高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)及施工技術(shù)研究

陸立友

摘 要：在基建工程中，混凝土是一種重要的施工材料，由混凝土與鋼筋共同組成了建筑物的主體結(jié)構(gòu)，因此，混凝土的強(qiáng)度參數(shù)直接會(huì)影響到建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，對(duì)基建工程整體質(zhì)量影響較大。為了保證混凝土強(qiáng)度達(dá)到基建工程混凝土澆筑標(biāo)準(zhǔn)，必須重視混凝土配合比設(shè)計(jì)，按照基建工程設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量要求，合理選擇配置設(shè)計(jì)方法。在相關(guān)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，加入高性能混凝土原料配比存在較大差異，就會(huì)相應(yīng)的影響其干縮率，干縮率會(huì)隨著齡期的增加而提升。本文詳細(xì)介紹了混凝土配合比設(shè)計(jì)的技術(shù)要求，同時(shí)結(jié)合基建工程實(shí)際案例對(duì)其工藝與混凝土性能加以分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：高性能混凝土;混凝土配合比設(shè)計(jì);施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的大背景下，基建工程事業(yè)也得到了蓬勃發(fā)展，現(xiàn)代城市發(fā)展必須要求基建工程較高的施工水平與施工效率，不僅要保證良好的施工質(zhì)量，還要關(guān)注施工工期。為了避免施工質(zhì)量造成的建筑安全性問(wèn)題以及質(zhì)量問(wèn)題引起的返工現(xiàn)象的發(fā)生，我們必須重點(diǎn)關(guān)注施工材料的質(zhì)量管理?；炷磷鳛榛üこ讨械闹匾┕げ牧?，確保混凝土的科學(xué)配比，有利于提升混凝土澆筑后的強(qiáng)度與穩(wěn)定性。在以往的基建工程中，所使用的混凝土多為普通批號(hào)的水泥混凝土，這些混凝土在使用過(guò)程中存在較大的質(zhì)量問(wèn)題，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)韌性低、結(jié)構(gòu)脆性大、使用壽命低等質(zhì)量問(wèn)題，這些質(zhì)量問(wèn)題都難以滿足現(xiàn)代基建工程的實(shí)際施工需求，這也體現(xiàn)出了基建工程使用高性能混凝土的重要性。

1 高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)的技術(shù)要點(diǎn)

1.1 高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)的主要原則

在基建工程中，常用的普通批號(hào)水泥混凝土強(qiáng)度往往難以達(dá)到基建工程施工標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而嚴(yán)重影響基建工程的整體質(zhì)量。為了滿足現(xiàn)代建筑的質(zhì)量需求，在基建工程項(xiàng)目中已經(jīng)逐漸開(kāi)始推廣高性能混凝土，但高性能混凝土的使用必須做好混凝土的配合比設(shè)計(jì)。高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)是建立在普通混凝土配合比設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上的，可以將其理解成對(duì)原本混凝土配合比設(shè)計(jì)工作的優(yōu)化與改進(jìn)。高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)工作內(nèi)容主要包括水泥用量、外加劑摻入量、單位用水量控制以及含砂率等控制工作，通過(guò)合理的混凝土調(diào)配比例，能顯著提升混凝土的強(qiáng)度，能讓其澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)各項(xiàng)性能顯著提升，進(jìn)而滿足基建工程的施工方案要求。高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)需要遵循以下原則：（1）遵循混凝土密實(shí)體積原則，在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮到混凝土中各種添加材料的密實(shí)情況，以及摻加材料的體積疊加效果。（2）遵循水膠比原則，有相關(guān)研究表明，當(dāng)混凝土中水膠比例增大后，可能會(huì)影響混凝土強(qiáng)度，對(duì)強(qiáng)度造成負(fù)面影響，這也是保證混凝土澆筑質(zhì)量的關(guān)鍵;另外，混凝土的水膠比例還要符合混凝土膠凝材料最小用量的標(biāo)準(zhǔn)，要考慮到目前綠色施工的理念，這對(duì)提升施工材料利用率有重要意義。例如：在混凝土配合比設(shè)計(jì)中，將部分水泥材料用工業(yè)廢渣來(lái)代替，這不僅可以實(shí)現(xiàn)施工材料的再利用，也能從一定程度上控制混凝土早期水化熱及強(qiáng)度。（3）遵循最小單位用水量原則，在對(duì)混凝土調(diào)配比例進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要在外加劑添加理論的支持下進(jìn)行，合理調(diào)整用水量，能有效解決混凝土坍損變化的質(zhì)量問(wèn)題，讓混凝土澆筑時(shí)的流動(dòng)性增強(qiáng)。設(shè)計(jì)工作中要合理使用定量設(shè)計(jì)法、試驗(yàn)試配法以及半定量分析法，這樣才能讓高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)工作質(zhì)量得到有效保障。

1.2 混凝土材料的配置強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)

