高強混凝土的配制

張 軍(吉林市第一建筑工程股份有限公司檢測中心，吉林 吉林132001)

我國的高強混凝土起步比較晚，直到80年代，隨著高層建筑與大跨度橋梁建設的普及，C60混凝土才日益廣泛地在我國各地得到應用并正在向更高強度等級發(fā)展，高強混凝土的配合比設計比普通混凝土更為關鍵。為了滿足施工及泵送要求，低水灰比和大坍落度的矛盾，給高強混凝土的配制帶來較大困難。本文根據(jù)實驗研究成果不斷探索總結，取得了很好的成效。配制高強混凝土需要以下三個要素，這三個要素是缺一不可的。

1)高強混凝土必須優(yōu)選原材料

2)配合比必須通過實驗進行驗證

3)施工必須加強管理，嚴格質量控制

1 原材料的選擇

1.1 水泥的選擇

高強混凝土中選擇水泥不能象制備普通混凝土以水泥標號為主要指標，而需綜合考慮與高效外加劑的相溶性及水泥標號兩個方面。

通過初步試驗認為，高強混凝土水泥的用量差別不顯著，在配制高強混凝土時靠加大水泥用量提高混凝土強度不是很可取，水泥用量存在一個界限的問題，最佳水泥用量限值得進一步研究。制備C60以上高強度混凝土，水泥的富余系數(shù)應大于1.10，本實驗中選擇了冀東水泥廠生產的盾石牌P·O42.5水泥，28天抗壓強度為49.1MPa。

1.2 砂的選擇

吉林市江砂的資源比較豐富，其品質滿足中砂Ⅱ區(qū)標準。細度模數(shù)2.6～2.8左右，通過大量的實驗發(fā)現(xiàn)砂的粗細程度對高強混凝土有明顯的影響，當混凝土膠結材總量、水膠比和砂率相同時，砂細度模數(shù)越大混凝土強度越高。關于混凝土中用砂細度模數(shù)與混凝土強度之間的關系見圖1。

圖1 中砂細度模數(shù)對混凝土強度影響變化云圖

其中實驗用的配合比為：

水泥400kg；粉煤灰：140kg；水膠比：0.30；砂率40%；碎石 ：5～25mm。

1.3 碎石的選擇

選用碎石其巖石抗壓強度應大于混凝土設計強度等級的1.3-1.5倍。大量實驗發(fā)現(xiàn)，針狀、片狀物在混凝土強度中的比例變化將影響混凝土強度的變化，其關系如圖2、圖 3。

圖2 片狀物對混凝土強度的影響

圖3 針狀物對混凝土強度的影響

表1 粉煤灰的化學組成成分及其性能指標

表2 初試混凝土配合比及其抗壓強度

表3 調整混凝土配合比及其抗壓強度

選擇高強泵送混凝土，宜選用級配好基本粒形好的石子，它會增大混凝土的和易性，減少水用量和水泥用量。

本實驗中選擇的吉林市市政碎石廠的碎石，粒徑5-20mm，針片狀含量2.7%，壓碎指標6.8%，巖石抗壓強度96.5MPa。

1.4 粉煤灰的選擇

選用長春熱電二廠的Ⅰ級粉煤灰，見表1。

通過0.045的方孔篩，篩余量5%。

1.5 外加劑的選擇

高強混凝土的配制需要外加劑具有高的減水率，減水率應≥20%，才能使混凝土的水膠比滿足強度和泵送的要求，選擇FDN和MG兩種外加劑配合使用，F(xiàn)DN摻量1%，MG摻量0.26%，外加三乙醇胺0.04%，代號為：FML-1型外加劑，摻量在1.2%～1.4%之間。取得了比較好的效果。

2 試配

通過進一步試驗，確定了各指標在混凝土中的用量與混凝土強度的關系，得出結論，用吉林市本地原材料配制高強混凝土，膠凝材料用量及砂率應在如下范圍內選擇：

◇水泥用量宜在450-550kg/m3之間；

◇粉煤灰取代量宜在5%～15%之間；

◇砂率宜在35%～39%之間。

通過大量實驗初步確定11組配合比做為進一步分析、總結、試驗的基礎，見表2。

3 分析

這11組配合比中的S1組和S2組的對比實驗中膠凝材料的總量一樣，水灰比和砂率的差異導致了混凝土坍落度的差異，最終強度變化不大。S3、S4配合比相差不大，最終強度也相差不大，只是坍落度小些。S5、S6強度是由于水灰比的不同而拉開的。S7、S8需通過減水劑的變化，控制水灰比保證強度。S9、S10差別不大。S11由于施工泵送原因及經濟等方面的考慮，進行相對調整。對上述11組配比進行了進一步的實驗。細節(jié)不再贅述，調整結果見表3。

最終選擇：S2’、S3’、S6’、S8’、S9’做為比較配合比進行驗證。最終確定S2’、S3’配合比可以應用在C50混凝土施工中；S6’可以應用于C55的施工當中；S8’、S9’可以應用于C60、C65混凝土施工當中。

由于吉林地區(qū)施工工程的限制，現(xiàn)S6’配合比已成功應用于C55地下柱及墻壁的施工當中，S8’配合比已應用到C60工程施工中，S9’按C60配合比應用于工程中，實際強度均達到74MPa左右，由此推斷S9’配合比在實際應用中應按C65進行使用，由這批實驗取得的成果在吉林市第一建筑工程股份有限公司所施工的工程中均取得了良好的效果和可觀的經濟效益。

4 結 語

1）配制高強混凝土對原材料的要求比較高，應該在施工中爭取優(yōu)選。

2）對外加劑要求比較高，既要與水泥有良好的相容性，又要有大的減水率。保證坍落度的同時經時損失較小。

3）高強不是完全靠加大水泥量來取得。

4）摻和料的性能，對混凝土的強度以及各方面性能影響很顯著。

5）通過限制用水量，控制水膠比，摻入細度合適的一定的復合摻合料，采取高效減水劑等措施，可使混凝土獲得較高的強度，并保證泵送和大流動性施工的要求。

[1]JGJ 55-2011 普通混凝土配合比設計規(guī)程

[2]GB/T 1596-2005 用于水泥和混凝土中的粉煤灰