高性能綠色混凝土配合比設計與泵送施工

姚曦

【摘 要】高性能綠色混凝土的優點是高耐久性、極好的工作性與高強度性。工程實際效果達不到預期，主要原因是制作高性能綠色混凝土的組成材料比例不合適或者技術較為落后。本文參考有關高性能綠色混凝土的設計原則和具體實例，積極調整相應的材料比例。主要講述對高性能綠色混凝土配制參數的合理選擇和配制過程中的主要技術應用，通過相關的例子說明在高性能綠色混凝土的制作過程中出現頻率較高的問題。

【關鍵詞】高性能綠色混凝土；配合比設計；主要技術

1 高性能綠色混凝土配合比設計的相關步驟和計算方法

首先對生產高性能綠色混凝土要用到的粗骨料，通過科學的采集取樣檢測出它的松散堆積密度γla，γla值通常在1480Kg/m3左右。對于強度等級為42.5普通硅酸鹽水泥來說，有效水膠比和混凝土設計強度有很大的關系，具體公式為：fcu，p=Aw（W/B）eff-1+D，其中，混凝土的設計強度用fcu，p表示，單位是MPa；有效水膠比表示用w（W/B）eff表示，而A和D則表示的是常數。接著根據有效水膠比對混凝土的實際水膠比進行計算，表達方式為：w（W/B）=w（W/B）eff[1-Σ（1-ki）wi]，wi表示的是膠凝材料中活性細摻料的質量分數，而細摻料的水化活性因子則由ki表示。

然后根據相關公式對最大用水量進行計算，參照科學性的方法得知，混凝土的設計強度和設計混凝土時所推薦的最大單位用水量之間存在可線性化的關系，具體可以用公式表示為：mwmax=204.64-0.71fcu，p，R=1.00，最大用水量用mwmax表示，單位為Kg/ m3，R表示相關系數。再根據混凝土的設計強度算出粗骨料的相關數據，包括它的體積分數和砂率。粗骨料的體積分數與混凝土設計強度存在線性關系，具體表示為：Vla=0.635+7.11×10-4fcu，p，R=1.00，其中Vla表示的是體積分數；粗集料的體積分數和砂率Rs也存在一定的線性關系，可以表示為：Rs=1.08-Vla，混凝土中粗骨料和細骨料的用量也存在某種關系，可以表示為：ms=ma×Rs/（1-Rs），粗骨料用量ma可以用ma=Vlaγla這個公式算出來，γla表示的是粗骨料的松堆積密度。

按照以上的相關公式和計算步驟，將數據帶入后便可得到配制高性能綠色混凝土的具體資料。在使用這套流程時，僅僅只需要知道粗骨料的實測松散堆積密度和涉及到的設計強度即可。一般情況下，我們會將原材料的相關參數設定為默認值。在整個運算步驟中，可以得到混凝土其他材料的摻量和總體容量等，參照運算出來的這個結果，施工者可以根據建議的用水量和實際用水量的關系，靈活的對活性細摻料的摻量進行調節，得到最后的混凝土配合比。

2 高性能綠色混凝土配合比的設計原則

高性能綠色混凝土是近年來研究出的新型混凝土，它的特點就是施工性好，不會出現泌水和離析的現象；緩凝效果好，運輸過程中的塌落度損失比較小，施工時能夠充分包裹鋼筋和充實模板；還具有良好的體積穩定性和高耐久性。與普通的混凝土相比較，高性能綠色混凝土的組成成分比較多，有極好的致密性和均勻性，在技術性能上得到明顯的進步。有關研究表明，高性能綠色混凝土配合比的設計其實更為重要，一般來說需要遵守以下規定：嚴格挑選配制高性能綠色混凝土的原材料，挑選不低于強度等級為42.5的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，水泥的比表面積不應超過350m2/Kg，并且和高效緩凝減水劑具有良好的互容性；細骨料選擇細度模數大于2.6的Ⅱ區優質中砂；粗骨料選擇優質的5～20mm或5～25mm連續級配的碎石；在可以滿足高性能綠色混凝土配制強度下，應用到的膠凝材料應該盡量少，即選擇低用水量、低水泥用量，水膠比適當，另外混凝土的漿體體積率應當保證到最小程度，最高不能超過0.32 m3/ m3；選擇活性細摻料與高效緩凝減水劑雙摻等方法，摻入高效緩凝減水劑是為了能夠在低水膠比的情況下使混凝土獲得更好的流動性和更長的凝結時間，還有能滿足混凝土的抗裂性和耐久性等特殊功能；最好選擇減水率高、緩凝效果好、和水泥相容性好的高效緩凝減水劑，用來增強混凝土流動性和使用性能，一般選擇減水率大于20%的聚羧酸類減水劑；活性細摻料選擇F類Ⅰ級粉煤灰或者S95級礦粉，來增強混凝土的施工性，延長混凝土的使用壽命，提高混凝土的耐久性，并且還能夠達到節約水泥用量和提高經濟效益的作用；考慮一定的經濟因素，選擇合理的配制材料。

