C60高性能混凝土原材料的選擇及實(shí)例分析

1、C60高性能混凝土原材料的選擇及實(shí)例分析在我國(guó)，用強(qiáng)度等級(jí)42.SR的硅酸鹽水泥，可以配制出實(shí)際強(qiáng)度超過(guò) 100R混凝土，因 此配制C60混凝土不必強(qiáng)調(diào)水泥的強(qiáng)度等級(jí)。回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的42.SR的硅酸鹽水泥或普通水泥質(zhì)量穩(wěn)定，強(qiáng)度波動(dòng)小，是配制C60混凝土優(yōu)先選取的原材料。C6O混凝土廣泛用于高層結(jié)構(gòu)、大跨度結(jié)構(gòu)、高速辦路橋梁的上部結(jié)構(gòu)、 剪力堵等原材料選擇不合理可能引起混凝土不合格、 體積不穩(wěn)定、 外觀等質(zhì)量缺陷， 同時(shí)使 生產(chǎn)成本增大文章論述 C6O混凝土原材料的選擇 ，可為獲得性能優(yōu)良的 C60C6O昆凝土提 供參考關(guān)鍵詞C60混凝土 ；原材料;外加劑水泥配制C 6 0混凝土?xí)r可選52.SR

2、的硅酸鹽水泥，但應(yīng)注意水泥強(qiáng)度等級(jí)高、水泥漿用 量較少可能使水泥石強(qiáng)度及水泥石與集料膠結(jié)強(qiáng)度降低 ； 同時(shí)水泥強(qiáng)度等級(jí)提高，混凝土坍 落度的穩(wěn)定性也受到一定影響。C60混凝土的水灰比低，為確保其流動(dòng)性，所用的水泥流變性能比強(qiáng)度更重要。 水泥的具體用量應(yīng)根據(jù)水泥的品種、 細(xì)度、混凝土坍落度的大小、 集料 的形狀級(jí)配等情況而確定。特別是加有高效減水劑、引氣劑等外加劑時(shí)影響更大。一般摻優(yōu)質(zhì)高效減水劑的 C60混凝土水泥用量不宜超過(guò) 500kg/m3，超過(guò)此值增加水泥 用量對(duì)強(qiáng)度增長(zhǎng)的作用已不顯著，水泥利用系數(shù)降低。2 細(xì)集料21 細(xì)集料的品種。砂材質(zhì) 的好壞，對(duì)C60混凝土拌和物和易性的影響比粗集料

3、大。應(yīng)選取含泥量、云 母、輕物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)等含量少的 I 類(lèi)或 II 類(lèi)江砂、河砂。砂中石英顆粒含量多則堅(jiān)固性較 好。2.2 細(xì)集料的細(xì)度模數(shù)。砂 的 細(xì) 度模數(shù)宜控制在 2.6 以上。細(xì)度模數(shù)小于 2.5 時(shí)，拌制的混凝土拌和物顯得 太粘稠，施工中難于振搗，且由于砂細(xì)，在滿足相同和易性要求時(shí)，會(huì)增大水泥用量。這樣 不僅增加了成本，而且影響混凝土的技術(shù)性能，如混凝土的耐久性、收縮裂縫等。砂也不宜太粗， 細(xì)度模數(shù)大于 3.3 時(shí)，容易引起新拌混凝土在運(yùn)輸澆筑過(guò)程中離析及保水性差，從而影響混凝土的內(nèi)在質(zhì)量與外觀質(zhì)量。2. 3 砂率的選擇。一 般 認(rèn) 為 ， 在滿足混凝土所要求的性能范圍內(nèi)，砂率要盡量

4、低，因?yàn)樵谒酀{量 一定的情況下， 砂率在混凝土中主要影響拌和物的和易性。 砂率越低， 拌和物的流動(dòng)性愈大。 C60混凝土由于用水量較低，砂漿量要由增加砂率來(lái)補(bǔ)充，砂率宜適量增大，才能滿足混凝 土拌和物的和易性。但砂率過(guò)大，為使C60混凝土拌和物滿足設(shè)計(jì)的和易性，勢(shì)必使水量增加。增加水量會(huì)使混凝土強(qiáng)度降低。因此砂率不宜過(guò)大。同時(shí)砂率的變化應(yīng)根據(jù)水泥用量、水灰比、單位用水量、含氣量以及粗集料的粒徑、 粒形等的不同而變化。另外應(yīng)考慮砂率變 化對(duì)C60混凝土抗拉強(qiáng)度、彈性模量、體積穩(wěn)定性的影響。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，綜合各方面因素，C60 混凝土砂率取 33%一 38%為宜。3 粗集料粗 集 料 的強(qiáng)度、顆粒形

