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        高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)及問(wèn)題

        2019-05-21 04:54:04陳躍欣劉勇軍陽(yáng)樹(shù)良曾波
        關(guān)鍵詞:配合比設(shè)計(jì)高性能混凝土

        陳躍欣 劉勇軍 陽(yáng)樹(shù)良 曾波

        摘 要:國(guó)民經(jīng)濟(jì)體飛速發(fā)展帶動(dòng)了我國(guó)建筑行業(yè)的進(jìn)步。高性能混凝土作為一種新型混凝土材料,具有良好的技術(shù)性能,被建筑行業(yè)認(rèn)為是進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)混凝土技術(shù)的核心技術(shù),并已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。該文對(duì)高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探討,并對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行了初步分析。

        關(guān)鍵詞:高性能混凝土;配合比設(shè)計(jì);粗細(xì)集料

        中圖分類號(hào):TU528 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        0 前言

        1998年美國(guó)混凝土學(xué)會(huì) (ACI)提出了高性能混凝土定義。2000年5月中國(guó)高強(qiáng)與高性能混凝土委員會(huì)將高性能混凝土定義為以耐久性和可持續(xù)發(fā)展為基本要求并適合工業(yè)化生產(chǎn)施工的混凝土。相對(duì)于一般混凝土,高性能混凝土具有高耐久性、大流動(dòng)性、水灰比低等特點(diǎn)。通常的混凝土配合比設(shè)計(jì)方法已不適用,現(xiàn)階段一般都是基于各自試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)的方法。

        1 高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本思路

        高性能混凝土與傳統(tǒng)混凝土技術(shù)相比差異較大,在設(shè)計(jì)高性能混凝土配合比時(shí),不可套用普通混凝土配合比設(shè)計(jì)方法,應(yīng)根據(jù)高性能混凝土的特點(diǎn),結(jié)合試驗(yàn)來(lái)考慮配合比設(shè)計(jì)。

        1.1 高性能混凝土的集漿比

        清華大學(xué)吳中偉教授提出了密實(shí)體積法則,即混凝土是以石子作為骨架,砂子充實(shí)石子間的縫隙,再灌入漿體填充砂子與石子間的縫隙。水、凝膠材料、砂子、石子密實(shí)之后體積的總和共同組成了混凝土的體積。在砂石材料級(jí)配良好能形成骨架密實(shí)型情況下,認(rèn)為是合理的集漿比,能保證良好的工作性能的同時(shí)有效地提高混凝土耐久性和強(qiáng)度。

        1.2 高性能混凝土的膠凝材料選用

        混凝土中膠凝材料一般是指水泥和摻合料,單純使用水泥,不摻用摻合料時(shí),不能具有高性能混凝土的品質(zhì)?;炷林袚礁哔|(zhì)量的摻合料和適量的外加劑的雙摻技術(shù),是制作高性能混凝土的重要技術(shù)手段之一。

        (1)水泥材料:水泥的品種很多,不同品種的水泥各種性能也不盡相同。高性能混凝土通常有高強(qiáng)度要求,對(duì)水泥自身的強(qiáng)度不能太低,一般選取強(qiáng)度等級(jí)為42.5級(jí)及以上的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥,也可根據(jù)高性能混凝土的特殊性能要求選擇其他品種的水泥。

        (2)摻合料:主要是指優(yōu)質(zhì)粉煤灰、磨細(xì)礦渣物、硅灰等。高品質(zhì)的粉煤灰形態(tài)多數(shù)是空心微珠玻璃球,使摻用粉煤灰的混凝土施工需要的流動(dòng)性、黏聚性等工作性良好,同時(shí)使硬化的干縮變形較小。粉煤灰中活性摻合料具有與水泥水化生成的氫氧化鈣反應(yīng)的特性,生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣膠凝體,不僅改善了混凝土的耐久性,而且提高了混凝土的強(qiáng)度。磨細(xì)礦渣的成分與水泥接近,屬于具有自水化硬化的性能的活性摻和料,摻用磨細(xì)礦渣的混凝土具有更高的抗化學(xué)及電化腐蝕耐久性,且水化熱較低。

        1.3 高性能混凝土配比的用水

        水灰比低是高性能混凝土的特點(diǎn)之一,用水量應(yīng)根據(jù)減水劑的效果經(jīng)試驗(yàn)試拌綜合確定,且水質(zhì)需達(dá)到國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn),水中不應(yīng)有油脂和泡沫,也不應(yīng)有明顯的顏色和異味,嚴(yán)禁將未經(jīng)處理的海水用于混凝土的拌制。

        1.4 高性能混凝土配比的粗細(xì)集料

        在混凝土組成材料中的粗細(xì)集料對(duì)混凝土起骨架作用,其中小顆粒集料填充大顆粒的空隙,集料的質(zhì)量在一定程度上影響了混凝土的質(zhì)量。高性能混凝土對(duì)集料的要求也就更高。

