磨细矿粉生产和应用技术常见疑问及其解答.doc

磨细矿粉生产和应用技术常见疑问及其解答日期：2005-08-04来源：中国混凝土网 作者：陈恩义字体：大 中 小 1：什么是磨细矿粉?答：磨细矿粉即磨细水淬高炉矿渣粉，又称矿渣微粉，其英文缩写为GGBS或GGBFS。2：磨细矿粉是怎样产生的？有何用途？答：磨细矿粉是以高炉水淬矿渣为主要原料经干燥、粉磨处理而制成的超细粉末材料；是制备高性能水泥和混凝土的优质混合材。3：粉煤灰与磨细矿粉有何不同？答：（1）两者来源不同：粉煤灰来源于热电厂排放的烟气经收尘处理后收集得到的飞灰；而磨细矿粉则是由炼铁高炉排出的熔融态矿渣经水淬（粒化）后再进行干燥、磨细加工而得到的超细粉末。（2）两者化学组成不同：一般粉煤灰含很高的SiO2、Al2O3，但CaO却非常低（仅为1-5%）；磨细矿粉则具有与普通硅酸盐水泥非常相近的化学组成，如CaO 30-42%, SiO2 35-38%, Al2O3 10-18%, MgO 5-14%，等。（3）两者水化活性不同：粉煤灰不具有自身水化硬化特性，只能在有活性激发剂（如硅酸盐水泥等）作用下，才能具有强度；磨细矿粉却具有自身水化硬化特点，能在加水拌和后自行水化硬化并具有强度。当有硅酸盐水泥激发时，其活性得到更充分的发挥。（4）两者的允许掺量不同：粉煤灰在水泥中的允许掺加量为2040%，但在混凝土中最大掺量一般不超过35%；磨细矿粉在水泥或混凝土中的掺加量则可达2070%。一些欧洲国家甚至允许掺到85%。（5）两者在混凝土中的掺加方式不同：粉煤灰一般采用“超量”取代水泥方式以保证混凝土强度达标；磨细矿粉则通常采用“等量”取代水泥方式配制混凝土，其强度仍然可以满足设计要求。4：为什么磨细矿粉质量比粉煤灰质量稳定？答：（1）矿渣来源稳定：用于生产磨细矿粉的原材料水淬矿渣一般由固定的钢铁厂提供，来源单一、稳定。（2）化学成分稳定：从炼铁高炉排出的废渣由于对所制成生铁的成分有严格的要求，进而对炼铁过程中的所有物料投放配比有严格的控制，因此其副产物矿渣的化学组成得以稳定控制。（3）经现代化的粉磨工艺处理后，矿粉的细度可以很好的控制，进而达到质量稳定的目的。（4）一般技术收集的粉煤灰均不具备上述性能特点，质量波动较大。5：国内有哪些与磨细矿粉生产或应用相关的技术标准、规范？答：目前国内与磨细矿粉生产或应用技术相关的技术标准或规范有：（1）GB/T 18046-2000：用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉；（2）GB 1344-1999：矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥；（3）DG/T J08-501-1999(上海市工程建设规范)：粒化高炉矿渣粉在水泥混凝土中应用技术规程；（4）DBJ/T01-64-2002(北京市地方性标准)：混凝土矿物掺合料应用技术规程；（5）JTJ 275-2000(中华人民共和国行业标准)：海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范。6：国外有哪些与磨细矿粉生产或应用相关的技术标准、规范？答：目前国外与磨细矿粉生产与应用技术相关的技术标准、规范有：（1）英国：BS 6699、BS 146、 BS 4246、 BS 5328；（2）美国：ASTM C989、ASTM C595；（3）日本：JIS A6206、JIS R5211；（4）德国：DIN 1164；（5）欧洲标准：ENV 197-1；（6）澳大利亚：AS 3582.2、AS 3792；（7）加拿大：CAN/CSA-A363-M88、CAN/CSA-A362-M88；（8）南非：SABS 1491；（9）印度：IS 455；（10）新加坡：SS 476、SS 477。7：如何确定矿粉(S95级)在混凝土中的掺量？答：（1）“单掺”矿粉时，可按等量取代原则并根据以下方法确定矿粉的合适掺量：(a)对于地上结构以及有较高早期强度要求的混凝土结构，掺量一般为20-30%；(b)对于地下结构、强度要求中等的混凝土结构，掺量一般为30-50%；(c)对于大体积混凝土或有严格温升限制的混凝土结构，掺量一般为50-65%；(d)对于有较高耐久性能要求的特殊混凝土结构（如海工防腐蚀结构、污水处理设施等），掺量可达50-70%。（2）采用“双掺”粉煤灰和矿粉时，由于受粉煤灰掺量和质量波动的影响很大，只能根据上述基本原则，通过具体试验确定各组份正确的掺加量。