高強(qiáng)混凝土配合比的選擇與優(yōu)化

張曉永

【摘 要】隨著建筑工程量的不斷增加，對于建筑工程施工質(zhì)量也提出了更高的要求。對于建筑物來說，其中所應(yīng)用的混凝土耐久性越強(qiáng)，越能夠保證建筑物的耐久性，這與混凝土的配合比設(shè)計有密切關(guān)系。本文對高性能混凝土配合比進(jìn)行了概述，并對高性能混凝土配合比進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，確保工程質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】高強(qiáng)混凝土；配合比；優(yōu)化設(shè)計

隨著大跨度、高層建筑物的不斷涌現(xiàn)，對于混凝土的應(yīng)用量也越來越多，混凝土具有高性能，應(yīng)用于施工中能夠提高建筑施工質(zhì)量，保證施工進(jìn)度，降低施工成本。而如果對混凝土的配合比設(shè)計不夠重視，則難以確?；炷吝_(dá)到高性能，而且難以提升混凝土的施工質(zhì)量，進(jìn)而影響整體的建筑工程施工質(zhì)量。對此，優(yōu)化高性能混凝土的配合比具有重要意義。

1 高強(qiáng)混凝土分析

混凝土主要是由多種原材料根據(jù)一定比例所配制的，混凝土的強(qiáng)度及性能與組成混凝土的各項材料配比有密切關(guān)系。隨著混凝土施工技術(shù)在建筑工程范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用，對于混凝土原材料的質(zhì)量也提出了更高的要求，高性能混凝土開始逐步應(yīng)用到施工過程中，其主要包括的成分除了水泥、砂子、石子和水等，還在其中摻加了硅灰、聚羧酸高效減水劑和粉煤灰等材料。優(yōu)質(zhì)粉煤灰可以改善混凝土的綜合性能，并提高混凝土強(qiáng)度，硅粉是硅鐵生產(chǎn)時產(chǎn)生的煙灰，在配置高性能混凝土的過程中對此種材料的應(yīng)用最早、最多，而且技術(shù)也最成熟，聚羧酸高效減水劑具有耐熱性好、強(qiáng)度高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，具有良好的流動性。相對于普通混凝土來說，高性能混凝土的應(yīng)用在一定程度上克服了傳統(tǒng)混凝土的缺點(diǎn)，在很大程度上提高了混凝土的耐久性和材料質(zhì)量，對于提高建筑工程施工質(zhì)量、降低施工成本起到了重要的幫助作用。但高性能混凝土的構(gòu)成部分較為復(fù)雜，而且受環(huán)境的影響，容易導(dǎo)致性能受到影響，因此，針對高性能混凝土的配合比設(shè)計應(yīng)當(dāng)進(jìn)行優(yōu)化，以提高高性能混凝土的施工質(zhì)量。

2 高強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計應(yīng)遵循的原則

2.1 砂率設(shè)計最優(yōu)

對于混凝土性能的確定，通常會涉及混凝土中所含有的砂石，而混凝土中的砂石一般用砂率進(jìn)行表示，砂率會對混凝土的工作性能產(chǎn)生影響，對于高性能混凝土的配合比設(shè)計，通常要求采用低用水量，因此，要保證砂漿量，就需要增加砂率進(jìn)行補(bǔ)充，以保證混凝土配合比的合理性。

2.2 漿集設(shè)計最優(yōu)

漿集主要是指混凝土中的水泥漿和集料之間的比例。漿集的工作性能較好，將對于混凝土的配合比要求有較高的流動性，根據(jù)研究顯示，混凝土在配合比設(shè)計過程中，隨著凝膠材料用量的增加，會導(dǎo)致混凝土的彈性模量降低，收縮性增加，進(jìn)而對混凝土的性能產(chǎn)生影響。對此，應(yīng)當(dāng)優(yōu)化設(shè)計漿集比例，確?；炷恋膹椥约皬?qiáng)度。

2.3 低水膠比設(shè)計最優(yōu)

高性能混凝土要求具有較強(qiáng)的耐久性，因此，對于高性能混凝土的配置需要滿足較低滲透性的要求，在混凝土配合比設(shè)計過程中，水膠比會維持在0.2～0.4 之間，以確?；炷恋拿軐?shí)度較高。在確保密實(shí)度的基礎(chǔ)上再對混凝土的水膠比進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，然后摻入一定量的其他材料實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度的增加，進(jìn)而達(dá)到耐久性的目的。

3 高性能混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計策略

3.1 確定材料參數(shù)

