浅谈绿色高性能混凝土配合比设计

2020-11-26王天虎夏祖材

商品与质量 2020年23期

王天虎夏祖材

贵州顺康检测股份有限公司贵州贵阳 550014

随着国家大力发展绿色和生态建材，混凝土的绿色高性能成为可持续发展的需求[1]。绿色高性能混凝土配合比设计人员要从混凝土的原材料入手，分析原材料对混凝土的影响，不断优化混凝土配合比的设计，通过改善混凝土配合比设计过程中原材料浪费以及耐久程度低下的问题，帮助实现绿色高性能混凝土的标准化和结构细化，为我国高性能绿色混凝土的应用奠定良好的基础。

1 要原材料要求

（1）水泥浆体能包裹骨料表面并填充骨料空隙，硬化后具有所需的强度和耐久性，水泥的细度、矿物质组成及其强度等级对混凝土的工作性能影响较大。

（2）粗骨料在混凝土中起到骨架作用，其最大粒径、粒型和表面形态及其级配等都很大程度的影响混凝土密实度和强度。需要控制好粗骨料的搭配比例和级配，提高粗骨料的最大紧密密度，从而提高混凝土的密实度。

（3）细骨料在混凝土中起填充效应，它会影响混凝土的包裹性、流动性、可泵性、保塑性。空隙率要小，以节约水泥，比表面积小，以减少润湿骨料表面的需水量。要含有适量的细颗粒（0.315mm以下），以改善混凝土的保水性和增加混凝土的密实度以及黏聚性，有利于克服混凝土的泌水和离析。在满足混凝土所要求的性能前提下，砂率要尽量低，因为在水泥浆量一定的情况下，砂率在混凝土中主要影响拌合物的和易性。

（4）粉煤灰在混凝土中起到填充效应、微集料效应、活性效应，可以降低水化热，提高混凝土的密实度、耐久性、流动性、可泵性、保塑性，减少混凝土泌水。①烧失量对混凝土影响比较大：粉煤灰中未燃尽的碳是多孔海绵状，会造成混凝土需水量、外加剂掺量增加。②需水量比：好的粉煤灰玻璃体多，可以提高混凝土的流动性、减少用水量，需水量比小对混凝土强度、可泵性非常有利。当需水量比大于105%以后，会大大提高混凝土用水量，降低混凝土强度。③细度：粉煤灰细度主要影响混凝土的保水性、包裹性、流动性，防止混凝土泌水，在混凝土中起到综合施工性能的作用。

（5）减水剂在混凝土中起着至关重要的作用，它可以改善混凝土的和易性、包裹性、流动性，降低水灰比，增加混凝土强度，延缓水泥凝结，延缓水化放热的释放速度。要求混凝土含气量宜控制在3.0%～4.0%，从而提高混凝土耐久性。

2 基于绿色高性能要求下混凝土配合比设计的基本原则

绿色高性能混凝土混合料的设计要遵循许多原则。从生产技术的角度来看，混凝土配合比的设计是将水泥、水、粗骨料、细骨料、矿物掺和料和外加剂进行混合配制。从混凝土性能的角度来看，混凝土配合设计应遵循可加工性，高强度，耐久性和经济性的原则。其中，良好的工作性能，是帮助实现混凝土的耐久性和强度等关键因素，对混凝土的稳定性有直接的影响，同时对新拌混凝土流动性、可塑性、稳定性以及易密性有重大影响。与普通混凝土相比，强度不是高性能绿色环保的混凝土的唯一衡量指标[2]。当混凝土工作性和强度满足要求时，注意耐久性指标也很重要。经济性原则是设计混凝土配合比时要考虑的原则。可以有效降低建筑成本。实现这一目标的方法包括两个方面：（1）混合优质矿物掺和料以减少水泥用量；(2)提高骨料的质量，减少用水量和胶凝材料的使用量。

3 绿色高性能混凝土配合比设计

3.1 混凝土配合比的设计优化措施分析

具体阐述如下。第一，逐渐细化混凝土配合比设计的工作项目，在设计期间，常常会因为各方面因素，导致混凝土的坍落程度加深，例如，把泵送混凝土的坍落水平设置在120至160毫米之间或者是140至180毫米之间，那么坍落水平的范畴就会扩大，混凝土的强度浮动范畴也随之增大，此时混凝土强度的离差参数会增大，那么就可以增大混凝土的强度的标准差值。相关的工作人员在现实运作之中，会把泵送混凝土的坍落度范畴回缩到20毫米以下，这就能够实现减小混凝土强度标准差值的目的。其次，需要确保混凝土原材料的质量水平保持一定的平稳性，这样也就相应地确保混凝土强度地平稳。第三，相关的工作人员需要确保混凝土搅拌站的计量设施装置保持精准性和稳定性，同时要雇佣经验丰富、操作娴熟的操作人员，如此才能保证混凝土地强度平稳，减少混凝土强度标准差值。第四，在进行混凝土抗压强度测验的取样工作时，需要选用具备典型性，可以真实呈现混凝土状况的混凝土样品[3]。

3.2 水胶比的选用

项目调研时发现，几乎99%的工程项目采用的水胶比都大大低于公式计算得到的水胶比，尤其是C50及以上的混凝土。如某C50的桥梁用混凝土，根据JGJ55—2011《普通混凝土配合比设计规程》，计算得到的水胶比为0.45，但在各个公路项目上，大多采用了0.30～0.40之间，混凝土28d强度达到60多兆帕，有的甚至接近70MPa，这种设计其实是一种过度设计，不仅造成严重的浪费，而且较小的水胶比容易致使混凝土裂缝的产生。又如C50混凝土，一般用的是强度等级52.5水泥，颗粒较细，需水量较多，如果混凝土单位用水量太少，水胶比过小，水泥在凝结硬化过程中，水化反应时会由于缺少水分，干燥收缩导致混凝土开裂。很多混凝土结构物在硬化后，表面会出现很多像头发丝一样细小的裂缝，这跟水胶比太小、水泥颗粒太细有直接关系。所以水胶比可以按照规程计算出来数值适当降低，但不能过低。