8：掺矿粉混凝土配合比设计有何特点？答：（1）由于矿粉细度远高于普通水泥（如矿粉420-450m2/kg，普通水泥330-350m2/kg），与空白混凝土相比，掺矿粉混凝土需水量增加约5%；（2）混凝土配合比设计中，应通过调整外加剂掺量的方法使混凝土同时满足工作性能和强度要求，不能随意增加拌和用水。（3）与普通混凝土一样，掺矿粉混凝土配比需经过(a)初步配合比设计、(b)实验室试配、(c)现场试拌等三个阶段由相关技术人员完成。9：掺矿粉混凝土拌和物性能有何特点？答：与空白混凝土相比，掺加超细度矿粉混凝土拌和物具有如下基本性能特点：（1）凝结时间延长，坍落度损失小，对夏季施工有利；（2）拌和物粘聚性增加，不易分层离析，可泵性好；（3）混凝土泌水减少，对减少沉降开裂有利。10：掺矿粉混凝土对养护有何要求？答：中等掺量（如30-40%）以上矿粉混凝土对早期养护条件非常敏感，应有严格要求，如：（1）早期养护应在混凝土终凝前进行（如喷洒养护剂、覆盖湿麻布或塑料布、等）；（2）水养护时间至少为7天；（3）当掺量达50%以上时，水养护期应延长至14天。11：蒸汽养护对掺矿粉混凝土有何影响？答：湿-热养护对掺矿粉混凝土尤其有利。可采用比普通硅酸盐水泥混凝土稍高的蒸汽养护温度，以提高大掺量矿粉混凝土预制构件的蒸养（出池/窑）强度。但是，由于掺矿粉混凝土早期强度发展较普通水泥混凝土慢、受温度影响敏感，应适当调整或延迟构件的预养时间（冬季生产尤其如此），以保证混凝土构件入蒸养池/窑前具备足够的初始结构强度，获得最佳的蒸养效果。12：为什么掺矿粉混凝土拆模后常常会出现蓝色斑斓？答：（1）这是矿粉混凝土的独有特点，属正常现象，说明混凝土在早期得到很好的养护，有利于其强度等性能的充分发挥。通常当此蓝色斑斓暴露在空气中3至5天后颜色会自然褪却变成正常颜色；（2）出现蓝色斑斓的原因是由于矿粉水化硬化过程中有微量FeS和MnS生成，该含水化合物呈蓝色。随着混凝土暴露在空气中一段时间后，上述微量化合物会进一步氧化变成FeSO4和MnSO4，蓝色斑斓也就随之消失。13：掺矿粉混凝土强度发展有何特点？答：（1）矿粉掺量对混凝土强度发展有显著影响，应根据设计与施工要求，通过实验确定最佳的掺量范围；（2）在标养条件下，掺量30-50%矿粉混凝土3天抗压强度约为空白混凝土的50-60%，7天时达到70-80%，28天及以后强度与空白混凝土持平并可持续增长。14：养护温度对掺矿粉混凝土强度发展有何影响？答：（1）掺矿粉混凝土强度发展对养护温度较敏感，温度越低对其强度发展越不利；（2）夏季施工对掺矿粉混凝土强度发展有利，但应注意混凝土表面保湿，确保其有充分的水化硬化环境；（3）冬季施工由于气温较低，混凝土强度发展缓慢，应适当降低矿粉掺加量同时遵照国家有关冬季施工规范，采取必要保温措施，确保其强度满足要求。15：如何理解结构物中混凝土强度与标养试块强度的区别？答：（1）两种混凝土由于养护环境（温度）不同，强度发展也完全不同；（2）结构物中的混凝土实际处于一个温度不断升高的养护环境，其强度发展一般比处于标准条件下（如RH90%，T201oC）养护的混凝土立方试块高。（3）实验证明，掺矿粉混凝土在绝热温升养护条件下的强度远比标养下混凝土强度高。16：什么情况下的混凝土应考虑使用大掺量矿粉？答：（1）有严格温控要求的大体积混凝土（如大型结构物基础、地下室、隧道、等）；（2）曝露于严酷环境中的抗腐蚀混凝土结构（如港工/海工混凝土结构、污水处理厂、盐碱地区混凝土结构、等）；（3）具有潜在碱-骨料反应破坏地区的混凝土结构；（4）自流平（密实）混凝土。17：如何预测大体积混凝土的绝热温升？答：混凝土在绝热条件下可达到的最高温度，可参考如下简单公式进行预测：Tc-maxTc-mix + Rc C 100其中：Tc-max：绝热条件下混凝土中心最高温度（oC）;Tc-mix：浇筑时拌和物温度（oC）；Rc：混凝土绝热温升率（oC/100kg 胶结料）；C：混凝土胶结料用量（kg/m3）。例：某C50大体积混凝土，矿粉掺量60%，经测定Rc12.9oC/100kg 胶结料，C486kg/m3, Tc-mix19oC, 绝热条件下混凝土中心最高温度可估计如下：Tc-maxTc-mix + Rc C 10019+12.9486100=81.5oC18：多大尺寸混凝土结构的中心部位可认为处于绝热环境中？答：根据新加坡双龙集团中心实验室的试验结果，当混凝土尺寸超过2m2m2m时，其中心位置的混凝土已接近绝热温升环境，应按绝热条件来预测其可达到的最高温度。此预测结果可能比实际稍高，属保守预测。