高強(qiáng)粉煤灰混凝土配合比設(shè)計指南

1、高強(qiáng)粉煤灰混凝土配合比設(shè)計指南                                         美國混凝土學(xué)會（ACI）211委員會摘要  該指南提供了一

2、種普遍適用的選擇高強(qiáng)混凝土配合比和通過試配優(yōu)化配合比的方法。該方法僅限于用常規(guī)材料和生產(chǎn)工藝制備的高強(qiáng)混凝上。 指南中的建議和表格依據(jù)涉及高強(qiáng)混凝土工程的承包商、混凝土供應(yīng)商和工程師所提供的經(jīng)驗和信息。關(guān)鍵詞  骨料；罩面；化學(xué)外加劑；細(xì)骨料；粉煤灰；高強(qiáng)混凝土；配合比；質(zhì)量控制；試樣尺寸；強(qiáng)度要求；超塑化劑。 第一章    概述1.1  目的 現(xiàn)行ACI 211.1配合比設(shè)計方法是選擇18.8  41.4MPa普通強(qiáng)度混凝土配合比的方法。對高強(qiáng)混凝土來說，進(jìn)行配合

3、比設(shè)計要比普通混凝土更重要。通常要摻用經(jīng)專門挑選的火山灰質(zhì)材料與化學(xué)外加劑，而且認(rèn)為獲得低水膠比（w/c+p）是十分關(guān)鍵的。一般要試拌多次以獲得必要的數(shù)據(jù)來確定最佳配合比。本指南在于提供一種普遍適用的高強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計方法，以及通過試拌優(yōu)化設(shè)計的方法。 1.2 范圍 本指南所討論的內(nèi)容限于采用常規(guī)材料和生產(chǎn)工藝制備的高強(qiáng)混凝土。有關(guān)硅粉和磨細(xì)粒狀高爐礦渣（GGBFS）不在此范圍。目前有關(guān)摻硅粉混凝土的知識還有限，ACI 234委員會（硅粉在混凝土中的應(yīng)用）正在收集有關(guān)硅粉應(yīng)用的信息以撰寫委員會報告。GGBFS混凝土的配制參見ACI 226-I

4、R（現(xiàn)為ACI 233委員會）。在有更多的數(shù)據(jù)后，將會制訂一份關(guān)于摻這些材料混凝土的指南。當(dāng)前，硅粉和GGBFS的供應(yīng)商以及有經(jīng)驗的混凝土供應(yīng)商是使用這些材料的知識最佳的來源。 高強(qiáng)混凝土定義為抗壓強(qiáng)度 41.4MPa的混凝土。本指南力圖包含現(xiàn)場強(qiáng)度達(dá)到82.8MPa以下的混凝土為實際面向范圍。指南中的建議均基于涉足過高強(qiáng)混凝土項目的承包商、混凝土供應(yīng)商和工程師已有實踐和知識，更全面的參考文獻(xiàn)和出版物可參見ACI 363R。第二章  性能要求2.1  測試齡期 配合比的選擇受測試齡期影響。高強(qiáng)混凝土在通常

5、規(guī)定的28d齡期后仍有相當(dāng)幅度的增長，為利用這一特性，許多規(guī)范都將典型的28d修改為56d，91d或更長的齡期。膠凝材料組分的用量常需要調(diào)整，以便在選用的測試齡期獲得預(yù)期的強(qiáng)度。2.2  設(shè)計強(qiáng)度 ACI 318允許混凝土配制以現(xiàn)場經(jīng)驗或試驗室的試拌為基礎(chǔ)。為達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度要求，混凝土的配制必須使現(xiàn)場測試得到的平均抗壓強(qiáng)度足夠大于設(shè)計強(qiáng)度 ，以降低不合格率。當(dāng)混凝土生產(chǎn)商要根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗選用高強(qiáng)混凝土配合比時，建議作為選擇混凝土配合比基準(zhǔn)的平均設(shè)計強(qiáng)度 采用下列方程計算結(jié)果中的較大值：    &#

6、160;       （2-1）        （2-2）其中s為樣本標(biāo)準(zhǔn)差，單位MPa。 方程（2-1）即ACI 318建筑規(guī)范中的方程（5-1）。方程（2-2）是經(jīng)過改動的ACI 318中的方程（5-2）（  ），因為至今有關(guān)高強(qiáng)混凝土的施工規(guī)程中，通常在100次測試中只有一次低于規(guī)定強(qiáng)度90的規(guī)定。如果施工規(guī)程采用ACI 318驗收標(biāo)準(zhǔn)，則應(yīng)采用ACI 318方程（5-2

7、）代替本指南中的方程（2-2）。 當(dāng)混凝土生產(chǎn)商以試驗室試配作為配制高強(qiáng)混凝土的基準(zhǔn)時，可以用下式?jīng)Q定平均設(shè)計強(qiáng)度 ：          式中單耐久性； f）滲透性；g）凝結(jié)時間；h 澆筑方法；I 工作度。第三章  基本關(guān)系3.1  材料選擇 高強(qiáng)混凝土的有效生產(chǎn)是通過仔細(xì)挑選、控制和組合所有的組分而實現(xiàn)的。為得到更高強(qiáng)度的混凝土，必須選擇最佳的比例，考慮到水泥和粉煤灰特性、骨料硅酸鹽水泥膠凝材料