5、狀、表面特征、級(jí)配、雜質(zhì)的含量、吸水率對(duì)c60 混凝土的強(qiáng)度有重要的影響。3.1 粗集料的強(qiáng)度通常 C 6 0 混凝土對(duì)粗集料的強(qiáng)度選取十分重要，高強(qiáng)度的集料才能配制出高強(qiáng)度的 混凝土。 粗集料的性能對(duì)高強(qiáng)混凝土的抗壓強(qiáng)度及彈性模量起決定性的制約作用。如果粗集料的強(qiáng)度不足，其它提高混凝土強(qiáng)度的手段都將起不到任何作用。配制C60混凝土，除選擇合格的火成巖、變質(zhì)巖外，選用來(lái)源廣、硬度低、易劈裂、便于開(kāi)采加工的石灰?guī)r碎石配制 C60混凝土將是一種理想的粗集料。32 粗集料的吸水率粗集 料的吸水性直接影響 C60混凝土和易性，因?yàn)榧显诎韬瓦^(guò)程中，可以直接吸收 部分拌和用水， 降低水灰比， 從而使拌和

6、物的坍落度減小。 石灰石具有較大的孔隙率及吸水 率，這種具有吸收水泥漿的孔隙， 使水泥漿臨近碎石表面形成了水灰比梯度， 大大改善水泥 與碎石的粘結(jié)。3.3 最大粒徑對(duì)于C 60混凝土，當(dāng)粗集料的最大粒徑超過(guò)31.smm后，由于減少用水量獲得的強(qiáng)度提高，被較少的粘結(jié)面積及大粒徑集料造成的不均勻性的不利影響所抵消，因而并沒(méi)好處。 在實(shí)踐中也證實(shí)當(dāng)水泥用量、 砂率、水膠比一定時(shí)， 混凝土的強(qiáng)度存在粗集料最大粒徑效應(yīng)。 應(yīng)根據(jù)料源情況而定， C60 最大粒徑不宜超過(guò) 31.5mm。3.4 級(jí)配研 究表明，粗集料的級(jí)配對(duì) C60混凝土性能的影響是非常顯著的。級(jí)配良好的集料 具有較大的堆積密度，同時(shí)也具有

7、較小的空隙率，在混凝土中能形成堅(jiān)強(qiáng)的骨架。換言之， 在其他條件相同時(shí)， 堆積密度最大， 即空隙率最小的集料， 是理想的。 筆者以不同粗石子 (16mm 一 31.smm)、細(xì)石子(smm i6mm)拌和，以找出某種符合條件的比率。發(fā)現(xiàn)石子的堆積密度 并不是隨粗石子含量的增加而逐漸增大，也不是隨之增加而簡(jiǎn)單降低; 而是存在一個(gè)合適的粗、細(xì)石子比率，在這個(gè)恰當(dāng)比例時(shí)，石子存在最大的堆積密度。同時(shí)，不同級(jí)配(均在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的級(jí)配范圍內(nèi))配制的C60混凝土強(qiáng)度化幅度接近 10%;若提高級(jí)配中較粗成分的含 量，強(qiáng)度也提高約 8%。由于 大 多 數(shù) 混 凝土的摻和料采用粉煤灰，文章以粉煤灰作為摻和料進(jìn)行論述

