高强混凝土配合比设计探讨

高强混凝土配合比设计探讨

王立新

中国核工业华兴建设有限公司 江苏省南京市 210019

摘要：随着我国建筑行业的发展，建筑设计瞬息万变，并日趋复杂，各种大型、超大型项目越来越多，从而给混凝土施工带来了更多的需求。目前，国内建筑工程施工普遍采用高强混凝土作为主体材料，但其自身性能存在不足。近几年来，我国在混凝土方面有了很大进步，以高性能的外加剂、粉体、骨料技术的升级更新，混凝土的强度，施工高度和体量都在不断地取得突破，建筑施工的高强混凝土正在全国推广，文章主要就高强混凝土的配合比设计进行了分析。

关键词：高强混凝土；配合比；设计

1高强混凝土概述

近年来，我国建筑行业不断发展，高大结构层出不穷，混凝土材料已开始向高强方向发展、向高性能发展。由于高强混凝土具有较高的抗拉能力，因此被广泛应用于各类建筑工程中。在强度方面，对高强混凝土进行了界定，也就是抗压强度大于C60及以上者都属大跨度高强混凝土、高耸和高层建筑的建设起着举足轻重的作用，现已在全国推广。根据工程实践分析，可以得出，高强混凝土能消耗掉大量的工业废渣和节约水泥，达到了节能和减排的目的、环保与可持续发展等战略要求；此外，与普通混凝土相比，其力学性能更好，抗裂性能更高并能满足抗震设防需求。同时高强混凝土在建筑施工中能有效减小构件的截面尺寸和降低自重，经济效益良好。

高强混凝土代表了当代混凝土技术水平，也是今后的一个发展方向，从强度，耐久性等方面、经济性和其他性能都比较突出，主要有以下几个方面：（1）强度较高：高强混凝土的强度等级为C60或更高的强度、高弹模的特点是显而易见的；（2）高耐久性：高强混凝土具有更好的密实性，在抗渗性方面比一般混凝土、在抗冻性上显示出较多优势，耐久性较强；（3）高流动性：在高强混凝土中掺入某种高效减水剂，坍落度在200~250mm之间,可以实现泵送施工；（4）具有高体积稳定性：配置高强混凝土，降低水泥使用量，混凝土级配得到提高，体积稳定性更好，能满足现代建筑的高荷载，大跨度的要求、超高层的建设要求。

在高强混凝土的配合比研究中，一定要保证其中各种原料的综合性能与品质，起到各种原材料对高强混凝土配合比的影响，促使高强混凝土在实际应用过程中，其质量与价值能够得到保证。就当前而言，工程高强混凝土的配比原材料有水泥，复合材料，细集料和石英砂等、粗集料与外加剂及其他。其中，水泥是影响施工性能的重要因素之一。在这些水泥材料中，大多数是普通硅酸盐水泥，高强混凝土配合比时，应确保水泥材料使用性能良好。

2高强混凝土配合比设计要点

2.1水泥

水泥对高强混凝土强度有一定的影响，并对混凝土耐久性及品质有直接影响，决定了项目整体经济性。如果配制出不符合设计要求的水泥混凝土，不仅造成资源浪费还可能对周围环境产生不良影响。因此，当混凝土配置完成后，必须综合考虑现场环境和施工条件，选用最适宜水泥，为了确保项目施工质量。本文主要介绍了不同类型的水泥对高强混凝土性能的影响。对水泥混凝土损伤过程进行测试与观测，可以了解，混凝土破坏常发生在水泥石与集料界面部位，强度是水泥石与集料之间黏结力的大小。因此，水泥的品质对高强混凝土有着重要意义，也是确保其具有良好使用性能的前提保障。因此水泥种类至关重要，既要与集料完全黏结，还必须满足硬化以后的强度要求，因而受到荷载的作用、起到集料的作用。此外，还必须考虑到水泥水化产物对钢筋等构件的约束影响以及温度变化引起的收缩应力，才能充分发挥出水泥混凝土的各项性能。水泥材料本身的强度与黏结力是紧密联系的，调配高强混凝土时，水泥强度等级要求高于相应混凝土强度等级，或比混凝土强度等级稍低，尽量保持水泥混凝土相应强度等级0.9~1.5倍。

为便于试验数据分析，水胶比可以依据实际工程中的有关资料由鲍罗米混凝土强度公式单独进行计算。

当用水量与高性能减水剂掺配量相同时，为了确保混合料具有相同工作度，C50强度等级的混凝土由P·O42.5水泥调配而成，根据鲍罗米混凝土强度公式，其水泥用量明显超出了有关技术规范规定的限度，根据工程经验，可以掺加一些外掺料，起到混凝土中活性粘结料与填料之间的配合，从而降低水泥用量，增加混凝土强度。并通过P·052.5级配水泥的方法，调配出了C50强度级别的混凝土，没有外掺料，水泥用量就能满足有关规范的要求。站在经济的立场上，需要减少水泥用量，尽可能地掺入一定量优质粉煤灰或者其他粉状硅质材料，增加混凝土强度，尽量减少水化热，干缩等副作用。

2.2集料

从混凝土的组织结构来看，集料的作用以骨架作用为主，集料的特性将对混凝土抗压强度，弹性模量等产生直接的影响，集料强度直接关系到混凝土强度。因此，混凝土工程中对集料质量控制非常重要。为了确保集料的合格，则要求具有一定抗压强度，一般抗压强度应在混凝土设计强度1.5~2.0倍之间，从而确保混凝土的强度满足要求。对高强混凝土而言，因集料有混凝土骨架，抗变形，且强度较低，不管是改变水泥用量还是水胶比，均很难有效地改善混凝土的强度，不能达到有关要求。

有关试验证明，当混凝土中水胶比小时，碎石最大粒径对混凝土强度有一定影响。对于大体积混凝土而言，其最重要的指标就是密实度和抗压强度。对于大多数岩土而言，只要最大粒径保持在9.5~16mm之间即可，即可以对集料缺陷进行有效的控制。以增大表面积，增强了整体黏结作用，集料的最大粒径不宜大于19mm,通常粒径为4.75~16mm集料可以达到最大强度，采用粒径为4.75~9.5mm或者4.75~16mm集料最适宜。

2.3外掺料

水泥混凝土的矿物掺和料主要有粉煤灰、硅粉等。当前，高强混凝土施工中，粉煤灰是应用非常多的材料，加入粉煤灰后，可以改善混凝土的和易性和耐久性。不同生产厂家的粉煤灰生产工艺有很大不同，所以，粉煤灰对水的需求量也存在差异，控制粉煤灰就是控制其需水量。在实际施工的过程中，要严格检测粉煤灰，加强质量控制，并控制好粉煤灰的细度变化，分析混凝土强度影响，避免发生土坍情况。硅粉在混凝土内具有活性黏结和填料的作用，能够减少水泥用量，有效提高混凝土强度。在高强混凝土配合比设计中采用矿渣或粉煤灰，同时加入一定的硅粉十分常见，在混凝土强度超过C80的情况下，掺加硅粉是实现高强的有效方式。

3结语

制备高强混凝土，在原料选用环节，首先要做好粗、细骨料级配选用及水泥与掺合料的选择，保证混凝土的性能符合标准要求。通过对不同配合比进行强度试验分析，确定了合理的配比范围，从而保证了混凝土强度满足设计要求，为以后类似工程提供参考。高强混凝土具有良好的品质，施工快捷，降低了劳动强度，能够大量使用矿粉，粉煤灰，有利于节约资源和保护环境，有良好的经济，社会效益。

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