8、   除硅酸鹽水泥以外的其它磨細(xì)膠凝材料，已因為生產(chǎn)高強(qiáng)混凝土?xí)r的高膠凝材料用量和低水膠比而得到考慮。這些其它膠凝材料，主要是粉煤灰、磨細(xì)高爐礦渣或硅粉?？梢詭椭刂苹炷恋脑缙跍厣?，并可能減少工作性一定條件下的需水量。但混凝土的早期強(qiáng)度可能受影響。 ASTM C 618規(guī)定了對混凝土中使用F級和C級粉煤灰以及原狀或煅燒的天然火山灰拌和粗骨料  在高強(qiáng)混凝土的配合比設(shè)計中，需要特別考慮骨料，因為它們在混凝土的所有組分中占的體積最大，對混凝土的強(qiáng)度和其它性能的影響也最大。通常，高強(qiáng)混凝土用普通質(zhì)量的骨料生產(chǎn)，但有報告

9、采用輕骨料生產(chǎn)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)混凝土和采用重骨料生產(chǎn)高強(qiáng)高密度混凝土。 粗骨料會顯著影響混凝土的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)性能。出于這個原因，應(yīng)選用很堅硬、無裂縫或弱面的、清潔并無表面膜層的粗骨料。粗骨料的性能還影響骨料一砂漿的粘接特性和需水量。粒徑較小的骨料有獲得較高強(qiáng)度的趨勢。 對每一強(qiáng)度等級的混凝土，存在一個可得到最大抗壓強(qiáng)度每公斤水泥的最佳骨料粒徑。最大標(biāo)稱粒徑為25或19mm的骨料常用于生產(chǎn)62MPa以下的混凝土；13或10mm的則用于強(qiáng)度62MPa以上的混凝土。一般來說，在給定w(c+f時，骨料的粒徑越小，所生產(chǎn)的混凝土的強(qiáng)度越高。當(dāng)拌和細(xì)骨料  細(xì)骨料的級配和顆料

10、形狀是高強(qiáng)混凝土生產(chǎn)中的重要因素。顆粒形狀和表面結(jié)構(gòu)對需水量和混凝土抗壓強(qiáng)度的影響很大。和粗骨料一樣，級配相同但空隙率相差1的細(xì)骨料就可能產(chǎn)生6Lm3需水量的差別。詳細(xì)情況可參見ACI 211.1。 單位體積混凝土拌和物的水泥漿需要量隨粗骨料和細(xì)骨料相對體積比的增大而下降。因為高強(qiáng)度混凝土中的膠凝材料含量大時，細(xì)骨料的體積趨大。相應(yīng)地，砂的體積應(yīng)盡量小以獲得工作性和可振實性。這樣，就可能在給定膠凝材料用量時制備出高強(qiáng)混凝土。 細(xì)度模數(shù)為2.53.2的細(xì)骨料適宜用于高強(qiáng)混凝土。用模數(shù)低于2.5的細(xì)骨料配制的混凝土拌和物可能較粘并會使工作性變差、需水量增加。有時可能摻

11、用不同來源的砂子來改善它們的級配坍落度損失，并加速強(qiáng)度發(fā)展，提高耐久性，改善工作性。 高效減水劑（HRWR），也稱作超塑化劑，在富含水泥和其它膠凝材料的混凝土拌和物中最為有效。HRWR有利于分散水泥顆粒，并可減少拌和水需要量達(dá)30，因此而提高混凝土抗壓強(qiáng)度。 一般說來，高強(qiáng)混凝土同時摻用傳統(tǒng)的減水劑或減水劑與緩凝劑的混合物及一種HRWR。外加劑的摻量很可能不同于生產(chǎn)商推薦的摻量。盡管可以得到的信息不多，但認(rèn)為高強(qiáng)混凝土可以通過摻加復(fù)合外加劑，如摻加不改變凝結(jié)時間的減水劑和促凝劑來配制。外加劑的效果受所用的膠凝材料影響。單一的外加劑或復(fù)合外加劑的最佳摻量應(yīng)通過變化外加劑摻量坍

12、落度一般說來，高強(qiáng)混凝土應(yīng)在保證現(xiàn)場能恰當(dāng)?shù)夭僮骱凸袒淖畹吞涠认聺仓?10cm的坍落度在大多數(shù)情況下可滿足所需的工作性，在配制混凝土之前，應(yīng)考慮配筋間距和模板的詳細(xì)情況。 粗骨料和膠凝材料高用量和低水膠比使得混凝土難于澆筑。但是高強(qiáng)混凝土可以使用HRWR而獲得很高的坍落度但不發(fā)生離析。摻用了HRWR的坍落度大于20cm的流態(tài)混凝土可非常有效地填充密集的配筋之間的空隙。在坍落度損失荷載荷載均勻地傳遞到試件體上。硫磺砂漿是使用最多的罩面材料，制作得當(dāng)時，既經(jīng)濟(jì)、方便，又可在短期內(nèi)得到相對較高的強(qiáng)度。 罩面的厚度應(yīng)盡可能小，對高強(qiáng)混凝土，在1.63.2mm的范圍內(nèi)。一種市場上可以購到的高強(qiáng)硫磺罩面材料