淺談耐久性混凝土配合比設(shè)計(jì)

【摘要】混凝土的耐久性是指混凝土在實(shí)際使用條件下抵抗各種破壞因素的作用，長(zhǎng)期保持強(qiáng)度和外觀完整性的能力，是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用年限內(nèi)，在各種環(huán)境條件作用下，不需要額外的費(fèi)用加固處理而保持其安全性、正常使用和可接受的外觀能力。為了使配制的混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求的結(jié)構(gòu)安全、使用功能和耐久性能，滿足設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)正常運(yùn)營(yíng)的需要，耐久性混凝土配合比設(shè)計(jì)是最重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】混凝土；耐久性；設(shè)計(jì)

混凝土配合比設(shè)計(jì)是指混凝土中各種組成材料相互的比例關(guān)系。配合比的設(shè)計(jì)和選擇主要依據(jù)原材料性能、結(jié)構(gòu)要求、施工要求及結(jié)構(gòu)使用環(huán)境條件要求，通過(guò)計(jì)算、試配和調(diào)整確定各種材料的使用數(shù)量，并且滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求、耐久性等質(zhì)量要求。

1.根據(jù)耐久性混凝土要求，首先要收集以下資料

（1）混凝土強(qiáng)度等級(jí)及耐久性要求；（2）要求的混凝土施工流動(dòng)性（如坍落度或維勃稠度）及施工條件（如攪拌方式、運(yùn)輸方式、距離、灌注高度、震動(dòng)密實(shí)方式及結(jié)構(gòu)物的鋼筋布置情況等）；（3）使用的水泥品種、強(qiáng)度、骨料、外加劑及摻合料的要求；（4）施工和使用的環(huán)境條件及養(yǎng)護(hù)方法（如自然養(yǎng)護(hù)、蒸汽養(yǎng)護(hù)、蒸壓養(yǎng)護(hù)等）。

2.根據(jù)不同的耐久性指標(biāo)選擇不同的原材料

2.1水泥的選擇

水泥宜選用低水化熱和低堿含量的水泥，盡可能避免使用早強(qiáng)水泥和C3A含量高的水泥。水泥一般采用大型水泥廠生產(chǎn)的水泥，質(zhì)量比較穩(wěn)定，但應(yīng)注意當(dāng)砂石堿活性較大時(shí)，應(yīng)采用低堿水泥。采用低堿水泥一是可以降低混凝土含堿量，減少與堿活性骨料發(fā)生反應(yīng)的程度，二是可以減少混凝土開(kāi)裂的傾向。

2.2摻合料的選擇

耐久性混凝土常用的礦物摻合料有粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉和硅灰三種。根據(jù)不同的耐久性指標(biāo)選取合適的摻合料。

2.2.1粉煤灰

用于混凝土的粉煤灰通常是Ⅰ級(jí)灰，需水量不大于95%，燒失量不大于3%，因?yàn)樗绊懼炷恋牧鲃?dòng)性和早期收縮，對(duì)混凝土非常敏感，因此要嚴(yán)加控制。摻入適量粉煤灰對(duì)水泥漿起解絮增塑作用，若保持流動(dòng)性不變即可起減水作用，增加密實(shí)度，細(xì)化孔徑改善均勻性。摻適量粉煤灰在耐久性混凝土中的作用不亞于水泥的膠凝作用，是高性能混凝土中必不可少的成分，其摻量通常采用超量取代水泥法（超量系數(shù)1.2）進(jìn)行配制。

2.2.2磨細(xì)礦渣粉

磨細(xì)礦渣粉比表面積應(yīng)在350-500m2/kg之間，燒失量不大于3%。其摻量：15%-20%最佳，25%-30%適宜，35%-45%極限，超過(guò)45%強(qiáng)度開(kāi)始下降。摻入適量礦渣粉能提高混凝土的密實(shí)度，降低泌水、離析和分層，提高均勻性，改善和易性，并且對(duì)混凝土的抗凍、抗?jié)B、抗堿骨料反應(yīng)的性能都有顯著提高，但收縮和徐變略大。