19：如何才能有效地降低掺矿粉混凝土的绝热温升？答：试验表明，只有当混凝土中矿粉掺量超过50%时，才能有效地降低混凝土绝热温升；较典型的掺加量为60-70%（“单掺”矿粉时）。20：如何评价掺矿粉混凝土的经济性？答：以北京地区2004年3月原材料价格为参考，C40混凝土生产为例，经简单测算，当矿粉掺量为20-30%时，混凝土单方成本可降低5-8元；当矿粉掺量超过50%时，混凝土单方成本可降低12元以上。 作者简介：陈恩义混凝土夏季施工作业建议书日期：2005-10-15来源： 江苏双龙集团混凝土总公司 作者： 朱春银字体：大 中 小 很荣幸能为贵工程提供商品混凝土，我公司对贵工程十分重视，从原材料进厂、配合比的设计及控制、混凝土出厂的控制，严格按照IS09000质量体系及相关规范要求组织生产，但混凝土在交付及使用过程受到各种因素的影响比较多，特别是夏季气温高、湿度低、干燥快，虽然混凝土强度早期增长较快，但会出现凝结快、干缩大等不利情况，若施工、养护过程不采取有效措施，均有可能造成质量问题。为此，我公司对夏季混凝土施工方面提出以下建议： 一、施工前的充分准备 1、混凝土浇筑前，检查地基、模板及其支架，钢筋及其保护层厚度，预埋件等的位置、尺寸，确认无误。 2、模板和钢筋不得沾有碎屑、污物，模板不能有缝，与混凝土接触的模板要涂润滑剂或衬垫薄膜材料。 3、对与混凝土接触到的地基、模板，施工前应洒水湿润，降低表面温度，但应防止模板蓄水。 4、混凝土的浇筑尽可能安排在夜间施工。 二、浇筑顺序合理 1、不得将润管砂浆集中浇筑到柱、墙、梁等部位。 2、浇筑墙、柱等较高构件时，一次浇筑高度以混凝土不离析为准，一般每层不超过500mm，捣平后再浇筑上层，浇筑时要注意振捣到位使混凝土充满端头角落。 3、当楼板、梁、墙、柱一起浇筑时，先浇筑墙、柱，待混凝土沉实后，再浇筑梁和楼板。 4、当楼板与梁一起浇筑时，先浇筑梁再浇筑楼板。 5、浇筑时要防止钢筋、模板、定位筋等的移动和变形。 6、分层浇筑混凝土时，要注意使上下层混凝土一体化，应在下一层混凝土初凝前将上一层混凝土浇筑完毕，在浇筑上层混凝土时，须将振捣器插入下一层混凝土5cm左右以便形成整体。 7、为防止混凝土发生离析，混凝土自高处自由倾落高度超过2米时应设置串筒或溜槽，以保证混凝土下落时不发生离析现象。 8、控制混凝土的浇注速度，保证混凝土浇筑的连续性，保障前后所浇筑混凝土的衔接，防止产生施工冷缝。 三、合理振捣 1、当混凝土浇筑温度升高时，为了便于施工，一般坍落度都要求较大，导致混凝土收缩量增大、强度大幅度降低。如用增加水泥用量的方法来补充用水量的要求，凝结时及早期水化热对混凝土影响更大，收缩过快导致的裂缝会更多。因此，应在满足施工要求的前提下，尽可能降低坍落度。 2、对于大流动性混凝土，过振会将水泥浆、砂浆、粗骨料从上层至下层分布，其收缩比为3：2：1，这样混凝土表面的水泥浆在下层砂浆和石子的约束下极易产生收缩变形裂缝。因此，在混凝土浇筑过程中，不应集中布料，应采用分散布料，然后用铁耙子将混凝土基本搂平，接着进行梅花式振捣，振捣棒插入的点与点之间，应相距400mm左右，振捣时间不宜超过15s，并以观察粗骨料在混凝土的各个层面上能均布为基准。 3、在浇筑混凝土时，如遇高温、太阳暴晒、大风天气，浇筑时应立即用塑料膜覆盖，避免发生混凝土表面硬结。如出现硬结，可进行二次振捣。必要时应采取遮阳、挡风措施。 4、夏季遇暴雨时，应用薄膜对已浇筑混凝土进行覆盖。 四、合理抹压 1、混凝土经振捣后表面是不平的，所以要进行抹压找平，但是第一次抹压找平后，混凝土拌合物在自身重力的作用下还要自然下沉，直至初凝。到混凝土初凝时，表面又会出现凹凸不平的情况，甚至出现塑性收缩变形裂缝。 2、混凝土表面的不密实和塑性收缩变形裂缝的出现，加速了混凝土表面的失水速度，使裂缝加剧，特别是在大风和高温的天气环境下，此种情况极易出现，因此需在混凝土终凝前进行第二次或第三次的抹压，消除已出现的塑性收缩变形裂缝。 3、表面处理时严禁浇水，如确实需要可用喷雾器限量喷洒。 五、保湿养护 1、在大风、高温和干燥的天气下，大流动性混凝土的表面水分极易蒸发，失水过快易产生表面裂缝，如养护不及时不但降低强度，有些缝向深度发展直至贯穿。所以保湿养护是防止混凝土产生塑性收缩变形裂缝的根本措施，能使混凝土抗拉强度及早生成，来抵抗随后将产生的拉应力，较好地防止混凝土裂缝的产生。 2、在表面处理作业完成后及时进行养护，做到随抹随盖，当混凝土表面没有浮水，能经住手指轻压，就可以开始覆盖并洒水保湿养护，终凝后即浇水养护，夜间也不间断连续进行。