8、。粉 煤灰對(duì)C60混凝土的作用，主要是因?yàn)榉勖夯覍?duì)混凝土產(chǎn)生了一系列的形態(tài)效應(yīng)、微集料效應(yīng)、活性效應(yīng)、減熱效應(yīng)等。為使粉煤灰達(dá)到較好的技術(shù)效益，選用粉煤灰時(shí)注意其“ SO3 含水率、燒失量、細(xì)度與需水量比”五大性能指標(biāo)。顆粒越細(xì)，比表面積越大，需水量比越 小，粉煤灰的品位越高 ; 燒失量大，需水量比越大，粉煤灰品位就差。選用時(shí)，應(yīng)盡可能選 用細(xì)度大需水量比小的 1、 n 級(jí)灰。5：外加劑為滿 足 混 凝土的性能及施工要求，外加劑的選擇尤為重要。選用外加劑應(yīng)著重從以 下幾個(gè)方面考慮 : 對(duì)水泥漿的分散效果強(qiáng)，能延緩混凝土的初凝時(shí)間，能提高混凝土的早期 強(qiáng)度、增加后期強(qiáng)度，混凝土的坍落度損失小，與

9、水泥的相容性，外加劑的穩(wěn)定性等。通常 選用高效減水劑、緩凝型高效減水劑、早強(qiáng)型高效減水劑。必 須考 慮 高效減水劑與所選水泥的相容性。高效減水劑使混凝土具有高流動(dòng)性的作 用機(jī)理 : 高效減水劑為長(zhǎng)鏈分子，將自身纏繞在水泥顆粒上，并使其帶上較高的負(fù)電荷，水 泥顆粒相互排斥， 其結(jié)果是水泥團(tuán)粒良好的分散， 而拌合物達(dá)到較高的工作性。 但高效減水 劑與水泥中的C，A相互作用，C3A是水泥最早水化的組分，其反應(yīng)受水泥中加入的石膏（或其它硫酸鹽，以 5 認(rèn)計(jì)）的形態(tài)及數(shù)量限制。若水泥中能反應(yīng)的可溶解硫酸鹽太少，則會(huì)以 高效減水劑被C3A束縛的形式進(jìn)行，高效減水劑就無(wú)法改善拌合物的工作性。若硫酸根離子釋放

10、速度太慢，就稱(chēng)高效減水劑與所選水泥不相容。高效 減 水 劑同時(shí)具有增加混凝土強(qiáng)度和流動(dòng)性的作用。但摻高效減水劑的混凝土的 坍落度損失一般較快，施工時(shí)最好采用后摻法，這樣可提高其減水增強(qiáng)效果。在溫度低于 10C時(shí)，高效減少劑雖能增加流動(dòng)性，但增加強(qiáng)度的作用大大降低。 所以高效減少劑宜在春秋季使用。緩 凝 型 高效減水劑有利于彌補(bǔ)因摻高效減水劑混凝土拌和物坍落度損失大、控制早 期水化、進(jìn)一步減水及提高后期強(qiáng)度的作用。 通常，摻量大時(shí)凝結(jié)時(shí)間相應(yīng)增長(zhǎng)， 但摻量過(guò) 多會(huì)降低早期強(qiáng)度， 應(yīng)根據(jù)施工季節(jié)來(lái)調(diào)整摻量， 宜在夏季或結(jié)構(gòu)復(fù)雜配筋密集的構(gòu)件中使 用。廣東氣溫較高，多使用這類(lèi)外加劑。早 強(qiáng) 型 高效

11、減水劑一般不使用，除非在冬季或?qū)υ缙趶?qiáng)度有特殊要求。因早強(qiáng)型高 效減水劑能加快早期強(qiáng)度發(fā)展，但一般會(huì)降低后期強(qiáng)度，在試配時(shí)要認(rèn)真做好驗(yàn)證工作。在 選 用 某種新型緩凝型高效減水劑時(shí)，通常應(yīng)測(cè)定該外加劑對(duì)水泥凈漿的分散效果 （水泥凈漿的流動(dòng)度 ），以初步獲得該外加劑對(duì)所選用水泥的減水效果。 然后按不同的摻入方 法進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)， 以獲得該外加劑對(duì)水泥的適應(yīng)性、 減水增強(qiáng)效果、 坍落度的穩(wěn)定性等結(jié)論。這樣使用起來(lái)才有可 * 的把握，真正取得較好的效果。6：結(jié)語(yǔ)在 水 泥 、粗、細(xì)集料性能良好且穩(wěn)定的情況下，摻和料的性能及摻量、緩凝型高效緩凝減水劑的性能及摻量是對(duì)C60混凝土性能起關(guān)鍵作用的因素，同時(shí)

