满足工程要求使用性能的商品混凝土

王珏

[摘要]在普通混凝土里掺加一些外加剂及掺合料等，会配制出具有一些特殊性能的混凝土，如大体积混凝土，泵送混凝土等。本文主要指出了配制这些混凝土应采取的一些措施。

[关键词] 商品混凝土 大体积混凝土泵送混凝土

[abstract] in the ordinary concrete mixed with some additive and admixture, etc., will makes a has some special properties of concrete, such as large volume concrete, pumping concrete, etc. This paper points out that the preparation of these concrete should take some measures.

[key words] commercial concrete large volume concrete pumping concrete

中图分类号：TU52文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

1前言

混凝土材料诞生至今已有100余年的发展历史，由于其良好的可塑性，耐久性和经济性而被广泛采用，成为目前世界上最大宗的人造材料。近10年来混凝土材料的研究向高性能混凝土（即HPC）方向发展，不仅注重其高强度，同时要求良好的施工性和耐久性，鉴于工程中不断增长的技术、施工要求及满足混凝土耐久性需要弥补其弱点的要求，采取调整商品混凝土的材料组成及种类堪称是有效的办法。

2满足工程要求使用性能的商品混凝土

2.1大体积混凝土

大体积混凝土指工程中混凝土结构物实体尺寸等于或大于1米，或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土。

2.1.1 混凝土有两个固有的材料特征，其一是在水化硬化过程中强度增长时伴随着体积变形—收缩；其二是混凝土材料的拉压强度比低，当收缩引起的混凝土内部的拉应力超过其抗拉强度即发生混凝土开裂。在大体积混凝土硬化初期的内部温度较外部高，有时达50℃—70℃，这将使内部混凝土的体积产生较大膨胀，其外部体积却随气温降低而收缩，内部膨胀和外部收缩相互制约，产生很大拉应力，严重时便开裂。

2.1.2由于大体积混凝土具有上述特性，因此在配制大体积混凝土时，应采取有效措施预防温度裂缝的产生。

（1）采用水化热低和凝结时间长的水泥，如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等。

（2）石子宜采用连续级配，砂宜用中砂，使空隙率小，可减少水泥用量，降低水化热。

（3）掺加缓凝剂来延缓水泥硬化，减缓水化热释放，掺加减水剂以减少用水量，并减少水泥用量，隆低水化热。

（4）在保证混凝土强度的前提下，尽可能提高矿物掺合料替代水泥的比例，以减少水泥用量，隆低水化热，通常掺加I级、II级粉煤灰、取代水泥百分率不超过30%。

（5）对于有抗渗要求的大体积混凝土，掺加膨胀剂以补偿收缩，增强密度满足抗渗要求，膨胀剂掺量不超过12%，通常为8%~10%，超量掺加膨胀剂也会使混凝土开裂。

（6）施工中采取物理降温来降低水化热，有必要时可在混凝土拌合用水中掺加冰块搅拌。

2.2高强混凝土

高强混凝土指强度等级C60及其以上的混凝土，为满足强度要求，配制时应采取以下措施。

2.2.1选用质量稳定、强度等级不低于42.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，以确保早期强度。

2.2.2控制砂、石的含泥量及泥块含量，因为含泥会影响砂、石与水泥石的胶结能力，泥块会在混凝土骨架形成薄弱部分，不利于强度，所以砂的含泥量应小于2.0%，泥块含量应小于0.2％，石的含泥量应小于0.5％，泥块含量应小于0.2％，控制石子的针片状含量，因为针片状会增加空隙率，受力时易折断，降低密实度，不利于强度，针片状颗粒含量不应大于5％。

2.2.3选用级配良好的石子及细度模数合适的中砂，可充分发挥水泥的强度，减少空隙率，加强骨架作用，增加混凝土密实度，有利于强度，故石子应不大于25mm，砂的细度模数数应大于2.6。

2.2.4掺加高效减水剂或缓凝高效减水剂，减少用水量以增加密实度，保证强度。

2.2.5掺加矿物掺料，可降低水化热，减少内外温差导致的结构裂缝，并使混凝土后期强度稳定增长，有利于保证强度，应掺加活性良好的I级粉煤灰、S95级以上的粒化高炉矿渣粉、硅灰及F95级以上，由不少于两种矿物原粉，经粉磨复合或混合磨细而成的复合掺合料。

2.3抗冻、抗渗混凝土

混凝土的抗冻性能及抗渗性能是混凝土两项重要的性能指标，它们的好坏将直接影响混凝土的长期耐久性能。

2.3.1抗冻混凝土指抗冻等级等于或大于F50级（冻融循环50次，相当于建筑物在自然状态下50年的使用寿命）的混凝土。抗渗混凝土指抗渗等级等于或大于P6级(在水压力不大于0.6MPa时，建筑物结构不会被水渗漏)的混凝土。

2.3.2抗冻性、抗渗性是混凝土耐久性的具体表现，其好坏和混凝土密实度、孔隙率、孔隙构造密切相关，故满足混凝土抗冻抗渗要求以提高密实度、减小孔隙率及在混凝土硬化过程中自由水挥发而成的贯通孔隙为主，具体措施如下。