在炎热、干燥伴有大风的夏季，必须保证混凝土表面处于充分的湿润，并不得少于7天，掺抗渗防裂剂的混凝土保湿养护不得少于14天。 3、平板构件混凝土浇筑收浆和抹压后，用塑料薄膜覆盖，防止表面水分蒸发，混凝土硬化至可上人时，揭去塑料薄膜，铺上麻袋或草帘，用水浇透，有条件时尽量蓄水养护。 4、截面较大的柱子，宜用湿麻袋围裹喷水养护，或用塑料薄膜围裹自生养护。 5、墙体混凝土浇筑完毕，混凝土达到一定强度(13天)后，必要时应及时松动两侧模板，离缝约35mm，在墙体顶部架设淋水管，喷淋养护，拆除模板后应在墙两侧覆挂麻袋或草帘等覆盖物，避免阳光直照墙面，地下室外墙宜尽早回填土。 六、模板牢固，适时加荷 1、为防止混凝土不均匀沉降或受震动而产生裂缝，模板支撑必须牢固。 2、在混凝土未达到1.2MPa前，不准在幼龄混凝土上面踩踏、支模和加荷。 3、拆模时混凝土必须达到规定的拆模强度，过早拆模、承重会导致混凝土表面撕裂、产生裂缝等质量问题。 总之，只要贵工程和我公司共同努力，混凝土夏季施工一定能确保工程质量。浅谈自密实高性能混凝土配合比的计算方法日期：2006-11-17来源：中国混凝土网 作者：字体：大 中 小 余志武 潘志宏 谢友均 刘宝举 （中南大学土木建筑学院，湖南 长沙 410075）摘要：与普通混凝土相比，自密实混凝土配合比计算涉及的因素多，除了要满足强度要求外，对工作性更有很高的要求,因此，自密实混凝土配合比与普通混凝土配合比有很大差别。自密实混凝土至今没有形成统一的设计计算方法。本文对常用的自密实高性能混凝土配合比计算方法作了简单介绍，在对自密实高性能混凝土配合比计算参数如水胶比、浆集比、粗细骨料体积等方面作了一些探讨的基础上，结合固定砂石体积计算法，对全计算法进行了改进。改进后的计算方法更能符合自密实高性能混凝土的特点并且计算简单，使用方便，该方法对自密实混凝土的配制和应用推广有一定的意义。关键词：高性能混凝土；自密实混凝土；配合比计算；配合比设计中图分类号： 文献标示码：ACOMMENTS ON MIX CALCULATION METHOD OF SELF COMPACTING HIGH PERFORMANCE CONCRETEYu Zhiwu Pan Zhihong Xie Youjun Liu Baoju(Civil and Architecture College, Central South University)Abstract: Comparing with mix calculation of ordinary concrete, mix calculation of self -compacting concrete (SCC) deals with more factors. Not only the demand of strength should be met, but also the requirements for workability should be met well, so SCC is different from ordinary concrete. Up to now, there is no uniform mix method of SCC. In this paper, mix calculation method in common use is introduced concisely. Based on discussions of mix design parameters such as water binder ratio, paste aggregate ratio, and volume content of fine and coarse aggregation, and referred to the fixed volume content of aggregate method, the modified overall calculation method is presented. It can well satisfy the demands of the trait of SCC, and the application of the method is simple and convenient. The method proposed in this paper is beneficial to the popularization of SCC .Keywords: high performance concrete, self compacting concrete, mix calculation, mix design1. 