C60混凝土配合比设计优化及质量稳定性研究

C60混凝土配合比设计优化及质量稳定性研究

张鑫

承德鑫友建筑工程质量检测有限公司 河北省承德市 067000

摘要：高强混凝土在建筑施工中提供了重要的工程和经济方面的优势。在高层建筑中的柱结构、建筑物剪力墙及承重墙普遍采用高强混凝土，这样可以减少材料用量，缩减实体结构的截面尺寸，增加建筑使用面积，有较大的经济效益。在桥梁结构中，高强混凝土可有效降低桥梁结构自重并提高结构刚度，有利于增大桥跨、减少桥墩、增加桥下净空，但更为重要的还是降低平时维修费用，增加使用寿命。高强混凝土已经越来越多的应用于普通建筑中。

关键词：C60混凝土；配合比；设计优化

引言

配合比设计是实现预拌混凝土性能的前置条件，也是保证预拌混凝土质量的重要环节。过去，人们对混凝土的传统认识是使用寿命长、可靠性高、无需防护，然而，裂缝、渗漏、力学性能和耐久性能降低已经成为混凝土通病。施工人员必须正确认识混凝土从原材料、生产、运输到施工等各个环节所碰到的质量问题，解决混凝土生产过程中的各种突发情况，提高混凝土拌合物质量，提供满足施工要求的混凝土工作性能，才能保证工程结构的安全、可靠。

1工程概况

某市某区配套学校项目，采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构。其中地下一层至地上四层的柱、剪力墙结构均采用C60混凝土，坍落度要求（200±20）mm，泵送方式为汽车泵泵送，预计C60混凝土工程量5000m3，运距5km，正常车程30min。该工程的技术要点一是保坍，高强混凝土坍落度损失较快，减少坍落度损失需要特别考虑；二是质量的稳定性，即强度和工作性的稳定性，高强混凝土试件强度对材料和成型方法敏感性更大，需要特别考虑；三是降粘，为改善高强混凝土的可泵性，方便施工，混凝土忌发硬。出机坍落度设计值为240mm，预计坍落度损失10mm/h。其中针对保坍、降粘的技术要点，从配合比设计及优化方面着手，采用质量稳定的人工砂（含水、细度模数、石粉含量）、F类Ⅰ级粉煤灰、聚羧酸系高性能减水剂、合理的用水量（不需刻意降水来降低水胶比）来解决；针对强度和工作性的质量稳定性技术要点，从原材料进场验收、生产过程控制、混凝土出厂性能检测（坍落度、含气量等）、现场施工和养护等方面进行控制。

2概述

混凝土是由胶凝材料、水、骨料和外加剂按不同比例拌合形成的混合物，具有特定的工作性能。通过胶凝材料与水发生水化反应形成的产物——凝胶粒子填充原充水空间，将骨料胶结在一起，形成具有特定功能的结构材料。如何让这个过程按预先设想的方向进行，采用常规材料和常规施工方法获得需要的产物结构，是普通混凝土配合比设计的关键。配合比设计工作是一项预测过程，其目的是：用已知可获得的材料，为达到明确或隐含的要求，按规定的程序，采用最经济的成本控制，使获得的混凝土性能以及其他一些特定需求达到要求。现有的配合比设计方法有：规定方法选择参数设计（以美国ACI为代表）、试验优化参数设计（以JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》为代表）和目前提出的计算优化参数设计方法。按JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》要求，使用符合要求的材料，通过规程推荐的参数比例，参考原材料实测结果，结合经验公式计算获得一些参数，最终获得材料配合比例，然后通过试配验证，获得需要的配合比。但是，现用的规程对材料性能要求较为苛刻，在材料发生波动时，会出现多种性能不符，因此就要求进行试配和按规定期限的验证，且材料发生变化时，需要重新设计。其主要原因还在于这种设计方法无明确的原理，且未给出材料性能变化时的调整方法，使配合比在使用过程中，要么出现较大的参数不符合现象，要么出现经济不合理现象。同时，由于目前的材料性能指标多数并不能真实反映材料在配合比中的意义，如何让原材料检测指标指导实际应用，也是一项重要的工作，再加上高性能外加剂和多种掺合料大掺量应用的情况下，原有的配合比参数已无法反映混凝土实际性能。