（1）石子采用连续级配，最大粒径不大于40mm，来减小孔隙率。

（2）石子含泥量不大于1%，泥块含量不大于0.5%，砂的含泥量应小于3%，泥块含量不大于1%，以保证强度，有利于耐久性。

（3）掺加减水剂、引气剂、引气减水剂以减少用水量、降低孔隙率。

（4）抗渗混凝土还可掺加防水剂、膨胀剂及矿物掺合料增加密实度，提高抗渗性。

（5）抗冻混凝土选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，保证早期强度，防止冻害。

2.4泵送混凝土、清水混凝土

2.4.1泵送混凝土指拌合物坍落度大于100mm，可用于泵送施工的混凝土。混凝土在施工中采用泵送工艺，可大大提高工作效率，缩短工期，为保证可泵性，即拌合物有良好的流动性，具体措施如下。

（1）除需水量大，易泌水使拌合物流动性变差的火山灰质硅酸水泥外，其他水泥均可采用。

（2）砂采用中砂，因过粗使拌合物易泌水、过细则增大拌合物粘聚性，流动性都会变差，不利于泵送。

（3）石子的针片状颗粒小于10%，且按泵送要求，最大粒径小于泵送管径的1/3~1/5，采用连续级配，因石子颗粒不匀或过大易堵泵，泵送轻骨料混凝土时最大粒径不大于16mm，掺加泵送剂、减水剂和引气剂等外加剂，也可掺加I、II级粉煤灰、矿物微粉等矿物掺合料，以提高其可泵性。

2.4.2清水混凝土是指结构混凝土硬化后不再对其表面进行任何装饰，以混凝土本色直接作为建筑物的外饰面，市政工程多用普通清水混凝土，其原材要求除满足泵送要求外，还需要使用同批水泥及砂石，以保证外表面美观，色差小，掺加矿物掺合料、外加剂以尽量减少泌水率，可减少施工及结构硬化成型中形成的表面孔洞。

2.5高性能混凝土中的高性能膨胀混凝土，自密实混凝土

2.5.1高性能混凝土是指材料制备采用高效减水剂和优质超细矿物掺和料，同时具有良好的工作性和优异的力学性能及耐久性的混凝土，为了保证高性能混凝土的体积稳定性，在配制时，常加入一些膨胀剂以补偿其收缩，就形成了高性能膨胀混凝土。自密实混凝土是指混凝土在自重的作用下，不采取任何密实成型措施，能充满整个模腔而不留下任何空隙的匀质的混凝土。

2.5.2为满足高性能混凝土系列的工作性、力学性能及耐久性，配制混凝土时对原材料有如下要求：

（1）原材料满足配制泵送混凝土的要求.

（2）粗骨料粒径以20mm为宜。

（3）采用超细水泥(比表面积达1000m2／kg以上的水泥)和矿物掺合料，如硅灰、粉煤灰、磨细矿渣，可以充分利用水泥及掺合料的活性强度，可使水化均匀，减少因内外温差过大产生的裂缝，填充内部结构空隙，增加密实度，有利于耐久性。

（4）掺加高效减水剂(又称超塑剂)，能满足高性能混凝土、自密实混凝土施工中对流动性、充填性、抗离析性及保塑性的要求，应考虑减水剂与水泥的适应性，同时满足自密实混凝土对扩散度(体现流动性好坏)的要求，如因运输时间长造成商品混凝土保塑性不好，可在现场二次掺加高效减水剂以调整入模前的流动性以保证其工作性能。

（5）加膨胀剂CSA、UEA或复合膨胀剂CEA，用以补偿水化过程中的混凝土收缩，混凝上强度越高，收缩越大，以减少收缩裂缝，来保证混凝土耐久性，注意控制掺加不得超量，否则会造成混凝土破坏性开裂。

2.6轻骨料混凝土，特重混凝土

2.6.1轻骨科混凝土指干表观密度小于1950kg／m3的混凝土；特重混凝土指干表观密度大于2500kg/m3的混凝土。

2.6.2干表观密度指硬化后混凝土单位体积的烘干质量，是为满足不同工程需要，对混凝土物理性能提出的具体指标，可通过控制配制混凝土用粗集料的比重来达到要求。具体措施如下。

（1）用于建筑物的部位混凝土为非主承载结构时，为减轻自身荷载，要减小混凝土重量，即降低干表观密度，选用比重小的陶粒、浮石、火山渣等来配制轻骨料混凝土。

（2）重混凝土一般用于原子能工程的屏蔽材料，采用赤铁矿、磁铁矿、金属碎块如圆钢、扁钢、角铁碎料或铸铁块等来配制。

（3）特重混凝土有时也用于建筑物垫层，可将地基下陷控制在规定范围内，配制时经过计算后，可在搅拌商品混凝土时加入一部分石子，到现场浇筑中再加入毛石、钢渣等达到要求，干表观密度通常可达2800kg／m3。