混凝土原材料优选原则

混凝土原材料优选原则
1.1 水泥
作为最关键的胶凝材料，水泥在混凝土中起着最重要的
作用，也是确保混凝土耐久性的重要因素。

选择的水泥应满
足以下要求：
（1）水泥应选用质量稳定、强度等级 42.5 级、 52.5 级的硅
酸盐水泥 (P·Ⅱ )或普通硅酸盐水泥 (P·O) ，其中的混合材宜为
矿渣或粉煤灰。

（2）为改善混凝土的抗裂性能和耐久性，水泥的技术要
求除满足国家标准《通用硅酸盐水泥》（ GB175-2007 ）的有
关规定外，还应满足下列要求：水泥比表面积不宜超过
350m2/kg，不得超过400m2/kg；水泥熟料中C3A 含量不应大
于 8%；水泥中碱含量 ( 按 Na2O 当量计 )宜≤ 0.6%，应≤ 0.8%；水泥中 Cl －含量应≤0.10%。

（3）在保证混凝土强度情况下，尽量减少胶凝材料和
水泥用量。

如水泥胶凝材料用量超过限值，则会带来诸多不
利的影响，如水化热过高、收缩增大等负面影响。

基于以上原则，选取遵义三岔拉法基瑞安水泥有限公司
生产的P·O42.5 水泥进行试验，该品牌水泥性能如表 1.1.1
所示。

表 1.1.1 水泥基本性能指标
水泥
标
比表
抗压强度
抗折强度
初凝
终凝
/MPa
/MPa
厂家 稠
（ mi
面积 安定 （ mi
(m 2
/k
（
性
n ）
n ）
3d
28d
3d
28d
%）
g)
拉法
27.
基水 241
335
317
27.3 49.5
6.7
8.5 合格
泥
4
1.2 粉煤灰
为改善自密实混凝土的工作性，降低混凝土水泥用量，降低混凝土水化热和早期强度的发展，调整实际构件中混凝土强度的发展，提高抗化学侵蚀能力，增进耐久性，应掺加活性矿物掺合料。

国外亦将矿物掺和料称为辅助胶凝材料，是高性能混凝土不可缺少的组分。

掺合料目前主要有粉煤灰、矿渣粉、硅灰等。

掺和料必须品质稳定、来料均匀，来源固定。

粉煤灰应符合《用于水
泥和混凝土中的粉煤灰》 （ GB/T1596-2005 ）Ⅰ级 F 类粉煤灰的规定；矿渣粉应符合《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿
渣粉》（ GB/T18046-2008 ） S95级 ~S105级的规定，且比表面积应≥ 350m2/kg ，但过细的磨细矿渣粉也不利于控制水化热
温升和防裂，一般宜≤ 500m2/kg ，需水量比应≤ 100%， 28d
胶砂活性指数应≥ 95%。

硅灰应符合《高强高性能混凝土用矿物外加剂》 （ GB/T18736 ）中 5.1条的规定。

使用两种或两种以上的掺和料复合而成的磨细矿物掺和料，其质量应符合
《自密实混凝土应用技术规程》 （CECS203:2006）1.0.3条 F95
级 ~F105级复合矿物掺合料的规定。

为避免增加混凝土的
自收缩和温升，复合磨细矿物掺和料也不宜过细。

由于桩基自密实混凝土对工作性能有较高的要求。

因此常用粉煤灰作为矿物掺合料，以改善新拌自密实混凝土的工作性能。

为保证混凝土的工作性能和力学性能，桩基自密实
混凝土中所用的粉煤灰应为Ⅱ级及以上粉煤灰。

对于粉煤灰的指标，注重细度、需水量比和烧失量三大指标。

细度反映了粉煤灰的颗粒分布，需水量比反应其减水效果，烧失量评价其对外加剂的吸附性。

根据以上原则，本项目选择遵义景程环保Ⅱ级粉煤灰，其物理性能见表
表 1.2.1 粉煤灰的物理性能指标 级细度 烧失量需水量碱含氯离
产地
别
/%
/%
比/%
量/%
遵义景程
Ⅱ
11.4
6.2
98
0.05
0.001
环保 1.3 机制砂
机制砂的质量主要受粒形、细度模数、级配、石粉含量
子 /%
1.2.1。

