高性能混凝土設計配比

　　科學合理的配合比設計能夠保證高性能混凝土效能的充分發揮，但結合實際調研可以發現，雙摻或多摻、粗細骨料搭配等問題仍廣泛存在于業界。為盡可能解決高性能混凝土配合比設計存在的問題，正是本文圍繞該課題開展具體研究的原因所在，由此可見本文研究具備的較高現實意義。1高性能混凝土配合比設計路徑1.1采用活性礦物摻合料在高性能混凝土配合比設計中，活性礦物摻合料的合理應用極為關鍵，活性礦物摻合料能夠較好服務于骨料與水泥石的界面優化，優質粉煤灰、硅灰、磷渣粉、鋼渣粉、磨細礦渣粉等活性礦物摻合料，均能夠用于高性能混凝土中。以硅灰為例，其含有的活性SiO2可實現高性能混凝土的二次反應，即在界面上活性SiO2與氫氧化鈣（水泥水化反應生成）發生火山灰反應，生成的凝膠水化硅酸鈣會沉積于混凝土界面的一些孔隙中，混凝土界面的粘結強度和抗滲性可實現一定提升，水泥漿體中的孔隙也能夠由活性細微顆粒填充，混凝土實現的毛細孔結構優化也能夠有效提升抗滲性能。此外，適量的活性礦物細摻合料還能夠減少水泥用量，降低水化熱，裂縫問題可得到較好預防，這類基本設計路徑不容忽視。1.2合理使用高效減水劑混凝土的強度提高離不開大量使用的膠凝材料支持，但一般情況下每立方米混凝土的膠凝材料用量需控制在550kg內，為降低膠凝材料的用量，需設法降低水膠比，降低單方用水量，這便需要得到高效減水劑的支持，高效減水劑的應用能夠有效提高水膠比低時的流動性。如采用聚羧酸系列高效減水劑，混凝土坍落度損失避免、混凝土工作性能增強均可得到較好保障，并避免顯著的緩凝出現。高性能混凝土配合比設計應綜合采用高效減水劑與活性礦物摻合料，以此增大混凝土的流動性、降低水膠比、提高骨料粘結強度、提高水泥石硬化密實度。1.3科學設計配合比參數高性能混凝土配合比設計需重點關注參數的控制，水膠比、漿骨比、砂率、高效減水劑摻量均屬于控制的關鍵。水膠比的控制需結合高性能混凝土特點，即低水膠比，以此提高其耐久性、降低滲透性，因此一般情況下需保證高性能混凝土水膠比控制在0.40以下，如C50強度的水膠比需控制在0.37～0.33，C80強度的水膠比需控制在0.28～0.24，C100強度的水膠比需控制在0.23～0.19。在結合強度等級確定水膠比后，即可基于礦物細摻合料的種類和量，針對性調節強度；漿骨比指的是水泥漿與骨料的比例，一般情況下漿骨體積比應采用35：65，這一比例下混凝土的強度、工作性、體積穩定性等指標均表現的較為理想，高性能混凝土也能夠擁有更加理想的狀態。對于C50～C70強度等級的高性能混凝土配置來說，20%～50%的水泥可由15%～30%的礦渣或優質粉煤灰替代，C80強度以下的混凝土則可以采用15%～35%的礦渣（優質粉煤灰）與5%～10%硅灰；砂率控制同樣直接影響混凝土性能，粗骨料使用需得到重點關注，一般情況下混凝土強度會隨砂率的提高而降低，彈性模量也會同時減小，這種情況下需基于總膠凝材料用量、粗細顆粒骨料級配、輸送要求，合理選擇砂率。如膠凝材料總用量小于360kg/m3，1.6～2.2細度模數的細砂、2.3～3.0的中砂、3.1～3.7的粗砂的占比應分別為0.38、0.40、0.42，如膠凝材料總用量在420kg/m3～480kg/m3區間，細砂、中砂、粗砂的占比則應分別為0.34、0.36、0.38；高效減水劑摻量直接影響混凝土強度和耐久性，混凝土流動性與坍落度也會直接受到影響，一般采用1.5%～2%之間的摻量。2高性能混凝土配合比設計常見問題及應對方式2.1雙摻或多摻問題在高性能混凝土配合比設計中，雙摻或多摻問題較為突出，這類問題會導致混凝土強度的增長時間和混凝土凝結時間的延長，工程進度很容易受到影響。