高强混凝土配合比及性能研究

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　　摘要：高强混凝土是相对于普通强度混凝土而言的，一般将强度等级大于C60的混凝土成为高强混凝土，它的配合比设计不同于普通混凝土，它的性能也有自己独特的优势，本文简要讲述了高强混凝土配合设计对原材料的要求、计算时参数的确定，以及高强混凝土的性能等。
　　关键词：高强混凝土；配合比；性能
　　
　　一、引言
　　 在现代建筑行业中，混凝土大量用于房屋、桥梁、公路等设施的建设，而材料学的发展也使得新型材料才建筑中不断应用，新的材料对混凝土的性能提出了新的要求。高强混凝土是相对于普通强度混凝土而言的，一般将强度等级大于C60的混凝土成为高强混凝土，它的配合比设计不同于普通混凝土，它的性能也有自己独特的优势。
　　 高强混凝土具有高强、耐久性好，流动性大等特点，适合与新兴的材料配合。因其具有以上优点，所以传统的配制方法不适用高强混凝土，到目前为止还没有一种配制方法让所有人接受，都是根据自己的试验然后确定配合比，本文说到的高强混凝土的配合比设计指的是通过添加高效减水剂和掺合材料，来提高混凝土的配制强度、耐久性能，从而满足结构的要求。
　　二、高强混凝土的试验
　　1原材料的确定
　　1．1 水泥
　　 高强混凝土对原材料的要求高，配制时所用的水泥标准稠度用水量要少，以便混凝土在较低的水灰比情况下，仍能得到较高的流动性；水化作用时的放热量要低，以避免混凝土内外温差过大而产生裂缝，最重要的是水泥的强度要高，但不能是早强型的水泥，当配制的混凝土强度在C60以上时，推荐使用等级为52.5的普通硅酸盐水泥，具体参数指标见表1。
　　表1 水泥力学性能指标
　　水泥品种 细度% 标准稠度% 抗折强度/Mpa 抗压强度/Mpa
　　 3d 28d 3d 28d
　　P・O52.5 0.9 28.3 6.5 9.0 33.1 64.6
　　
　　1．2 集料
　　 集料是混凝土的主要成分，占到总体积的65%～75%，本文细集料选用河沙，细度模数为3.0，含泥量为0.6%。粗集料要求吸水性能要差，这样配制出来的混凝土强度较高，有较好的抗冻性，最大粒径要控制在一定范围之内，否则会因为结合面的偏小而引起混凝土强度的降低，本文采用连续级配碎石，最大粒径20mm，压碎指标8.0%。
　　1．3 掺和料
　　 掺合料是高性能混凝土不同普通混凝土的主要因素,可以使用硅粉、天然沸石粉等材料，掺量不能超过胶凝材料用量的10%，本文采用硅粉。
　　2配合比参数的确定
　　2．1 水胶比的确定
　　 在高强混凝土进行配合比设计时，为得到体积稳定，性能良好的高强混凝土，应在水灰比一定时，使用最小加水量，具体的用水量可根据所需拌合物的塌落度大小而定；水胶比的大小直接决定了高新能混凝土的质量，小的水胶比会使混凝土的空隙率大大降低，使得配制好的混凝土渗透性低，从而提高混凝土的耐久性能，在设计时，水胶比不能超过0.38。
　　2．2 砂率的确定
　　 配制高强混凝土时，合适的砂率很重要，当水胶比发生变化时，最适宜的砂率值也跟着变化，为得到最优砂率，可根据胶凝材料的总量、混凝土泵送的具体要求确定，一般采用35％～40％。
　　2．3配合比的确定
　　 进过计算后初步确定配合比见表2。
　　表2试验配合比
　　水泥（Kg/m3） 矿渣粉（Kg/m3） 硅粉（Kg/m3） 河砂（Kg/m3） 碎石（Kg/m3） 减水剂（Kg/m3） 水（Kg/m3） 砂率（%）
　　500 100 50 560 1040 16.9 150 35
　　
　　3配合比的确定
　　 试验总共搅拌三组，搅拌完成之后分别装入相对应的模具，在标准养护条件下分别养护3d、7d、28d后进行抗折强度与抗压强度试验，试验结果如表3所示。
　　表3 C80混凝土抗压与抗折强度
　　序号 28d抗折强度/Mpa 抗压强度/Mpa
　　 3d 7d 28d
　　Z1 10.0 57.4 73.7 87.4
　　Z2 10.2 57.5 73.6 90.5
　　Z3 10.3 59.6 78.4 94.6
　　平均值 10.2 58.2 75.2 90.8
　　 从以上试验结果分析可知，按照如上配合比配制的高强混凝土强度均满足实验要求，达到预期效果；高强混凝土相对普通混凝土强度有了很大的提高，其抗折强度随着混凝土强度的提高而提高，而且抗折强度要优于普通混凝土的抗折强度。
　　三、高强混凝土的性能缺陷及解决办法
　　 在进行高强混凝土配置时，为了得到较低的水胶比，在混凝土里掺杂了数量不小的矿物掺合料和高效减水剂，这样使得混凝有自己独特的优势，但也给高强混凝土带来了性能上的缺陷。
　　1 收缩程度变大
　　 国内外学者在关注高强混凝土独特的优势时，也发现其存在早期硬化开裂的现象，究其原因就是在配合比设计时添加的矿物掺合料，它使得混凝土在自干燥时出现大的收缩量，进而使混凝土出现微裂缝，影响混凝土的耐久性，尤其是硅粉。在水泥水化开始时，会生成较多凝胶孔，这种孔结构会使得高强混凝土出现自干燥进而产生自收缩，在混凝土进行搅拌时，由于硅灰的表面积大，会使得灰与水结合速度加快，进而使得孔隙间缺水，使得自干燥程度更加严重。针对这种情况，国内外学者提出了一些解决的办法，在配置时可以添加一些膨胀剂，这些方法经验证对高强混凝土自收缩现象有一定的缓解效果，还有的提出在搅拌后还处于塑性状态的时候，就马上采用水雾养护，这种办法也有不错的效果。另外，根据高强混凝土要求的强度不同，可以用一些水饱和轻集料来代替普通的砂石，这种水饱和集料会使得混凝土在硬化时，犹如在水中养护一样，对缓解收缩有一定的帮助。
　　2 脆性较大
　　 对于高强混凝土来说，脆性是其弱点之一。大量的试验证明，混凝土的强度越高，其脆性就相应的越大。高强混凝土脆性的增大直接影响到其在工程中的应用，尤其是对有抗震要求的结构，因而采取适当的措施减小其脆性，是十分必要的。国外学者针对这一问题，国内外学者提出了在高强混凝土中添加纤维材料来改善高强混凝土的脆性的办法。纤维不仅使混凝土脆性改善，也相应的改善了混凝土的一些力学性能，比如弹性极限提高了，在应力应变曲线中出现了明显的强化段，同时对混凝土的结果不会产生影响。
　　四、 结语
　　 本文对高强混凝土的配合比设计进行了简单的分析，按照本文提出的配合比控制进行了试配，抗压实验结果显示强度符合要求；高强混凝土存在着收缩程度变大、脆性较大等问题，提出在搅拌时添加膨胀剂等方式改变混凝土的收缩性能，添加纤维材料的办法改变混凝土的脆性性能。
　　
　　参考文献
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　　[4]李益进．超细粉煤灰高性能混凝士的力学性能[J]．建筑材料学报．2005(1),24～28．
　　 注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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