混凝土高性能化配合比设计

混凝土高性能化配合比设计

罗仲坚

罗仲坚

广东江门529000

摘要：本文主要针对混凝土高性能化配合比的设计展开了探讨，通过结合具体的试验实例，对试验的原材料及方法作了详细的介绍，并阐述了所得的结果和对结果作了深入的讨论，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。

关键词：混凝土；高性能；配合比设计

近年来随着大规模、超高层建筑的发展，对普通强度的混凝土提出了更高的要求。而如何通过配合比设计使普通混凝土实现高性能化，成为了相关工作者所急需探讨的问题。基于此，本文就混凝土高性能化配合比的设计进行了探讨，并结合了具体的试验作了深入分析，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。

1试验原材料及方法

1.1原材料

（1）采用当地生产的P?O42.5R级水泥，水泥和粉煤灰主要化学成分如表1所示，水泥的基本性能如表2所示。

表1水泥与粉煤灰的化学成分%

（2）细骨料采用当地中砂，细度模数为3.0，表观密度为2680kg/m3，松散密度为1580kg/m3。

（3）粗骨料采用当地碎石，级配为5～31.5mm连续级配，表观密度分别为2680，2690kg/m3，松散密度分别为1385，1405kg/m3。

（4）水自来水。

（5）外加剂聚羧酸高效减水剂，引气剂。

1.2试验方法

（1）试验设计

本试验所设计混凝土要达到工程泵送设计要求，坍落度在（200±20）mm范围内，所设计C40普通强度高性能混凝土与常规C40混凝土进行对比试验。通过优化配合比设计，研究普通强度高性能混凝土的耐久性能。

（2）性能测试

新拌混凝土性能试验方法坍落度按照《普通混凝土拌和物性能试验方法》GBJ80—85进行，硬化混凝土的力学性能按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/TS0081—2002进行，混凝土干缩率和耐久性按照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》GBJ82—85进行。

2结果与讨论

2.1原材料用量试验

混凝土各项原材料的用量均能影响到混凝土各项性能，本文通过前期大量试验研究了胶凝材料用量、砂率、水胶比以及减水剂和引气剂用量对混凝土性能的影响，并在此基础上确定各原材料的最佳用量。混凝土配合比设计各因素用量范围如表3所示。

表3配合比设计因素用量范围

2.2C40普通强度高性能混凝土配合比设计

结合上面所述各项配合比因素用量，设计了C40普通强度高性能混凝土的配合比，并与基准组进行对比（见表4）。按照表4所示混凝土配合比进行试验，并进行工作性能、强度和耐久性能测试。

2.3混凝土工作性能和力学性能

C40普通强度高性能混凝土工作性能和力学性能如图1～3所示。

图1a为3组混凝土试样的坍落度，图1b为2组高性能混凝土试样扩展度。从图1a中可以看出，所设计的2组高性能混凝土的工作性能远高于基准组，在2组高性能混凝土中，PG-1具有更好的坍落度，同时具有良好的保水性和黏聚性；同时比较PG-1和PG-2的斜率，可看出PG-2工作性能损失更快，在图1b中，可看出PG-1的扩展度更高，且损失较小，具有更好的泵送性。即PG-2虽然掺入了引气剂，但其水胶比较低，所掺引气剂并未明显弥补低水胶比所带来的工作性能损失。

图3混凝土抗折强度

从3组混凝土强度数据看，加入引气剂后，混凝土的强度降低明显，3组试样中，PG-1具有最佳的抗压强度和抗折强度。结合上文中的工作性能，以PG-1配合比配制的普通强度高性能混凝土具有相对较好的工作性能和力学性能。

2.4混凝土耐久性能测试

（1）混凝土干缩率

测试了以上3组混凝土3，7，14，28，60，90d6个龄期的干缩率，结果如图4所示。从图4可以明显看出，水胶比的降低和引气剂、粉煤灰的使用能够明显改善混凝土的干缩。对于高性能化的2组混凝土中，在28d龄期内，混凝土干缩差别不明显，掺入引气剂的PG-2在后续龄期中具有更好的抗干缩能力，主要在于引气剂的加入在混凝土内部形成的大量微气泡能够在一定程度上抵偿收缩。

图4混凝土干缩率

（2）混凝土抗渗性能和Cl－渗透

图5与图6为3组混凝土28d龄期时在1.4MPa水压条件下的抗渗性和抗Cl－渗透性测试，从图5和图6可看出，PG－2组高性能混凝土具有相对较好的抗渗性和抗Cl－渗透性能，主要原因在于粉煤灰的加入使混凝土的内部水化更加充分，同时，掺入引气剂能够在混凝土中引入若干直径大于毛细孔直径（100nm）的细微球形孔，切断了毛细孔渗水的通路时，可在一定程度上提高混凝土的抗渗性和抗Cl－渗透性能。

图7混凝土抗碳化性能

（3）混凝土抗碳化性能

3组混凝土的抗碳化性能如图7所示。PG-2具有相对较好的抗碳化性能，在于其较低的水胶比以及引气剂的作用，使混凝土内部更加密实，并且封闭孔增多，连通孔减少，从而能够很好地阻止CO2的进一步扩散。粉煤灰的使用也在一定程度上降低了混凝土内部的Ca（OH）2含量，从而降低了CaCO3的生成。

图9混凝土冻融循环相对动弹性模量

（4）混凝土的抗冻性

图8和图9为3组混凝土28d龄期时在300次冻融循环下的质量损失率和相对动弹性模量。从图中可看出：在加入了引气剂和粉煤灰的PG-2能够完好地经受住300次冻融循环，引气剂和粉煤灰的使用能够明显改善混凝土的耐久性能。

结合上文中的各项耐久性能测试可以发现，引气剂和粉煤灰的复合使用能够明显增强普通混凝土的耐久性能，实现其高性能化。但引气剂的使用在一定程度上降低了混凝土的工作性能和力学性能，因此在配合比设计时，需充分考虑混凝土的力学性能后调控引气剂的掺量，在合适的引气剂掺量下，可通过调控减水剂的掺量来控制混凝土的工作性能，以满足现场的泵送施工要求。

3结语

综上所述，随着如今建筑施工的越来越复杂，对混凝土也有了更高的要求。因此，为了建筑施工的质量，我们需要通过优化混凝土的配合比，以使普通强度的混凝土能够实现C40普通强度混凝土的高性能化，从而为建筑施工带来帮助。

参考文献：

[1]刘静、王元纲、黄凯健、张高勤.高性能混凝土配合比设计的全计算方法相关参数优化[J].混凝土与水泥制品.2011（08）.

[2]郑山锁、赵鹏、商效瑀.高强高性能混凝土配合比优化设计[J].中国科技论文.2013（05）.