第四章 高性能混凝土的配制技术07-10-17(17)

在混凝土中应该掺加一定量的引气剂，使混
凝土的含气量在3-4%。
尽可能使用聚羧酸高性能减水剂，以提高工
作性，减少收缩。
高性能混凝土对骨料的颗粒级配和最大
粒径有严格的要求。可通过改变加工工 艺和混凝土生产工艺，改善骨料的粒形
和级配。
掺入活性矿物材料可带来很多好处： ① 改善新拌混凝土的工作性。 ② 降低混凝土初期水化热，减少温度裂缝。
四、粉煤灰二级以上 五、减水剂要求有较高的减水率，保水性好。
粉煤灰取代砂的曲线图
利用四分法取样将砂和粉煤灰混合，以粉煤灰取代 砂的方式，求出混合料的最大单位重，此就是粉煤灰 取代砂的最佳比例，如下图所示。在下图中粉煤灰取 代砂13%时，单位重最大。
最大单位重UW (kg/m^3)
1800
↑
α=13
1750
1700
1650
1600
1550 折线图 1
0 1614
0.05 1729
0.1 1771
0.15 1776
0.2 1719
0.25 1567
粉煤灰填充值 a
砂—粉煤灰填充石的曲线图
在固定砂和粉煤灰的最佳比例情况下，重新用四 分法混合，找出砂与粉煤灰及石的最大单位重， 在本次实验中，砂与粉煤灰所占骨材总量的比例 为50%，如下图所示。
答案
下一页
解：水泥用量和水用量不变，W/C=0.44， C=410 kg，W=182 kg； 砂率增大5%，取 S p 40% ； 由公式：C+W+S+G=2405 kg/m3 有：S+G=2405-410-182=1813 kg/m3 所以，S=1813×40%=725 kg/m3 ； G=1813-725=1088 kg/m3 。 ∴混凝土配合比为：C:W:S:G = 410:182:725:1088。
5) 或按15L筒试配的砂石量+以上胶凝材料和 水各量的1.5%，掺入外加剂试拌，测坍落度 和流动度。如不符，则调整富余量或外加剂 掺量。达到要求后，再装入筒中称量筒中混 凝土和多余混凝土拌合物质量，求出混凝土 表观密度，并校正各计算量。一般允许坍落 度误差为±40mm，富余量误差为±1.5%。
③ 活性矿物材料与水泥水化产物Ca(OH)2起
火山灰反应，提高混凝土的抗化学侵蚀性能。
④ 提高混凝土密实度，保证耐久性能。
通过以上技术措施，减少水泥用量和混 凝土单位体积用水量。
3、介绍高性能混凝土配合比设计的方法
关于高性能混凝土配合比设计方法，我们在
此介绍吴中伟先生提出的简易配合比设计方
另外，以相同水灰比而言，骨料在
最佳堆积下总浆体用量也会跟着减少，
相对的拌合水用量也会减少，因而可减
少混凝土中弱界面的形成几率及浆体本
身产生收缩裂缝的可能，从而提高混凝 土的耐久性。
高密实混凝土配合比设计 对原材料的要求
一、石最大粒径不超过25mm。 二、砂细度模数MK=2.8～3.1之间最佳。
三、水泥的成分要求比较稳定。
22%。
3) 计算胶凝材料浆量 胶凝材料浆量等于砂石混合空隙体积加富余 量。胶凝材料浆富余量取决于工作性要求和
外加剂性质和掺量，可先按坍落度180～
200mm估计为8%～10%，由试拌决定。假设为 8%，α为20%，则浆体积为wk.baidu.com+8%=28%，即 280L/m3。
4) 计算各组分用量
设选用水胶比为0.4，掺入磨细矿渣30%， 水泥密度为3.15g/cm3，磨细矿渣密度为 2.5g/cm3，则
例如要求耐久性为低渗透性，要求用NernstEinstein法测定的氯离子扩散系数为(50～
100)×10-14m2/s，配制强度为40～50MPa，
工作性要求坍落度为180～200mm，1h坍落度 损失不大于10%，无离析等。
2) 求砂石混合空隙率α，选择最小值
可先从砂率38%～40%开始，将不同砂石比的砂石混
第四章 高性能混凝土的配制技术
1、泵送混凝土配合比设计
2、配合比设计的原则和特点 3、介绍高性能混凝土配合比设计的方法
