高性能混凝土设计配比

　　科学合理的配合比设计能够保证高性能混凝土效能的充分发挥，但结合实际调研可以发现，双掺或多掺、粗细骨料搭配等问题仍广泛存在于业界。为尽可能解决高性能混凝土配合比设计存在的问题，正是本文围绕该课题开展具体研究的原因所在，由此可见本文研究具备的较高现实意义。1高性能混凝土配合比设计路径1.1采用活性矿物掺合料在高性能混凝土配合比设计中，活性矿物掺合料的合理应用极为关键，活性矿物掺合料能够较好服务于骨料与水泥石的界面优化，优质粉煤灰、硅灰、磷渣粉、钢渣粉、磨细矿渣粉等活性矿物掺合料，均能够用于高性能混凝土中。以硅灰为例，其含有的活性SiO2可实现高性能混凝土的二次反应，即在界面上活性SiO2与氢氧化钙（水泥水化反应生成）发生火山灰反应，生成的凝胶水化硅酸钙会沉积于混凝土界面的一些孔隙中，混凝土界面的粘结强度和抗渗性可实现一定提升，水泥浆体中的孔隙也能够由活性细微颗粒填充，混凝土实现的毛细孔结构优化也能够有效提升抗渗性能。此外，适量的活性矿物细掺合料还能够减少水泥用量，降低水化热，裂缝问题可得到较好预防，这类基本设计路径不容忽视。1.2合理使用高效减水剂混凝土的强度提高离不开大量使用的胶凝材料支持，但一般情况下每立方米混凝土的胶凝材料用量需控制在550kg内，为降低胶凝材料的用量，需设法降低水胶比，降低单方用水量，这便需要得到高效减水剂的支持，高效减水剂的应用能够有效提高水胶比低时的流动性。如采用聚羧酸系列高效减水剂，混凝土坍落度损失避免、混凝土工作性能增强均可得到较好保障，并避免显著的缓凝出现。高性能混凝土配合比设计应综合采用高效减水剂与活性矿物掺合料，以此增大混凝土的流动性、降低水胶比、提高骨料粘结强度、提高水泥石硬化密实度。1.3科学设计配合比参数高性能混凝土配合比设计需重点关注参数的控制，水胶比、浆骨比、砂率、高效减水剂掺量均属于控制的关键。水胶比的控制需结合高性能混凝土特点，即低水胶比，以此提高其耐久性、降低渗透性，因此一般情况下需保证高性能混凝土水胶比控制在0.40以下，如C50强度的水胶比需控制在0.37～0.33，C80强度的水胶比需控制在0.28～0.24，C100强度的水胶比需控制在0.23～0.19。在结合强度等级确定水胶比后，即可基于矿物细掺合料的种类和量，针对性调节强度；浆骨比指的是水泥浆与骨料的比例，一般情况下浆骨体积比应采用35：65，这一比例下混凝土的强度、工作性、体积稳定性等指标均表现的较为理想，高性能混凝土也能够拥有更加理想的状态。对于C50～C70强度等级的高性能混凝土配置来说，20%～50%的水泥可由15%～30%的矿渣或优质粉煤灰替代，C80强度以下的混凝土则可以采用15%～35%的矿渣（优质粉煤灰）与5%～10%硅灰；砂率控制同样直接影响混凝土性能，粗骨料使用需得到重点关注，一般情况下混凝土强度会随砂率的提高而降低，弹性模量也会同时减小，这种情况下需基于总胶凝材料用量、粗细颗粒骨料级配、输送要求，合理选择砂率。如胶凝材料总用量小于360kg/m3，1.6～2.2细度模数的细砂、2.3～3.0的中砂、3.1～3.7的粗砂的占比应分别为0.38、0.40、0.42，如胶凝材料总用量在420kg/m3～480kg/m3区间，细砂、中砂、粗砂的占比则应分别为0.34、0.36、0.38；高效减水剂掺量直接影响混凝土强度和耐久性，混凝土流动性与坍落度也会直接受到影响，一般采用1.5%～2%之间的掺量。2高性能混凝土配合比设计常见问题及应对方式2.1双掺或多掺问题在高性能混凝土配合比设计中，双掺或多掺问题较为突出，这类问题会导致混凝土强度的增长时间和混凝土凝结时间的延长，工程进度很容易受到影响。