高性能混凝土配合比设计及其存在的问题及如何有效解决

高性能混凝土配合比设计及其存在的问题及如何有效解决
发布时间：2021-04-12T05:55:32.706Z 来源：《防护工程》2021年2期作者：庞世玉[导读] 随着我国综合国力的提升，我国建筑行业的发展也日趋稳健，建筑工程中的混凝土技术也逐渐完善，混凝土的配合比设计一直是混凝土行业普遍关注的问题。

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摘要：随着我国综合国力的提升，我国建筑行业的发展也日趋稳健，建筑工程中的混凝土技术也逐渐完善，混凝土的配合比设计一直是混凝土行业普遍关注的问题。

普通混凝土配合比设计一般是基于相应的混凝土配合比设计规范，而规范在配合比设计的过程中对材料形貌和堆积方式等缺乏相应的针对性指导;对一些新型混凝土材料，如工程水泥基复合材料和超高性能混凝土材料等，相应规范更需要进一步完善。

为了解决这一问题，业界普遍认为应采用紧密堆积理论指导混凝土尤其是新型混凝土材料的配合比设计。

紧密堆积理论分为连续级配理论和间断级配理论，在综合考虑多种因素的情况下，连续级配理论更适合用来指导混凝土的配合比设计。

关键词：高性能混凝土；配合比设计；存在问题；解决措施
引言
在高性能混凝土中水化热释放的速度比较集中，混凝土内部的温度变化比较大，这样会导致混凝土内外温差过大，使混凝土出现裂缝，严重影响到工程建设的质量以及使用的性能。

1高性能混凝土施工配合比原则
（1）需要严格控制水泥的品种以及使用量。

高性能混凝土在使用的过程中，内部温度上升较快的原因是受到水泥水化热的影响。

因此，通常情况下，需要选择低碱水泥，也可以通过降低高性能混凝土中水泥的用量来降低水化热。

结合以往工作地数据可以得知，每减少10kg水泥就会降低混凝土中1~2℃水化热温度的上升，但是具体水泥的使用量还需要根据工程建设的实际情况确定，以防止因水泥用量少而导致高性能混凝土强度达不到施工的要求。

（2）在对高性能混凝土的施工材料进行控制的时候，可以选择矿物掺合料代替部分水泥。

对配合比进行设计时，通过对矿物掺合料进行研究发现该材料具有一定的活性，并且产生的水化热温度比较低。

通常情况下会使用矿粉和粉煤灰做为矿物掺合料的材料，这些材料的粒度能够有效满足工程对高性能混凝土施工材料基础性的要求，并且矿物掺合料的化学性能比较稳定，不会因外界环境发生变化而影响到材料的性能。

（3）需要尽可能的延长混凝土配合比设计的龄期。

在高性能混凝土配合比设计的过程中，为了能有效地减少水泥的使用量，更好地发挥矿物掺合料的使用性能，在设计时需要将混凝土配合比的设计龄期延长至60d或者90d左右。

2高性能混凝土配合比设计存在的问题
首先是设计配合比不合适。

配合比设计过程中每方混凝土的水泥设计用量较大，造成混凝土产生温度裂缝；用水量设计过大，造成坍落度大、和易性差，引起早期收缩裂缝。

其次是施工不到位。

一是混凝土浇筑时，施工人员不按技术要求进行振捣，振捣棒插入位置、间距不当，造成混凝土漏振、振捣时间过长，影响混凝土的浇筑质量，诱导裂缝产生。

二是混凝土拌和时间不够，致使拌和不均匀。

拌合楼至现场浇筑点距离较长，运输时间间隔过长，造成混凝土和易性差，容易产生裂缝。

3高性能混凝土配合比设计措施 3.1金属化法对弯曲韧性改性效果
折压比只能在一定程度上反映混凝土的弯曲韧性及抗裂性能，并不能真正体现混凝土弯曲变形能力，因此进行了混凝土弯曲韧性试验，通过对比不同改性条件下的混凝土荷载－挠度来表征混凝土弯曲变形能力。

