摘 要：高強(qiáng)度混凝土強(qiáng)度等級(jí)高，密實(shí)性能好，一般運(yùn)用于高層建筑、大跨度橋梁等結(jié)構(gòu)中，已被列為建設(shè)事業(yè)“十一五”重點(diǎn)推廣技術(shù)領(lǐng)域重點(diǎn)推廣項(xiàng)目之一，如果混凝土的配合比設(shè)計(jì)不合理，會(huì)影響到混凝土的強(qiáng)度，縮短混凝土構(gòu)件的使用壽命。本文論述了高強(qiáng)度混凝土在原材料選擇及配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的一些要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：高強(qiáng)度混凝土 原材料選擇 配合比設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU528.31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-7973（2007）03-0157-02

　　目前國(guó)內(nèi)一般把強(qiáng)度等級(jí)不低于C60 的混凝土稱(chēng)為高強(qiáng)度混凝土。它是用強(qiáng)度不低于42.5 級(jí)的水泥和優(yōu)質(zhì)骨料摻配，并以較低的水灰比，通過(guò)充分振動(dòng)密實(shí)作用制取而成的。其優(yōu)點(diǎn)是用于結(jié)構(gòu)物后，在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求的前提下，可以顯著減少截面尺寸，結(jié)構(gòu)自重減輕，多用于高層建筑、大跨度橋梁等結(jié)構(gòu)工程中。已被列為建設(shè)事業(yè)“十一五”重點(diǎn)推廣技術(shù)領(lǐng)域重點(diǎn)推廣項(xiàng)目之一，下面對(duì)高強(qiáng)混凝土的原材料選擇、配合比設(shè)計(jì)需注意的事項(xiàng)和要點(diǎn)分述如下：

一、原材料

　　由于混凝土是一種復(fù)雜的非勻質(zhì)材料，原材料不同的混凝土其強(qiáng)度高低差異很大。而對(duì)于高強(qiáng)度混凝土來(lái)說(shuō)，影響強(qiáng)度的因素比普通混凝土更為復(fù)雜，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1．水泥

　　水泥是影響混凝土強(qiáng)度的主要因素。配制高強(qiáng)度混凝土，應(yīng)采用礦物組成合理、細(xì)度合格的高強(qiáng)度水泥，一般宜優(yōu)先選取旋窯生產(chǎn)的強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5 的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。之所以對(duì)細(xì)度特別要求是因?yàn)樗嗄サ挠?xì)，比表面積就愈大，水化反應(yīng)愈充分，早期強(qiáng)度就愈高。但要注意的是細(xì)度不宜過(guò)高，否則會(huì)造成水化熱過(guò)大，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生裂縫，反而減低混凝土后期強(qiáng)度和耐久性。

2．粗集料

　　粗集料在混凝土的結(jié)構(gòu)中主要起骨架作用，骨料的性能對(duì)于高強(qiáng)度混凝土的抗壓強(qiáng)度能起到?jīng)Q定性作用。對(duì)于高強(qiáng)度混凝土，粗集料的抗壓強(qiáng)度、表面特征、最大粒徑、雜質(zhì)含量等對(duì)其強(qiáng)度有著重要的影響。

（1）抗壓強(qiáng)度

　　為了制備高強(qiáng)度混凝土，要優(yōu)先選取質(zhì)地堅(jiān)硬的碎石，以免粗集料發(fā)生破壞。在試配混凝土之前，應(yīng)合理確定粗集料的抗壓強(qiáng)度，其強(qiáng)度可用壓碎值或巖石立方體強(qiáng)度的來(lái)測(cè)定。碎石的壓碎指標(biāo)值一般應(yīng)小于12%?？箟簭?qiáng)度不應(yīng)小于要求配制的混凝土抗壓強(qiáng)度指標(biāo)的1.5 倍。所以，在選料時(shí)最好是采用輝綠巖、花崗巖等強(qiáng)度較高的巖類(lèi)作為集料。

（2）表面特征

　　在混凝土初凝時(shí)，水泥砂漿與粗集料的粘結(jié)受集料表面特征的影響較大。一般應(yīng)選取近似立方體形的碎石，其表面粗糙、多棱角，這樣提高了混凝土的粘結(jié)性能，從而提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度，另外要嚴(yán)格控制針片狀顆粒含量、含泥量。