同时，过量的掺合料或较低的掺合料质量，也很容易导致高性能混凝土出现长时间塑性。因此，高性能混凝土配合比设计需综合结合工程施工气候环境、施工方式、结构特征、强度等级、具体要求，以此合理控制活性矿物掺合料总掺入量。如采用高标号硅酸盐水泥，一般可将活性矿物掺合料总掺量适当提升，如在冬季进行施工，则需要选择非缓凝型的减水剂，活性矿物掺合料的总掺量也需要适当降低。2.2粗细骨料搭配问题粗细骨料搭配属于高性能混凝土配合比设计的重要内容，工程质量直接受到这一搭配的影响。高性能混凝土的水胶比一般较低，且水泥石强度相对较高，因此粗细骨料的有关强度也需要适当提高。在具体的材料选择中，需保证选用的岩石没有风化，严禁使用风化母岩，同时还需要严格控制粒径级配、碎石含泥量、针片状含量。在具体的粗细骨料搭配设计中，水泥用量需得到重点关注，并基于减小空隙率需要进行设计，一般需保证粗骨料松散堆积的空隙率在40%以下，且拥有2%以下的吸水率、1600kg/m3以上的密度。在配比过程中，可对强制搅拌工艺进行优化，设法提高搅拌时间，高性能混凝土的水泥用量减少、强度和耐久性提高可由此实现。3实例分析3.1工程概况以永春碧桂园二期工程为例，该工程总投资111000万元，总用地面积、总建筑面积分别为253686m2与350847m2，工程包括32层建筑5栋、26层建筑4栋、18层建筑3栋、3层低层建筑159栋、幼儿园及配套设施1栋。本文研究以永春碧桂园二期D区工程作为具体研究对象，深入探讨工程用高性能混凝土配合比设计，高性能混凝土的应用部位分别为9#楼二层柱与141#楼二层柱三层梁板。3.2具体设计为保证高性能混凝土配合比设计能够较好满足施工质量控制需要，需开展针对性的最佳堆积密度试验、最佳水胶比确定试验、不同掺合料对拌合物性能及强度影响试验。结合试验，可确定9#楼二层柱用高性能混凝土配合比设计，采用38.2MPa的试配强度设计，水胶比为0.45，水、水泥、砂、石、粉煤灰、缓凝高效减水剂的材料用量分别为168kg/m3、306kg/m3、800kg/m3、1019kg/m3、67kg/m3、7.50kg/m3，配合比（质量比）分别为0.55、1.00、2.61、3.33、0.22、0.025，外加剂掺量为2.2%，采用P.O42.5R等级的水泥、细度模数为2.7的河砂、5mm-31.5mm粒径的碎石、F类Ⅱ级的粉煤灰、YF-A1型号的缓凝高效减水剂；141#楼二层柱三层梁板用高性能混凝土配合比设计，采用33.2MPa的试配强度设计，水胶比为0.53，水、水泥、砂、石、粉煤灰、缓凝高效减水剂的材料用量分别为178kg/m3、269kg/m3、828kg/m3、1013kg/m3、67kg/m3、7.40kg/m3，配合比（质量比）分别为0.66、1.00、3.08、3.77、0.25、0.028，外加剂掺量为2.2%，采用P.O42.5R等级的水泥、细度模数为2.7的河砂、5mm-31.5mm粒径的碎石、F类Ⅱ级的粉煤灰、CSP-2型号的缓凝高效减水剂。基于高水平的高性能混凝土配合比设计，永春碧桂园二期D区工程的施工质量得到了较好保障，粉煤灰的合理应用也使得混凝土和易性得到改善、混凝土强度提高，由此即可更深入了解高性能混凝土配合比设计。4结论综上所述，高性能混凝土配合比设计需关注多方面因素影响。在此基础上，本文涉及的采用活性矿物掺合料、合理使用高效减水剂、科学设计配合比参数、双掺或多掺问题、粗细骨料搭配问题、设计实例等内容，则提供了可行性较高的高性能混凝土配合比设计路径。为更好提升高性能混凝土配合比设计水平，基于混凝土配合比试验的混凝土最佳配合比优化调整必须得到重视，各类新材料、新工艺、新设备的积极应用也应成为业界关注的焦点。