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【摘 要】当前,随着国民经济的深入发展,高强混凝土广泛应用于大型结构物的建设之中,从我国当前的设计、施工技术水平出发,一般将抗压强度大于50MPa者称为高强度混凝土,100MPa以上者称为超高强混凝土。
为了减轻自重,增大跨径,现代高架、立体交叉和大型桥梁等混凝土结构均采用高强混凝土。配制高强混凝土可以采用加压、加压振动或加压振动真空脱水工艺;采用聚合物浸渍;采用高压蒸养;采用高效减水剂等措施。其中,采用高效减水剂简便可行,在原材料质量保证的条件下,采用一般的振动成型工艺,就可以制得80~100MPa的高强混凝土,在施工实践中方便有效。使用中取得节能(取消蒸汽养护或缩短蒸养时间)、节省水泥用量和降低工程造价等经济技术效果。
现就采用高效减水剂配制高强混凝土的原理、原材料选择及设计论述如下:
【关键词】高强度混凝土;配合比设计
Mix ration design of high-strength concrete
Zhou Cun-ying
(Shaanxi Mingtai Project Construction Co. Ltd. Xi'an Shaanxi 710000)
【Abstract】At present, with further development of national economy, high strength concrete used in construction of large structures, from our current design, the starting level of construction technology, generally known as the compressive strength greater than those of high strength concrete 50Mpa, 100Mpa above as high-strength concrete. In order to reduce weight, increase the span, modern overhead, bridges, grade separation and large concrete structures are made of high strength concrete. Preparation of high-strength concrete can be pressurized, pressurized vibration or pressure vibration of vacuum dehydration; by polymer impregnation; using high-pressure steam curing; Superplasticizer other measures. Among them, the use of superplasticizer is simple and feasible, in terms of quality assurance of raw materials, commonly used in vibration molding process, can be obtained 80~100MPa of high strength concrete, in construction practice convenient and effective. Used to obtain energy (steam curing cancel or shorten the steam curing time), save cement consumption and reduce project cost and other economic and technological effects.
【Key words】High strength concrete; Mix ration design
1. 原理
高强混凝土是由水泥、集料、水及一些外加产品所组成,组成材料的质量和工作性的好坏,会直接影响混凝土的工程质量和造价。混凝土的强度是由集料强度,水泥浆强度和集料与水泥浆之间粘结强度所组成,将混凝土作为整体看时,后者是薄弱环节。在普通混凝土中,粘结面破环是最常见的破坏形式,所以混凝土的强度主要取决于水泥浆强度及其与集料表面的粘结强度,而水泥浆的强度及其与集料间的粘结强度又与水泥标号、水灰比及集料的性质有密切关系。