引言自密实高性能混凝土是在低水胶比下具有很高的流动性而不离析、不泌水，能不经振捣靠自重流平并充满模型和包裹钢筋的新型高技术混凝土，采用这种技术能生产出均匀质量的优良混凝土。自密实高性能混凝土最主要的性能是在自重作用下无需振捣，自行填充模板空间，可用于难以浇筑甚至无法浇筑的结构。自密实形成的混凝土结构具有良好的力学性能和耐久性能。自密实高性能混凝土由于免振，可节省劳动力和电力，提高施工效率，免除振捣所产生的噪音给环境造成的危害，且能解决传统混凝土施工中的漏振、过振以及钢筋密列难以振捣等问题，可保证钢筋、预埋件、预应力孔道的位置不因振捣而移位，并能大量利用工业废料做掺合料，降低混凝土的水化热，提高耐久性，具有显著的技术、经济和社会效益。众所周知，配制混凝土首先要确定混凝土配合比。目前混凝土配合比设计的方法一般都是先计算，再试验调整，因此，配合比计算是确定自密实高性能混凝土配合比的第一个环节。自密实混凝土配合比与普通混凝土配合比有很大差别，至今没有形成统一的设计计算方法。在任何情况下都能通用的混凝土配合比是不存在的，但针对自密实高性能混凝土特点和规律的配合比计算方法应该是能够找到的，探讨自密实高性能混凝土配合比计算方法对自密实混凝土的研究和应用有着重要的意义。2. 国内外对自密实高性能混凝土配合比设计的研究1993年，最早提出自密实高性能混凝土的日本东京大学冈村甫教授(Hajime Okamura)介绍了自密实高性能混凝土的配合比设计方法1，他的主要观点如下：首先对浆体和砂浆进行试验以检测超塑化剂、水泥、细骨料和火山灰质掺合料之间的相容性，然后进行自密实高性能混凝土的配合比试验。这种方法的优点是避免了重复进行同样的混凝土质量控制试验，节省了时间和劳动力。这种方法的缺点是：1）在自密实高性能混凝土配合比设计之前，要对砂浆和浆体进行质量控制，而许多混凝土预拌厂商并没有做这些试验所需的设备。2）配合比设计方法和过程对于实际应用过于复杂。冈村甫教授还提出了简单的自密实高性能混凝土配合比例2：1）粗骨料的用量固定为固体体积的50。2）细骨料的用量固定为砂浆体积的40%。3）体积水灰比取决于水泥的性质，假定为0.9到1.0。4）超塑化剂的用量和最终的水灰比根据确保混凝土自密实能力的需要来决定。这些可作为自密实高性能混凝土配合比的校核原则。另外，JRMCA提出了冈村甫方法的简化版本自密实高性能混凝土标准化配比设计方法3，该方法可用于大掺量细粉掺和料和水胶比小于0.30的场合。日本预拌混凝土联合会提出固定砂石体积含量的方法计算高流动自填充混凝土配合比4。法国路桥实验中心(LCPC) 开发了基于BTRHEOM流变仪和RENE LCPC软件的自密实高性能混凝土配合比设计方法5，但不购买软件，该方法很难为他人使用。瑞典水泥和混凝土研究院（CBI）基于堵塞体积率和钢筋净距与粒径粒度比率之间的关系提出了自密实高性能混凝土的配合比设计方法6，因为仅采用粗骨料和浆体拌合的混凝土很容易导致严重的离析，使用该方法怎样进行评价性试验还不是很清楚。自密实高性能混凝土的独特优点，近年来引起了国内研究者的兴趣。国内的一些研究机构和高等院校对自密实高性能混凝土的材料和结构性能进行了研究，取得了可喜的成绩。国内外研究者们按照预定的目标，根据试验、经验和一定的数学方法提出了一些配合比，这些配比比较零散，而且研究者一般只对配合比的设计提出一些原则而较少对配合比的由来加以介绍。由于原材料和配制工艺以及工作性评价方法的差异，人们得到的配合比数据差异较大，进行试验验证时复演性差。台湾有人根据最大密度理论和富余浆体理论提出了密实拌合物计算法则7，但是该方法和混凝土拌合物通过钢筋的能力或抵抗离析的能力之间的关系还未见报道。从大陆自密实高性能混凝土研究的文献上看，自密实混凝土配合比计算方法一般有两类：直接引用高性能混凝土配合比计算的一些方法和固定砂石体积含量的计算方法。下文将对采用高性能混凝土配合比计算的一种方法全计算法和固定砂石体积含量法计算自密实高性能混凝土配合比进行简单的介绍和计算对比。3. 固定砂石体积含量计算法和全计算法简介3.1 固定砂石体积含量计算法固定砂石体积含量计算法是根据高流动自密实混凝土流动性及抗离析性和配合比因素之间的平衡关系，在试验研究的基础上得到的一种能较好适应高流动自密实混凝土的特点和要求的配合比计算方法。这种方法日本预拌混凝土联合会4和吴中伟院士8都作过介绍。