徐晶 楊華軍

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1 原材料選用

（1）水泥。水泥在混凝土各組分中起到粘結、填充等作用，是混凝土強度的主要來源，水泥的選用遵循以下原則：考慮工程環(huán)境條件，關注水泥對混凝土耐久性是否有不利影響；使配制混凝土強度達到要求、收縮小、和易性好和節(jié)約水泥為原則。

（2）細骨料。采用級配良好、質(zhì)地堅硬、潔凈中砂，細度模數(shù)宜為2．3 ～3．0，含泥量不應大于5．0%，泥塊含量不應大于0．5%，氯離子含量不應大于0．02%。

（3）粗骨料。粗骨料的級配組成、自身強度、彈性模量、潔凈度等性能指標，對混凝土力學性能有重要影響。在特殊工程中，應選用質(zhì)地堅硬、級配合理、粒徑形狀良好的潔凈骨料，堆積密度宜大于1500kg/m3，孔隙率不超過40%，最大公稱粒徑不宜大于25mm，針、片狀顆粒含量不超過5．0%，含泥量不應大于0．5%，泥塊含量不應大于0．2%。

（4）摻合料。改善混凝土和易性，一般考慮摻加適量的粉煤灰，粉煤灰對水化熱、改善混凝土和易性有利，但摻加粉煤灰的混凝土早期極限抗拉值均有所降低，對混凝土抗?jié)B抗裂不利。

（5）礦用高性能混凝土復合外加劑，作為一種復合型外加劑，其應用特點主要體現(xiàn)在兩個方面，一是在礦用高性能混凝土配制過程中，替代高性能減水劑、礦粉、硅灰、粉煤灰等多種普通混凝土外加劑和礦物摻和料，優(yōu)化配合比設計流程、減少計算及計量次數(shù)、簡化混凝土生產(chǎn)工藝控制；二是在混凝土應用中各組分能夠充分發(fā)揮最大效應，使水泥中的表面能提高，化學活性得到極大改善，發(fā)揮疊加效應，填充作用，水化硬化充分，降低其孔隙率，易配制出大流動性、和易性好、與水泥適應性好、耐久性好的高性能混凝土。

（6）混凝土用水。應采用潔凈的自來水，其pH 值不小于5．0，氯離子含量不得超過350mg/L。

2 配合比設計

（1）設計原則?；炷僚浜媳仍O計應滿足混凝土工作性能要求、設計強度要求、耐久性要求以及經(jīng)濟合理性的原則[1]。

（2）關鍵指標控制。首先，應限制每方混凝土中膠凝材料的最低和最高用量，在滿足膠凝材料最低用量的前提下，應盡可能降低膠凝材料中水泥用量，以減少自收縮的影響，但水膠比較高時，又必須滿足水泥最低用量要求。在進行高強度混凝土配合比設計時，通常水泥用量不宜大于500kg/m3。其次，水膠比、砂率、骨膠比是配合比設計中的三個重要指標，設計時應對其進行優(yōu)化控制[2]。

（3）設計過程。礦用高性能混凝土配合比設計過程參考《普通混凝土配合比設計規(guī)程》（JGJ55），確定配制強度——計算水膠比——確定每立方米混凝土用水量——計算水泥用量——計算礦用高性能混凝土復合外加劑用量——確定砂率——計算骨料用量[3]。

需要注意的是，高性能混凝土水膠比的計算不能采用普通混凝土配合比設計計算公式，應根據(jù)試驗資料進行統(tǒng)計，提出混凝土強度和水膠比的關系式，然后用作圖法或計算法求出與混凝土配制強度相對應的水膠比。當采用多個不同的配合比進行混凝土強度試驗時，其中一個應為基準配合比，其他配合比的水膠比，宜較基準配合比分別增加和減少0．01 ～0．03。根據(jù)大量研究試驗資料統(tǒng)計，本試驗選取0．26、0．28、0．30 三個水膠比進行試拌，最終確定水膠比為0．28。

