C60高性能混凝土原材料的选择及实例分析

1、C60高性能混凝土原材料的选择及实例分析在我国，用强度等级42.SR的硅酸盐水泥，可以配制出实际强度超过100R混凝土，因此配制C60混凝土不必强调水泥的强度等级。回转窑生产的42.SR的硅酸盐水泥或普通水泥质量稳定，强度波动小，是配制C60混凝土优先选取的原材料。C6O混凝土广泛用于高层结构、大跨度结构、高速办路桥梁的上部结构、剪力堵等原材料选择不合理可能引起混凝土不合格、体积不稳定、外观等质量缺陷，同时使生产成本增大文章论述C6O混凝土原材料的选择，可为获得性能优良的C60C6O昆凝土提供参考关键词C6O混凝土；原材料；外加剂水泥配制C6O混凝土时可选52.SR的硅酸盐水泥，但应注意水泥强

2、度等级高、水泥浆用量较少可能使水泥石强度及水泥石与集料胶结强度降低；同时水泥强度等级提高，混凝土坍落度的稳定性也受到一定影响。C60混凝土的水灰比低，为确保其流动性，所用的水泥流变性能比强度更重要。水泥的具体用量应根据水泥的品种、细度、混凝土坍落度的大小、集料的形状级配等情况而确定。特别是加有高效减水剂、引气剂等外加剂时影响更大。一般掺优质高效减水剂的C60混凝土水泥用量不宜超过500kg/m3,超过此值增加水泥用量对强度增长的作用已不显著，水泥利用系数降低。2细集料21细集料的品种。砂材质的好坏，对C60混凝土拌和物和易性的影响比粗集料大。应选取含泥量、云母、轻物质、有机质等含量少的I类或I

3、I类江砂、河砂。砂中石英颗粒含量多则坚固性较好。2.2细集料的细度模数。砂的细度模数宜控制在2.6以上。细度模数小于2.5时，拌制的混凝土拌和物显得太粘稠，施工中难于振捣，且由于砂细，在满足相同和易性要求时，会增大水泥用量。这样不仅增加了成本，而且影响混凝土的技术性能，如混凝土的耐久性、收缩裂缝等。砂也不宜太粗，细度模数大于3.3时，容易引起新拌混凝土在运输浇筑过程中离析及保水性差，从而影响混凝土的内在质量与外观质量。2.3砂率的选择。一般认为，在满足混凝土所要求的性能范围内，砂率要尽量低，因为在水泥浆量一定的情况下，砂率在混凝土中主要影响拌和物的和易性。砂率越低，拌和物的流动性愈大。C60混

4、凝土由于用水量较低，砂浆量要由增加砂率来补充，砂率宜适量增大，才能满足混凝土拌和物的和易性。但砂率过大，为使C60混凝土拌和物满足设计的和易性，势必使水量增加。增加水量会使混凝土强度降低。因此砂率不宜过大。同时砂率的变化应根据水泥用量、水灰比、单位用水量、含气量以及粗集料的粒径、粒形等的不同而变化。另外应考虑砂率变化又C60混凝土抗拉强度、弹性模量、体积稳定性的影响。根据经验，综合各方面因素，C60混凝土砂率取33犷38私宜。3粗集料粗集料的强度、颗粒形状、表面特征、级配、杂质的含量、吸水率对c60混凝土的强度有重要的影响。3.1 粗集料的强度通常C60混凝土对粗集料的强度选取十分重要，高强度

5、的集料才能配制出高强度的混凝土。粗集料的性能对高强混凝土的抗压强度及弹性模量起决定性的制约作用。如果粗集料的强度不足，其它提高混凝土强度的手段都将起不到任何作用。配制C60混凝土，除选择合格的火成岩、变质岩外，选用来源广、硬度低、易劈裂、便于开采加工的石灰岩碎石配制C60混凝土将是一种理想的粗集料。32粗集料的吸水率粗集料的吸水性直接影响C60混凝土和易性，因为集料在拌和过程中，可以直接吸收部分拌和用水，降低水灰比，从而使拌和物的坍落度减小。石灰石具有较大的孔隙率及吸水率，这种具有吸收水泥浆的孔隙，使水泥浆临近碎石表面形成了水灰比梯度，大大改善水泥与碎石的粘结。3.3 最大粒径对于C60混凝土

