浅谈C50高性能混凝土的配制

浅谈C50高性能混凝土的配制

摘要：C50高性能混凝土作为一种新型高技术混凝土,是当代建筑业中最主要的结构材料之一，也是用量最大的人造建筑材料。本文结合预应力混凝土箱梁C50高性能混凝土的配制技术进行了分析。

关键词：C50高性能混凝土；配制原则；配合比

随着科学技术的发展和施工技术的进步,工程建设的规模日趋宏大,结构形式更加复杂,对混凝土的要求也越来越高。高性能混凝土是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土,是以耐久性作为设计的主要指标,针对不同用途的要求,以保证其耐久性、施工性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。高性能混凝土技术应用试验是客运专线预应力混凝土箱梁试制、试验的关键技术内容之一，是实现结构耐久性设计思想的重要组成部份。如何实现混凝土的耐久性成为混凝土配合比的设计关键。

1. 混凝土配制原则

1.1设计依据

客运专线箱梁预制C50预应力混凝土的配制依据是《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》、《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》、设计图纸及施工计划，其技术要求具体为：

（1）水泥、粉煤灰、矿渣粉、砂、石、外加剂和水等原材料的质量要求。

（2）混凝土胶凝材料用、掺和料掺量、水胶比、砂率、碱含量、氯离子含量及容重等配合比参数的限值要求。

（3）混凝土拌和物性能、力学性能、抗裂性、耐久性能要求。

1.2混凝土配制原则

根据《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》、《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》、设计图纸及施工计划，C50预应力混凝土配制原则：

(1)原材料的比对

进行原材料的比对试验，确定水泥、粉煤灰、矿渣粉、砂、石、外加剂和水等原材料的质量符合《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》的要求，以备C50预应力混凝土的配制。

(2)技术参数确定

①胶凝材料用量：胶凝材料用量不宜超过500Kg/m3，水泥采用P.O.42.5,用量不宜小于300 Kg/m3。

②水胶比：根据目前的试验情况，水胶比用0.29～0.33为宜。

③砂率：泵送混凝土的砂率宜在35％～45％之间选择。

④碱含量：采用砂浆棒膨胀率在0.10％～0.20％的碱－硅酸反应活性骨料。

⑤氯离子含量：预应力混凝土的氯离子含量不应超过胶凝材料总量的0.06％

⑥容重：混凝土的容重应控制在2400～2500 Kg/m3。

(3)混凝土的性能

①混凝土的出机坍落度：200±20mm，入模坍落度宜控在160～180mm ，因入模坍落度与入模温度有关，入模温度宜控制在5～30℃，1小时坍落度损失控制在20％以内；扩展度：400～600mm；含气量宜控制为2％～4％；混凝土凝结时间：初凝10～15小时；常压泌水率为0％，压力泌水率小于40％。

②强度：48小时的强度应达到设计值的60％，72小时的强度应达到设计值的80％，7天的强度应达到设计值的100％，在配合比设计时，混凝土的28天龄期配制强度应控制不小于58.2MPa；弹性模量：35.5GPa；

③混凝土的56天龄期抗冻性应不小于F300，重量缺失不应超过5％，相对动弹性模量不应低于60％；混凝土的抗渗标号不应小于P20；混凝土的56天龄期电通量应不大于1000C；

④抗碱－骨料反应：采用砂浆棒膨胀率在0.20％～0.30％的碱－硅酸反应活性骨料时，矿物掺和料和外加剂抑制碱－骨料反应有效性的评价应合格。

2 原材料试验及选定

原材料试验和选定是根据《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》规定的试验项目进行检验，并将原材料的检验结果与《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》的要求进行了对比。

2.1水泥

水泥为甲供材料塔牌P.O42.5水泥，水泥中C3A含量为7.23％，碱含量为0.501％，氯离子含量为0.005％，游离氧化钙为0.38％，各项指标和常规检验的各项指标均符合规范要求。

2.2、粉煤灰

选用深圳妈湾电厂的Ⅰ级灰（F类），其检验结果：烧失量为1.0％，细度9.7％，需水量比为96％，三氧化硫含量0.57％，碱含量1.26％，氯离子含量0.014％，含水率0.13％，各项指标均符合规范要求。

2.3矿渣粉

选用广东韶钢嘉羊新型材料有限公司的S95矿渣粉，其检验结果：烧失量为1.08％，需水量比为95％，比表面积为423m2/Kg，氧化美含量2.31％，三氧化硫含量0.29％，氯离子含量0.004％，含水率0.10％，碱含量0.25％，28天的活性指数98％，各项指标均符合规范要求。

2.4碎石

选用江门二级配的碎石复配成5～25mm连续级配碎石，最大公称粒径25mm 石灰岩。其母岩抗压强度大于100MPa，碱活性指标为0.03％，压碎指标4.8％，坚固性1.5％，吸水率0.27％，含泥量0.3％，泥块含量0.1％，针片状颗粒总含量4.1％，碱活性砂浆棒膨胀率0.01％，各项指标均符合规范要求。其复配结果如下：（见表1）

表-1

备注：表二级配范围是按大小比例为8：2配出的结果。

根据复配结果以10～20mm碎石：5～10mm碎石8：2复配结果为理想级配。

2.5砂

选用江门砂场，碱活性砂浆棒膨胀率0.02％，细度模数2.9，含泥量0.8％，泥块含量0.1％，云母含量0.02％，轻物质含量0.04％及其它各项指标均符合规范要求。

2.6外加剂

优先选用有铁道部质检站的合格产品检验报告。采用株桥外加剂有限责任公司的TQN聚羧酸高性能减水剂，减水率28％，含气量3.8％，抗压强度比137％，碱含量1.9％氯离子含量0.001％等各项指标均符合规范要求。

3 配合比的初选

3.1胶凝材料总用量

因为胶凝材料总用量不宜超过500Kg/m3，并且水泥用量不宜少于300Kg/m3，矿物掺和料的掺量不宜超过30％首次确定水泥用量为351Kg/m3。

3.2水胶比

水胶比是决定混凝土强度的主要因素，水胶比宜为0.29～0.33时强度基本满足要求。首先假设确定水胶比为因素A，取三水平即：0.30、0.31、0.32，确定A1=0.30、A2=0.31、A3=0.32。

3.3外加剂掺量

根据厂家提供的掺量，确定外加剂掺量作为因素B，取三水平即：0.8％、1.0％、1.2％，确定B1=0.8％，B2=1.0％，B3=1.2％，相对应的用水量设为148 Kg/m3 ，146Kg/m3 ，144Kg/m3。

3.4粉煤灰与矿渣粉的掺配比例

确定为因素C，取三水平即：3:1、3:2、3:3，确定C1＝粉煤灰:矿渣粉＝3:1、C2=粉煤灰:矿渣粉＝3:2、C3＝粉煤灰:矿渣粉＝3:3。

3.5砂率

确定为因素D，根据前面的试验情况，砂率按39％，41％，43％三个水平变化，即D1＝39％，D2=41%，D3=43%，试配时砂率不计入5mm以上颗粒。

3.6采用正交试验设计

选取L9(34)表对试验进行设计。（表2）

表-2

3.8混凝土力学性能试验

试配成型的混凝土试件在标准养护的条件下各龄期强度和弹性模量试验结果（见表3）

表-3混凝土强度及弹性模量试验结果

从表-6的试验结果来看：