C55高性能混凝土配合比设计__墨水学术,论文发表,发表论文,职称论

所属栏目：化工论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:387

副标题#e#摘要：高性能混凝土配合比设计，应根据工程设计标准、规范、规程要求，以及混凝土结构、强度等级、耐久性、原材料品质、工艺方法、环境因素等综合依据为指导，通过计算、试配、各种指标检测后经调整确定。配制成的混凝土应能满足设计强度等级，耐久性指标和施工工艺等要求。
　　关键词：C55高性能混凝土，配合比设计，耐久性指标
　　
　　1、C55高性能混凝土配合比的设计原则
　　1.1选择优质的原材料；
　　1.2在满足工艺性能的前提下，采用尽可能低的水胶比及最优的含砂率；
　　1.3在满足强度的前提下，胶凝材料的浆体体积（全部胶凝材料与水的体积）占混凝土体积的百分比尽可能小，一般不超过35%，最好控制在28%~32%之间；
　　1.4选择合理的组成材料及其单位用量，以满足耐久性及特殊性能要求；
　　1.5掺用效果好，减水率高，流动性保持能力强，多功能复合型混凝土外加剂，以改善和提高混凝土的综合性能；
　　1.6选用适应的外掺料，如粉煤灰、矿粉、硅粉等，可起到改善混凝土的技
　　术性能，节约水泥、降低成本的良好作用。
　　2、原材料的选择及技术要求
　　高性能混凝土的组成材料，除与普通混凝土相同的组成材料——水泥、砂、石、水等，高效减水剂和超细矿物掺和料是不可缺少的组分。科学合理的选择这些特殊掺合料，是成功配制高性能混凝土的关键。
　　2.1水泥
　　水泥的矿物组成和颗粒组成直接影响到水泥水化反应的速度，水化热和水化产物的组成和结构特点，也就直接影响到混凝土的开裂机率，以及混凝土的强度和耐久性。对于高性能混凝土，需选择早期强度适中，早期水化热较低的水泥。为便于控制和调整外掺料的品种和比例，应采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥进行配制。
　　配制高性能混凝土的水泥的技术要求为：强度等级为42.5或52.5的质量符合国家标准《硅酸盐或普通硅酸盐水泥》，水泥中铝酸三钙（C3A）含量宜控制在6%~12%，氯离子含量应低于0.03%，碱含量≤0.6%。
　　2.2矿物掺和料
　　在混凝土中掺入矿物外掺料，特别是多元复合掺入，不仅能改善混凝土的工作性，降低混凝土温升速度，而且能改善其内部结构，提高混凝土的密实性，促进混凝土后期强度的发展，并且还能抑制碱——集料反应的发生，从而提高混凝土的安全性和耐久性。矿物外掺料在混凝土中具有许多特殊的功能，是高性能混凝土不可缺少的材料组成。
　　矿物掺和料包括粉煤灰、磨细高炉矿碴、硅灰等，其技术条件应符合国家标准《高强高性能混凝土用矿物外掺料》（GB/T18736-2002）的规定。
　　3高性能混凝土配合比设计
　　3.1概念
　　设计高性能混凝土配合比，应根据结构混凝土设计等级、混凝土耐久性以及侵蚀环境类别，施工工艺对工作性的要求，原材料品质、施工管理水平的要求进行配合比设计，通过科学试配、调整、检测、分析、总结等步骤确定配合比。配制的混凝土拌合物性能应满足施工和验收标准要求外，还必须满足设计强度和耐久性的技术要求。
　　3..1.1最小和最大总胶凝材料控制
　　高性能混凝土最小和最大总胶凝材料应根据根据环境类别、侵蚀类别及强度等级确定。通常情况下，C30以下混凝土的胶凝材料总量不宜低于280kg/m3和高于400kg/m3；C35~C40混凝土不宜低于320kg/m3和高于450kg/m3；C50及以上混凝土不宜低于360kg/m3和高于500kg/m3。
　　3.1.2矿物掺合料的确定
　　为提高混凝土的耐久性，改善混凝土的工作性能和抗裂性能，混凝土中宜适量掺加优质的粉煤灰、矿碴粉或硅灰等矿物掺合料。不同的矿物掺合料应根据混凝土的性能要求通过试验确定。矿物掺合料总量应控制在胶凝材料总量的25%~45%之间。粉煤灰掺量超过30%时，其水胶比不得大于0.45，有冻融环境粉煤灰掺量不宜大于30%；矿碴粉的掺量宜为25%以下；灰质活性指数大于#p#副标题#e#95%为宜。
　　3.1.3高性能外加剂的确定
　　高性能混凝土中，必须适量掺加高性能复合外加剂，优先选用聚羧酸高效复合减水剂，其掺量应根据性能试验确定。技术指标应符合表3要求。
　　3.1.4细骨料选择原则
　　细骨料应满足《建筑用砂》（GB/T14684-2001）II区中砂技术标准外，宜选用颗粒级配为5mm累计筛余量0~5%；0.63mm累计筛余量为40~70%；0.16mm累计筛余量为95~100%；含泥量不大于1.5%~2%；泥块含量低于0.5%~1.0%；坚固性硫酸钠法小于5%~8%；氯化物小于0.02%~0.06%。
　　3.1.5粗骨料的选择原则
　　配制高性能混凝土的粗骨料应符合现行国家标准《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685-2001）的一般技术要求。必要时，集料应予清洗和过筛，以除去有害物质；级配要求宜选用5mm~16mm和16mm~31.5mm两种级配，31.5mm筛余为0；26.5mm筛余为0~5%；19mm筛余为0%~10%；16mm筛余为30%~70%；9.5mm筛余为30%~60%；4.75mm筛余为8%~100%；2.36mm筛余为95%~100%。
　　3.2配合比设计技术要求
　　3.2.1掌握工程结构类型及设计技术标准,环境类别及环境作用等级。
　　3.2.2水胶比尽量控制在0.28~0.35之间。