3配合比设计

3.1原材料

水泥：金隅北水P·O42.5水泥，其标准稠度用水量28.3%，比表面积361m2/kg，3d抗折、抗压强度分别为6.1MPa、30.2MPa，28d抗折、抗压强度分别为9.6MPa、51.2MPa，初凝时间181min，终凝时间267min，安定性沸煮法合格。矿粉：唐山港陆S95矿粉，其比表面积433m2/kg，7d活性指数84%，28d活性指数102%，流动度比100%。粉煤灰：天津国华F类Ⅰ级粉煤灰，其细度9.8%，需水量比93%，烧失量1.07%。砂石：Ⅱ区中砂（人工砂），其细度模数2.7，石粉含量4.2%，MB值0.75；5～25mm连续级配碎石，其压碎值指标4.5%，含泥量0.2%；均为北京威克产。外加剂：北京建研院产AN4000标准型聚羧酸系高性能减水剂，其减水率28%。水：饮用水。

3.2 C60混凝土配合比设计思路

综合考虑耐久性、强度、降低水化升温和体积稳定性及工作性等要求，配合比设计思路为：（1）选用水化热低的水泥，其水化速度慢，早期强度增长缓慢，可有效降低混凝土早期水化热；（2）单掺粉煤灰，粉煤灰的加入可以改善混凝土的和易性、提高混凝土的耐久性和抗渗能力，减少收缩量，降低结构内部升温，推迟温度峰值时间，还有助于后期强度增长；（3）采用公称粒径为5~31.5mm连续级配，孔隙率小的碎石，降低砂浆用量，减少自身收缩；（4）采用60d龄期的抗压强度作为配合比设计、强度评定及工程验收的依据；（5）通过外加剂掺量调整，延缓混凝土凝结时间，推迟混凝土升温峰值时间，同时，保证浇筑过程中前后浇筑的混凝土能够正常搭接，不出现冷缝，保证结构的整体性。

4生产过程的质量控制

（1）原材料。高强混凝土离散系数较大，实际生产中要严格要求原材料质量，操作及养护等事项，避免质量不合格。原材料控制为基础，对进场原材料要做到每车检验，主要指标为：水泥主控温度、比表面积；粉煤灰主控细度、颜色、需水量比、烧失量、温度；矿粉主控比表面积、颜色、温度；外加剂主控减水率、含气量及坍落度经时损失；人工砂主控外观质量、级配、细度模数、石粉含量、MB值指标；碎石主控外观质量、级配、含泥量、压碎值指标。针对C60混凝土要做到专料专用，质检员需根据混凝土配合比通知单对材料厂家和规格型号进行核对。（2）配合比。质检员须按混凝土配合比通知单中配合比数据对生产理论配合比进行核对。（3）开盘鉴定。生产前试验员检测砂石的含水率、含石率，质检员对理论配合比进行调整，确定施工配合比，要严格控制水胶比。（4）生产过程的控制。操作员负责监督罐车反转排水，搅拌时间不得少于120s，注意搅拌机电流的稳定性。（5）出厂检测。每车检测混凝土坍落度及含气量（高强混凝土掺入大量的外加剂所引入的气泡对强度尤其有害），保证混凝土拌合物工作性的稳定。

结束语

混凝土生产是一项专业性和经验性极强的技术工作，要生产出满足施工要求的混凝土，必须加强原材料进场验收控制措施，在生产实施过程中，强化质量把控意识，从“人、机、料、法、环”各个环节实施动态管理，确保混凝土的整体质量稳定可靠，把好工程建设质量关。

参考文献

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