（3）最大粒徑

　　對(duì)于中、低強(qiáng)度混凝土來(lái)說(shuō)，適當(dāng)增加骨料粒徑對(duì)混凝土強(qiáng)度有利，但對(duì)于高強(qiáng)度混凝土則可能導(dǎo)致強(qiáng)度下降。在混凝土拌和物中，相同重量的大粒徑集料比小粒徑集料表面積要小，其與砂漿的粘結(jié)面積相應(yīng)要小，則粘結(jié)力要低，且混凝土的工作性差，所以大粒徑集料很難配制出高強(qiáng)度混凝土。對(duì)強(qiáng)度等級(jí)為C60 的混凝土，其粗骨料的粒徑不應(yīng)大于31.5cm；對(duì)強(qiáng)度等級(jí)高于C60 的混凝土，其粗骨料的粒徑最大不應(yīng)超過(guò)25mm，采用標(biāo)準(zhǔn)為0.5～1cm 或0.5～1.5cm 規(guī)格的集料最適宜。

（4）級(jí)配

　　集料的級(jí)配要符合要求且集料的空隙要小，通常采用二種規(guī)格的石子進(jìn)行摻配。如5～31.5mm 連續(xù)極配采用5～16mm 和16～31.5mm 二種規(guī)格的碎石進(jìn)行摻配。5～25mm 連續(xù)級(jí)配采用5～16mm 和10～25mm 二種規(guī)格進(jìn)行摻配。摻配時(shí)符合級(jí)配要求的范圍內(nèi)，可能有二種或三種符合級(jí)配范圍要求的摻配方案，選取其中體積密度較大者使用，因體積密度大則空隙率小。

3．細(xì)集料

　　砂材質(zhì)的好壞，對(duì)C60 以上混凝土和易性的影響比粗集料要大。一般應(yīng)優(yōu)先選取級(jí)配良好、含泥量少、石英顆粒含量較多的江砂或河砂。砂的細(xì)度模數(shù)最好在2.6～3.1 的范圍內(nèi)，當(dāng)細(xì)度模數(shù)＜2.6 時(shí)，拌制的混凝土拌和物會(huì)顯得粘稠，施工中難以振搗。另外如果砂子過(guò)細(xì)，在滿(mǎn)足拌和物和易性要求時(shí)，就會(huì)增大水泥用量。砂也不宜太粗，細(xì)度模數(shù)在3.1以上時(shí)，容易引起新拌混凝土的運(yùn)輸澆筑過(guò)程中離析及保水性能差，從而影響混凝土的內(nèi)在質(zhì)量及外觀質(zhì)量。

4．水

　　飲用水一般可不經(jīng)試驗(yàn)直接使用，其他水拌制混凝土要注意不得含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害物質(zhì)、油脂、糖類(lèi)等。水的PH 值應(yīng)大于4。

5．高效減水劑

　　配制高強(qiáng)混凝土?xí)r最常用的為高效減水劑，高效減水劑實(shí)際減水率可達(dá)到25％左右，摻入混凝土后，可以提高混凝土的流動(dòng)性，改善混凝土的和易性，提高混凝土的抗壓、抗彎性能，同時(shí)降低了水泥用量，減少工程成本。但摻高效減水劑的混凝土的坍落度損失一般較快，所以施工時(shí)宜采用二次摻入法或摻入相應(yīng)的緩凝劑，以減少坍落度損失。另外，當(dāng)日最低溫度低于0℃時(shí)，高效減水劑雖能增加和易性，其增加強(qiáng)度的作用會(huì)大大降低，因此，高效減水劑宜在春季、

秋季使用。

二、配合比設(shè)計(jì)

　　原材料的選擇是得到高強(qiáng)度混凝土的前提和基礎(chǔ)，而合理的確定高強(qiáng)度混凝土的配合比，是保證高強(qiáng)度混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求的另一個(gè)重要方面?；炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)實(shí)際上就是對(duì)各種原材料在單位體積內(nèi)的用量進(jìn)行計(jì)算和摻配。

1．水灰比的確定

　　高強(qiáng)混凝土水灰比的計(jì)算不能采用普通混凝土的強(qiáng)度的公式，應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，提出混凝土強(qiáng)度和水灰比的關(guān)系式，然后用作圖法或計(jì)算法求出與混凝土配制強(qiáng)度（fcu.0）相對(duì)應(yīng)的水灰比。當(dāng)采用多個(gè)不同的配合比進(jìn)行混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，其中一個(gè)應(yīng)為基準(zhǔn)配合比，其他配合比的水灰比，宜較基準(zhǔn)配合比分別增加和減少0.02～0.03。例如C60 混凝土可采用0.30、0.33、0.36 三個(gè)水灰比進(jìn)行試拌，來(lái)確定最佳水灰比?？蛇x取0.33 作為基準(zhǔn)水灰比。

