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，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)?；剞D(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C6O混凝土；原材料；外加劑水泥配制C6O混凝土?xí)r可選52.SR的硅酸鹽水泥，但應(yīng)注意水泥強(qiáng)

2、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500kg/m3,超過此值增加水泥用量對(duì)強(qiáng)度增長的作用已不顯著，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類或I

3、I類江砂、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

4、凝土由于用水量較低，砂漿量要由增加砂率來補(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)考慮砂率變化又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獷38私宜。3粗集料粗集料的強(qiáng)度、顆粒形狀、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C60混凝土對(duì)粗集料的強(qiáng)度選取十分重要，高強(qiáng)度

5、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，選用來源廣、硬度低、易劈裂、便于開采加工的石灰?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^程中，可以直接吸收部分拌和用水，降低水灰比，從而使拌和物的坍落度減小。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C60混凝土

6、，當(dāng)粗集料的最大粒徑超過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31.5mm3.4 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（smmi6mm）拌和，以找出某種符合條件

7、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。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

8、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

9、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，高效減水劑就無法改善拌合物的工作性。若硫酸根離子釋放速度太慢，就稱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

10、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，但摻量過多會(huì)降低早期強(qiáng)度，應(yīng)根據(jù)施工季節(jié)來調(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，多使用這類外加劑。早強(qiáng)型高效減水劑一般不使用，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

11、強(qiáng)效果、坍落度的穩(wěn)定性等結(jié)論。這樣使用起來才有可*的把握，真正取得較好的效果。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)也是決定C6O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=1.15X100=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0510mm細(xì)度模數(shù)大于2.9中砂；水泥比表面

12、積4.310.6倍粉煤灰S1,S1比表面積4.310.3倍以上粉煤灰S2。Px=2750,Py=2700,Pc=2680,Ps1=Ps2=1900三.確定配制近單位體積(接近一立方米)混凝土主要組成材料的用量：3集=40%A=0.8,W/C=0.26X=2750X(0.80.4)=1100kg丫=2700X(1-0.4)X0.4=648kgC灰=2680X(1-0.4)X0.42=257kgC=C膠+C灰=138+257=395kgS1=1900X395/257(10.4)X0.43=112kgS2=1900X395/257(10.4)X0.44=45kgW=(395+112+45)X0.26

13、=143.5kg四.混凝土拌和物體積：V碎=0.4+0.4X6+395/2680+157/1900+0.1435=1.014M3混凝土空隙率：e碎=(143.50.36X157)+1014X100%+1%=9.58%五.混凝土配制強(qiáng)度：m=log1.99.58=3.521R28=4.1466X58X(1-)=116.97Mpa>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10CM七.確定混凝土拌和物理論配合比：X:Y:C:S1:S2:WJ=1100:648:395:112:45:143.5:10上試件28天抗壓

14、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。1 .確定混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度：Rs28=58Mpa自密實(shí)混凝土2 .混凝土組成材料的顆粒直徑及表觀密度：碎石顆粒直徑0510mm細(xì)度模數(shù)大于2.7中砂；Px=2750,Py=2700,Pc=2650;3 .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)=825kg丫=2700X(1-0.5)X0.5=675kgC灰=2650X(10.5)X0.52=331kgC=C膠+C灰=138+

15、331=469kgW=469<0.28=131.3kg4 .混凝土拌和物體積：V碎=0.3+0.5X0.5+469/2650+0.1313=0.858m3;混凝土空隙率：e碎=131.3/858=15.3%;5 .混凝土配制強(qiáng)度：m=log1.915.3=4.24996,R28=4.1466X42.1X(1)=62.3Mpa>Rs28=58Mpa6 .確定減水劑用量：當(dāng)高效減水劑加到水泥用量2%寸，上述配合比坍落度已經(jīng)超過25CM坍落擴(kuò)展度已經(jīng)達(dá)到60CM7 .確定混凝土理論配合比：X:Y:C:WJ=825:675:469:131.3:9.4對(duì)以上確定混凝土拌和物配合比，又分兩種情

16、況裝入試模。1 .直接將拌制的6kg水泥量混凝土拌和物一次性加到一組15X15X15試模內(nèi)，10分鐘后多余混凝土從試模上流出，拆模后有可見氣孔。7天強(qiáng)度41MPa28天強(qiáng)度53MPa。2 .將拌制6kg水泥量混凝土拌和物分三次裝入15X15X15一組試模內(nèi)，每次間隔510分鐘。裝滿t莫后停5-10分鐘沿試模周邊各輕擊十下，拆模后無可見氣孔，7d強(qiáng)度為48MPa28天強(qiáng)度為6166MPa。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)問題。例4.用P.O42.5級(jí)水泥（58Mpa）合格砂、石、磨細(xì)礦粉

17、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=1.15X120=138Mpa振動(dòng)碾壓混凝土2 .確定混凝土組成材料的顆粒直徑及表觀密度：顆粒直徑05-10mnW石40%顆粒直徑20-40mnW石60%（全部為0510碎石亦可以）；中粗砂細(xì)度模數(shù)大于2.8;水泥比表面積4.3-10.3倍磨細(xì)礦粉S1,S1比表面積4.3-10.3倍磨細(xì)礦粉S2。Px=2750,Py=2700,Pc=2680,Ps1=Ps2=1900;3 .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：2040mm碎石908kg,0

18、510mm碎石605kg,Y=567,C灰=169,C=307,S1=56,S2=22,W=92.4四.混凝土拌和物體積：V碎=1.038M3;混凝土空隙率：e碎=7.1965%5 .混凝土配制強(qiáng)度：m=log1.97.1965=3.0748,R28=4.1466X58X（1-）=138.3Mpa>Rs28=138Mpa6 .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。7 .確定混凝土理論配合比：X:Y:C:S1:S2:WJ=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135143Mpa之間。例5.用P.O32.5級(jí)水泥(42

19、.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0510mm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=1215kg,Y=610kg,C灰=211kg,C=349kg,W=143.5kgV硅=0.984M3;e碎=18.8%;m=4.5709,R28=4.1466X42.1X(1)=54.3Mpa>>R28s=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:WJ=1215:610:215:107:4.3以上配合比28天試件抗壓強(qiáng)度為3035MPa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。1 .確定混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度：Rs28=69MpO混凝土2 .混凝土組成材料的顆粒直徑及表觀密度：碎石顆粒直徑0510m