1.1 掺减水剂的普通混凝土配合比计算
1、提高混凝土强度 设计原则：（1）水泥用量不变；（2）降低水灰比；（3）砂 率减小1%～3%。 【例题1】：不掺加减水剂时混凝土基准配合比为： C:W:S:G=410:182:636:1181，W/C==0.44，砂率为35%。使用高 效减水剂，其掺量为水泥用量的0.5%，减水率为15%(砂率减小 2%)。求： （1）用此减水剂提高强度时的试验室配合比（混凝土实测表观 密度为ρ ＝2405kg／m３)； （2）若使用碎石、42.5#普通硅酸盐水泥，估算混凝土28天强 度。 答案 下一页
f cu ,t Af ce ( W B) 0.46 1.13 42.5 ( 155
0.07) 57.0MPa
所以使用碎石和42.5#普通硅酸盐水泥配制的混凝土其28 天强度估计可达57.0MPa。
2、节约水泥 设计原则： （1）水泥用量依据减水率相应减少10%～15%； （2）水灰比不变，用水量减少，则水泥用量减少； （3）砂率不变，计算砂石。 【例题2】：不掺加减水剂时混凝土基准配合比为： C:W:S:G=410:182:636:1181，W/C=0.44，砂率为35%。 使用木钙减水剂，其掺量为水泥用量的0.25%，可节约水 泥8%。求： （1）用此减水剂提高强度时的试验室配合比（混凝土实测 表观密度为ρ＝2405kg／m３ )； （2）若使用碎石、42.5#普通硅酸盐水泥配制混凝土，估算 混凝土28天强度。
G' 1152 2390 1157 kg。 2379
2、配合比设计的原则和特点
⑴ 高性能混凝土配制原则
为实现混凝土的高性能，混凝土的配合
比设计应遵循下述原则：
低水胶比对高性能混凝土很重要，依靠高效 减水剂和优质矿物细粉掺合料实现混凝土的 低水胶比。 不能过分地提高胶凝材料的用量。胶凝材料 过多，不仅成本高，混凝土的体积稳定性也 差，同时，对获得高的强度意义不大。应该 通过合理调整粗细骨料用量及砂率控制空隙 率，实现较低水胶比下的良好和易性。
f
石子用量： G=1152 kg ； 水泥实际用量：C=271 ×（1-25%）=203 kg ； 水用量： W=162 kg ； ∴ A=203+162+95+767+1152=2379 各材料用量为：
203 2390 204kg； 2379 162 W' 2390 163kg； 2379 95 F' 2390 95kg； 2379 767 S' 2390 771kg； 2379 C'
在以上基础上，经多次试拌，求得符合要求
的合理、经济的配合比。但针对此方法提出 两点改进建议，第一是浆体富余量在8%以上， 不一定在8—10%之间，由试拌决定。第二是 粗骨料应该采取两个以上粒级混拌的方法，
使混拌后的粗骨料空隙率小于38%。
高密实混凝土配合比方法 原 理
骨料因占混凝土体积的2/3以上，所以直接控制骨料
的比例将会有效地获得混凝土的最小空隙率。以混凝土 中固体材料的最大单位重，来寻求最小空隙，从而获得 最佳级配以配制混凝土，可获得较好的工作性、较高的 强度及优异的耐久性。混凝土中颗粒材料的堆积方式对
于宏观力学行为有很大的影响，就好像土壤颗粒材料一
样，颗粒结构堆积越致密，空隙越小，接触点越多，则 密度越大，理论上应能获得较高的强度。
c w s g
和
S 41% S G
得出：S=800 kg，G=1152 kg。 2）掺加粉煤灰的配合比计算 粉煤灰总掺量为： Ft 1.4 gC 1.4 25% 271 95kg； 粉煤灰超量部分： Fe ( 1) gC 0.4 25% 271 27kg； 砂子用量： Se S Fe gs 800 33 767kg；
1.2 掺加粉煤灰泵送混凝土配合比的计算