對于高性能混凝土的配制，首先應(yīng)當(dāng)確定各類材料的最佳參數(shù)，如水泥：對于水泥的強(qiáng)度等級選擇，一般C60～C80 混凝土的強(qiáng)度等級為52.5，C80以上則需選用強(qiáng)度更高的水泥，1m3的混凝土中，水泥用量應(yīng)控制在500kg 以內(nèi)，要盡量減少水泥用量，水泥和礦物之間的摻和總量應(yīng)小于600kg/m3。摻和料中主要包括硅粉、優(yōu)質(zhì)粉煤灰，硅粉能夠在很大程度上提升混凝土的強(qiáng)度及密實(shí)度，硅粉在摻和料中的含量應(yīng)小于膠凝材料量的20%，可以控制在5%～10%之間，優(yōu)質(zhì)粉煤灰主要選用1 級灰，粉煤灰的含量應(yīng)小于膠凝材料量的30%，可以控制在20%～30%之間。外加劑采用高效減水劑，減水率要大于20%，實(shí)現(xiàn)最大限度地降低水灰比，提高混凝土的強(qiáng)度。高效減水劑中的摻和量應(yīng)占膠凝材料量的0.4%～1.5%。砂和石料，選擇級配較高的中砂，細(xì)度模數(shù)要大于2.6，含泥量要小于1.5%，砂中的砂率應(yīng)在28%～34%之間，如果采用泵送工藝，則應(yīng)在34%～44%之間。石子要選擇碎石，最大的骨料粒徑要小于25mm，強(qiáng)度應(yīng)是混凝土強(qiáng)度的1.2 倍。如果強(qiáng)度等級大于C80，則最大粒徑要小于20mm，含泥量要小于1%，如果強(qiáng)度等級大于C100，則其中的含泥量要小于0.5%。水膠比，水與膠凝材料的比重應(yīng)為0.25～0.42，如果混凝土強(qiáng)度越高，則水與凝膠材料的比應(yīng)越低。

3.2 進(jìn)行測算和試拌

1）對混凝土中的氯離子和堿含量進(jìn)行測算，確定混凝土中這兩個部分的含量。

2）根據(jù)混凝土的配合設(shè)計要求，對所需要的水量、水泥用量及礦物質(zhì)摻和料的用量進(jìn)行估算，在估算過程中還要考慮需達(dá)到的混凝土強(qiáng)度，以保證混凝土的后期應(yīng)用需求。

3）應(yīng)用外加劑，對混凝土的坍落度進(jìn)行調(diào)整，并明確坍落度。

4）應(yīng)用外加劑，對混凝土配合的用水量及凝膠材料的用量進(jìn)行改善，調(diào)整其中的含氣量。

3.3 調(diào)整配合比參數(shù)

在確定好基本的參數(shù)數(shù)據(jù)后，對凝膠材料的用量和組成變化情況進(jìn)行分析，然后進(jìn)行相應(yīng)的試拌處理，同時對混凝土配合比設(shè)計中涉及的含氣量、坍落度、早期強(qiáng)度和彈性模量等因素進(jìn)行測試分析。在測試分析的過程中，要對各種材料的配合比情況進(jìn)行確定，并對混凝土中含有的有害物含量進(jìn)行測算，然后進(jìn)行影響的抗裂性對比試驗處理，評估加入外加劑后的混凝土抗裂性情況。

3.4 案例分析

以某建筑工程施工為例，需要使用C80 高性能混凝土，水泥選用普通水泥，強(qiáng)度等級為52.5，密度為3.1g/cm3，細(xì)骨料選擇河沙，密度為2.2t/cm3，粉煤灰采用1 級，密度為2.2g/cm3，減水劑采用聚羧酸高效減水劑，在進(jìn)行攪拌的過程中，坍落度要求為18～20cm。根據(jù)上述數(shù)據(jù)及各種材料的約束條件，計算得出各種材料用量優(yōu)化后的配合比為：水泥為449.5，砂為564.4，水位162.1，聚羧酸系高效減水劑為7.5，粉煤灰為119.9，硅粉為40.9，根據(jù)各種材料的市場價格計算得出所有材料的總費(fèi)用為302.94 元。這比優(yōu)化前的材料費(fèi)用要低很多，由此可見，通過優(yōu)化高性能混凝土的配合比，能夠有效提升混凝土的強(qiáng)度及耐久度，同時還能夠降低材料費(fèi)用，進(jìn)而降低整體的施工成本。

4 結(jié)語

目前，建筑工程項目中對于高性能混凝土的應(yīng)用越來越廣泛，因此對于高性能混凝土的性能也提出了更高的要求，在未來的發(fā)展過程中，應(yīng)當(dāng)注重改善高性能混凝土的配合比，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以提高耐久性，從而提升整體的工程建設(shè)質(zhì)量，也為我國的建筑事業(yè)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]