复合矿物掺合料混凝土配合比设计研究

复合矿物掺合料混凝土配合比设计研究

复合矿物掺合料混凝土配合比设计研究

摘要：单掺一种掺合料与同时掺用多种掺合料，以及同一种掺合料与不同种类的其他掺合料进行搭配组合，其所制备的混凝土具有极不相同的使用性能。因此，如何合理地搭配使用各种掺合料，充分发挥各种掺合料的优势互补作用，对提高混凝土的工作性、强度和耐久性，以及更有效地利用我国的掺合料资源，都具有十分重要的意义。

关键词：复合；矿物；混凝土；配合比；设计

在掺合料实际应用中，常使用单元单掺或两元共掺（又称复掺法），粉煤灰、矿渣微粉中都有大量的玻璃体，可明显改变混凝土的流变性，硅砂粉微粒改变了水泥水化过程，SiO2在压蒸养护条件下，迅速与Ca（OH）2反应生成结晶良好的托勃莫来石。它们的共掺有利于混凝土强度、耐久性的提高，在确保强度和耐久性技术指标前提下，减少水泥用量，达到较好的经济效益。

1 试验方案的确定

为了优化试验，减少试验中的变量，本文设计的试验方案中，水胶比是不变的，所以在试验中有3个变量分别为：掺合料的总掺量（选用的掺量比例为 0%，10%，20%和30%）、复合掺合料的组合（矿粉与粉煤灰复掺、矿粉与石灰石粉复掺、粉煤灰与石灰石粉复掺）、矿物掺合料在复掺时各自所用的比例（三种掺合料两两复掺时所选用的比例为：1：1 、1：3、 3：1，如矿粉与粉煤灰复掺时选用的比例为：1：1 、1：3、 3：1）。本试验中选取混凝土的坍落度和3个不同龄期的混凝土强度作为主要考核指标，考核混凝土的坍落度根据GB/T 50080-2002，考核混凝土的强度（7d、28d、56d）根据GB/T 50081—2002。

2 配合比的确定

2.1 确定混凝土配制强度：在已知混凝土设计强度（fcu，k）和混凝土强度标准差（σ）时，根据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2000）的规定，σ=5

fcu，o= fcu，k+1.645σ=30+1.645×5=38.23MPa

2.2 确定水灰比： 0.59

这是理论上计算出来的水灰比，但实际在做试验的过程中，由于加入了减水剂，可使混凝土拌合物在达到同样坍落度条件下减少用水量，根据经验取水灰比为0.49。

2.3 确定用水量（W0）：根据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2000）的规定，配制每立方米塑性和干硬性混凝土的用水量确定，当水灰比在0.4～0.8范围时，根据粗骨料品种、粒径及施工要求的混凝土拌和物稠度，其用水量可查表计算得，当坍落度为50mm，最大粒径为31.5mm时用水量为：W0=170kg/m3。

2.4 计算水泥用量： kg/m3

2.5 确定砂率：根据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2000）的规定，水灰比为0.5，骨料的最大粒径不超过40mm，选用的最大砂率为35%，但由于做的这次试验只用了一种单粒级粗骨料，所以根据要求用其配制混凝土时砂率应当适当增大，由此最终确定的砂率为36%。

2.6 计算砂、石用量：用体积法计算，所选用材料的密度分别为：水泥：3000 kg/m3；砂子：2650 kg/m3；石子：2700kg/m3；水：1000kg/m3。根据体积法公式联立方程，解得：S0=670kg/m3 G0=1208kg/m3。所以C30混凝土的基准配比是W0=170kg/m3；S0=670 kg/m3；G0=1208

kg/m3；C0 =347kg/m3。

掺加掺合料时，仅仅是取代水泥的用量而其它的数值不变，如掺量为10%时，掺合料的掺加质量A=C×（1-10%）=35kg/m3，而此时的水泥量 C=312kg/m3。

在做试验的时候还掺加了 1%的减水剂，每组试验都添加相同比例的减水剂，C30混凝土掺加的减水剂量为1.7kg/m3。所用的成型是试模是100mm×100mm×100mm，每次拌合10L。做C30混凝土各组试件的详细配比如下表1：

表1 C30混凝土试件配比

编号水泥（kg）掺合料取代量（%）矿粉（kg）粉煤灰（kg）石灰石粉（kg）掺合料比例水

（kg）砂子（kg）石子（kg）外加剂（kg）

A 3.47 ————— 1.7 6.7 12.08 0.017

X1 3.12 10 0.35 ——— 1.7 6.7 12.08 0.017

X2 2.78 20 0.68 ——— 1.7 6.7 12.08 0.017

X3 2.43 30 1.04 ——— 1.7 6.7 12.08 0.017

Z1 3.12 10 — 0.35 —— 1.7 6.7 12.08 0.017

Z2 2.78 20 — 0.68 —— 1.7 6.7 12.08 0.017

Z3 2.43 30 — 1.04 —— 1.7 6.7 12.08 0.017

Y1 3.12 10 —— 0.35 — 1.7 6.7 12.08 0.017

Y2 2.78 20 —— 0.68 — 1.7 6.7 12.08 0.017

Y3 2.43 30 —— 1.04 — 1.7 6.7 12.08 0.017

B1 3.12 10 0.17 0.17 — 1：1 1.7 6.7 12.08 0.017

B2 3.12 10 0.24 0.08 — 3：1 1.7 6.7 12.08 0.017

B3 3.12 10 0.08 0.24 — 1：3 1.7 6.7 12.08 0.017

C1 2.78 20 0.34 0.34 — 1：1 1.7 6.7 12.08 0.017

C2 2.78 20 0.48 0.16 — 3：1 1.7 6.7 12.08 0.017

C3 2.78 20 0.16 0.48 — 1：3 1.7 6.7 12.08 0.017

D1 2.43 30 0.51 0.51 — 1：1 1.7 6.7 12.08 0.017

D2 2.43 30 0.72 0.24 — 3：1 1.7 6.7 12.08 0.017

D3 2.43 30 0.24 0.72 — 1：3 1.7 6.7 12.08 0.017

H2 3.12 10 — 0.08 0.24 1：3 1.7 6.7 12.08 0.017

H3 3.12 10 — 0.24 0.08 3：1 1.7 6.7 12.08 0.017

这样，按照上述设计方案就完成了复合矿物掺合料混凝土配合比的设计，以此为基础来完成基本性能的试验。

参考文献

[1] 黄士元.高性能混凝土发展的回顾与思考[J].混凝土，2003（07）.

作者简介：薛灵莉（1974- ），女，河南开封人，开封市房产管理经营总公司，工程师，主要研究工程施工与材料检测。