配制高强混凝土的关键在于提高混凝土的密实度,混凝土的孔隙主要来源于为满足混凝土和易性而在制备混凝土时增加的水分,因此,降低水灰比就成为提高混凝土密实度的一个重要手段,采用高效减水剂效果显著,水灰比可降到0.25左右。
高效减水剂具有减水率高、引气性低、不含CL离子或含CL离子量微量、对混凝土凝结硬化没有多大影响等条件。这样,可较大幅度地减少混凝土中的用水量,提高密实度,进而提高混凝土的强度。
2. 原材料的技术要求及选择
2.1 水泥。
并非所有高强水泥都能配制出高强度混凝土,高强度混凝土用水泥应从矿物组成和细度两方面考虑,增加水泥中早强和高强的矿物成分的含量,矿物成分中硅酸三钙(C3S)和铝酸三钙(C3A)含量应较高,特别是C3S的含量要高。细度比按表面积计,应达到4000~6000cm3/g以上。研究表明,当水泥细度比表面积为6000cm3/g,水灰比为0.2时,水泥净浆的抗压强度可达215MPa。水泥宜选用不低于42.5硅酸盐水泥。普通硅酸盐水泥和早强硅酸盐水泥,熟料的矿物组成、含碱量、细度等均会影响减水剂的分散效应和减水效果,因此需对水泥安定性、细度、初终凝时间、强度(3天、7天、28天)进行检验,必须符合规范要求。
配制高强度混凝土需用较多的水泥,水泥用量增加混凝土强度也随着增加,但在实际中发现,水泥达到一定的数量,对混凝土强度的作用就不显著了,而且增加水泥用量会增大水泥水化热和增大收缩,增加工程造价。因此,混凝土强度在C50~C60之间时,水泥用量一般控制不超过500Kg/m3,配制更高强度的混凝土时,水泥用量最好也控制在550Kg/m3之内,水泥和矿物掺和料的总量不应大于600Kg/m3。
2.2 集料。
集料与水泥砂浆界面强度取决于水泥与集料两方面的性质,对于高强度混凝土,由于水灰比的减小,混凝土中的水泥强度显著提高,集料性能对混凝土强度产生很大影响。集料与水泥浆之间有良好的物理吸附和化学吸附时,界面强度就高,则混凝土强度就高。为了增加界面的粘结强度,以采用表面粗糙,有棱角,近似正方形的碎石为好,以形成具有高摩擦力的骨架,尤其是石灰岩的碎石更好,这可能是石灰岩的矿物质成份与水泥浆有较好的结合所致。
比重是集料质量的一个重要指标,混凝土的容量是由集料的比重支配的,混凝土技术上所要求的集料比重是指包括内部毛孔隙在内的集料的重量与同体积水的重量之比,也叫视比重或表观密度。越是孔多、含风化颗粒、软颗粒多的集料,比重越小、强度越低、稳定性越差。一般视比重在2.65g/cm3以上为好。
集料的容重是混凝土配合比设计的基础,是指集料在松散状态下单位容积的质量,对于一定表观密度的集料,容重越大,意味着用水泥填充的空隙越小。对提高混凝土强度越有利。一般容重不小于1.45g/cm3。
集料的强度要求高于混凝土的设计强度,一般7×7×7(cm)立方体的饱水极限抗压强度与混凝土的设计强度之比,对大于60MPa混凝土规范规定为大于1.5倍,推荐用2.0倍,优质集料的抗压强度在100MPa以上,如玄武岩、硬质砂岩、石灰岩等沉降岩。
从立方体试件中所测得的岩石抗压强度代表母岩的一种性质,并不能完全反映集料在混凝土中的受力情况,混凝土受压时,大量的集料处于受折,受剪的情况。为了更接近的反映集料实际的受力情况,常用压碎值表示集料的力学性能。规范规定C40～C60的混凝土,粗集料的压碎值不大于12%,对于饱水极限抗压强度100MPa以上的岩石,压碎值基本小于8%。
配制高标号混凝土,石子的级配、粒径非常重要。虽然间断级配对提高强度有利,但考虑到连续级配能改善混凝土的和易性,所以一般采用连续级配。一般随粒径的增大,强度逐步下降。原因是大颗粒集料内部有缺陷的机率大,而小颗粒则较致密能增加与砂浆的粘结面,且界面受力较均匀。因此,对于强度等级为C60的混凝土其粗骨料的最大粒径不应大于31.5mm,对于强度等级高于C60的混凝土将集料的最大粒径控制在25mm以下,含泥量应小于0.5%,针片状颗粒含量不宜大于5%,泥块含量不宜大于0.2%。试验证明,大于25mm的粗集料很难配制抗压强度超过70或80MPa的高强度混凝土。细集料最好选用洁净、圆形颗粒、质地坚硬、级配良好的中砂,砂子的细度模数宜大于2.6,含泥量应小于2%。
有害物质的含量必须符合国家规范要求。其中有机质是指植物分解所产生的腐质酸和丹宁酸,它们会与水泥浆中的钙发生反应,生成不溶性的有机酸钙,妨碍水泥水化反应的进行,降低混凝土强度。其中,碱-集料反应是指岩石中活性氧化硅与水泥中碱的反应起膨胀作用,它会影响混凝土的强度。
2.3 减水剂。
由于减水,将对混凝土的强度、抗冻、抗渗等一系列物理、力学性质产生良好的影响。将减水能力强,引气量低的减水剂称为高效减水剂,减水率可达12%~15%,高效减水剂的常用掺量为水泥用量的0.5%~1.8%,例如,FDN高效减水剂。实践证明掺减水剂能改善混凝土的初始和易性,但往往其塌落度损失比不掺减水剂的混凝土大。