6、，当粗集料的最大粒径超过31.smm后，由于减少用水量获得的强度提高，被较少的粘结面积及大粒径集料造成的不均匀性的不利影响所抵消，因而并没好处。在实践中也证实当水泥用量、砂率、水胶比一定时，混凝土的强度存在粗集料最大粒径效应。应根据料源情况而定，C60最大粒径不宜超过31.5mm3.4 级配研究表明，粗集料的级配对C60混凝土性能的影响是非常显著的。级配良好的集料具有较大的堆积密度，同时也具有较小的空隙率，在混凝土中能形成坚强的骨架。换言之，在其他条件相同时，堆积密度最大，即空隙率最小的集料，是理想的。笔者以不同粗石子（16mm一31.smm）、细石子（smmi6mm）拌和，以找出某种符合条件

7、的比率。发现石子的堆积密度并不是随粗石子含量的增加而逐渐增大，也不是随之增加而简单降低；而是存在一个合适的粗、细石子比率，在这个恰当比例时，石子存在最大的堆积密度。同时，不同级配（均在国家标准的级配范围内）配制的C60混凝土强度化幅度接近10%;若提高级配中较粗成分的含量，强度也提高约8%由于大多数混凝土的掺和料采用粉煤灰，文章以粉煤灰作为掺和料进行论述。粉煤灰对C60混凝土的作用，主要是因为粉煤灰对混凝土产生了一系列的形态效应、微集料效应、活性效应、减热效应等。为使粉煤灰达到较好的技术效益，选用粉煤灰时注意其“SO3含水率、烧失量、细度与需水量比”五大性能指标。颗粒越细，比表面积越大，需水量

8、比越小，粉煤灰的品位越高；烧失量大，需水量比越大，粉煤灰品位就差。选用时，应尽可能选用细度大需水量比小的1、n级灰。5:外加剂为满足混凝土的性能及施工要求，外加剂的选择尤为重要。选用外加剂应着重从以下几个方面考虑：对水泥浆的分散效果强，能延缓混凝土的初凝时间，能提高混凝土的早期强度、增加后期强度，混凝土的坍落度损失小，与水泥的相容性，外加剂的稳定性等。通常选用高效减水剂、缓凝型高效减水剂、早强型高效减水剂。必须考虑高效减水剂与所选水泥的相容性。高效减水剂使混凝土具有高流动性的作用机理：高效减水剂为长链分子，将自身缠绕在水泥颗粒上，并使其带上较高的负电荷，水泥颗粒相互排斥，其结果是水泥团粒良好的

9、分散，而拌合物达到较高的工作性。但高效减水剂与水泥中的C,A相互作用，C3A是水泥最早水化的组分，其反应受水泥中加入的石膏（或其它硫酸盐，以5认计）的形态及数量限制。若水泥中能反应的可溶解硫酸盐太少，则会以高效减水剂被C3A束缚的形式进行，高效减水剂就无法改善拌合物的工作性。若硫酸根离子释放速度太慢，就称高效减水剂与所选水泥不相容。高效减水剂同时具有增加混凝土强度和流动性的作用。但掺高效减水剂的混凝土的坍落度损失一般较快，施工时最好采用后掺法，这样可提高其减水增强效果。在温度低于10c时，高效减少剂虽能增加流动性，但增加强度的作用大大降低。所以高效减少剂宜在春秋季使用。缓凝型高效减水剂有利于弥

10、补因掺高效减水剂混凝土拌和物坍落度损失大、控制早期水化、进一步减水及提高后期强度的作用。通常，掺量大时凝结时间相应增长，但掺量过多会降低早期强度，应根据施工季节来调整掺量，宜在夏季或结构复杂配筋密集的构件中使用。广东气温较高，多使用这类外加剂。早强型高效减水剂一般不使用，除非在冬季或对早期强度有特殊要求。因早强型高效减水剂能加快早期强度发展，但一般会降低后期强度，在试配时要认真做好验证工作。在选用某种新型缓凝型高效减水剂时，通常应测定该外加剂对水泥净浆的分散效果（水泥净浆的流动度），以初步获得该外加剂对所选用水泥的减水效果。然后按不同的掺入方法进行正交实验，以获得该外加剂对水泥的适应性、减水增

11、强效果、坍落度的稳定性等结论。这样使用起来才有可*的把握，真正取得较好的效果。在水泥、粗、细集料性能良好且稳定的情况下，掺和料的性能及掺量、缓凝型高效缓凝减水剂的性能及掺量是对C60混凝土性能起关键作用的因素，同时也是决定C6O混凝土性能是否良好、是否经济的决定因素。C60混凝土应该是容易配制的。举例如下：用P.O42.5级水泥(58Mpa)、合格砂、石、粉煤灰S1、S2、高效减水剂，试配C110塑性高强度混凝土。一.确定混凝土设计强度：Rs28=1.15X100=115MPa塑性高强度混凝土二.确定混凝土组成材料的颗粒直径及表观密度：碎石颗粒直径0510mm细度模数大于2.9中砂；水泥比表面

