C70高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)

劉在龍，孫建智，曹先廣

（1. 山東華森建材集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250000；2. 山東鼎成建材科技有限公司，山東 濟(jì)南 250001）

0 前言

隨著我國改革開放和現(xiàn)代化建設(shè)規(guī)模日益增大，高性能混凝土也得到了廣泛應(yīng)用。高性能混凝土組分較普通混凝土復(fù)雜，其技術(shù)途徑也多種多樣，目前高性能混凝土技術(shù)在國際上已經(jīng)比較成熟，在我國一些城市也有比較成熟的應(yīng)用。像濟(jì)南這種城市也開始向高層化大型化方向發(fā)展，高性能混凝土也開始廣泛的應(yīng)用，但使用還存在很多不足，在原材料控制、配合比設(shè)計(jì)、施工養(yǎng)護(hù)等諸多環(huán)節(jié)都還不夠完善。

本文根據(jù)濟(jì)南本地原材料的實(shí)際情況，通過大量試驗(yàn)對 C70 高性能混凝土進(jìn)行研究論證，確定一個(gè)良好的配合比。

1 原材料選擇與控制

1.1 水泥

高性能混凝土對水泥的要求尤為重要，需要考慮水灰比對強(qiáng)度的影響，外加劑對水泥的適應(yīng)性，還要注意水泥的水化熱和放熱速度等因素，當(dāng)然水泥強(qiáng)度也要符合要求。本次采用山水 P·I52.5 水泥。其物理性能見表1，化學(xué)成分見表2。

表1 水泥的物理性能

1.2 礦物摻合料

礦物摻合料是高性能混凝土的必要組分，它能有效改善高性能混凝土的施工性能，也提高了混凝土密實(shí)度和可泵性；同時(shí)由于替代了部分水泥，能有效降低新拌混凝土的溫升，并降低了成本。

1.2.1 硅灰

平均粒徑 0.1～0.3μm，比表面積為 20000～28000m2/kg。硅灰能夠填充水泥顆粒間的孔隙，同時(shí)與水泥水化產(chǎn)物接觸生成 C-S-H 凝膠，顯著改善混凝土的粘聚性和泌水率，是高強(qiáng)度混凝土的必備成分。硅灰的化學(xué)成分見表2，物理性能見表3。

1.2.2 礦渣粉

礦渣粉能填充一般細(xì)骨料和水泥等膠凝材料的物理級配，改善混凝土的工作性，并與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)生成水化硅酸鈣凝膠，提高混凝土的抗壓強(qiáng)度和耐久性能。本文采用濟(jì)南魯新 S95 級礦渣粉，其化學(xué)成分見表2，礦渣粉的物理性能見表4。

表2 水泥、硅灰和礦渣粉的化學(xué)成分 %

表3 硅灰的物理指標(biāo)

表4 礦渣粉的物理性能 %

1.3 骨料

粗骨料對混凝土的抗壓強(qiáng)度及耐久性能起著重要作用，而良好級配的細(xì)骨料對混凝土的工作性、耐久性有著較大的影響。含泥量是砂石材料的一個(gè)重要指標(biāo)，含泥量過大會(huì)降低混凝土的工作性能、強(qiáng)度、耐久性。本文采用濟(jì)南張廣河機(jī)制砂，亞甲藍(lán) MB=0.75，細(xì)度模數(shù)為 2.8，Ⅱ級中砂，石粉含量 7%；粗骨料采用濟(jì)南港溝5～25mm 碎石，連續(xù)級配，含泥量為 0.6%，壓碎指標(biāo)值為 3.7%。

表5 C70 高性能混凝土試驗(yàn)方案和試驗(yàn)結(jié)果

1.4 外加劑

高效外加劑對改善混凝土的工作性能有著重大作用，能有效減少單位用水量，改善混凝土拌合物的流動(dòng)性，避免拌合物產(chǎn)生泌水離析現(xiàn)象，或者降低單位水泥用量，節(jié)約水泥。采用蘇博特聚羧酸超高效泵送劑，減水率為 35%，摻量為 2.5%～3.0%， 7d 抗壓強(qiáng)度比145%，28d 抗壓強(qiáng)度比 135%。

1.5 水

飲用水。

2 C70 高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)

2.1 高性能混凝土配合比中參數(shù)確定

（1）雙摻技術(shù)即礦物摻合料與高效外加劑同時(shí)配合使用。

（2）合理的砂率可使水泥礦物摻合料達(dá)到最佳級配，使混凝土更加密實(shí)，從而提高混凝土強(qiáng)度。

（3）水膠比控制在0.3～0.35，初始坍落度220～240mm，1h 后坍落度≥200mm，初始擴(kuò)展度≥600mm，1h 后擴(kuò)展度≥500mm。

2.2 C70 高性能混凝土試配

試驗(yàn)方案和試驗(yàn)結(jié)果見表5，砂率取 45%。表5 結(jié)論：

（1）水泥和膠凝材料總量固定時(shí)，隨硅灰摻量的提高混凝土抗壓強(qiáng)度也升高。

（2）膠凝材料總量不變時(shí)，礦渣粉摻量多的混凝土坍落度大，1h 經(jīng)時(shí)損失小。

通過比對表5 試驗(yàn)結(jié)果與 C70 高性能混凝土對工作性、抗壓強(qiáng)度的要求，最終選取第 4 組試樣的配合比為最佳配合比。

3 C70 高性能混凝土配合比驗(yàn)證

使用最佳混凝土配合比進(jìn)行生產(chǎn)驗(yàn)證，驗(yàn)證 5 次，并對每次混凝土拌合物進(jìn)行坍落度、擴(kuò)展度、1h 經(jīng)時(shí)坍落度及擴(kuò)展度損失測試，以及驗(yàn)證混凝土各齡期的抗壓強(qiáng)度。生產(chǎn)驗(yàn)證測試結(jié)果見表6。由表6 可以看出，各批次數(shù)據(jù)均達(dá)到理論要求，且離散性較小，因此此配合比可以確定為施工配合比用于實(shí)際生產(chǎn)。

表6 混凝土最佳配合比生產(chǎn)驗(yàn)證測試結(jié)果

4 結(jié)論

（1）要嚴(yán)格篩選原材料，確保原材料全部合格。

（2）嚴(yán)格控制用水量，保證水膠比、坍落度、擴(kuò)展度等達(dá)到 C70 高性能混凝土的技術(shù)要求。

（3） “雙摻”技術(shù)的使用既可以降低單位水泥用量，改善混凝土的工作性，還可以改善混凝土的后期收縮，減少開裂。

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