浅谈高强度混凝土配合比设计

高强混凝土是用水泥、砂、石原材料外加高效减水剂或者同时加粉煤灰, 磨细矿粉等矿物掺合料, 使用常规工艺生产而获得高强的混凝土, 新拌混凝土拥有良好的工作性, 并在硬化后具有高强度高密实性能的混凝土。目前抗压强度超过C60的混凝土通常被认为高强混凝土。高强混凝土其抗压强度、抗变形能力和密实性能与普通混凝土相比有很多优越性, 本文对高强度混凝土配合比设计进行了简单的描述。

1 高强混凝土配合比用原材料

1.1 水泥

水泥应优先选用旋窑生产强度等级不低42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。旋窑生产的水泥质量稳定性好, 水泥越稳定混凝土强度波动越小, 有利于高强混凝土的质量控制。

1.2 粗骨料

粗骨料的强度, 颗粒形状, 颗粒级配, 杂质含量等对高强混凝土的强度, 工作性有很重要的影响。应优先选用质地坚硬, 连续级配, 颗粒大小适中, 干净的碎石。其强度可以用岩石立方体强度或压碎值指标来测定, 级配可以用筛分法检测, 颗粒适中, 表面粗糙, 干净的骨料能大大提高混凝土的粘结性从而提高混凝土的抗压强度。

1.3 细骨料

细骨料的好坏, 对C60以上混凝土的拌合物工作性能影响较大, 一般优先选取质地坚硬, 级配良好, 含泥量少的江砂或河砂。配制高强混凝土砂的细度模数宜在2.6~3.0的范围, 含泥量不应大于1.0%, 泥块含量应小于0.5%。

2 高强混凝土与普通混凝土配合比设计的差别

2.1当混凝土强度等级在C60级以上等级时, 胶水比与混凝土强度的线性关系较差, 分散性较大, 鲍罗米公式 (5.1-1) 仅适合于C60级以下的普通混凝土。高强混凝土的强度变化规律已经与鲍罗米公式相差较远, 其水胶比只能按现有试验资料确定, 然后通过试配予以调整高强混凝土水胶比计算仍可采用鲍罗米公式 (5.1-1) , 但式中回归系数取值与普通混凝土不同, 可根据经验, 碎石混凝土取αа=0.40, αь=0.18。高强混凝土配合比用水胶比可根据现有试验资料选取, 一般用42.5级水泥配C60混凝土时, 水胶比宜取0.28~0.34;配C80混凝土时, 水灰比宜取0.26~0.28。

鲍罗米公式

式中aa、ab—回归系数;

fb—胶凝材料28d胶砂抗压强度实测值 (MPa) ;

fcu, o—混凝土配制强度 (MPa) 。

2.2高强混凝土水泥用量较高, 但也不能过高, 过高的水泥用量会引起混凝土自身的水化放热过快收缩过大, 容易产生裂缝。所以高强混凝土的水泥用量一般不宜超过500kg/m3;水泥和矿物掺合料的总量不应大于600kg/m3。降低水泥用量不但有明显的经济价值, 还对提高混凝土长期性和耐久性有利。砂率可按表7.3.2选取并应经试验确定。

2.3高强混凝土配制时宜采用减水率不小于25%的高性能减水剂, 掺入减水剂能有效改善混凝土的工作性, 提高混凝土的抗压和抗拉强度, 提高弹性模量, 减少徐变。减水剂的效果与相应的水泥品种, 掺合料品种, 水胶比, 水泥用量, 掺合料掺入比例, 砂率, 粗细骨料品种及颗粒级配有关。使用前应进行试配, 才能获得理想效果与经济效益。

因此, 对高强混凝土配合比设计进行深入的研究, 将其在实际工程中进行运用, 才能真正体现出高强混凝土的节能与经济性。

3 高强混凝土配合比设计的基本参数

3.1 鲍罗米公式

高强混凝土配合比设计可根据经验, 碎石混凝土取αа=0.40, αь=0.18代入鲍罗米公式 (5.1-1) 中, 得出混凝土配制强度为fcu, o=0.40 fb (B/W-0.18) 。

3.2 水和水泥用量

高强混凝土配合比设计时, 一般水胶比较小 (W/B<0.40) , 应采用特殊成型工艺的混凝土用水量并通过试验确定;可以通过先确定粗、细骨料的用量后再计算出水和水泥的用量。

3.3 粗、细骨料的用量

通过大量的试配高强碎石混凝土的试验, 1m3混凝土用粗骨料宜为0.90~0.95m3松散碎石的堆积密度。当水胶比W/B取0.26~0.34时, 砂率βs宜取35%~42%, 就可以计算出细骨料的用量, 进而可以采用重量法或体积法算得水和水泥的用量。

4 高强混凝土配合比的计算

4.1 计算配制强度并求出相应的水灰比

式中fcu, o—混凝土配制强度 (MPa) ;

fcu.k—混凝土立方体抗压强度标准值, 这里取混凝土的设计强度等级 (MPa) ;

再由混凝土配制强度, 求水胶比W/B。

4.2 粗、细骨料用量

1m3混凝土用粗骨料量宜为0.90~0.95m3松散碎石的堆积密度, 则

式中mgo—1m3混凝土的粗骨料用量 (kg) ;

ρg—碎石的松散堆积密度 (kg/m3) 。

再由砂率得出1m3混凝土的细骨料用量。

式中mso—1m3混凝土的细骨料用量 (kg) 。

4.3 水和水泥的用量

4.3.1 当采用质量法时, 应按下列公式计算;

式中mb0—1m3混凝土的胶凝材料用量 (kg) ;

mw0—1m3混凝土的水用量 (kg) ;

mcp—1m3混凝土拌合物的假定质量 (kg) , 其值可取2350 kg/m3~2450 kg/m3。

式中:mf0—1m3混凝土中矿物掺合料用量 (kg/m3) ;

βf—矿物掺合料掺量 (%)

式中:mc0—1m3混凝土中的水泥用量 (kg/m3)

4.3.2 当采用体积法时, 应按下列公式计算:

式中ρc—水泥密度 (kg/m3) , 可按现行国家标准《水泥密度测定方法》GB/T208测定, 也可取2900~3100 kg/m3;

ρf—矿物掺合料密度 (kg/m3) , 可按现行国家标准《水泥密度测定方法》GB/T208测定;

ρw—水的密度 (kg/m3) , 可取1000kg/m3;

ρg—粗骨料的表观密度 (kg/m3) ;

ρs—细骨料的表观密度 (kg/m3) ;

5 结语

5.1高强混凝土强度大, 变形小, 在现代工程的高层建筑, 大跨度结构, 高耸结构中得到广泛运用, 采用高强混凝土不但可以增大建筑物有效空间, 还可以大大降低施工费用。

5.2 高强混凝土的水胶比较低, 需要掺用合适的高效减水剂来改善混凝土的工作性, 提高混凝土的耐久性。

5.3 高强混凝土凭借强度高, 耐久性强等多种突出性能给社会带来越来越多的经济效益。

摘要：本文阐述了高强混凝土与普通混凝土配合比设计中存在的一些差别, 并作了进一步的描述。

关键词：高强混凝土,原材料,配合比设计

参考文献

[1] JGJ55-2011普通混凝土配合比设计规程

[2] 毕慧胜, 浅谈高强混凝土配合比设计, 江苏混凝土2007.3