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关于C80高强度混凝土配比的初步探索

发表时间：2020/6/19 来源：《基层建设》2020年第6期作者：刘志鹏

[导读] 摘要：本文以C80高强度混凝土为例进行了配比试验，总结经验。首先对高强度混凝土材料的各项配置材料进行分析，包括高效减水剂、水泥、骨料、掺合料等。

        天津固特混凝土有限公司
        摘要：本文以C80高强度混凝土为例进行了配比试验，总结经验。首先对高强度混凝土材料的各项配置材料进行分析，包括高效减水剂、水泥、骨料、掺合料等。而后，对试验方案与设计进行详细分析，细化到了每种材料的规格配置层面。最后，对试验结果进行分析，如石子掺配与混凝土强度的关系分析、水胶比与胶凝材料对混凝土强度产生的影响等。
        关键词：C80高强度混凝土；配比；混凝土强度
        引言
        高强度混凝土是指使用水泥、砂石、矿物、高性能或高效减水剂掺和而成的一种混凝土，这种混凝土强度等级一般在C60～C100之间，特点是强度高、使用性能好，同时可以保证混凝土结构的稳定性，具备较强的抗冻性与耐久性。尤其是在一些小截面、大跨度、重荷载要求的建筑结构中使用可以获得令人满意的结果。
        1高强度混凝土材料的配置
        1.1高效减水剂
        规格在C60以上的混凝土水胶比对强度敏感性较强，同时，水胶比的数值较小，如C80 的混凝土水胶比，小于0.3。因此，为了保证掺用满足工程施工要求。能够让混凝土流动性和坍落度得到精确调节，减水剂必须要得到技术人员的科学配置。同时，保证在不改变混凝土。性能与水泥用量基础上减少用水量，在高强度混凝土配置中较为关键。
        1.2水泥
        如果高强混凝土等级已经达到C60级或以上，那么在对其进行水泥配置时，最好选择标号在42.5以上的普硅、硅酸盐水泥。可保障每立方米混凝土水泥用量被控制在450~550kg左右。
        1.3骨料
        骨料的性质会对混凝土品质产生直接的影响，同时，混凝土强度与骨料的强度通常成正比。所以，采用岩石抗压强度在100MPa以上的石灰岩和花岗岩作为混凝土用粗骨料，可以保证混凝土的坚固程度达到工程建设的特殊要求。但是如果混凝土施工部位的特殊要求是密实度，那么就应选择小粒径骨料作为配置材料，防止混凝土内部出现缺陷或是空洞。选择细骨料时，要保证选择干净、颗粒均匀的天然粗河沙，细度模数应控制在2.6~3.2之间。
        1.4掺合料
        矿物掺合料在混凝土拌合物中的掺加，可让混凝土的工作性能更好，保证用水量被控制在合理范围内，同时对混凝土密实度进行保证。混凝土结构在实际建筑项目的使用中，也会较为稳定，拥有较好的抗渗性能。需要注意的是，技术人员在对矿物掺合料的使用进行控制时，应视实际情况而定。但通常情况下，矿物掺合料掺量占胶凝材料总量的10%～30%。
        2试验方案与设计
        原材料配比应结合工程项目的实际需求确定，现高强度混凝土强度等级为80C的话，那么应将所有材料的使用量、配比比例、材料种类都进行科学确定，保证试验落实的效果更好，获得的结果具备更强的参考性与指导价值。
        砂：细度模数2.8~3.1，含泥量0.6，堆积密度1510kg/m 3 ,表观密度2610kg/m 3 。
        碎石：共有两种。分别为10~20mm一级（大石子），5~10一级（小石子），石子含泥量1.0%，压碎指标10%，针片状含量7%使用时应掺配，强度80MPa以上。
        水泥：P.II52.5R水泥，28d强度61.2MPa。
        外加剂：选择外加剂时，最好配置最新型的，可保证外加剂的作用效果更好。如减水剂，可以选择新型的LCX-9高性能标准型。同时，对掺量进行精确调控，保证获得更好的效果。通常情况下，掺量为1.0%时，减水率的实测数据为38%，掺量为1.1%，同时实测减水率为40%。
        粉煤灰：F类二级灰，细度可以达到1.25，同时需水量比为96。
        矿粉：最为常用的两种分别是7d活性指数为75%、28d活性指数为96%。这两种比率的矿粉适用范围较广。混凝土设计强度等级为C80，因此，数据的具体还有一些细节需要科学设置，详情请参考表1。
        表1 混凝土配比信息单位（kg/m 3 ）

