高性能混凝土配合比设计.doc

高性能混凝土配合比设计

高性能混凝土配合比设计
摘要：高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，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。近年来，高性能混凝土的研究和应用日益受到人们的重视。作为一种现代混凝土，高性能混凝土在配制上的特点是低水胶比，选用优质原材料，并除水泥、水和集料外，必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂。本文论述高性能混凝土配制的主要技术途径和配比参数的合理选择，并阐述高性能混凝土配合比设计中存在的一些问题。
关键词：高性能混凝土；配合比设计；技术性质；高效外加剂；区别

影响高性能混凝土配制的因素及其技术性质

1耐久性
高性能混凝土配合比设计首先要保证其满足久性要求，这与普通混凝土不同。耐久性要求包括抗渗性、抗冻性、抗化学侵蚀性、抗碳化性和体积稳定性
以及碱一集料反应等。由于大多数造成混凝土劣化的原因都是有害介质通过水的侵入而发生的，所以混凝土抗渗性直接影响到混凝土的耐久性。
2强度
混凝土的强度是其最基本的性能特征。高层建筑、大跨度桥梁等都对混凝土强度提出了更高的要求。一般认为，只要水胶比低于0.4，各种强度等级的混凝土都可做成高性能混凝土。影响强度的主要因素是水胶比和矿物细掺料的用量。
3工作性
高性能混凝土拌合物的工作性比强度还重要，是保证混凝土浇筑质量的关键。高性能混凝土拌合物具有高流动性(坍落度应不小于120mm、可泵性，同时还应具有体积稳定、不离析、不泌水等特性。影响高性能混凝土拌合物的因素主要有水泥砂浆用量、集料级配、外加剂品种及用量等。

高速铁路高性能混凝土施工现场

高性能混凝土高性能混凝土建筑实例
高性能混凝土配制的外加剂
1活性矿物细掺料
在高性能混凝土中加入活性矿物细掺料，如硅粉，矿渣，粉煤灰，他们的主要活性组分都是活性Si02，活性Si0与界面上的水泥水化产物
Ca(OH)2发生二次反应，即火山灰反应，见下式:
xCa(OH)2+Si02+mH2O=xCaO.Si02+nH2O
生成的水化硅酸钙凝胶沉积在界面的孔隙内，提高了混凝土界面粘结强度和抗渗性。活性矿物细掺料细微颗粒均匀分散到水泥浆体中，填充水泥石孔隙，改善了混凝土的孔结构，提高了混凝土抗渗性。另外，活性矿物细掺料的掺入取代了部分水泥，降低了混凝土初期水化热，减少了温度裂缝。
2高效减水剂
为获得高强度，高性能混凝土的胶凝材料用量大、水胶比低，混凝土拌合物的屈服剪切应力和塑性粘性系数均高。为获得高工作性，高性能混凝土必须掺入高效减水剂。高效减水剂长链上有大量极性基团，由于其表面活性作用，会在水泥颗粒表面富集且定向排列，赋与胶凝材料颗粒表面强的负电荷，降低周围水的表面张力，且在电性斥力下，胶凝材料颗粒亦能充分分散，因而大大提高混凝土的流动性。目前常用的高效减水剂有茶磺酸盐甲醛缩合物和三聚氰胺(密胺)磺酸盐甲醛缩合物，其减水率可达15％-30％，可以使混凝土水胶比降低到0.2~0.3，同时获得很好的流动性。聚梭酸类减水剂是一类全新型的高性能减水剂，其分子结构呈梳形，能阻止混凝土坍落度损失，90min内坍落度基本无损失，且不会引起明显缓凝。
总之，掺入活性矿物细掺料的主要作用是改善水泥石与骨料的界面结构，提高界面粘结强度。掺入高效减水剂的主要作用是在低水胶比情况下获得高流动性。两者共同作用的结果是，混凝土拌合物水胶比低、流载性大，硬化水泥石密实度高、与骨料粘结强度大
配合比设计
1普通混凝土配合比设计的经验公式
普通混凝土配合比设计采用鲍罗米((Bolomy)公式计算水灰比W/C。鲍罗米公式如下:
式中一配制强度，MPa;
—水泥实际抗压强度，MPa;
σa,σb—经验系数。
2高性能混凝土配合比设计的经验公式
对高性能混凝土来说，由于活性矿物细掺料和高效减水剂的掺入，鲍罗米公式不再适用。万朝均在鲍罗米公式中引入与水胶比W/B有关的系数Y以及
矿物细掺料的活性指数A，即:

Y=-0.4952+5.514W/B
式中一配制强度，MPa;
σa,σb—经验系数。
计算用水量W时，可采用工作度方程。研究发现，在胶凝材料组成、高效减水剂用量一定时，保证坍落度不变所需的用水量与水胶比有下述直线关系:W=k1+k2W/B
式中k1，k2是由胶凝材料组成、高效减水剂用量以及所要求的混凝土工作度决定的常数，可由试验确定。
3高性能混凝土配合比-全新计算法
传统的高性能混凝土配合比设计是以经验为基础的半定量设计。陈建奎和王栋民是在建立普遍适用的混凝土体积模型的基础上，经科学推导求得了高性能混凝土用水量计算公式和砂率计算公式，结合传统的水灰(胶)比定则，提出了高性能混凝土配合比设计的个计算法。计算步骤如下：配置强度

式中—配制强度，MPa;
—混凝土立方体抗压强度标准值，MPa;
σ