīng)驗(yàn)值。按照大流動性混凝土180mm的坍落度設(shè)計(jì)，用水量的經(jīng)驗(yàn)基準(zhǔn)值是225kg/m3。

膠凝材料的用量計(jì)算用單位用水量除以水膠比可計(jì)算出。

1.4 確定砂率

按照配合比設(shè)計(jì)規(guī)程，基于60mm的坍落度混凝土，水膠比為0.40時(shí)，砂率的范圍是27-34%，按照坍落度每增加20mm，砂率的數(shù)值提高1%，計(jì)算砂率的數(shù)值為38%。按經(jīng)驗(yàn)取砂率為42%。假定C60混凝土的計(jì)算表觀密度值為2450Kg/m3，得到混凝土中各材料的用量。由于高性能混凝土使用不同減水率的外加劑，用水量變成不確定的數(shù)值，從而配合比不同，測得5組相同水膠比、不同材料組成的混凝土的28d強(qiáng)度。如下表1所示。

2 高強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計(jì)中存在的問題

水膠比的大小決定了水泥漿的濃度和稠度，水膠比越小，水泥漿的稠度越大，配制的混凝土的強(qiáng)度越高。這是混凝土水膠比—強(qiáng)度理論。從表1看出，5組配比的水膠比均為0.41，但28d實(shí)測強(qiáng)度差別很大，強(qiáng)度沒有遵從水膠比—強(qiáng)度理論；使用外加劑后，減水率越大的配合比，由于用水量的減少，膠凝材料的用量也減少，同時(shí)強(qiáng)度變低，說明對于高強(qiáng)混凝土，水膠比不是決定強(qiáng)度的唯一因素。

3 漿集比對高強(qiáng)高性能混凝土強(qiáng)度的影響

漿集比，描述的是水泥漿的數(shù)量的多少，水泥漿和集料共同組成了混凝土，水泥漿的的數(shù)量和集料的數(shù)量是相對的，用漿集比表示。

在混凝土結(jié)構(gòu)中，水膠比的大小決定了水泥漿的稠度，稠度越大，膠凝材料對集料的膠結(jié)強(qiáng)度越高，使混凝土的強(qiáng)度提高。而漿集比決定了水泥漿數(shù)量的多少，當(dāng)保持強(qiáng)度的稠度的水泥漿的數(shù)量足夠時(shí)，水泥混凝土的密實(shí)性最好，水泥漿對混凝土的包裹和膠結(jié)能力成為整體，混凝土內(nèi)部的缺陷減少，從而在受到外力時(shí)不會因?yàn)榘粔驅(qū)е碌膽?yīng)力集中而破壞。

水泥漿的數(shù)量不是越多越好，水泥混凝土的表觀密度是相對穩(wěn)定的數(shù)值，一般在2350-2450kg/m3，當(dāng)水泥漿的數(shù)量太多時(shí)，集料的用量減少，對混凝土的強(qiáng)度也是不利的。能夠讓集料達(dá)到最佳的包裹性從而混凝土強(qiáng)度最好的漿集比是個(gè)相對固定的數(shù)值。按本實(shí)驗(yàn)，配制強(qiáng)度達(dá)到C60的漿集比在0.352到0.366之間。本文中使用的粗集料的公稱粒徑是26.5mm。此漿集比的范圍數(shù)值還需要已有的配合比大量實(shí)際經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)確定。

4 高強(qiáng)高性能混凝土配合比中的砂率

實(shí)踐表明，對于C60以上的高性能混凝土，由于外加劑的影響和密實(shí)性的要求，砂率的數(shù)值一般在40%以上，但不超過45%。超過45%的砂率對混凝土的強(qiáng)度和工作性都是不利的。砂率的最終確定還體現(xiàn)在基準(zhǔn)配合比和實(shí)驗(yàn)室配合比的調(diào)整中，因此，砂率的確定在高強(qiáng)高性能混凝土中可以簡化計(jì)算。

5C60高性能混凝土的配合簡化計(jì)算方法

按照影響強(qiáng)度是水膠比和漿集比理論，在配合比計(jì)算時(shí)，當(dāng)確定水膠比后，先確定漿集比，即可確定水泥和水的用量。再確定集料的用量，按此計(jì)算方法，大大簡化了高強(qiáng)高性能混凝土的配合比設(shè)計(jì)，減少了大量的反復(fù)驗(yàn)證工作。

以本文C60高性能混凝土為例，按照混凝土的表觀密度2450kg/m3，計(jì)算示例如下：

（1）按照配合比設(shè)計(jì)規(guī)范中公式確定試配強(qiáng)度69.0

（2）按照配合比設(shè)計(jì)規(guī)范中公式計(jì)算水膠比0.41，

（3）按照漿集比的0.352到0.366的范圍，選定漿集比0.36，計(jì)算水泥漿數(shù)量為649kg，按照水膠比為0.41，水泥用量為460kg，用水量為189kg。（假定密度為2450kg/m3）

（4）確定砂率，按照細(xì)集料的級配和粗度確定砂率，砂率的范圍為40%-45%；選定砂率為42%，計(jì)算砂石用量分別為756kg和1045kg。

5 結(jié)論

本文根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)論證了對于高強(qiáng)高性能混凝土而言，水膠比不是確定強(qiáng)度的唯一因素，必須考慮漿集比對強(qiáng)度的影響，過大和過小的漿集比都對強(qiáng)度是不利的。對于材料固定的水泥混凝土而言，漿集比存在一個(gè)最佳數(shù)值，確定高強(qiáng)高性能混凝土的漿集比的范圍后，可以簡化配合比設(shè)計(jì)計(jì)算、以及配合比的反復(fù)驗(yàn)證。

在高強(qiáng)高性能混凝土的配合比設(shè)計(jì)中，必須考慮漿集比的影響。

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