【例4】某坍落度为30～50mm的C20混凝土实验室配合比 为C：W：S：G=271：162：705：1247，使用粉煤灰和 泵送剂配制C20泵送混凝土，（粉煤灰替代水泥量为25%， f 2.2g / cm3 , 超量系数为1.4，粉煤灰表观密度为 3 砂子表观密度为 s 2.60g / cm ，石子表观密度为 g 2.65g / cm3 ,混凝土实测表观密度2390kg/m3 ，采用 42.5#P•O水泥），求混凝土各材料用量。
答案 下一页
解：（1）掺入木钙减水剂可节约水泥8%，则水泥用量为： C=410×（1-8%）=410×92%=377kg; 水灰比不变，W/C=0.44，则水用量：W=377×0.44=166 kg ； S 砂率： p 35% ； 由公式：C+W+S+G=2405 kg/m3 有：S+G=2405-377-166=1862 kg/m3 所以，S=1862×35%=652 kg/m3 ； G=1862-652=1210 kg/m3 。 混凝土各材料用量为：C:W:S:G = 377:166:652:1210 。 （2）
合，分三次装入一个15～20L的不变形的容重筒中， 用直径为15mm的圆头捣棒各插捣30下(或在振动台 上振动至试料不再下沉为止)，刮平表面后称量， 并换算成松椎密度ρ0 (kg/m3),测出砂石混合料的
混合表观密度ρ(kg/m3)，一般为2.65g/cm3左右。
计算，最经济的混合空隙率约为16%，一般为20%～
答案
下一页
解：1）先计算泵送混凝土配合比 水泥、水用量不变，即： C=271 kg，W=162 kg；
S p0 705 705 100% 100% 36% 705 1247 1952
砂率增大5%,取 S p 41%； 由 C W S G 10 1000, 1
胶凝材料用量 1 = =1.35 0.7 0.3 浆体积 + +0.4 3.15 2.5
即1L浆用胶凝材料1.35kg。
1 m3胶凝材料总用量 = 280×1.35 =378 kg/m3 水泥用量 = 378×0.7 =265 kg/m3
矿渣用量 = 378×0.3 =113 kg/m3
c 1 f cu ,t Af ce ( B) 0.46 1.13 42.5 ( 0.07) 48.7 MPa w 0.44 所以使用碎石和42.5#普通硅酸盐水泥配制的混凝土其28
天强度估计可达48.7MPa。
3、提高混凝土的和易性 设计原则： （1）水泥用量、水用量不变，水灰比不变； （2）砂率增大5%，到40% ～ 45%。 【例题3】：已知混凝土基准配合比为： C:W:S:G=410:182:636:1181，W/C==0.44，砂率为35%。 利用泵送剂将其基准混凝土配制成180mm的泵送混凝土， 求其配合比。
解：（1）水用量：W=182×(1-15%)=155 kg ； 水泥用量不变：C=410 kg ； 砂率：S p 35% 2% 33% ； 由公式：C+W+S+G=2405 kg/m3 有：S+G=2405-155-410=1840 kg/m3 所以，S=1840×33%=607 kg/m3 ； G=1840-607=1233 kg/m3 。 混凝土各材料用量为：C:W:S:G = 410:155:607:1233。 （2） C 410
水用量 = 378×0.4 =151kg/m3
集料总用量 = (1000-280)×2.65 =1908 kg/m3
砂用量 = 1908×40% =763 kg/m3

石用量 = 1908-763 =1145 kg/m3
算的各材料用量总需按实测的表观密度校正。
因引入了浆体积富余量，总体积略超过1m3，故所计
法和黄兆龙先生的高密实混凝土配合比设计 方法。
简易配合比设计方法
吴中伟提出的简易配合比设计方法的基本原
则是要求砂石有最小的混合空隙率，按绝对 体积法原理计算。具体步骤和实例如下：
1) 首先选择高性能混凝土平均或常用性能指
标作为基准，或选用工程要求的性能为基准，
然后再试配调整，满足其他条件或要求。