固定砂石体积含量计算法的计算步骤如下：（1）设定每立方米混凝土中石子的松堆体积为0.5-0.55m3，得到石子用量和砂浆含量。（2）设定砂浆中砂体积含量为0.42-0.44得到砂用量和浆体含量。（3）根据水胶比和胶凝材料中的掺合料比例计算得到用水量和胶凝材料总量。最后由胶凝材料总量计算出水泥和掺合料各自的用量。3.2 全计算法10全计算法设计原理为：由假定的混凝土体积模型经过数学推导，得出HPC单方用水量和砂率的计算公式，再结合传统的水灰比定则，即可全面定量地得出混凝土中各组分的用量，这样便实现了自密实高性能混凝土配合比设计从半定量走向全定量的全计算。全计算法中混凝土配制强度和水胶比的计算与普通混凝土相同，经体积模型推导得出的用水量公式与砂率公式如下：用水量公式:（1）式中：Ve、Va分别为浆体体积和空气体积，单位m3；c、f分别为水泥比重和粉煤灰比重，单位kg/m3； 为胶水比； 为掺合料（粉煤灰）体积掺量百分比。砂率公式:（2）式中：Ves为干砂浆体积,单位m3；s、g分别为砂、石表观密度，单位kg/m3。3.3 固定砂石体积量法与全计算法算例比较笔者试验时采用的原材料参数为：水泥表观密度3120kg/m3，水泥实际强度46.9MPa，粉煤灰表观密度2480kg/m3，砂表观密度2727kg/m3，碎石堆积容重1430kg/m3，碎石表观密度2778kg/m3，粉煤灰体积掺量46，采用固定砂石体积量法与全计算法计算结果见表1。4. 自密实高性能混凝土配合比的主要参数41水胶比一般都认为低强混凝土的水胶比和抗压强度关系也适应于高性能混凝土8,9。混凝土配比设计规程11的直线公式为（3）式中：fcu,p为混凝土试配强度，fce为水泥实际强度,单位为MPa。对碎石混凝土，A取0.48，B取0.52；对卵石混凝土，A取0.50，B取0.61。同济大学12提出的用于高性能混凝土的水胶比公式形式与（3）式同，但A、B取值不同。对碎石混凝土A取0.304，B取-0.62；对卵石混凝土A取0.296，B取-0.71。表1 混凝土强度计算方法水泥 /kg砂 /kg石 /kg水 /kg粉煤灰 /kg砂率石松堆体积 /m3浆体体积 /m3C30固定砂石体积法302.75840.62 786.50 228.93 205.00 0.52 0.550.41 全计算法259.32 903.52 885.28 196.08 175.59 0.51 0.620.35 C40固定砂石体积法338.63 840.62 786.50 207.63 229.29 0.52 0.550.41 全计算法290.05 853.78 935.95 177.84 196.40 0.48 0.650.35 C50固定砂石体积法364.51 840.62 786.50 192.27 246.81 0.52 0.550.41 全计算法312.21 817.91 972.50 164.69 211.40 0.46 0.680.35 C60固定砂石体积法386.82 840.62 786.50 179.03 261.92 0.52 0.550.41 全计算法331.33 786.97 1004.01 153.34 224.34 0.44 0.700.35表2 混凝土强度等级按文献11水胶比按文献12水胶比吴中伟推荐值按文献11体积水胶比按文献11体积水胶比备注300.45 0.48 0.36-0.41.401.50碎石0.44 0.48 1.381.51卵石400.360.340.33-0.371.131.07碎石0.360.341.131.07卵石500.310.280.29-0.320.970.86碎石0.310.270.980.86卵石600.270.230.28-0.310.850.72碎石0.28 0.23 0.860.71卵石日本预拌混凝土联合会4提出的高流动自填充混凝土的配合比设计方法中，通过水泥浆试验来确定体积水胶比。体积水胶比取为试验得到的约束水比的0.85倍。水泥浆体试验用的截锥圆模如图1。试验时分别取体积水胶比1.1，1.2，1.3，1.4测得相对流动度，连成直线外插得到如图2的即为约束水比。该方法立足于实际采用的材料，对不同的水泥有不同的结果，取定水胶比后，可根据实际需要通过掺合料调节混凝土强度。高性能混凝土一般需要满足耐久性的要求，水胶比要小于0.4。吴中伟院士提出了高性能混凝土水胶比的参考范围8，列于表2。图1图2当采用笔者的材料参数时，应用式（3）分别按规程和同济大学的A、B值计算C30-C60混凝土水胶比并将算得的重量水胶比换算为体积水胶比，见表2。