在高性能混凝土配合比設計中，每立方米混凝土中所用的水必須是潔凈飲用水或用磁化水，不能含有害雜質(zhì)或受污染。這樣膠凝材料、高性能混凝土復合外加劑才能在水中發(fā)揮最大作用，水泥顆粒才能充分水化，完全硬化，形成致密的整體，提高混凝土強度、耐久性。礦用高性能混凝土拌合物的高工作性能中的流動性主要是水提供，而且還提供膠凝材料水化、硬化的環(huán)境，起橋梁和載體的作用。一般說來，水泥完全水化需0．20 左右的水即可，多余部分主要提高混凝土流動性或殘留或蒸發(fā)。所以用水量的選擇，直接影響砼流動性、強度。本次試驗選用的礦用高性能混凝土復合外加劑，推薦單位用水量控制在145-165kg/m3，在本次配合比設計中選取用水量為150kg/m3。

在高性能混凝土時，水泥的用量是至關重要的，它直接影響到水泥與骨料的粘結力，不能直接按普通混凝土配合比設計計算公式進行計算，需要對水泥用量進行試驗確定。為了增加砂漿中膠質(zhì)結料的比例，水泥含量要比較高，但要注意的是，如果水泥用量過高，會引起水化期間放熱速度過快或收縮量過大等問題，在確定時應遵循材料限量原則進行綜合考慮。本試驗通過大量的試驗統(tǒng)計資料，確定水泥用量為460kg/m3。

根據(jù)以上礦用高性能混凝土配合比設計過程，最終確定下表所示的9 組配合比。

3 配合比試驗

（1）試驗過程控制。在進行混凝土配合比試驗過程中，應嚴格按照標準要求，對試驗過程進行控制，試驗工程中各個環(huán)節(jié)的不確定性，容易對試驗結果造成較大影響，在高性能混凝土配合比設計中影響更為突出。根據(jù)以往的研究經(jīng)驗，高性能混凝土強度離散性都比較大，這主要取決于試驗過程中原材料環(huán)境條件、攪拌工藝、振搗方法、養(yǎng)護工藝、強度試驗等的影響。為提高本次試驗結果的有效性，對各相關影響因素進行嚴格控制。

（2）試驗結果。對9 個配合比進行試驗，每個配合比測定混凝土拌合物的坍落度、粘聚性，并制作3 組混凝土試件，脫模后放入混凝土標準養(yǎng)護室進行養(yǎng)護，分別測定3d、7d、28d 齡期抗壓強度，試驗結果如表所示。

（3）基于原材料情況和試驗的取值范圍，可知：①隨著復合外加劑摻量的增加，坍落度逐漸增大，當摻量超過22%時，坍落度增加更為明顯。②當復合外加劑摻量小于24%時，隨著摻量的增加，礦用高性能混凝土3d 強度、7d 強度、28d 強度均逐漸增加；摻量不小于24%時，3d 強度、7d 強度、28d 強度均逐漸呈現(xiàn)持平或減小趨勢。③當復合外加劑摻量大于20%時，7d 強度能到達到設計強度要求。④當復合外加劑摻量大于18%時，28d 強度能到達到配制強度要求。⑤當復合外加劑摻量小于等于16%時，28d 強度未到達到配制強度要求。

（4）試驗結論。試驗結果表明，在混凝土配合比設計工作中，首先應根據(jù)混凝土配合比試配目標，合理對原材料進行選取，并按要求控制其主要性能指標，其次應控制好水膠比、砂率、骨膠比等重要指標，通過不斷的試配調(diào)整，確定外加劑的摻量，最后再嚴格控制實驗過程。合理的配合比設計應在滿足混凝土設計及相關規(guī)范給出的包括工作性能、強度、耐久性和經(jīng)濟性等要求的前提下，確定混凝土各組份的用量，從而獲得最經(jīng)濟適用的混凝土。

4 結語

混凝土的應用代表著一個國家基礎設施建設發(fā)展的程度，在工程建設領域中，混凝土具有其他材料不可替代的特點，尤其在特殊工程建設中，混凝土使用環(huán)境條件惡劣、水文狀況復雜、化學侵蝕嚴重，對混凝土尤其是高性能混凝土的試配意義重大。本文研究尚淺 ，仍需要相關科研機構、混凝土外加劑研發(fā)應用機構以及商品混凝土公司，運用地方材料在混凝土尤其是高性能混凝土的研發(fā)方面作出努力。