2．集料用量

　　（1）每立方碎石用量G0 高強(qiáng)混凝土每立方的碎石用量VS 為0.9～0.95m3，則每立方中碎石質(zhì)量為：G0＝VS×碎石松散容重

　?。?）每立方砂用量S0S0＝［G0/(1-QS)］QSQS－砂率，應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定，一般控制在28～36％范圍內(nèi)。

3．用水量

　　計(jì)算高強(qiáng)混凝土配合比時(shí)，其用水量可用普通混凝土用水量的基礎(chǔ)上用減水率法加以修正。在不摻外加劑的混凝土用水量中扣除按外加劑減水率計(jì)算得出的減水量即為摻減水劑時(shí)混凝土的用水量。此時(shí)注意一定要通過(guò)試驗(yàn)確定外加劑的減水率。

4．水泥用量

　　生產(chǎn)高強(qiáng)混凝土?xí)r，水泥的用量是至關(guān)重要的，它直接影響到水泥膠砂與骨料的粘結(jié)力。為了增加砂漿中膠質(zhì)結(jié)料的比例，水泥含量要比較高，但要注意的是，水泥用量又不宜過(guò)高，否則會(huì)引起水化期間放熱速度過(guò)快或收縮量過(guò)大等問(wèn)題。高強(qiáng)混凝土水泥用量一般不宜超過(guò)550 kg/m3。如配制C60 混凝土所需水泥用量通常在500～550 kg/m3 的范圍內(nèi)。

5．試拌調(diào)整

　　對(duì)計(jì)算所得的配合比結(jié)果要通過(guò)試配、試拌來(lái)驗(yàn)證。拌制高強(qiáng)混凝土必須使用強(qiáng)制式攪拌機(jī)，振搗時(shí)要高頻加壓振搗，保證拌和物的密實(shí)。要注意試拌量應(yīng)不小于拌和機(jī)額定量的1/4，混凝土的攪拌方式及外加劑的摻法，宜與實(shí)際生產(chǎn)時(shí)使用的方法一致。對(duì)試拌得出的拌和物要進(jìn)行實(shí)測(cè)和仔細(xì)觀察，檢驗(yàn)坍落度是否滿(mǎn)足要求，粘聚性和保水性是否良好。試拌得出的拌和物坍落度不能滿(mǎn)足要求或粘聚性和保水性不好時(shí)，應(yīng)保證水灰比不變的條件下，調(diào)整用水量和外加劑的摻量或砂率，用水量調(diào)整的幅度不宜過(guò)大，因高強(qiáng)混凝土的水灰比低，用水量的增加會(huì)使水泥用量也大幅度增加。如通過(guò)以上調(diào)整，混凝土拌和物仍不能滿(mǎn)足施工工藝、性能要求，則要考慮重新選擇水泥或外加劑。

6．配合比的確定

　　當(dāng)拌和物實(shí)測(cè)密度與計(jì)算值之差的絕對(duì)值不超過(guò)計(jì)算值2％時(shí)，可不調(diào)整。大于2％時(shí)按《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55—2000 規(guī)定進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整?；炷僚浜媳却_定后，應(yīng)對(duì)配合比進(jìn)行不少于6 次的重復(fù)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，其平均值不應(yīng)低于配制的強(qiáng)度值，確保其穩(wěn)定性。

三、結(jié)語(yǔ)

　　高強(qiáng)混凝土的配制技術(shù)要求較嚴(yán)格，對(duì)各種原材料質(zhì)量和用量均有較嚴(yán)格要求。要想獲得優(yōu)質(zhì)的高強(qiáng)混凝土，首先必須對(duì)原材料進(jìn)行優(yōu)選，除了要求有良好的性能指標(biāo)外，還必須質(zhì)量穩(wěn)定，即在施工期內(nèi)主要性能不能產(chǎn)生較大波動(dòng)。其次，一些在普通情況下不太敏感的因素，在低水灰比的情況下會(huì)變得相當(dāng)敏感，這就要求在配合比設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)各種原材料及外加劑的用量應(yīng)合理選取、仔細(xì)計(jì)算。最后，設(shè)計(jì)結(jié)果一定要進(jìn)行試拌驗(yàn)證，確保在實(shí)際施工時(shí)拌和物的工作性滿(mǎn)足實(shí)際要求。

參考文獻(xiàn)

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　　[3] 張應(yīng)立.《現(xiàn)代混凝土配合比設(shè)計(jì)手冊(cè)》［M］. 北京：人民交通出版社，2002.