        3试验结果与分析
        3.1石子掺配与混凝土强度的关系分析
        从表2 的石子掺配与强度数据上可以总结到的是凝胶材料、外加剂掺量、水胶比等标准条件都一致的情况下，A05强度要比A04，A06第一个等级。与此同时，将A05与A06被破坏后的截面进行对比，能够发现A05混凝土试件碎裂程度较大，而a06混凝土事件只是表面脱落，整体结构并没有遭到严重破坏。与此同时，在对混凝土截面构造进行观察时，可以发现c06大小石子交错有致、级配良好，大石子之间的缝隙基本都被小石子填满。因此从整体角度看，石子粒径偏小，但A05石子偏大。同时劈裂面一般在大石子破坏处，加上大石子由于缺乏小石子填充，整体结构的紧密程度也无法与A06相比。
        表2 石子掺配与强度数据

        通过以上强度比对结果可以了解到的是，高强度混凝土的石子级配、粒径大小直接决定着混凝土的性能以及其在建筑施工项目中的表现。因此，为了保障施工质量，施工人员最好选择连续级配且石子粒径小于20mm的石子。同时，石子强度变形不满足要求时，应对大粒径石子的含量进行减少，增加小石子的比例，让混凝土内部的空洞和缺陷得到填充，保证混凝土的密实度，满足工程项目建设要求。如此，也是防止因粗骨料强度不足，给混凝土强度带来负面影响的重要方法。
        3.2水胶比与胶凝材料对混凝土强度产生的影响
        对表3上的数据进行对比，能够总结出的是水胶比在0.23以下时，强度可以达到80MPa以上，同时强度越高，水胶比越小时，要配合使用外加剂使用，掺量为1%左右。所以，还可得到的结论包含以下几点：
        表3 外加剂掺量，水胶比、用水量与混凝土强度对比

        首先，凝胶材料用量与水泥比重值、混凝土强度为正相比。其次，高性能外加剂掺量增加，混凝土的强度也会随之增加。因此，从以上两个现象上可以总结到的结论是混凝土水胶比应被控制在0.23以下，同时外加剂掺量最好为1.1%。最后，通过实验对比，还可以发现的是外加剂掺量大于1.1%，在1.1%~1.2%时，用水量也会随之变化，需要增加到140kg/m 3 左右，此时可以获得较好的工作性能，如混凝土的流动性、干燥后的结构稳定性等。同时，由于高强度混凝土配置强度与设计强度相比，是设计强度的1.15倍，也就是C80
        混凝土其配置强度应为92MPa以上，因此，水胶比此时可以进行降低，数值需要得到控制，可以由0.23降至0.16~0.17之间。
        表4调整后的高强混凝土配比参数

        因此，通过对上述结果分析，可以了解到的是配比比例需要得到调整，因此试配混凝土A07应运而生，详细的配比信息可见表4。同时，经过试验，发现A07的坍落度为230mm，混凝土的7d强度为71.7MPa，28d强度为93.2MPa，已基本满足C80高强度混凝土的性能要求。可以实际施工中获得好的使用效果，但是需要注意的是，一些外部环境与因素还是会对C80高强度混凝土的性能发挥产生影响，因此实际使用中需要依据实际情况作出相应的细节调整。
        4结论
        对7组不同配比数值的混凝土进行试验，同时，通过外加剂掺量、用水量、水胶比、胶凝材料用量、原材料性能等作为分析因素，查看这些元素的比值变化会对高强度混凝土试配结果产生哪些影响，发现可以对C80高强混凝土的以下要点进行确定：
        首先，混凝土强度在80MPa以上时，水胶比此时应控制在0.16~0.20之间。
        其次，高性能外加剂掺量应被控制在1.1%~1.2%之间，同时，不确定的情况下，可以询问材料供应厂家，同时，外加减水剂率可高达40%以上。
        再次，石子的强度需要高于混凝土强度，应是混凝土强度的1.2倍左右，同时，石子最大粒径要小于20mm，同时在配置的过程中，要注意与5~10mm、10~20mm粒径的石子进行掺配，保证级配效果令人满意。
        5结束语
        高强度混凝土应用技术在实际应用过程中已经有较大的突破，同时，伴随时间的推移与技术革新，这种高性能混凝土可以让建筑结构的强度、韧性、荷载要求得到全面满足，同时将建设成本控制在合理的范围之内。
        参考文献
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