　　3.2.3根据工艺、结构、气候等情况，确定混凝土坍落度和扩散度，确保混凝土工作性良好。
　　3.2.4确保施工需要。混凝土1天抗压强度＜12Mpa，3~7在达设计85%以上，弹模强度达80%以上。56天达设计强度110%以上。
　　3.2.5耐久性指标满足设计要求。当设计对混凝土的耐久性指标无具体要求时，应按《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》附录G要求确定。
　　4C55高性能混凝土配合比性能测试
　　按分析选择的A2、B2、D2、E2采用三种外加剂进行配合比性能测试（见表1）
　　表1
　　编号    水胶比    水泥（kg/m3）    矿粉（kg/m3）    粉煤灰（kg/m3）    砂子（kg/m3）    石子（kg/m3）    水（kg/m3）    高效减水剂（掺量1%）
　　X001    0.33    340    90    50    680    1120    158.5    A型4.8
　　X002    0.33    340    90    50    680    1120    158.5    B型4.8
　　X003    0.33    340    90    50    680    1120    158.5    C型4.8
　　
　　4.1C55混凝土拌和物的物理性能和工作性能（见表2）
　　表2
　　编号    坍落度/扩展度（mm）    密度（kg/m3）    含气量（%）    泌水率（%）    压力
　　泌水率（%）    初凝（h）    终凝（h）    氯离子含量（%）    抗裂性评价
　　    0min    30min    60min                        #p#副标题#e#;        
　　X001    200
　　450    195
　　420    185
　　400    2410    2.8    0    21.0    11    16    0.005    良好
　　X002    190
　　455    190
　　450    175
　　380    2390    3.4    0    23.0    10    14    0.006    良好
　　X003    200
　　450    180
　　410    165
　　360    2385    3.8    0    23.9    9.0    13    0.007    良好
　　
　　编号    立方体抗压强度（Mpa）    弹性模量(×104MPa)
　　    R3    R7    R28    R56    E7    E14    E28
　　X001    42.5    51.8    67.5    69.0    3.20    3.80    4.20
　　X002    38.5    45.5    60.0    65.5    3.00    3.50    3.90
　　X003    39.2    43.6    59.0    63.0    2.80    3.20    4.00
　　4.2C55混凝土拌和物力学性能（见表3）
　　表3
　　5配合比现场验证和优化
　　5.1现场配合比验证
　　现场配合比验证是指在生产线上对配合比进行施工前的验证，验证指标必须根据设计、验收评定标准和工艺性能指标进行，检测这些指标是否与室内设计检测指标相符，若差异过大，要进行分析，并进行最终调整，只有通过现场验证合格的配合比，才能投入施工生产。
　　5.2配合比优化
　　配合比的优化原则：必须在符合设计规程，满足施工规范，达到评定标准，有利工艺性能的基础上进行。
　　5.2.1优化线路
　　5.2.1.1寻找质量满足要求，价格便宜的材料；
　　2.2.1.2遵循正交试验分析结果，进行配合比设计和性能检测；
　　5.2.1.3在满足强度等级的原则下，尽量降低胶凝材料的总用量，特别是降低水泥的用量，对混凝土耐久性有及大的技术效果。
　　5.3技术、经济分析
　　5.3.1技术分析
　　5.3.1.1分析配合比各项指标是否符合设计、规程、规范和标准以及工艺要求。
　　5.3.1.2随着总胶凝材料的减少，水胶比的增大，是否影响混凝土耐久性，能否达到设计强度。
　　5.3.1.3早期强度与弹模强度是否满足施工方案的进度要求。
　　5.3.2经济分析
　　5.3.2.1高性能混凝土配合比成本经济与普通砼成本经济作比较。
　　5.3.2.2高性能#p#副标题#e#混凝土优化配合比与优化前的配合比作比较。
　　5.3.2.3选择优质材料的配合比与普通材料的配合比作比较。
　　6结果总结
　　6.1高性能混凝土采用粉煤灰、矿粉高掺量技术，是配制高性能耐久性混凝土的先进技术，总胶凝材料的比例组成是配合比设计的关键。
　　6.2高性能减水剂，特别是聚羧酸不仅减水率高，而且混凝土坍落度保持性好，对大计量的外掺料混凝土有较好的激发作用。
　　6.3在有弹模要求的桥梁及有冻融要求的混凝土施工中，粉煤灰的掺量不宜过高，宜在15%之内。
　　6.4砂率对混凝土弹模影响较大，在满足工作性的条件下，应尽量降低为宜。
　　6.5坍落度对于高性能混凝土的工作性，经测试已经不敏感，宜采用扩展度和粘度进行控制。
　　6.6平板抗裂性能试验对于高性能混凝土，已经不敏感。圆环抗裂试验与实际结构差异较大,不能真正反映不同体积、不同结构、不同环境、不同温度混凝土抗裂性的真实性。
　　6.7高性能混凝土具有较好的经济、技术和社会效益，是混凝土发展的新区域。