12、也是決定 C60混凝土性能是否良好、是否經(jīng)濟(jì)的決定因素。C60混凝土應(yīng)該是容易配制的。舉例如下：用P.O42.5級(jí)水泥(58Mpa)、合格砂、石、粉煤灰 S1、S2、高效減水劑，試配C110塑性高強(qiáng)度混凝土。一. 確定混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度：Rs28= 1.15 X 100= 115MPa塑性高強(qiáng)度混凝土二. 確定混凝土組成材料的顆粒直徑及表觀密度：碎石顆粒直徑05 10mm細(xì)度模數(shù)大于2.9中砂；水泥比表面積4.3 10.6倍粉煤灰S1, S1 比表面積 4.3 10.3 倍以上粉煤灰 S2。Px = 2750 ， Py = 2700 ， Pc= 2680， Ps1= Ps2= 1900三. 確定配

13、制近單位體積 (接近一立方米) 混凝土主要組成材料的用量： e 集= 40%， A=0.8 ， W/C = 0.26X=2750X( 0.8 0.4 ) = 1100 kgY =2700X( 1 0.4 ) X 0.4= 648 kgC灰=2680 X( 1-0.4 ) X 0.4 2=257 kgC= C 膠+ C 灰=138 + 257 = 395kgS1= 1900X395/257 ( 10.4)X0.4 3 = 112 kS2= 1900X395/257 ( 10.4)X0.4 4 = 45 kW=( 395+112+45)X 0.2 6= 143.5 k四. 混凝土拌和物體積：V 砼

14、=0.4+0.4 X 6+395/2680+157/1900+0.1435=1.014M3混凝土空隙率：e 砼=(143.5 0.36 X 157)- 1014 X 100%+1%= 9.58%五. 混凝土配制強(qiáng)度：m = log 1.99.58 = 3.521R28= 4.1466 X 58X( 1 ) =116.97 Mpa Rs28= 115Mpa六. 確定減水劑用量： 高效減水劑用量為水泥礦粉用量1.8%時(shí)，混凝土已表現(xiàn)出良好工作性，坍落度已經(jīng)超過(guò) 10CM。七. 確定混凝土拌和物理論配合比：X：Y：C：S1：S2：W：J =1100 ：648：395：112：45：143.5：10上

15、試件 28天抗壓強(qiáng)度為 112121MPa，7d 抗壓強(qiáng)度 89Mpa。例2.用P.O32.5級(jí)水泥(42.1Mpa)、高效減水劑、合格砂石料，配制C50自密實(shí)混凝土。一. 確定混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度：Rs28=58Mpa自密實(shí)混凝土二. 混凝土組成材料的顆粒直徑及表觀密度：碎石顆粒直徑05 10mm細(xì)度模數(shù)大于2.7中 砂；Px = 2750，Py = 2700，Pc = 2650 ；三. 確定配制近單位體積混凝土主要組成材料的用量：e 集=50%，A = 0.8 ，W/C = 0.28 ;X=2750X( 0.8 0.5 ) = 825 kgY =2700X( 1 0.5 ) X 0.5= 675

16、 kgC灰=2650 X( 1 0.5 )X 0.5 2 =331kgC= C 膠+ C 灰=138 + 331 = 469kgW=469X0.28=131.3 k四. 混凝土拌和物體積：V 砼=0.3+0.5 X 0.5+469/2650+0.1313=0.858m3 ;混凝土空隙率： e 砼=131.3/858=15.3% ；五. 混凝土配制強(qiáng)度：m= log 1.915.3 = 4.24996,R28= 4.1466 X 42.1 X( 1 ) = 62.3 Mpa Rs28 = 58Mpa六. 確定減水劑用量：當(dāng)高效減水劑加到水泥用量2%時(shí)，上述配合比坍落度已經(jīng)超過(guò)25CM，坍落擴(kuò)展度