在高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)方案必須滿足《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定?；炷恋呐渲脧?qiáng)度必須滿足混凝土配料的關(guān)系式，具體關(guān)系式為fcu，0≥fcu，k+1.645σ。在關(guān)系式中，fcu，0表示混凝土配置強(qiáng)度目標(biāo)，fcu，k+1.645σ為混凝土結(jié)構(gòu)的立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)參數(shù);另外，關(guān)系式中的σ單位為混凝土配置強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差。設(shè)計(jì)時(shí)，混凝土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值不得高出C20，σ，參數(shù)應(yīng)<4.0;如果混凝土配置強(qiáng)度在C25～C45的范圍內(nèi)，其σ數(shù)值應(yīng)達(dá)到5.0;如果強(qiáng)度在C50～C55之間，σ取值提升至6.0;如果強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到C60～C80，那么必須滿足fcu，0≥1.15fcu，k的標(biāo)準(zhǔn)。確?；炷僚渲脧?qiáng)度達(dá)到相應(yīng)配置強(qiáng)度關(guān)系式，才能保證混凝土的離散率，讓高性能混凝土的性能得到有效發(fā)揮。

1.3 水膠比的設(shè)置

在高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)中，要重點(diǎn)關(guān)注混凝土的水膠比值，按照混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，選擇相應(yīng)的水膠比值。拿C50強(qiáng)度的混凝土為例，所選取的水膠比值應(yīng)為0.33～0.37;C60強(qiáng)度的混凝土的水膠比值應(yīng)選取0.30～0.34;C80強(qiáng)度的混凝土水膠比值應(yīng)選取0.24～0.28;C90強(qiáng)度的混凝土水膠比值應(yīng)選取0.22～0.25。在設(shè)計(jì)時(shí)，混凝土的水膠比值必須達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還要考慮到混凝土內(nèi)部摻加材料對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響，材料對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響系數(shù)，如表1所示。

1.4 混凝土單位用水量標(biāo)準(zhǔn)

在調(diào)配高性能混凝土?xí)r，混凝土單位用水量會(huì)影響混凝土澆筑質(zhì)量，因此，其單位用水量必須得到精準(zhǔn)的控制?；炷羻挝挥盟恳鶕?jù)混凝土的坍落度、粒徑最大值以及粗集料等參數(shù)來(lái)合理調(diào)整，同時(shí)還要考慮到混凝土內(nèi)摻入的活性礦物以及高效減水劑的影響，保證這兩種摻加物質(zhì)的有效應(yīng)用，也能進(jìn)一步減少用水量，有效應(yīng)用后，用水量可降低25 kg/m3～30 kg/m3，同時(shí)也能讓混凝土整體性能得到提升，這對(duì)控制施工成本也有重要意義。

1.5 膠凝材料的用量標(biāo)準(zhǔn)

膠凝材料是一種摻加在混凝土中的常用添加劑，膠凝材料的用量會(huì)影響到混凝土泥漿的凝結(jié)速度，進(jìn)而決定著混凝土的凝固效果，讓其耐久性能、強(qiáng)度以及其他性能發(fā)生明顯變化。因此，在設(shè)計(jì)高性能混凝土配合比時(shí)，膠凝材料的用量必須控制在400 kg/m3～500 kg/m3之間。

2 實(shí)際案例分析

2.1 工程案例概述

在某項(xiàng)路橋工程的高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)中，制定的設(shè)計(jì)方案，其中涉及了混凝土的減水劑劑量、水膠比、膠凝材料用量、粉煤灰用量以及含砂率，具體參數(shù)如表2所示。

2.2 工程施工工藝分析

本次工程采取的施工工藝主要包括混凝土拌和工藝、混凝土搗實(shí)工藝以及混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)，在混凝土拌和環(huán)節(jié)，主要加強(qiáng)了對(duì)原材料投入順序，同時(shí)加強(qiáng)了對(duì)拌和時(shí)間的控制管理，保證原材料投入順序與攪拌時(shí)間都達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。另外，施工前還對(duì)混凝土的坍落度做出了質(zhì)量檢驗(yàn)，加強(qiáng)了運(yùn)輸環(huán)節(jié)對(duì)混凝土材料的保護(hù)工作，制定了完善的運(yùn)輸、存放方案。在混凝土澆筑的過(guò)程中，使用的搗實(shí)設(shè)備以插入式高頻振搗器為主要設(shè)備，施工作業(yè)嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求執(zhí)行，良好的振搗有效去除了混凝土澆筑中的多余氣泡。當(dāng)混凝土澆筑完成并拆模后，還對(duì)混凝土結(jié)果進(jìn)行了妥善的養(yǎng)生，養(yǎng)生環(huán)節(jié)的環(huán)境濕度達(dá)到了較高的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土抗氯離子滲透性能檢驗(yàn)結(jié)果

在混凝土澆筑工作完成后，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)做出了混凝土抗氯離子滲透性能檢驗(yàn)，將所選取的四個(gè)混凝土配合比設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了完整的混凝土抗氯離子滲透性能檢驗(yàn)記錄。具體檢驗(yàn)記錄，如表3所示。

從表3中可以發(fā)現(xiàn)，在混凝土中適量摻入粉煤灰，可以在一定程度上提升混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土抗氯離子滲透性能，在粉煤灰摻加量一致的條件下，膠凝材料摻加量的變化對(duì)抗?jié)B性有一定負(fù)面影響。主要原因是膠凝材料在混凝土中具有促進(jìn)混凝土內(nèi)部水化熱效果的作用，這會(huì)在一定程度上增加混凝土凝固后的裂縫數(shù)量，進(jìn)而降低混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土抗氯離子滲透性能。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在混凝土配合比設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，要重點(diǎn)關(guān)注混凝土配置強(qiáng)度、含砂率以及水膠比等參數(shù)，對(duì)這些重要參數(shù)進(jìn)行深度分析研究，以求提高混凝土配合比設(shè)計(jì)水平。

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