等影响较大。

采用自产的机制砂，在生产过程中通过机制砂
的生产设备选型、工艺调整。

通过调整筛网孔径控制细度模
数、加大皮带长度控制和洗砂时间控制石粉含量和MB 值。

机制砂的物理力学性能试验按JTG E42-2005《公路工程集料试验规程》进行，结果见表 1.1.1。

由表 2.1.1 结果可知，该砂除石粉含量指标超过《建筑用砂》（GB/T14684-2011 ）
对混凝土用Ⅱ类机制砂的要求外，其余指标均满足规范的要
求。

表 1.1.1 机制砂物理性能指标
密度压碎石粉
(g/cm3)细度值含量MB 名称
（%（%外观形状
松紧模数值
散密））
机制砂 1.6 1.8 1.2棱角多、级
0-4.751221211.3120.8
配较好
1.4 碎石
碎石在混凝土中起到骨架作用。

碎石成型宜采用冲击式
反击破碎石机，应选用质地均匀坚硬、级配合理、粒形良好、线膨胀系数较小的洁净的碎石。

碎石母岩的抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于2。

施工过程中碎石的强度可用压碎指标控制，碎石的压碎指标
不宜大于 20%。

碎石应采用连续级配或 2 个单粒级的石子，最大粒径不宜大于 20mm，不应大于 25mm。

碎石宜分两级储存、运输、配合、计量。

碎石针片状颗粒含量宜小于5%，含泥量小于1%，泥块含量小于0.5%，松散堆积密度应大于1500kg/m 3，紧密空隙率宜小于 40%，吸水率应小于 2%。

表 1.4.1 粗集料的物理性能指标
堆积密度表观密度针片状含
压碎值级配量
/kg/m3/kg/m 3/%/mm
/%
15402697 1.321.75～25连续
1.5 聚羧酸外加剂
高性能减水剂是制备高性能混凝土的一个重要原材料。

高性能减水剂在混凝土中可以起到提高新拌混凝土的流动性、改善混凝土工作性能，降低混凝土水胶比、提高混凝土的强度与耐久性两个作用。

高性能减水剂的这两个作用，推动了混凝土向高强化、高流态化、高耐久性方向发展，使得混凝土的高强高性能化成为可能。

不同的高性能减水剂有不同的减水机理，概括起来，主要是以下五个方面：降低水泥颗粒固液界面能、静电斥力作
用、空间位阻斥力作用、水化膜润滑作用、引气隔离“滚珠”作用等。

外加剂的选择对于桩基自密实混凝土的制备至关重
要。

结合本项目的特点，课题组针对性的对贵州科之杰和中
兴南友聚羧酸减水剂进行试验。

两种用外加剂性能指标见表
1.5.1、 1.5.2。

表 1.5.1科之杰外加剂性能指标检验汇总表
坍落抗压
固体减水度保凝结强度氯离
碱含
试样来变化时间比子含
含量率量源量差(28d量
（ %）（%）（ %）
（60m(min)， %)（ %）
in ）
科之杰21.229.4 5.0350/5162
0.006 2.78 45
表 1.5.2中兴南友外加剂性能指标检验汇总表
坍落
凝结抗压
氯离
固体减水度保强度碱含试样来时间子含
含量率留值比量源差量
（ %）（%）（60m(28d（ %）
(min)（ %）
in ），%)
中兴南20.827170180/11400.004 2.64
友85
通过外加剂适应性以及敏感性，确定了中兴南友外加剂
为桩基自密实混凝土外加剂。

1.6 主要材料对自密实砼配制的潜在影响分析
（1）砂石料生产过程中，根据岩体的风化程度不一，机
制砂中的石粉含量、砂级配也略有波动，生产过程中需及时
取样检测，波动较大时需通过调整生产线来稳定机制砂石粉
含量和砂子级配，以使石粉含量和级配为最佳值。

（2）机制砂对外加剂性能要求较高，需重点关注外加剂
的固含量、减水率以及含气量的波动。

（3）粉煤灰品质对混凝土性能影响较大，需关注颗粒形状、细度、吸水率比等指标。

1.7 小结
本章对原材料进行了比选，结论如下：
（1）水泥以及胶凝材料的胶砂强度变化规律表明拉法
基水泥的强度增长更适合配制 C30 桩基自密实混凝土。

（2）自产机制砂压碎值指标均符合Ⅰ类标准， MB 值均在1.0 以下，石粉含量 12%，通过筛网调整以及除粉工艺可用于配制 C30 桩基自密实混凝土。

（3）通过外加剂适应性以及敏感性，中兴南友外加剂通过
复配后可用作桩基自密实混凝土外加剂。