2.4 矿物活性物质。
在高强混凝土中,常用的超细矿物活性材料有:粉煤灰、硅粉、沸石粉及高炉煤渣等。水灰比较低的高强度混凝土,其水泥中有一部分水泥是永远不能水化的,只能起填充作用。因此,有必要以超细矿物活性材料来置换水泥,以提高水泥的水化,提高混凝土的密实度,改善水泥石与集料间的界面结构,提高拌和物的工作性能,来促进高强混凝土的强度。其中,掺加粉煤灰能够减少混凝土中的空隙,明显提高混凝土的强度,增强混凝土的外观视觉感。加入粉煤灰后增加的强度,比增加同样重量水泥所增加的强度大,其早期强度发展较慢,后期强度发展较快;掺加粉煤灰后有利于降低水化热和推迟水化热出现高峰的时间,对施工大体积混凝土结构非常有利;掺加粉煤灰代替部分水泥,能减少混凝土的收缩,且提高混凝土的抗渗性。
配制高强度混凝土的粉煤灰,通常要求:烧矢量<5%,含水量不大于1%,细度为通过45μm方孔筛的量不小于25.0%,MgO<5%,粉煤灰的掺量,一般为水泥重量的15%～30%。
在实际高强混凝土配合比设计中,掺加矿物活性物质的品种及用量,要通过试验来确定,保证不影响混凝土的凝结、硬化和体积安定性,而且对钢筋没有腐蚀促进作用。
2.5 水。
拌制混凝土,应使用饮用的自来水和清洁的天然水。不许含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质。不许使用含有机质杂质的沼泽水、含腐植酸或其它酸、盐的工业废水和污水。盐类总含量超过2000mg/L或硫酸盐含量超过600mg/L,CL离子含量超过500mg/L,PH<4的水不能用于拌制和养护混凝土。
2.6 水灰比和砂率。
水灰比是混凝土内水与水泥的重量比,它是衡量混凝土质量的重要指标,是高强混凝土的重要参数,在一定的范围内,当水泥的标号确定以后,水灰比越小,混凝土的强度则越高,但水灰比的降低使工作性质变坏,为保证施工所需的和易性,需通过高效减水剂来解决。
一般情况下,水泥水化需要0.4倍水泥重量的水才能完成,例如水灰比小于0.4,则水泥水化不完全,降低水灰比后,尽管水泥水化完全,但未水化的水泥颗粒又可作为强的填充料发挥作用,或用超细矿物质代替多余的水泥,节约了水泥,又使混凝土强度得以提高。配制高强混凝土其水灰比不应超过0.35,查阅相关资料得知,国外一些工程师所采用的高强混凝土配合比其水灰比更低,有的只有0.2,配制80MPa混凝土水灰比宜选用0.3～0.32,配制100MPa混凝土水灰比宜选用0.25～0.28。
砂率,从理论上讲,应该是强度等级越高,砂率越低。这是因为,较低的砂率可以充分发挥粗集料的骨架作用,也可降低水泥用量,但砂率过低,混凝土的和易性变坏。一般情况下高强混凝土的砂率宜控制在28～34%。
3. C50高强混凝土配合比设计
依据上述理论,配制C50梁板混凝土塌落度为50~70mm。
原材料:水泥选用唐山冀东盾石牌P•O42.5R水泥,粗集料采用最大粒径25cm的石灰岩轧制碎石,细集料采用唐河砂场洁净河砂、细度模数为2.76的中砂。水为饮用水,减水剂采用山西黄腾FDN高效早强减水剂,减水率为18%,不掺加粉煤灰。配比试验用15×15×15(cm)标准制件分3天、7天、28天三个龄期,标准养护。
水泥、粗、细集料、水的技术指标及试验检测结果参见表1～表3:
根据《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204-92),达到95%的保证率,混凝土的试配强度:
fcu,o =fcu,k+1.645×δ=50×1.645×6=59.87MPa
水灰比:
W/C =αa×fce/(fcu,o+αa×αb×fce)
=0.46×58.7/(59.87+0.46×0.07×58.7)
=0.44
其中 fcu,o——混凝土配制强度;
fcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值;
fce ——28天水泥强度实测值;
δ——混凝土配合比校正系数;
碎石回归系数αa =0.46αb =0.07。
根据高强理论,水灰比选择0.33,根据塌落度要求50~70mm,用水量选择195Kg,FDN的减水率为18%,则用水量为:195-195×0.18=160Kg
水泥用量为:160/0.33=485Kg
砂率:按25%~34%的要求选择32%。
高效减水剂FDN的用量,根据塌落度及FDN的最佳掺加效果为1%,选择1%,及485×1%=4.85Kg。