17、已經(jīng)達(dá)到 60CM。七. 確定混凝土理論配合比：對(duì)以上確定混凝土拌和物配合比，又分兩種情況裝入試模。1. 直接將拌制的6 kg水泥量混凝土拌和物一次性加到一組15X 15X 15試模內(nèi)，10分鐘后多余混凝土從試模上流出，拆模后有可見(jiàn)氣孔。 7天強(qiáng)度 41MPa， 28 天強(qiáng)度 53 MPa。2. 將拌制6 kg水泥量混凝土拌和物分三次裝入 15X 15X 15 一組試模內(nèi)，每次間隔5 10分鐘。裝滿試模后停 5 10分鐘沿試模周邊各輕擊十下，拆模后無(wú)可見(jiàn)氣孔，7d強(qiáng)度為 48MPa， 28 天強(qiáng)度為 61 66MPa。從例 2 可以看出，對(duì)自密實(shí)混凝土，裝模速度將影響混凝土中空氣逸出，降低混凝

18、土強(qiáng)度。 因此控制自密實(shí)混凝土裝模速度是自密實(shí)混凝土施工應(yīng)特別重視的一個(gè)問(wèn)題。例4.用P.O42.5級(jí)水泥（58Mpa）合格砂、石、磨細(xì)礦粉 S1、S2,高效減水劑，試配 C120 振動(dòng)碾壓混凝土。一. 確定混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度：Rs28 =1.15 X 120 = 138Mpa 振動(dòng)碾壓混凝土二. 確定混凝土組成材料的顆粒直徑及表觀密度：顆粒直徑05 10mm碎石40% 顆粒直徑20 40mn碎石60% （全部為05 10碎石亦可以）； 中粗砂細(xì)度模數(shù)大于 2.8 ；水泥比表面積 4.310.3 倍磨細(xì)礦粉 S1， S1 比表面積 4.310.3 倍磨細(xì)礦粉 S2。Px = 2750 ，Py =

19、2700 ，Pc = 2680 ，Ps1= Ps2 = 1900 ；三. 確定近單位體積混凝土主要組成材料的用量：e 集=30% , A = 0.88 , W/C = 0.24 ;X=1513,其中：20 40mm碎石 908kg, 05 10mm碎石 605kg,Y = 567 , C 灰=169 , C = 307 , S仁 56 , S2= 22 , W= 92.4四混凝土拌和物體積：V砼=1.038M3 ;混凝土空隙率：e砼=7.1965%五. 混凝土配制強(qiáng)度： m = log 1.97.1965 = 3.0748,R28= 4.1466 X 58X（ 1 - ） =138.3 Mpa

20、 Rs28=138Mpa六. 確定減水劑用量：高效減水劑用量為1%，混凝土已經(jīng)有良好工作性。確定混凝土理論配合比：X： Y： C： S1： S2： W： J=1513： 567： 307： 56： 22： 92.4： 4上述強(qiáng)震搗立方體試件 28天抗壓強(qiáng)度應(yīng)該在 135 143Mpa之間。例5.用P.O32.5級(jí)水泥（42.1Mpa），合格砂、石料，高效減水劑，配制C25混凝土。Rs28 = 30Mpa ;碎石顆粒直徑 05 10mm細(xì)度模數(shù)大于 2.7中砂；Px=2700, Py =2680，Pc =2650 ； e 集=35%, A= 0.80 ，W/C = 0.5 ,X= 1215 kg

21、,Y = 610 kg, C灰=211 kg, C = 349 kg, W=143.5 kgV砼=0.984 M3 ; e 砼=18.8% ; m = 4.5709 ,R28= 4.1466 X 42.1 x（ 1 - ） = 54.3MpaR28s=30MpaC實(shí)=349- 300X（ 54.3 -30 ） /54.3 = 215kg高效減水劑用量為水泥用量2%，混凝土已經(jīng)有良好工作性。X：Y：C：W：J =1215 ：610：215：107：4.3以上配合比 28 天試件抗壓強(qiáng)度為 30 35MPa。例4.用P.O42.5級(jí)水泥（50.1Mpa）、高效減水劑、合格砂石料、磨細(xì)礦粉（粉煤灰）、汽油配制C60塑性滲透混凝土，環(huán)境溫度攝氏20OC以上，滲水率0.001厘米/秒左右。一. 確定混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度：Rs28=69Mpa滲透混凝土二. 混凝土組成材料的顆粒直徑及表觀密度：碎石顆粒直徑05 10mm細(xì)度模數(shù)大于2.7中砂；水泥比表面積 4.3 10.3倍磨細(xì)礦粉S1,S1比表面積4.3