建筑设计与施工Ｉ ＤＥＳＩＧＮ＆ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ 化泵送施工，同时还应具有体积稳定、不离析、不 泌水等特性。高性能混凝土拌合物的影响因素主要有集 料级配、水泥砂浆用量等。 ２配制高性能混凝土的技术原则 与配制普通混凝土不同，配制高性能混凝土应遵循 以下几项原则 ’ 。 ２．１高质量的骨料 高性能混凝土中的骨料包括粗骨料和细骨料。粗骨 料应选用高强、低吸水性的碎石。其颗粒最大粒径不超 过２０ｒａｍ。骨料应尽量剔除片状、针状石子。细骨料选用 洁净的砂子，最好是圆形颗粒的天然河砂，砂子选用细 度模量在３．０左右的中粗砂。 ２．２使用高效减水剂 高性能混凝土中掺人高效减水剂可使混凝土拌合物 获得高工作度。由于表面活性作用，高效减水剂长链上 的大量极性基团会在水泥颗粒表面富集且定向排列，提 供给胶凝材料颗粒表面较强的负电荷，降低周围水的表 面张力；同时在电性斥力下，胶凝材料颗粒亦能充分分 散，因而大大提高混凝土的流动性。高效减水剂的种类 很多，目前常用的高效减水剂有萘磺酸盐甲醛缩合物和 三聚氰胺（密胺）磺酸盐甲醛缩合物．其减水率可达１ ５％～ ３０％，可以使混凝土水胶比降低到Ｏ．２—０．３，同时获得很 好的流动性。 ２．３掺入活性矿物材料 掺入到高性能混凝土中的活性矿物细掺料主要有硅 粉、磨细矿渣和优质粉煤灰等，它们的主要活性组分都 是活性ＳｉＯ，。在高性能混凝土中掺入活性矿物细掺料，可 使混凝土发生变化。首先活性ＳｉＯ 与水泥水化产物 Ｃａ（ＯＨ），发生火山灰反应，生成水化硅酸钙凝胶沉积在界 面的孔隙内，可提高混凝土界面粘结强度和抗渗性 ’ 。 其次，活性矿物细掺料细微颗粒均匀分散到水泥浆体 中，填充了水泥石孔隙，可改善混凝土的孔结构，提高 混凝土抗渗性 。另外，活性矿物细掺料的掺入降低了混 凝土中水泥的使用，使初期水化热减少，故减少了温度 裂缝。 ３高性能混凝土的配合比的参数选择 高性能混凝土配合比的参数主要有胶结料组成、水 胶比、砂率和高效减水剂等。 ３．１胶结料的组成 ８２圃２ ０１ ｔ＂．０ ４ 胶结料组成～般包括活性矿 两个方面。活性矿物材料通常选 渣、硅粉以及天然火山灰材料。 高炉矿渣和高钙粉煤灰通常可 低，但２８ｄ后强度可超过对比的纯 性的火山灰材料（立口硅粉）可使混凝 较高” 。活性矿物材料的最佳掺量 所要求的混凝土性能以及它的价 性能混凝土时，粉煤灰的掺量为日 低钙粉煤灰的用量要低些；粒化 ７０％；硅粉的掺量为１Ｏ％以内。 ３ ２水胶比 高性能混凝土的配制特点之 比与混凝土强度之间存在着以下 ｒ１ ＝Ｋ１ （ 一Ｋ ）。 式中：＿， 一一混凝土２８曲 的实际强度；Ｃ～一水泥量；Ｗ－ 一一经验系数，与骨料、水 水胶比影响着水泥浆基体 两者的孔隙率。为保证混凝土的低渗透性以保证其耐久 性，高性能混凝土的水胶比一般不大于０ ４０。在较低的水 胶比（≤０ ４０）范围内，水胶比的细微变化就可使混凝土强 ４．１ ２工作度方程 混凝土的工作度一定时，其用水量与水胶比之间满 足～下关系式： 度发生较大的变化，所以为保证高性能混凝土质量的一 个关键即是严格控制水胶比。高性能混凝土水胶比可参 考表１进行选择。 Ｗ＝毛＋ ｗ／Ｂ４．１．３组成方程 。 表１高性能混凝土水胶比推荐值 ３．３砂军 每方混凝土的各种组分体积之和应满足下式： 砂率一般主要影响高性能混凝土的工作度。砂率的 变动会使骨料的孔隙率和表面积发生变化。砂率过大， 喜 智ＢＰ＋ 智 ＋喜 Ｐ…ｌ０００。【４）。 。 【４）。 ．胶结浆体就会显得相对过少，胶结浆体的润滑作用就会 减弱，使新拌混凝土的流动性变差。砂率过小，骨料之 间的空隙变大，需要较多的浆体填充骨料空隙，相应的 式中： 一一第ｆ种胶结料的含量；ｐ且一一胶结料 的比重；Ａ 一一第汗中骨料的含气量； ，一～润滑浆体也减少。另外，高性能混凝土中的粗集料用量 比中低强度等级混凝土中多～些。当水胶比不同时，高 性能混凝土中的最优砂率也有所不同。一般而言，随着 骨料的比重；Ｖ一一每方混凝土的含气量．一 般为１０～２０Ｌ。ｎ和ｎ 分别为胶结料的种类和骨料的种类。 ４．２配比设计流程 混凝土砂率的增加，强度也会不断增长 。