用质量法计算各材料用量,假定容重为2450Kg/m3,每立方米混凝土试配的材料用量为:485+160+S+G=2450;S/(G+S)=32%
则 S=578Kg G=1227Kg
则试配比为:C:W:S:G=485:160:578:1227=1:0.33:1.19:2.53
1%FDN为4.85Kg
按计算配合比,水泥用量不变,采用0.31、0.33、0.35三种水灰比试配,制成试件,确定水灰比为0.33时强度符合强度要求。
经过试拌,实测容量为2457Kg/m3,塌落度为70mm,标准养护,测3天、7天、28天的强度如下:
其强度满足试配强度要求,各原材料可不做调整,理论配合比为
1:0.33:1.19:2.53+1%FDN
同时满足工地梁板张拉时强度达到100%的要求,固可用于工地施工。
高强混凝土设计配合比确定后,尚应用该配合比进行不少于6次的重复试验进行验证,其平均值不应低于配制强度,否则将重新确定试验。
[文章编号]1006-7619(2010)06-02-502
为了减轻自重,增大跨径,现代高架、立体交叉和大型桥梁等混凝土结构均采用高强混凝土。配制高强混凝土可以采用加压、加压振动或加压振动真空脱水工艺;采用聚合物浸渍;采用高压蒸养;采用高效减水剂等措施。其中,采用高效减水剂简便可行,在原材料质量保证的条件下,采用一般的振动成型工艺,就可以制得80~100MPa的高强混凝土,在施工实践中方便有效。使用中取得节能(取消蒸汽养护或缩短蒸养时间)、节省水泥用量和降低工程造价等经济技术效果。
现就采用高效减水剂配制高强混凝土的原理、原材料选择及设计论述如下:
【关键词】高强度混凝土;配合比设计
Mix ration design of high-strength concrete
Zhou Cun-ying
(Shaanxi Mingtai Project Construction Co. Ltd. Xi'an Shaanxi 710000)
【Abstract】At present, with further development of national economy, high strength concrete used in construction of large structures, from our current design, the starting level of construction technology, generally known as the compressive strength greater than those of high strength concrete 50Mpa, 100Mpa above as high-strength concrete. In order to reduce weight, increase the span, modern overhead, bridges, grade separation and large concrete structures are made of high strength concrete. Preparation of high-strength concrete can be pressurized, pressurized vibration or pressure vibration of vacuum dehydration; by polymer impregnation; using high-pressure steam curing; Superplasticizer other measures. Among them, the use of superplasticizer is simple and feasible, in terms of quality assurance of raw materials, commonly used in vibration molding process, can be obtained 80~100MPa of high strength concrete, in construction practice convenient and effective. Used to obtain energy (steam curing cancel or shorten the steam curing time), save cement consumption and reduce project cost and other economic and technological effects.