EFNARC规范和指南13中推荐的体积水胶比范围是0.8-1.10，比前文提到冈村甫提出的0.9到1.0稍大，从表2可以看到，按混凝土配比设计规程中水胶比公式算得的C40-C60的体积水胶比大致处在这一范围内，C30混凝土当有耐久性要求时，应按小于0.4取定水胶比，通过不同的掺合料用量来调整强度。4.2 浆集比按照Mehta和Aitcin9教授的观点，要使HPC同时达到最佳的施工和易性和强度性能，水泥浆与骨料的体积比为35：65，全计算法就是按此观点取定的浆集比值。但是由于自密实高性能混凝土自身的特点，它对流变性能要求很高，使得自密实高性能混凝土配比中应当有较小的骨料体积含量和足够的砂浆，按照固定砂石体积含量法计算的配合比中浆集比要明显高于35：65，见表1。文献14中提出的浆体体积比34-42。4.3 粗细骨料体积及掺合料掺量EFNARC规范和指南13中指出粗骨料体积约为拌合物的2835,松堆体积为5060，砂在砂浆中体积含量为4050。文献15推荐掺合料（粉煤灰）体积掺量约为30%-60%。从表1可以看到，全计算法算得的砂率随用水量的降低而降低，当强度等级高于C30时偏小；石子的松堆体积偏大，导致浆体含量较少。5.改进的全计算法从上面对自密实高性能混凝土配合比参数的分析中可以看到，全计算法用于自密实高性能混凝土有其不适合之处，需要加以改进。笔者结合固定砂石体积含量法的特点，对全计算法用于计算自密实高性能混凝土配比进行改进，提出以下计算步骤和公式：（1） 配制强度（4）式中：fcu,0为混凝土设计强度，单位MPa，为混凝土强度标准差。（2） 水胶比（5）（3） 石子用量（6）式中：取0.5-0.6， 为石子堆积容重,单位kg/m3。（4） 砂用量（7）式中：取0.40-0.50；Vm为砂浆体积， 。（5） 用水量采用（1）式，其中 。（6） 胶凝材料组成与用量, （8）式中：x为掺合料重量掺量，m(c)为水泥用量，m(f)为掺合料用量。（7） 由混凝土流动性、填充性、间隙通过性和抗离析性要求确定高效减水剂的用量。当采用笔者试验的原材料时，按照以上方法和固定砂石体积法计算强度等级C30-C60混凝土的配合比见表3。二种方法的配合比数值接近，取得了统一，并且改进的全计算法中用水量公式简单，物理意义明确。笔者在此计算结果的基础上进行正交设计，配制混凝土，进行了自密实高性能混凝土的力学性能研究。表3混凝土强度计算方法水泥 /kg砂 /kg石 /kg水 /kg粉煤灰 /kg30改进的全计算法301.54 840.62 786.50 228.01 204.18 固定砂石体积法302.75 840.62 786.50 228.93 205.00 40改进的全计算法337.12 840.62 786.50 206.70 228.27 固定砂石体积法338.63 840.62 786.50 207.63 229.29 50改进的全计算法362.75 840.62 786.50 191.35 245.62 固定砂石体积法364.51 840.62 786.50 192.27 246.81 60改进的全计算法384.84 840.62 786.50 178.11 260.58 固定砂石体积法386.82 840.62 786.50 179.03 261.92 表4混凝土强度配比来源水泥 /kg砂 /kg石 /kg水 /kg粉煤灰 /kg30改进的全计算法320.36 764.94 836.00 198.04 174.74 文献15324.00 765.00 836.00 200.00 176.00 40改进的全计算法355.64 780.20 798.00 200.69 183.12 文献1635078279720018050改进的全计算法427.23670.55836191.22202.23文献1742069685118620060改进的全计算法402.22751.95849.6180.99198.53文献18400756850178200对于工程中常用的强度等级为C30-C60混凝土，当分别采用文献15-18中的材料数据，按照改进的全计算法计算的配比与这些文献提出的配比比较见表4。需要说明的是，文献15-18 中对所提出配比的混凝土工作性和强度都进行过研究，能满足自密实混凝土的要求，可见，在此计算的基础上进行试验调整能得到需要的自密实混凝土，采用改进的全计算法计算自密实混凝土配合比是可行的。6.自密实高性能混凝土配合比计算的计算机化当前计算机的应用已经渗透到我们日常生活与工作的方方面面，计算机的应用也是混凝土研究和应用发展的一个重要方向，配合比设计这种重复和繁琐的工作非常适合计算机来做。