未掺橡胶的基准组跨中挠度极限值最小，约为0.27mm加入橡胶后由于橡胶的变形能够吸收一部分能量，降低了混凝土的脆性。

跨中挠度出现一定程度的提高，然而，加入丁苯胶乳和偶联剂的橡胶混凝土的跨中挠度虽然出现较为明显的增长，但是其抗压性能也出现较大的衰减，这在橡胶混凝土的抗压强度及抗折强度中已经得到验证。

金属改性法改变了橡胶颗粒和水泥基的黏结界面结构，增大界面黏结力，因此在提高跨中挠度的过程中降低橡胶对混凝土强度的负面影响。

而未改性或传统改性的橡胶颗粒与水泥基材料之间的黏结力十分薄弱，在混凝土发生弯曲变形的时候，橡胶颗粒与水泥基材料之间很快发生剥离，每一个剥离点都是混凝土的薄弱点。

因此可以看到，虽然橡胶增大了混凝土的弯曲变形能力，但混凝土强度发生了较大程度的衰减，而金属化改性橡胶混凝土在获得更好的弯曲变形能力的情况下，对混凝土力学性能的负面影响较小，获得较好的改性效果。

综上所述，金属改性橡胶混凝土能够大幅度降低橡胶对混凝土力学性能的负面影响，并大幅度提高混凝土的变形能力，增大跨中挠度值，综合改性效果要优于未改性或传统改性方式下的混凝土。

3.2线性堆积模型
在挤塞体系中，一种颗粒的加入会影响原体系的堆积结构。

非挤塞体系定义为:对于由n－1个组分颗粒组成的混合堆积体系，加入第n 组分的细颗粒只占据原颗粒系统之间的空隙，不影响原体系的堆积结构。

因此，对于非挤塞体系，其堆积密实度很容易用数学模型表示。

但非挤塞体系实际上是不存在的，因为一种粒子的加入通常都会影响原来体积的堆积结构。

在挤塞体系中，颗粒之间共同堆积不是简单的颗粒组密实度的相加，还有不同颗粒之间的相互作用其中细颗粒对粗颗粒的影响被称为疏松效应，而粗颗粒对细颗粒的影响被称为墙体效应，疏松效应和墙体效应均与材料的材质和形貌有关，因此在用线性堆积模型时需要对这两种效应进行修正，以提高预测精度。

3.3重视混凝土配合比设计
按照《水工混凝土配合比设计规程》（DL/T5330-2015）的规定，依据设计要求的混凝土强度等级、抗冻抗渗等指标进行混凝土配合比设计。

用水量不宜大于170kg/m3，混凝土水胶比不宜大于0.60，宜采用引气剂、减水剂增加混凝土的和易性。

3.4自密实混凝土配合比设计
自密实混凝土要求具有良好的工作性能，不需外力振捣，仅靠自身重力就能流经模板的各个角落达到密实，严格的性能要求必然需要更为严密的混凝土配合比设计方法来对其配合比参数进行合理设计。

近年来随着河砂资源的匮乏，机制砂逐渐代替了河砂，采用机制砂配制自密实混凝土对配合比提出了更高的要求。

基于净浆流变理论的自密实混凝土配合比设计方法，将净浆、砂浆和混凝土视为宾汉姆流体，建立了配合比与流变参数的量化关系，提出了净浆配合比的自密实性能区域以及相应的计算方法，可有效地进行自密实混凝土配合比设计。

结语
总而言之，混凝土材料经过连续级配理论优化之后的工作性和力学性能都有很大的改善，但是连续级配理论主要是在试验的基础上得来的，不同的骨料系统需要重新标定系数，数字化程度不高。

间断级配理论配制的混凝土材料密实度更高，但是新拌浆体容易出现离析和泌水。

间断级配理论在优化粉体材料方面还需要进一步完善。

连续间断级配理论主要是结合了经典的连续级配模型和间断级配模型，但是系数较多，这给应用带来了难度。

对于混凝土材料，湿堆积理论具有更好的应用前景，但是该理论缺乏对湿拌混合料中固体材料的表征。

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