【Key words】High strength concrete; Mix ration design
1. 原理
高强混凝土是由水泥、集料、水及一些外加产品所组成,组成材料的质量和工作性的好坏,会直接影响混凝土的工程质量和造价。混凝土的强度是由集料强度,水泥浆强度和集料与水泥浆之间粘结强度所组成,将混凝土作为整体看时,后者是薄弱环节。在普通混凝土中,粘结面破环是最常见的破坏形式,所以混凝土的强度主要取决于水泥浆强度及其与集料表面的粘结强度,而水泥浆的强度及其与集料间的粘结强度又与水泥标号、水灰比及集料的性质有密切关系。
配制高强混凝土的关键在于提高混凝土的密实度,混凝土的孔隙主要来源于为满足混凝土和易性而在制备混凝土时增加的水分,因此,降低水灰比就成为提高混凝土密实度的一个重要手段,采用高效减水剂效果显著,水灰比可降到0.25左右。
高效减水剂具有减水率高、引气性低、不含CL离子或含CL离子量微量、对混凝土凝结硬化没有多大影响等条件。这样,可较大幅度地减少混凝土中的用水量,提高密实度,进而提高混凝土的强度。
2. 原材料的技术要求及选择
2.1 水泥。
并非所有高强水泥都能配制出高强度混凝土,高强度混凝土用水泥应从矿物组成和细度两方面考虑,增加水泥中早强和高强的矿物成分的含量,矿物成分中硅酸三钙(C3S)和铝酸三钙(C3A)含量应较高,特别是C3S的含量要高。细度比按表面积计,应达到4000~6000cm3/g以上。研究表明,当水泥细度比表面积为6000cm3/g,水灰比为0.2时,水泥净浆的抗压强度可达215MPa。水泥宜选用不低于42.5硅酸盐水泥。普通硅酸盐水泥和早强硅酸盐水泥,熟料的矿物组成、含碱量、细度等均会影响减水剂的分散效应和减水效果,因此需对水泥安定性、细度、初终凝时间、强度(3天、7天、28天)进行检验,必须符合规范要求。
配制高强度混凝土需用较多的水泥,水泥用量增加混凝土强度也随着增加,但在实际中发现,水泥达到一定的数量,对混凝土强度的作用就不显著了,而且增加水泥用量会增大水泥水化热和增大收缩,增加工程造价。因此,混凝土强度在C50~C60之间时,水泥用量一般控制不超过500Kg/m3,配制更高强度的混凝土时,水泥用量最好也控制在550Kg/m3之内,水泥和矿物掺和料的总量不应大于600Kg/m3。
2.2 集料。
集料与水泥砂浆界面强度取决于水泥与集料两方面的性质,对于高强度混凝土,由于水灰比的减小,混凝土中的水泥强度显著提高,集料性能对混凝土强度产生很大影响。集料与水泥浆之间有良好的物理吸附和化学吸附时,界面强度就高,则混凝土强度就高。为了增加界面的粘结强度,以采用表面粗糙,有棱角,近似正方形的碎石为好,以形成具有高摩擦力的骨架,尤其是石灰岩的碎石更好,这可能是石灰岩的矿物质成份与水泥浆有较好的结合所致。
比重是集料质量的一个重要指标,混凝土的容量是由集料的比重支配的,混凝土技术上所要求的集料比重是指包括内部毛孔隙在内的集料的重量与同体积水的重量之比,也叫视比重或表观密度。越是孔多、含风化颗粒、软颗粒多的集料,比重越小、强度越低、稳定性越差。一般视比重在2.65g/cm3以上为好。
集料的容重是混凝土配合比设计的基础,是指集料在松散状态下单位容积的质量,对于一定表观密度的集料,容重越大,意味着用水泥填充的空隙越小。对提高混凝土强度越有利。一般容重不小于1.45g/cm3。
集料的强度要求高于混凝土的设计强度,一般7×7×7(cm)立方体的饱水极限抗压强度与混凝土的设计强度之比,对大于60MPa混凝土规范规定为大于1.5倍,推荐用2.0倍,优质集料的抗压强度在100MPa以上,如玄武岩、硬质砂岩、石灰岩等沉降岩。
