淺談綠色高性能混凝土配合比設計

王天虎 夏祖材

貴州順康檢測股份有限公司 貴州貴陽 550014

隨著國家大力發(fā)展綠色和生態(tài)建材，混凝土的綠色高性能成為可持續(xù)發(fā)展的需求[1]。綠色高性能混凝土配合比設計人員要從混凝土的原材料入手，分析原材料對混凝土的影響，不斷優(yōu)化混凝土配合比的設計，通過改善混凝土配合比設計過程中原材料浪費以及耐久程度低下的問題，幫助實現(xiàn)綠色高性能混凝土的標準化和結(jié)構(gòu)細化，為我國高性能綠色混凝土的應用奠定良好的基礎(chǔ)。

1 要原材料要求

（1）水泥漿體能包裹骨料表面并填充骨料空隙，硬化后具有所需的強度和耐久性，水泥的細度、礦物質(zhì)組成及其強度等級對混凝土的工作性能影響較大。

（2）粗骨料在混凝土中起到骨架作用，其最大粒徑、粒型和表面形態(tài)及其級配等都很大程度的影響混凝土密實度和強度。需要控制好粗骨料的搭配比例和級配，提高粗骨料的最大緊密密度，從而提高混凝土的密實度。

（3）細骨料在混凝土中起填充效應，它會影響混凝土的包裹性、流動性、可泵性、保塑性。空隙率要小，以節(jié)約水泥，比表面積小，以減少潤濕骨料表面的需水量。要含有適量的細顆粒（0.315mm以下），以改善混凝土的保水性和增加混凝土的密實度以及黏聚性，有利于克服混凝土的泌水和離析。在滿足混凝土所要求的性能前提下，砂率要盡量低，因為在水泥漿量一定的情況下，砂率在混凝土中主要影響拌合物的和易性。

（4）粉煤灰在混凝土中起到填充效應、微集料效應、活性效應，可以降低水化熱，提高混凝土的密實度、耐久性、流動性、可泵性、保塑性，減少混凝土泌水。①燒失量對混凝土影響比較大：粉煤灰中未燃盡的碳是多孔海綿狀，會造成混凝土需水量、外加劑摻量增加。②需水量比：好的粉煤灰玻璃體多，可以提高混凝土的流動性、減少用水量，需水量比小對混凝土強度、可泵性非常有利。當需水量比大于105%以后，會大大提高混凝土用水量，降低混凝土強度。③細度：粉煤灰細度主要影響混凝土的保水性、包裹性、流動性，防止混凝土泌水，在混凝土中起到綜合施工性能的作用。

（5）減水劑在混凝土中起著至關(guān)重要的作用，它可以改善混凝土的和易性、包裹性、流動性，降低水灰比，增加混凝土強度，延緩水泥凝結(jié)，延緩水化放熱的釋放速度。要求混凝土含氣量宜控制在3.0%～4.0%，從而提高混凝土耐久性。

2 基于綠色高性能要求下混凝土配合比設計的基本原則

綠色高性能混凝土混合料的設計要遵循許多原則。從生產(chǎn)技術(shù)的角度來看，混凝土配合比的設計是將水泥、水、粗骨料、細骨料、礦物摻和料和外加劑進行混合配制。從混凝土性能的角度來看，混凝土配合設計應遵循可加工性，高強度，耐久性和經(jīng)濟性的原則。其中，良好的工作性能，是幫助實現(xiàn)混凝土的耐久性和強度等關(guān)鍵因素，對混凝土的穩(wěn)定性有直接的影響，同時對新拌混凝土流動性、可塑性、穩(wěn)定性以及易密性有重大影響。與普通混凝土相比，強度不是高性能綠色環(huán)保的混凝土的唯一衡量指標[2]。當混凝土工作性和強度滿足要求時，注意耐久性指標也很重要。經(jīng)濟性原則是設計混凝土配合比時要考慮的原則?？梢杂行Ы档徒ㄖ杀?。實現(xiàn)這一目標的方法包括兩個方面：（1）混合優(yōu)質(zhì)礦物摻和料以減少水泥用量；(2)提高骨料的質(zhì)量，減少用水量和膠凝材料的使用量。

3 綠色高性能混凝土配合比設計

3.1 混凝土配合比的設計優(yōu)化措施分析

具體闡述如下。第一，逐漸細化混凝土配合比設計的工作項目，在設計期間，常常會因為各方面因素，導致混凝土的坍落程度加深，例如，把泵送混凝土的坍落水平設置在120至160毫米之間或者是140至180毫米之間，那么坍落水平的范疇就會擴大，混凝土的強度浮動范疇也隨之增大，此時混凝土強度的離差參數(shù)會增大，那么就可以增大混凝土的強度的標準差值。相關(guān)的工作人員在現(xiàn)實運作之中，會把泵送混凝土的坍落度范疇回縮到20毫米以下，這就能夠?qū)崿F(xiàn)減小混凝土強度標準差值的目的。其次，需要確保混凝土原材料的質(zhì)量水平保持一定的平穩(wěn)性，這樣也就相應地確?；炷翉姸鹊仄椒€(wěn)。第三，相關(guān)的工作人員需要確?；炷翑嚢枵镜挠嬃吭O施裝置保持精準性和穩(wěn)定性，同時要雇傭經(jīng)驗豐富、操作嫻熟的操作人員，如此才能保證混凝土地強度平穩(wěn)，減少混凝土強度標準差值。第四，在進行混凝土抗壓強度測驗的取樣工作時，需要選用具備典型性，可以真實呈現(xiàn)混凝土狀況的混凝土樣品[3]。

3.2 水膠比的選用

項目調(diào)研時發(fā)現(xiàn)，幾乎99%的工程項目采用的水膠比都大大低于公式計算得到的水膠比，尤其是C50及以上的混凝土。如某C50的橋梁用混凝土，根據(jù)JGJ55—2011《普通混凝土配合比設計規(guī)程》，計算得到的水膠比為0.45，但在各個公路項目上，大多采用了0.30～0.40之間，混凝土28d強度達到60多兆帕，有的甚至接近70MPa，這種設計其實是一種過度設計，不僅造成嚴重的浪費，而且較小的水膠比容易致使混凝土裂縫的產(chǎn)生。又如C50混凝土，一般用的是強度等級52.5水泥，顆粒較細，需水量較多，如果混凝土單位用水量太少，水膠比過小，水泥在凝結(jié)硬化過程中，水化反應時會由于缺少水分，干燥收縮導致混凝土開裂。很多混凝土結(jié)構(gòu)物在硬化后，表面會出現(xiàn)很多像頭發(fā)絲一樣細小的裂縫，這跟水膠比太小、水泥顆粒太細有直接關(guān)系。所以水膠比可以按照規(guī)程計算出來數(shù)值適當降低，但不能過低。

4 結(jié)語

混凝土設計人員應加強對綠色高性能混凝土配合比與混凝土性能之間關(guān)系的研究，充分優(yōu)化混凝土配合比設計。混凝土的原材料的質(zhì)量直接影響性能，優(yōu)質(zhì)的原材料在提高混凝土的耐久性和強度方面起著重要作用。同時，在確定綠色高性能混凝土配合比的最佳設計時，設計人員還必須考慮經(jīng)濟性原則。