12、积4.310.6倍粉煤灰S1,S1比表面积4.310.3倍以上粉煤灰S2。Px=2750,Py=2700,Pc=2680,Ps1=Ps2=1900三.确定配制近单位体积(接近一立方米)混凝土主要组成材料的用量：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胶+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.混凝土拌和物体积：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.混凝土配制强度：m=log1.99.58=3.521R28=4.1466X58X(1-)=116.97Mpa>Rs28=115Mpa六.确定减水剂用量：高效减水剂用量为水泥矿粉用量1.8%时，混凝土已表现出良好工作性，坍落度已经超过10CM七.确定混凝土拌和物理论配合比：X:Y:C:S1:S2:WJ=1100:648:395:112:45:143.5:10上试件28天抗压

14、强度为112121MPa,7d抗压强度89Mpa例2.用P.O32.5级水泥(42.1Mpa)、高效减水剂、合格砂石料，配制C50自密实混凝土。1 .确定混凝土设计强度：Rs28=58Mpa自密实混凝土2 .混凝土组成材料的颗粒直径及表观密度：碎石颗粒直径0510mm细度模数大于2.7中砂；Px=2750,Py=2700,Pc=2650;3 .确定配制近单位体积混凝土主要组成材料的用量：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胶+C灰=138+

15、331=469kgW=469<0.28=131.3kg4 .混凝土拌和物体积：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 .混凝土配制强度：m=log1.915.3=4.24996,R28=4.1466X42.1X(1)=62.3Mpa>Rs28=58Mpa6 .确定减水剂用量：当高效减水剂加到水泥用量2%寸，上述配合比坍落度已经超过25CM坍落扩展度已经达到60CM7 .确定混凝土理论配合比：X:Y:C:WJ=825:675:469:131.3:9.4对以上确定混凝土拌和物配合比，又分两种情

16、况装入试模。1 .直接将拌制的6kg水泥量混凝土拌和物一次性加到一组15X15X15试模内，10分钟后多余混凝土从试模上流出，拆模后有可见气孔。7天强度41MPa28天强度53MPa。2 .将拌制6kg水泥量混凝土拌和物分三次装入15X15X15一组试模内，每次间隔510分钟。装满t莫后停5-10分钟沿试模周边各轻击十下，拆模后无可见气孔，7d强度为48MPa28天强度为6166MPa。从例2可以看出，对自密实混凝土，装模速度将影响混凝土中空气逸出，降低混凝土强度。因此控制自密实混凝土装模速度是自密实混凝土施工应特别重视的一个问题。例4.用P.O42.5级水泥（58Mpa）合格砂、石、磨细矿粉

17、S1、S2,高效减水剂，试配C120振动碾压混凝土。一.确定混凝土设计强度：Rs28=1.15X120=138Mpa振动碾压混凝土2 .确定混凝土组成材料的颗粒直径及表观密度：颗粒直径05-10mnW石40%颗粒直径20-40mnW石60%（全部为0510碎石亦可以）；中粗砂细度模数大于2.8;水泥比表面积4.3-10.3倍磨细矿粉S1,S1比表面积4.3-10.3倍磨细矿粉S2。Px=2750,Py=2700,Pc=2680,Ps1=Ps2=1900;3 .确定近单位体积混凝土主要组成材料的用量：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.混凝土拌和物体积：V碎=1.038M3;混凝土空隙率：e碎=7.1965%5 .混凝土配制强度：m=log1.97.1965=3.0748,R28=4.1466X58X（1-）=138.3Mpa>Rs28=138Mpa6 .确定减水剂用量：高效减水剂用量为1%混凝土已经有良好工作性。7 .确定混凝土理论配合比：X:Y:C:S1:S2:WJ=1513:567:307:56:22:92.4:4上述强震捣立方体试件28天抗压强度应该在135143Mpa之间。例5.用P.O32.5级水泥(42

19、.1Mpa),合格砂、石料，高效减水剂，配制C25混凝土。Rs28=30Mpa；碎石颗粒直径0510mm细度模数大于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实=349-300X(54.3-30)/54.3=215kg高效减水剂用量为水泥用量2%混凝土已经有良好工作性。X:Y:C:WJ=1215:610:215:107:4.3以上配合比28天试件抗压强度为3035MPa例4.用P.O42.5级水泥(50.1Mpa)、高效减水剂、合格砂石料、磨细矿粉(粉煤灰)、汽油配制C60塑性渗透混凝土，环境温度摄氏20OC以上，渗水率0.001厘米/秒左右。1 .确定混凝土设计强度：Rs28=69MpO混凝土2 .混凝土组成材料的颗粒直径及表观密度：碎石颗粒直径0510m