高性能混凝土 的砂率可根据胶凝材料总用量，粗细集料的颗粒级配及 泵送要求等因素来确定。 ３ ４高效减水剂的掺量 高性能混凝土的配比设计一般按照以下流程进行： ４．２ １选择原材料及测定其性能 参考当地已有的经验数据并结合当地资源，选择适 当的原材料，特别是矿物掺合料种类和用量的确定。原 高效减水剂可在满足高性能混凝土的高强度、高耐 久性的前提下，实现混凝土的大流动性。一般根据混凝 材料的选择既要考虑其性能又要考虑经济性”＇ 。需要测 定的原材料性能主要包括：材料的比重、细度模量、粗 土坍落度来确定高效减水剂的掺量。通常情况下，用量 越大，坍落度增加越大，但超过一定量后效果不再显 著。高效减水剂均有其最佳掺量，大多数在１％～２％之 间 ４高性能混凝土的配比设计方程和流程 ４．１配比设计方程… ４．１．１强度方程 一般采用Ａｈｒａｍｓ强度一水胶比关系式，但对于高性 ．能混凝土，因为其水胶比范围较小（一般在ｏ ２８～０４５之 间），可将该关系式表示成直线形式，即： ＝ ＋七２ 。 （２）。 式中： 一～混凝土强度；ｋｌ， 取决于胶结料组 成、高效减水剂用量以及所要求的混凝土工作度的常 数，可由实验来确定； 一一混凝土的用水量； 一一胶 结料用量。 ２ ０ １ １ ０ ４圃８３ 建筑设计与施工Ｉ ＤＥＳＩＧＮ＆ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ 细骨料的吸水性、高效教减水剂的最优掺量等。主 要为下一步确定配比提供原始数据。 ４．２．２建立配比设计方程 高性能混凝土的强度方程和工作度方程可由两次或 两次以上的实验数据确定。如果没有现成的实验数据， 可选择几组水胶比进行实测。注意脏结料组成和高效减 水剂用量要一致。实验中可通过调节用水量来使混凝土 工作度满足要求。 ４．２．３确定所要求的混凝土性能 确定高性能混凝土的性能，一般需考虑结构构件 的种类、用途、构件形状、环境条件和施工方法等。对 大规模推广应用 。高性能混凝土大量使用粉煤灰等 新拌混凝土来说，所要求的混凝土性能主要是工作度， 工业废渣，也有利于环境保护。高性能混凝土在２１世纪必 可用坍落度表示，一般为１２０ｍｍ；而对于硬化混凝土， 将会得到越来越多的应用。 则主要是强度和耐久性。 参考文献 ４．２．４根据配比设计方程进行配比设计 【１】王德怀，陈肇元．高性能混凝土的配合比设计［Ｊ】．混 一般遵循以下步骤：由目标强度和强度方程可确 凝土，１９９６，（３）：４—１０。 定水胶比，同耐久性要求的水胶比相比，取最小值。根 ［２］黄世敏，刘连新．高性能混凝土配合比设计Ｕ】．青海 据工作度方程和水胶比可确定混凝土的用水量。进～步 大学学报：自然科学版，２００２，２ｏ０）：８—１１。 可确定胶结料用量。最后由组成方程和建议砂率可得到 ［３】马保国，王信刚 高性能混凝土的配合比设计及存在 高性能混凝土的配合比。 的问题Ｕ］，混凝土，２００５，（２）：１２—１５。 ４．２．５调整配合比 ［４】吴中伟，廉慧珍 高性能混凝土【Ｍ】．北京；中国铁道 用计算的配合比进行混凝土试验，测定是否满足 出版社．１９９９。 坍落度和强度要求。如不满足要求，需进行调整。改组 ［５］黄世敏，刘连新．高性能混凝土配合比设计Ｕ】，青海 大学学报：自然科学版，２００２，２ｏ（ｉ１：８—１１。 实验数据又可参与配比设计方程的建立 ’。如此经过若 ［６】马保国，何永佳。吕林女．高性能混凝土配合比设计 干次的试配，当所得的拌合物满足性能指标后，该配合 ＵＪ武汉理工大学学报，２００２，２４（７）：１４—１７。． 比可确定为正式的施工配合比。 ［７】成国强．高性能混凝土配合比设计与配制的研究『Ｊ１， ５总结 混凝土，１９９８，（３）：２ ３Ｓ。 ［８１万朝均．高强超高强高性能混凝土配合比设计经验探 高性能混凝土具有高强度、高耐久性和高工作度等 讨Ｕ］，混凝土，２００２（３）：４１—４３。 优点。另外，高性能混凝土采用活性矿物细掺合料和 作者简介苏磊，男，汉族，１９８０年生，山东德州人，工程师， 高效减水剂，可较好的节约成本，便于高性能混凝土的 现主要从事工程试验方面工作。 建筑学学科界的荣誉 一一近５年何梁何利奖（成就）建筑专家为４０％ ８４固四 ２０ １ １．０ ４
