探讨高性能混凝土用原材料及配合比设计
时间：2021-01-08 20:01:38 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：高性能混凝土是在普通混凝土的传统组分中，掺入化学外加剂及矿物外加剂，用现代混凝土技术制备的混凝土，具有低水胶比，它以耐久性作为设计的主要指标，施工管理技术人员要严格控制高性能混凝土原材料和配合比设计技术要求，除应满足相应产品国家标准和行业标准外，还应根据混凝土酎久性要求，提出原材料品种、性能的特殊要求，确定符合设计要求，施工工艺和施工环境等因素的配合比。
关键词：高性能混凝土；原材料；配合比设计
前言
高性能混凝土配合比设计是以耐久性和合适的工作性能为主要要求。与普通混凝土相比无论是耐久性或体积稳定性等各方面都具有明显的优势。所以对其组成材料例如水泥、矿物掺合料、集料、水以及外加剂等的要求标准也比普通混凝土高。混凝土材料的构成决定了混凝土的内部微观结构和主体宏观性能。为了配制高性能混凝土，设计时必须充分利用其原材料本身的性能。高性能混凝土配合比设计材料的质量控制实际是比较困难的。本文主要对高性能混凝土用原材料及配合比设计进行探讨。
1高性能混凝土设计技术指标
高性能混凝土的最大特点就是以耐久性作为设计的主要指标。
1.1在进行混凝土配制中应进行抗裂性对比试验，确定最优良的配合比。
1.2混凝土的抗碱一骨料反应性能应满足下列规定：第一，骨料的碱一硅酸反应砂浆棒膨胀率或碱一碳酸盐反应岩石柱膨胀率应小于0.10%；第二，当骨料的碱一硅酸反应砂浆棒膨胀率0.10%～0.20%时，混凝土的碱含量应满足表1的规定；当骨料的碱一硅酸反应砂浆棒膨胀率0.20%～0.30%时，除了混凝土的碱含量应满足表1的规定外，还应在混凝土中掺加具有明显抑制效能的矿物掺合料和复合外加剂，并进行相应试验证明其抑制有效。
1.3钢筋混凝土中氯离子总含量（包括水泥、矿物掺合料、粗骨料、细骨料、水、外加剂等所含氯离子含量之和）不应超过胶凝材料总量的0.10%，预应力混凝土的氯离子总含量不应超过胶凝材料总量的0.06%。
1.4要求混凝土含气量不应小于2.0%。
2高性能混凝土用原材料及配合比设计
2.1配合比设计原则。混凝土的配合比应根据原材料品质、混凝土设计强度等级、混凝土耐久性以及施工工艺对工作性的要求，通过计算、试配、调整等步骤选定。配制的混凝土应满足施工要求，设计强度和耐久性等质量要求。高性能混凝土配合比设计应首先考虑混凝土的耐久性要求，然后根据施工工艺对拌合物工作性和强度要求进行设计。并通过试配、调整，确认满足使用要求后方可用于正式施工。为提高混凝土的耐久性，改善混凝土的施工性能和抗裂性能，混凝土中宜适量掺加优质的粉煤灰、矿渣粉或硅灰等矿物外加剂，其掺量应根据混凝土的性能通过试验确定。化学外加剂的掺量应使混凝土达到规定的水胶比和工作度，且使用的最高掺量不应对混凝土性能（凝结时间、后期强度等）产生不利的影响。
2.2水泥的质量控制。水泥是高性能混凝土中最主要的试配用胶凝材料，选择优质的水泥对试配高性能混凝土十分重要。在选用水泥时除配制普通混凝土要注意的因素外，也要注意水泥内在质量的稳定性和与高效减水剂的相容性，另外，水泥的富余强度要选高的。相容性主要表现在用其拌制工作度满足要求的高性能混凝土时，水灰比的大小与塌落度损失率两方面。配置高性能混凝土的水泥细度比表面积一般不小于300m2/kg。不同的水泥品种，由于其化学成分组成不同，其使用范围也不同。一般选择标准稠度用水量较小，水泥水化热不能过高和放热速度不能过快、过早，因此硫铝酸盐类高强水泥不可选用。施工中高性能混凝土一般选用普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥。
2.3高效减水剂的选择。设计配制高性能混凝土，需要掺入效减水剂和微膨胀剂等。目前商品混凝土搅拌站普遍使用的高效减水剂主要有三种基本类型：三聚氰胺系、萘磺酸盐系和改性木质素系。其中萘磺酸盐系应用最广。高效减水剂的使用可以大幅度地增加预拌混凝土的坍落度及提高混凝土的强度。高效减水剂是一种能与水泥颗粒产生物理与化学相互作用的聚合物。当它用于分散无胶凝性的微细粉状材料时，仅发生物理性相互作用，水泥颗粒间还可产生化学作用。在高性能混凝土中掺人高效减水剂后，使水泥浆体的絮凝结构破坏，释放出自由水，混凝土的流动性显著提高。高效减水剂不但要具有高的减水效率，而且要能与水泥相容。因此必须事先进行高效减水剂与混凝土的配比试配工作，包括选择不同的常用水泥品种与减水剂的相容性试验、减水剂的掺量和掺加方法等。减水剂对坍落度损失的控制特性将决定它是否能够适合用于混凝土搅拌站或建筑工地的现场浇筑。
2.4矿物掺合料的控制；（1）矿物掺合料作为辅助增强胶凝材料，可等量或部分取代部分水泥，大量的内在活性材料能降低新拌混凝土硬化过程中的温升，改善施工性能，增加抗腐蚀能力，提高强度，改善耐久性。普通掺合料的生产成本低于水泥，使用矿物掺合料配制高性能混凝土有一定的经济效益。目前矿物掺合料已成为配制高强、高性能混凝土不可或缺的重要组分。不同种类的矿物掺合料其共性是都具有较大的比表面积，基本没有结晶相或结晶相很少。（2）配制高性能混凝土最常用的矿物掺合料，主要是硅灰、超细粉煤灰和磨细活性矿渣等。其中硅灰的掺加效果为最好，活性也好。硅灰颗粒极其细微，由于其超细特性和高硅含量（约90%左右），因此表现出显著的火山灰活性材料特征。硅灰配置高强混凝土目前得到了迅速的发展，但是试验室和施工现场的使用都显示含有硅灰的混凝土有使塑性收缩裂缝进一步增多的趋势，因此往往需要对含硅灰的预拌混凝土进行及时的表面养护覆盖处理措施，以防止水分的快速蒸发。一般情况下，将超细粉煤灰掺人混凝土中，其早期强度低，后期强度逐渐增大，且掺粉煤灰混凝土的强度受粉煤灰的质量、取代率与混凝土配合比的影响。粉煤灰主要成分是氧化硅、氧化铁和不定量的氧化铝和未燃碳。微量元素有钾、磷、钻、翎、硼、锰等。粉煤灰颗粒常成中空球体，粒径大小和比重不同，大多数是实心含铁的混合物。利用粉煤灰的效益是改善混凝土工作度，减少泌水率，减少离析，减少水化热，减少干收缩，增加抗硫酸盐性质，增加极限抗拉强度，高性能混凝土中使用的粉煤灰一般是超细粉煤灰。