同時，過量的摻合料或較低的摻合料質量，也很容易導致高性能混凝土出現長時間塑性。因此，高性能混凝土配合比設計需綜合結合工程施工氣候環境、施工方式、結構特征、強度等級、具體要求，以此合理控制活性礦物摻合料總摻入量。如采用高標號硅酸鹽水泥，一般可將活性礦物摻合料總摻量適當提升，如在冬季進行施工，則需要選擇非緩凝型的減水劑，活性礦物摻合料的總摻量也需要適當降低。2.2粗細骨料搭配問題粗細骨料搭配屬于高性能混凝土配合比設計的重要內容，工程質量直接受到這一搭配的影響。高性能混凝土的水膠比一般較低，且水泥石強度相對較高，因此粗細骨料的有關強度也需要適當提高。在具體的材料選擇中，需保證選用的巖石沒有風化，嚴禁使用風化母巖，同時還需要嚴格控制粒徑級配、碎石含泥量、針片狀含量。在具體的粗細骨料搭配設計中，水泥用量需得到重點關注，并基于減小空隙率需要進行設計，一般需保證粗骨料松散堆積的空隙率在40%以下，且擁有2%以下的吸水率、1600kg/m3以上的密度。在配比過程中，可對強制攪拌工藝進行優化，設法提高攪拌時間，高性能混凝土的水泥用量減少、強度和耐久性提高可由此實現。3實例分析3.1工程概況以永春碧桂園二期工程為例，該工程總投資111000萬元，總用地面積、總建筑面積分別為253686m2與350847m2，工程包括32層建筑5棟、26層建筑4棟、18層建筑3棟、3層低層建筑159棟、幼兒園及配套設施1棟。本文研究以永春碧桂園二期D區工程作為具體研究對象，深入探討工程用高性能混凝土配合比設計，高性能混凝土的應用部位分別為9#樓二層柱與141#樓二層柱三層梁板。3.2具體設計為保證高性能混凝土配合比設計能夠較好滿足施工質量控制需要，需開展針對性的最佳堆積密度試驗、最佳水膠比確定試驗、不同摻合料對拌合物性能及強度影響試驗。結合試驗，可確定9#樓二層柱用高性能混凝土配合比設計，采用38.2MPa的試配強度設計，水膠比為0.45，水、水泥、砂、石、粉煤灰、緩凝高效減水劑的材料用量分別為168kg/m3、306kg/m3、800kg/m3、1019kg/m3、67kg/m3、7.50kg/m3，配合比（質量比）分別為0.55、1.00、2.61、3.33、0.22、0.025，外加劑摻量為2.2%，采用P.O42.5R等級的水泥、細度模數為2.7的河砂、5mm-31.5mm粒徑的碎石、F類Ⅱ級的粉煤灰、YF-A1型號的緩凝高效減水劑；141#樓二層柱三層梁板用高性能混凝土配合比設計，采用33.2MPa的試配強度設計，水膠比為0.53，水、水泥、砂、石、粉煤灰、緩凝高效減水劑的材料用量分別為178kg/m3、269kg/m3、828kg/m3、1013kg/m3、67kg/m3、7.40kg/m3，配合比（質量比）分別為0.66、1.00、3.08、3.77、0.25、0.028，外加劑摻量為2.2%，采用P.O42.5R等級的水泥、細度模數為2.7的河砂、5mm-31.5mm粒徑的碎石、F類Ⅱ級的粉煤灰、CSP-2型號的緩凝高效減水劑。基于高水平的高性能混凝土配合比設計，永春碧桂園二期D區工程的施工質量得到了較好保障，粉煤灰的合理應用也使得混凝土和易性得到改善、混凝土強度提高，由此即可更深入了解高性能混凝土配合比設計。4結論綜上所述，高性能混凝土配合比設計需關注多方面因素影響。在此基礎上，本文涉及的采用活性礦物摻合料、合理使用高效減水劑、科學設計配合比參數、雙摻或多摻問題、粗細骨料搭配問題、設計實例等內容，則提供了可行性較高的高性能混凝土配合比設計路徑。為更好提升高性能混凝土配合比設計水平，基于混凝土配合比試驗的混凝土最佳配合比優化調整必須得到重視，各類新材料、新工藝、新設備的積極應用也應成為業界關注的焦點。