高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)與施工技術(shù)淺析

丁 勇

（江蘇兆信工程項(xiàng)目管理有限公司， 江蘇 南京 210019）

0 引文

城市現(xiàn)代化建設(shè)速度在不斷加快，對(duì)于基礎(chǔ)工程建設(shè)需求量大幅度增長(zhǎng)，所以對(duì)于混凝土用量以及其性能有著非常高的要求，在道路橋梁工程、水利工程等方面有著重要的應(yīng)用。現(xiàn)階段，普通水泥混凝土在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中存在著許多弊端問(wèn)題，例如韌性差、脆性大、耐磨損程度低等，無(wú)法達(dá)到現(xiàn)階段基建工程的要求，因此對(duì)于高性能混凝土的應(yīng)用顯得格外重要。

1 配合比設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)原則

普通水泥混凝土應(yīng)用效果較差，高性能混凝土的應(yīng)用越來(lái)越重要，其配合比設(shè)計(jì)通常主要建立在普通混凝土配合比設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之上，實(shí)質(zhì)上是對(duì)普通混凝土配比的優(yōu)化和完善，主要涉及到外摻劑應(yīng)用、用水量控制、砂率、水膠比等多方面的內(nèi)容，另外在配合比設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)充分結(jié)合其各種性能，嚴(yán)格遵守相關(guān)原則內(nèi)容，首先應(yīng)遵守混凝土密實(shí)體積原則，即混凝土在可塑狀態(tài)下的體積等于其組成材料密實(shí)狀態(tài)下的體積疊加；其次，在配合比設(shè)計(jì)時(shí)一定要遵守水膠比原則，如果水膠比值變大，在一定程度上可能阻礙混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)，這項(xiàng)內(nèi)容十分關(guān)鍵；與此同時(shí)，還需要滿足膠凝材料水泥用量最小原則，隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，提升材料資源的利用率變得愈加重要，在具體的配比設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)可以利用工業(yè)廢渣代替部分水泥，通過(guò)這種方式在一定程度上能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土早期水化熱以及強(qiáng)度的有效控制，另外，通過(guò)工業(yè)廢渣代替部分水泥能夠大大降低材料成本消耗；同時(shí)在高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)一定要嚴(yán)格遵循最小單位用水量原則，在配合比設(shè)計(jì)時(shí)可以對(duì)外加劑進(jìn)行科學(xué)的使用，在一定程度上能夠有效緩解坍損變化問(wèn)題，可大大提升其流動(dòng)性。定量設(shè)計(jì)方法、試驗(yàn)試配法以及半定量分析法，被廣泛推廣應(yīng)用在配合比設(shè)計(jì)方面，并擁有良好應(yīng)用效果。

1.2 配置強(qiáng)度

在高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)的過(guò)程中一定要滿足與《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》中的相關(guān)的規(guī)定。另外其配置強(qiáng)度需要滿足一定要滿足 fcu，0 ≥fcu，k + 1. 645σ的關(guān)系式，在這項(xiàng)關(guān)系式中fcu，O 通常主要指的是目標(biāo)配置強(qiáng)度，以上關(guān)系式中的fcu，k + 1. 645σ通常主要代表的是立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，這項(xiàng)關(guān)系不等式中的σ 主要指的是標(biāo)準(zhǔn)差。混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值小于C20，σ取值應(yīng)取為4.0；如果在C25～C45 的范圍內(nèi)，σ取值為5.0；C50～C55 的范圍內(nèi)，σ取值為6.0。如果在c60～c80 的范圍內(nèi)，或者是超過(guò)其上限，那么都需要滿足fcu，0≥1. 15fcu，k的關(guān)系式。只有按照以上內(nèi)容進(jìn)行取值才能夠有效確保95%的保證率和離散率，才可能促使高性能混凝土應(yīng)用價(jià)值有效提升。

1.3 水膠比

在高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)可以參考以下水膠比值的確定內(nèi)容，如果混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C50，那么則需要采用0.33～0.37 的水膠比；若強(qiáng)度等級(jí)為C60，那么需采用0.30～0.34 范圍內(nèi)的水膠比；若強(qiáng)度等級(jí)為C80，那么則需要采用0.24～0.28 范圍內(nèi)的水膠比；若強(qiáng)度等級(jí)為C90，那么則需要采用0.21～0.25 范圍內(nèi)的水膠比，在水膠比確定時(shí)可以參考這些內(nèi)容。在具體的配合比設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)通常需要添加一些活性礦物摻合料。但是在一定程度上會(huì)對(duì)膠凝材料抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生一定程度的影響，主要滿足關(guān)系式為 fb = k × fce，g，其中k 主要代表是影響系數(shù)?；钚缘V物摻合料產(chǎn)量影響系數(shù)詳細(xì)內(nèi)容主要如表1 所示。