从立方体试件中所测得的岩石抗压强度代表母岩的一种性质,并不能完全反映集料在混凝土中的受力情况,混凝土受压时,大量的集料处于受折,受剪的情况。为了更接近的反映集料实际的受力情况,常用压碎值表示集料的力学性能。规范规定C40～C60的混凝土,粗集料的压碎值不大于12%,对于饱水极限抗压强度100MPa以上的岩石,压碎值基本小于8%。
配制高标号混凝土,石子的级配、粒径非常重要。虽然间断级配对提高强度有利,但考虑到连续级配能改善混凝土的和易性,所以一般采用连续级配。一般随粒径的增大,强度逐步下降。原因是大颗粒集料内部有缺陷的机率大,而小颗粒则较致密能增加与砂浆的粘结面,且界面受力较均匀。因此,对于强度等级为C60的混凝土其粗骨料的最大粒径不应大于31.5mm,对于强度等级高于C60的混凝土将集料的最大粒径控制在25mm以下,含泥量应小于0.5%,针片状颗粒含量不宜大于5%,泥块含量不宜大于0.2%。试验证明,大于25mm的粗集料很难配制抗压强度超过70或80MPa的高强度混凝土。细集料最好选用洁净、圆形颗粒、质地坚硬、级配良好的中砂,砂子的细度模数宜大于2.6,含泥量应小于2%。
有害物质的含量必须符合国家规范要求。其中有机质是指植物分解所产生的腐质酸和丹宁酸,它们会与水泥浆中的钙发生反应,生成不溶性的有机酸钙,妨碍水泥水化反应的进行,降低混凝土强度。其中,碱-集料反应是指岩石中活性氧化硅与水泥中碱的反应起膨胀作用,它会影响混凝土的强度。
2.3 减水剂。
由于减水,将对混凝土的强度、抗冻、抗渗等一系列物理、力学性质产生良好的影响。将减水能力强,引气量低的减水剂称为高效减水剂,减水率可达12%~15%,高效减水剂的常用掺量为水泥用量的0.5%~1.8%,例如,FDN高效减水剂。实践证明掺减水剂能改善混凝土的初始和易性,但往往其塌落度损失比不掺减水剂的混凝土大。
2.4 矿物活性物质。
在高强混凝土中,常用的超细矿物活性材料有:粉煤灰、硅粉、沸石粉及高炉煤渣等。水灰比较低的高强度混凝土,其水泥中有一部分水泥是永远不能水化的,只能起填充作用。因此,有必要以超细矿物活性材料来置换水泥,以提高水泥的水化,提高混凝土的密实度,改善水泥石与集料间的界面结构,提高拌和物的工作性能,来促进高强混凝土的强度。其中,掺加粉煤灰能够减少混凝土中的空隙,明显提高混凝土的强度,增强混凝土的外观视觉感。加入粉煤灰后增加的强度,比增加同样重量水泥所增加的强度大,其早期强度发展较慢,后期强度发展较快;掺加粉煤灰后有利于降低水化热和推迟水化热出现高峰的时间,对施工大体积混凝土结构非常有利;掺加粉煤灰代替部分水泥,能减少混凝土的收缩,且提高混凝土的抗渗性。
配制高强度混凝土的粉煤灰,通常要求:烧矢量<5%,含水量不大于1%,细度为通过45μm方孔筛的量不小于25.0%,MgO<5%,粉煤灰的掺量,一般为水泥重量的15%～30%。
在实际高强混凝土配合比设计中,掺加矿物活性物质的品种及用量,要通过试验来确定,保证不影响混凝土的凝结、硬化和体积安定性,而且对钢筋没有腐蚀促进作用。
2.5 水。
拌制混凝土,应使用饮用的自来水和清洁的天然水。不许含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质。不许使用含有机质杂质的沼泽水、含腐植酸或其它酸、盐的工业废水和污水。盐类总含量超过2000mg/L或硫酸盐含量超过600mg/L,CL离子含量超过500mg/L,PH<4的水不能用于拌制和养护混凝土。
2.6 水灰比和砂率。
水灰比是混凝土内水与水泥的重量比,它是衡量混凝土质量的重要指标,是高强混凝土的重要参数,在一定的范围内,当水泥的标号确定以后,水灰比越小,混凝土的强度则越高,但水灰比的降低使工作性质变坏,为保证施工所需的和易性,需通过高效减水剂来解决。