2.3外加劑的選擇

外加劑是配制高性能混凝土最重要的材料，配制高性能混凝土的關(guān)鍵是要以較低的用水量使混凝土達(dá)到較大的坍落度、較高的強(qiáng)度以及并具有較小的坍落度損失，這些只有摻加高性能減水劑才能實(shí)現(xiàn)?；炷镣饧觿┓N類繁多，其性能各異，所起的作用也不盡相同，關(guān)鍵是看它能不能與其它各種材料（主要是水泥）相兼容，合適的才是最好的。

3.耐久性混凝土配合比設(shè)計(jì)各主要參數(shù)的確定

耐久性混凝土材料的耐久性指標(biāo)一般包括：（1）混凝土的碳化；（2）混凝土中的鋼筋銹蝕；（3）堿-骨料反應(yīng)；（4）混凝土凍融破壞；（5）氯離子侵蝕。混凝土配合比主要參數(shù)有水膠比、砂率、單位用水量等。不同環(huán)境對(duì)應(yīng)的混凝土配合比設(shè)計(jì)參數(shù)都有不同的參考值。

3.1根據(jù)不同環(huán)境條件，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土水膠比和膠凝材料用量均有不同的要求

為提高混凝土的耐久性，改善混凝土的施工性能和抗裂性能，應(yīng)適量摻加優(yōu)質(zhì)的粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉或硅灰等礦物摻合料。一般礦物摻合料摻量不宜小于膠凝材料總量的20%。當(dāng)混凝土中粉煤灰摻量大于30%時(shí)，混凝土的水膠比宜小于0.45。預(yù)應(yīng)力混凝土以及處于凍融環(huán)境中的混凝土的粉煤灰的摻量不宜大于30%。C30及以下混凝土的膠凝材料總量不宜高于400kg/m3，C35-C40混凝土不宜高于450kg/m3，C50及以上混凝土的膠凝材料總量不宜高于500kg/m3。

3.2單位用水量的選定

單位用水量是混凝土配合比設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的指標(biāo)，是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，但前提條件是不能離析和泌水。

3.2.1塑性混凝土單位用水量的確定

塑性混凝土單位用水量應(yīng)力求采用最小值，一般可參照下表選擇

3.2.2流動(dòng)性和大流動(dòng)性混凝土用水量選擇

以上表中坍落度90mm的單位用水量為基礎(chǔ)，按坍落度每增加20mm單位用水量增加5kg，計(jì)算出未摻加減水劑時(shí)混凝土的單位用水量。

3.2.3摻外加劑時(shí)混凝土單位用水量可按以下公式計(jì)算：

以上三點(diǎn)分別敘述了三種流動(dòng)度范圍內(nèi)混凝土單位用水量的選擇方法，無(wú)論是所引用的表格，還是一些計(jì)算公式、原則，只是一種參考而非規(guī)定，而最終決定單位用水量還是要經(jīng)過(guò)試驗(yàn)試配的過(guò)程，由試驗(yàn)結(jié)果決定。

總結(jié)

隨著混凝土的發(fā)展及人們對(duì)工程質(zhì)量的要求越來(lái)越嚴(yán)，混凝土耐久性的質(zhì)量要求及質(zhì)量控制越來(lái)越受到人們的關(guān)注與重視。隨著工程建設(shè)量的增多，特別是某些混凝土工程在短期內(nèi)遭受嚴(yán)重破壞的慘痛教訓(xùn)，混凝土耐久性配合比設(shè)計(jì)越來(lái)越引起各主管部門(mén)和設(shè)計(jì)、施工部門(mén)對(duì)它的高度重視。

參考文獻(xiàn)

[1]《鐵路混凝土施工質(zhì)量驗(yàn)收補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)》鐵建設(shè)[2009]152號(hào)

[2]《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性暫行規(guī)定》鐵建設(shè)[2005]160號(hào)

[3]《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法》GBJ82-85