表1 活性礦物摻和料摻量影響系數(shù)

1.4 單位用水量

單位用水量控制環(huán)節(jié)非常關(guān)鍵，在單位用水量確定環(huán)節(jié)主要是綜合混凝土中的坍落度、粒徑最大值和粗集料類別等重要參數(shù)進(jìn)行查表獲取。在配合比設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)通常會(huì)考慮活性礦物和高效減水劑的有效應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)能夠大大降低用水量，與普通水泥混凝土相比，在一定程度上也能夠降低20～30 ㎏/m3的用水量，而且還可以有效提升混凝土整體的性能，會(huì)促使膠凝材料用量縮減，從而促使混凝土配制成本消耗減少。

1.5 膠凝材料用量

在膠凝材料使用的過(guò)程中通常需要將其用量進(jìn)行嚴(yán)格控制，通常需要將其用量控制在350～500 ㎏/m3的范圍內(nèi)，其主要包括兩方面內(nèi)容，分別為活性礦物摻合料、水硬性膠凝材料水泥，其用量直接關(guān)系到混凝土的耐久性能、強(qiáng)度等其他重要性能，而且會(huì)隨著混凝土強(qiáng)度的提升而降低。

1.6 砂率

在高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)的過(guò)程中一定要高度重視砂率的配制工作，通常需要結(jié)合試驗(yàn)而確定的，在具體的砂率配制要充分結(jié)合混凝土配制的總體要求。

2 工程實(shí)踐

2.1 工程概括

本文主要研究的是某國(guó)省干線公路跨線橋工程，主要應(yīng)用了高性能混凝土進(jìn)行施工，其配合比設(shè)計(jì)方案主要如表2 所示。

表2 高性能混凝土路面配合比設(shè)計(jì)方案

2.2 施工工藝

在這項(xiàng)工程中的高性能混凝土施工工藝主要包括三方面內(nèi)容，第一方面，拌和工藝，在攪拌環(huán)節(jié)通常需要對(duì)原料投入順序以及攪拌時(shí)間進(jìn)行科學(xué)的控制和管理，與此同時(shí)也對(duì)坍落度進(jìn)行有效檢驗(yàn)，在運(yùn)輸環(huán)節(jié)還要做好相關(guān)的保護(hù)措施；第二方面，混凝土搗實(shí)，在此環(huán)節(jié)主要是通過(guò)對(duì)插入式高頻振搗器的有效應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，將多余氣泡進(jìn)行全部清除；第三方面，混凝土拆模與養(yǎng)生，在此環(huán)節(jié)需要促使其處于濕潤(rùn)的環(huán)境中。

2.3 路用性能檢驗(yàn)

2.3.1 干縮性能

干縮性能試驗(yàn)結(jié)果主要如圖1 內(nèi)容所示，從圖1 中可以看出在不同的配合

比條件下所呈現(xiàn)出的干縮率在一定程度上隨著齡期的增加而增加，增加的速度會(huì)逐漸降低；另外，摻加粉煤灰的干縮率相對(duì)較小，水化反應(yīng)和水化熱反應(yīng)得到了有效的緩解。

圖1 高性能混凝土干縮試驗(yàn)結(jié)果

2.3.2 抗?jié)B性能

抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果主要如圖表3，從表中數(shù)據(jù)可以看出通過(guò)對(duì)粉煤灰的適量添加使用在一定程度上可有效提升水泥混凝土抗?jié)B性能；在粉煤灰摻合量不變的情況下，增加膠凝材料使用在一定程度上會(huì)促使抗?jié)B能力下降。這主要是由于膠體在一定程度上會(huì)促使水泥產(chǎn)生較大的水化熱，極可能造成由于收縮而引起的微小裂縫數(shù)量增加，從而促使高性能混凝土抗?jié)B性能減弱。

表3 高性能水泥混凝土抗?jié)B性能試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)束語(yǔ)

普通水泥混凝土在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中難以滿足基礎(chǔ)工程建設(shè)要求，對(duì)于高性能水泥混凝土的應(yīng)用至關(guān)重要，在具體的配合比設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)粉煤灰和膠凝材料用量進(jìn)行有效控制，通過(guò)對(duì)前者的質(zhì)量應(yīng)用在一定程度上能夠有效提升混凝土干縮、抗?jié)B性能，如果后者用量增加，在一定程度上會(huì)促使其干縮、抗?jié)B性能減弱。