        (1)粗集料:宜采用質(zhì)地堅(jiān)硬、潔凈、級(jí)配合理、粒形良好、吸水率小、空隙率小的碎石。最大粒徑不宜超過(guò)26.5 mm,碎石含泥量控制在0.5 %之下,泥塊含量低于0.25 %,壓碎值指標(biāo)不大于18 %,堅(jiān)固性宜小于8%,空隙率應(yīng)小于40 %,吸水率小于2 %。其他的技術(shù)要求要與國(guó)家現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范相符。

        (2)細(xì)集料:宜選用取潔凈、級(jí)配良好、空隙小、吸水率低的天然中粗河砂,細(xì)度模數(shù)在2.6~3.2,含泥量要低于2.0 %,泥塊含量要低于0.5 %,有害物質(zhì)含量等其他的技術(shù)要求要與國(guó)家現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范相符。

        1.5 高性能混凝土的外加劑

        高性能混凝土一般需要用高效減水劑或者高性能減水劑,通過(guò)較高的減水率來(lái)達(dá)到較低的水灰比,通過(guò)一定的引氣性提高混凝土的耐久性和工作性能?,F(xiàn)階段主要用的外加劑是以聚羧酸系等高性能減水劑。外加劑的質(zhì)量應(yīng)符合國(guó)家或行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。外加劑摻量應(yīng)根據(jù)工程的施工和使用要求、當(dāng)?shù)卦牧?、施工氣溫和環(huán)境條件等因素,結(jié)合試配綜合確定。

        2 高性能混凝土配合比的設(shè)計(jì)方法與步驟

        高性能混凝土的配合比應(yīng)根據(jù)原材料、設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)、耐久性以及施工的工作性能要求,通過(guò)計(jì)算、試配和調(diào)整等步驟綜合確定。

        (1)根據(jù)結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)要求和施工工藝要求,計(jì)算其混凝土的配制強(qiáng)度和水膠比,并對(duì)照相關(guān)規(guī)范能否符合要求,并確定各參數(shù)。

        (2)計(jì)算用水量、膠凝材料,摻合料和水泥用量。

        (3) 根據(jù)粗骨料的技術(shù)指標(biāo)、混凝土拌合物性能和施工要求確定砂率。粗集料空隙率和砂的粗細(xì)程度對(duì)砂率的影響較大。

        (4)粗、細(xì)集料的用量確定。粗集料一般是多種單粒級(jí)配或連續(xù)級(jí)配通過(guò)一定的摻配比例組成需要的連續(xù)級(jí)配,并能使粗集料的空隙率最小。

        (5) 配合比的試配調(diào)整確定?;炷僚浜媳葢?yīng)在計(jì)算的配合比的基礎(chǔ)上進(jìn)行試拌,通過(guò)調(diào)整配合比的一些參數(shù)使混凝土的工作性能符合設(shè)計(jì)要求,確定外加劑的摻量和適用性,在試配的基礎(chǔ)上進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn),繪制強(qiáng)度和膠水比的線性關(guān)系圖或插值確定大于配制強(qiáng)度對(duì)象的水膠比,并進(jìn)行相關(guān)耐久性試驗(yàn)驗(yàn)證,最終確定配合比。

        3 高性能混凝土設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

        3.1 粉煤灰等摻合料的質(zhì)量和摻量的難以控制

        高性能的混凝土的耐久性一般是通過(guò)粉煤灰等摻合料加來(lái)實(shí)現(xiàn)。混凝土耐久性差的主要原因是單純水泥水化硬化后會(huì)產(chǎn)生氫氧化鈣和水化鋁酸鈣,在水的作用下會(huì)造成軟水侵蝕,導(dǎo)致混凝土的孔隙增大。粉煤灰的等活性摻合料具有于水泥水化生產(chǎn)的氫氧化鈣反應(yīng)的特性,減少或者消除氫氧化鈣等的損害。摻合料中活性成分的質(zhì)量和摻量就決定了混凝土中有害成分減少的程度,因此應(yīng)嚴(yán)格控制摻合料的質(zhì)量和通過(guò)大量的試驗(yàn)來(lái)選擇合適的摻量。

        3.2 引氣成分對(duì)混凝土外觀質(zhì)量的影響

        外加劑中引氣成分的存在,使大量微小的氣泡發(fā)布在混凝土中,改善了混凝土的和易性,阻斷了毛細(xì)通道提高了混凝土的耐久性。但是氣體的引入也會(huì)使混凝土模板接觸面的質(zhì)量難以控制,因此應(yīng)對(duì)外加劑的引氣成分通過(guò)多次試驗(yàn)來(lái)確定。

        4 結(jié)語(yǔ)

        該文對(duì)高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)的一些思路做了初步的分析,對(duì)高性能混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法及步驟進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述。對(duì)其存在的一些問(wèn)題進(jìn)行了分析并提供了一些解決的思路。高性能混凝土將在更多更廣的領(lǐng)域應(yīng)用,其設(shè)計(jì)方法也將越來(lái)越成熟。

        參考文獻(xiàn)

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