一般情况下,水泥水化需要0.4倍水泥重量的水才能完成,例如水灰比小于0.4,则水泥水化不完全,降低水灰比后,尽管水泥水化完全,但未水化的水泥颗粒又可作为强的填充料发挥作用,或用超细矿物质代替多余的水泥,节约了水泥,又使混凝土强度得以提高。配制高强混凝土其水灰比不应超过0.35,查阅相关资料得知,国外一些工程师所采用的高强混凝土配合比其水灰比更低,有的只有0.2,配制80MPa混凝土水灰比宜选用0.3～0.32,配制100MPa混凝土水灰比宜选用0.25～0.28。
砂率,从理论上讲,应该是强度等级越高,砂率越低。这是因为,较低的砂率可以充分发挥粗集料的骨架作用,也可降低水泥用量,但砂率过低,混凝土的和易性变坏。一般情况下高强混凝土的砂率宜控制在28～34%。
3. C50高强混凝土配合比设计
依据上述理论,配制C50梁板混凝土塌落度为50~70mm。
原材料:水泥选用唐山冀东盾石牌P•O42.5R水泥,粗集料采用最大粒径25cm的石灰岩轧制碎石,细集料采用唐河砂场洁净河砂、细度模数为2.76的中砂。水为饮用水,减水剂采用山西黄腾FDN高效早强减水剂,减水率为18%,不掺加粉煤灰。配比试验用15×15×15(cm)标准制件分3天、7天、28天三个龄期,标准养护。
水泥、粗、细集料、水的技术指标及试验检测结果参见表1～表3:
根据《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204-92),达到95%的保证率,混凝土的试配强度:
fcu,o =fcu,k+1.645×δ=50×1.645×6=59.87MPa
水灰比:
W/C =αa×fce/(fcu,o+αa×αb×fce)
=0.46×58.7/(59.87+0.46×0.07×58.7)
=0.44
其中 fcu,o——混凝土配制强度;
fcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值;
fce ——28天水泥强度实测值;
δ——混凝土配合比校正系数;
碎石回归系数αa =0.46αb =0.07。
根据高强理论,水灰比选择0.33,根据塌落度要求50~70mm,用水量选择195Kg,FDN的减水率为18%,则用水量为:195-195×0.18=160Kg
水泥用量为:160/0.33=485Kg
砂率:按25%~34%的要求选择32%。
高效减水剂FDN的用量,根据塌落度及FDN的最佳掺加效果为1%,选择1%,及485×1%=4.85Kg。
用质量法计算各材料用量,假定容重为2450Kg/m3,每立方米混凝土试配的材料用量为:485+160+S+G=2450;S/(G+S)=32%
则 S=578Kg G=1227Kg
则试配比为:C:W:S:G=485:160:578:1227=1:0.33:1.19:2.53
1%FDN为4.85Kg
按计算配合比,水泥用量不变,采用0.31、0.33、0.35三种水灰比试配,制成试件,确定水灰比为0.33时强度符合强度要求。
经过试拌,实测容量为2457Kg/m3,塌落度为70mm,标准养护,测3天、7天、28天的强度如下:
其强度满足试配强度要求,各原材料可不做调整,理论配合比为
1:0.33:1.19:2.53+1%FDN
同时满足工地梁板张拉时强度达到100%的要求,固可用于工地施工。
高强混凝土设计配合比确定后,尚应用该配合比进行不少于6次的重复试验进行验证,其平均值不应低于配制强度,否则将重新确定试验。
[文章编号]1006-7619(2010)06-02-502