高强混凝土的配合比设计.doc
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2、、骨料、高效减水剂和矿物质超细粉在高强混凝土中的作用,并提出了技术要求,对高强混凝土配合比的设计、试配和调整进行了论述。 关键词:高强混凝土,配合比设计,水灰比 中图分类号: TU528. 31 文献标识码:A 高强混凝土是指采用通用水泥、普通的砂石为原材料,使用一般的制作工艺,主要依靠掺加新型高效减水剂和矿物质超细粉,使新拌混凝土拥有良好的和易性,硬化后强度等级为C60 及其以上的混凝土。在道路与桥梁、隧道和工业与民用建筑等工程中应用高强混凝土,可以节约水泥用量,减少钢筋用量,缩小结构物截面尺寸和提高混凝土的耐久性等。 1 高强混凝土配合比设计的基本要求 1) 满足结构物设计强度的要求。不论
3、混凝土路面、桥梁或隧道等,在设计时都会对不同的结构部位提出不同的设计强度要求。为了保证结构物的可靠性,在设计混凝土配合比时,必须考虑到结构物的重要性、施工单位的施工水平等因素,采用一个比设计强度高的配制强度,才能满足设计强度的要求。 2) 满足高施工性的要求。高强混凝土大多用于大跨度桥梁、长隧道和高层钢筋混凝土建筑物等中,这些建筑物配筋率大,混凝土浇筑困难,坍落度若小于15 cm ,施工很困难,故一般都采用18 cm 的坍落度。 3) 满足高耐久性的要求。为了提高高强混凝土的抗碳化、抗渗性、抗冻性、耐磨性和抗化学腐蚀性等,要求高强混凝土必须具有高耐久性。 4) 满足经济的要求。在满足高强度、高
4、施工性和高耐久性的前提下,配合比设计中应尽量降低高价材料的用量,降低工程造价,同时,尽量减少配合比设计中的试验次数,降低试验成本。 2 高强混凝土的原材料 2. 1 水泥 配制高强混凝土一般采用强度等级不小于42. 5 的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或特种水泥(球状水泥、调粒水泥和活化水泥) 。水泥和掺加的矿物质超细粉的总用量控制在500 kg/ m3 600 kg/ m3 范围内。 2. 2 骨料 1) 骨料的品种应选择硬质砂岩、石灰岩、玄武岩等母岩的碎石为粗骨料;细骨料应选用河砂或碎石砂。2) 粗、细骨料的表观密度应控制在2. 65 kg/ m3 以上;粗骨料的吸水率应低于1. 0 % ,细
5、骨料的吸水率应低于2. 5 %。3) 粗骨料的压碎值应低于10 % ,最大粒径不应大于25 mm ,针片状颗粒含量不宜大于5. 0 % ,含泥量不应大于0. 5 % ,泥块含量不宜大于0. 2 %。4) 细骨料的细度模数宜大于2. 6 ,含泥量不应大于2. 0 %,泥块含量不宜大于0. 5 %。 5) 粗、细骨料的级配必须良好,这样可以提高混凝土的密实度,从而提高混凝土的和易性和硬化后混凝土的强度。 2. 3 高效减水剂 高强混凝土中应掺加高效减水剂或缓凝高效减水剂,这样就能在满足施工要求的和易性条件下,显著降低混凝土的用水量,降低水灰比,使混凝土更密实,从而提高硬化后混凝土的强度等。 2.
6、4 超细矿物质掺合料 高强混凝土常用的超细矿物质掺合料主要有硅粉、磨细矿渣、粉煤灰和天然沸石粉等,其作用主要有: 1) 滚球润滑作用; 2) 微集料作用; 3) 火山灰反应作用。 3 高强混凝土的配合比设计 3. 1 试配强度的确定 混凝土试配强度必须超过设计强度标准值,以满足强度保证率的需要,我国现行行业标准J GJ 5522000 普通混凝土配合比设计规程中规定了普通混凝土强度的保证率为95 %时,混凝土的试配强度f cu , o与混凝土的设计强度标准值f cu , k之间的关系为f cu , o= f cu , k + 1. 645,而对高强混凝土没有规定,按日本规范规定,配制高强混凝土
7、的试配强度公式为: f cu , o = ( f cu , k + T) + K1。 式中: f cu , o 混凝土试配强度,MPa ; f cu , k 混凝土设计强度标准值,MPa ; T 温度修正系数,即不同气温下的强度修正值,一般为4 MPa6 MPa ; K1 常数,取2. 02. 5 ; 混凝土强度标准差,取3. 5 MPa。 3. 2 水灰比W/ C 高强混凝土一般都要采取增密措施,水灰比一般在0. 4 以下,其强度变化规律已经与鲍罗米公式相差较远,它们的基准水灰比只能按现有试验资料确定,然后通过试配予以调整。 3. 3 单位用水量W 硬化后混凝土的强度通常与用水量成反比,因此
8、,在施工和易性允许的条件下,混凝土的单位用水量应尽可能小。对于高强混凝土由于其骨料最大粒径波动范围很小为10 mm25 mm ,坍落度波动范围也很小为18 cm21 cm ,每立方米混凝土单位用水量的取用见表1 。 表1 混凝土单位用水量的取用 3. 4 水泥用量C 由上述得到的水灰比W/ C 和单位用水量W ,可计算出水泥用量C = W/ ( W/ C) 。但应注意当水泥用量超过某一最佳值后,在等流动性下,混凝土强度将不会再提高。 3. 5 超细矿物质掺合料的种类与掺量 经验表明:硅粉、磨细矿渣和天然沸石粉可等量替代水泥。保持混凝土的单位用水量和坍落度不变,混凝土中以5 %7 %的硅粉置换相
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