笔者根据固定砂石体积法和改进的全计算法的原理在Excel软件中制作了自密实混凝土配合比计算模板。如图3，在该模板中的数据输入区中输入原材料参数即可自动计算混凝土配合比，可用于自密实混凝土试配和调整。当然，这还只是简单的计算机应用。在大量试验的基础上，找到各种因素对自密实高性能混凝土工作性和力学性能、长期性能的影响作用，再考虑经济性，采用计算机进行优化，就能在自密实高性能混凝土各种矛盾的性能和要求中取得平衡，达到矛盾的统一，使得以较小的花费最大程度地满足对人们混凝土性能的要求成为可能。如果结合混凝土生产过程中质量控制和分析方法，用计算机进行投料控制，实时调整混凝土的配比，就有可能实现混凝土从试验配制到搅拌生产过程计算机化，这些方面的研究和开发都大有可为。图37.结语直接将高性能混凝土配合比计算的全计算法用于计算自密实高性能混凝土时，算得的砂率和浆集比都偏低，难以满足自密实的要求。针对自密实混凝土的特点，笔者结合固定砂石体积含量计算法，改进了全计算法。在自密实混凝土的配合比计算中，改进的全计算法与固定砂石体积含量法取得了统一，并且在改进后的全计算法中仍通过用水量计算公式将浆体体积与传统的水胶比定则联系起来，混凝土配合比的参数可全部定量按公式计算，计算公式和步骤简单，公式的物理意义明确，能比较容易为工程技术人员接受。参考文献1 H. 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Eng. 8,1994.8 吴中伟，廉慧珍.高性能混凝土M. 北京：中国铁道出版社，1999.9 冯乃谦.高性能混凝土M.北京：中国建筑工业出版社,1996.10 陈建奎,王栋民.高性能混凝土（HPC）配合比设计新法全计算法J. 硅酸盐学报.2000,(4).11 GB JGJ/T55-96.普通混凝土配合比设计规程S.12 迟培云,吕平,周宗辉.现代混凝土技术M.上海：同济大学出版社,1999.13 EFNARC. Specification and Guidelines for Self-Compacting ConcreteS.2002.14 段雄辉.免振捣自密实混凝土技术及工程实践J. 建筑技术 1997,(1).15 张青,廉惠珍,王蓟昌.自密实高性能混凝土配合比研究与设计J.建筑技术,1999,(1).16 韩先福,李清和.免振捣自密实混凝土的研制与应用J.混凝土.1996,(6).17 王国杰,郑建岚.C50-C60粉煤灰自密实高性能混凝土配合比试验研究J.工程力学增刊,2001.18 李志明,李继华,元汉友.粉煤灰免振捣高性能混凝土的研究应用J.山东建筑工程学院学报,1999,(12)作者简介 余志武（1955），中南大学土木建筑学院教授，博士生导师，结构工程专业；潘志宏（1970），中南大学硕士研究生，结构工程专业；谢友均（1964），中南大学土木建筑学院教授，材料学专业；刘宝举（1970-），中南大学土木建筑学院讲师，材料学专业。单位地址 湖南省长沙市韶山路22号中南大学土木建筑学院（410075）联系电话谈外加剂掺量对混凝土凝结时间和抗压强度的影响日期：2008-10-30来源：中国混凝土网 作者：字体：大 中 小 山西省闻喜县海鑫海天混凝土有限公司 安立俊 王勇斌 马慧敏【摘要】在外加剂的应用中，我们遇到了许多问题。例如，因外加剂（主要是外加剂中的缓凝成分）造成的混凝土缓凝和超时缓凝问题。本文论述了外加剂（主要是外加剂中的缓凝成分）掺量对混凝土凝结时间和抗压强度的影响。【关键词】外加剂（缓凝成分）；掺量；凝结时间；抗压强度；影响。【作者简介】安立俊（1976-），男，工程师。王勇斌（1982-），男，助理工程师。马慧敏（1986-），男，助理工程师。【单位地址】山西省闻喜县大运高速路口红绿灯处（043800）【联系电话137342911061960年，混凝土外加剂的出现，特别是高性能外加剂的大量应用，不仅改善了混凝土的各种性能，而且为混凝土施工工艺的发展创造了良好的条件，可誉为混凝土技术的第三次革命。但是，在外加剂的应用中，我们亦遇到了许多问题，甚至有的问题是我们从心里很难接受的。例如，外加剂与水泥的适应性问题，外加剂的最佳掺量问题，以及因外加剂（主要是外加剂中的缓凝成分）造成的混凝土缓凝和超时缓凝问题等等。今天，我们就浅谈一点外加剂（主要是外加剂中的缓凝成分）掺量对混凝土凝结时间和抗压强度的影响。1、试验原材料、水泥：海鑫PSA 42.5矿渣硅酸盐水泥。细度 （80m筛筛余）（）4.0标准稠