3 高性能綠色混凝土配合比的設計實例

3.1 實例概況

某文體中心屋面結構有12根長度為28米的后張法預應力現澆梁及梁板組成，混凝土的設計強度等級為C45，為滿足工程的進展速度，混凝土28天的抗壓強度要求不低于55Mpa?；炷恋某跏继涠群腿氡锰涠确謩e為200±30mm和150±30mm，混凝土的終凝時間必須超出12小時。整個屋面混凝土用量約1200m3，要求一次性澆筑完畢，混凝土的設計要求，是要具有良好的緩凝性、較強的耐久性等整體性能。

3.2 工程選用的材料類型及混凝土配合比

工程中用到的水泥是P·O42.5水泥，標準稠度需水量為28.3%，28天抗壓強度為51.5Mpa；煤灰選用的是F類Ⅰ級粉煤灰，細度為8.5%，需水量為93%，燒失量為3.4%；外加劑選用高效緩凝減水劑，它的主要功能是能夠高效減水及可泵緩凝，減水率為24%；細骨料采用的是細度模數為2.7的Ⅱ區中砂，含泥量為1.0%，泥塊含量為0.5%；粗骨量采用的是粒徑為5～25mm的連續級配碎石，含泥量為0.9%，針片狀含量為7.0%，壓碎值為6%。以上所有原材料的各項指標都和國家標準相符合。

3.3 配合比的最終成果

基于對高性能綠色混凝土的需求及工程要求達到的硬件水準，在一定的環境下，選擇合適的主要參數，例如水膠比、砂率等，對各組成材料的單位用量進行計算，并且與標準的參數進行比對。結果表明：

（1）加入不同的外加劑品種和不同量的外加劑，會使配制的混凝土的坍落度損失、施工性、強度等性能造成差異，在對混凝土進行配制時，應該選擇合適的外加劑和加入的數量。通常情況下，外加劑的摻量應該保持在1.0%～1.4%之間，摻量的過多會讓使混凝土發生泌水，也會使水泥漿出現流失現象，從而導致骨料發生離析的問題，導致混凝土的強度變小。

（2）若混凝土坍落度的檢測值達到工程的設計要求，則表示新拌混凝土具有良好的施工性。

（3）對高性能綠色混凝土施工性和強度的影響比較明顯的是砂率的使用。研究表明，使用砂率的最佳范圍為36%～42%，使用在這個范圍內的砂率，混凝土的施工性和強度都得到了明顯的強化和提高。

4 高性能綠色混凝土的施工工藝

對原材料的安置、擺放、整體檢查和抽樣檢查必須按照要求進行，并控制好原材料的堆放地點；對混凝土的用水量也應當進行嚴格的控制，按照標準每天的對粗集料和細集料的含水率檢測兩次、記錄并作比較，及時的對混凝土的配合比進行調整；混凝土高效減水劑的加入選用后摻法，在加入到混凝土混合料中后應當繼續對其進行攪拌，一般不能少于25s；應該對原材料的使用量進行自動的計量，并且對計量設備進行定期的檢查和校正；用強制式攪拌設備將稱量好的混合料進行拌和，并且科學性的對其定期抽檢，通常對混凝土的坍落度和強度進行抽檢；當應用泵送技術時，應該滿足混凝土可泵性的使用條件，此外還應該注意坍落度是否形成了堵管和爆管的現象。

5 結語

設計高性能綠色混凝土的配合比時，把粗骨料的松散堆積密度作為起點，通過混凝土的設計強度來計算出水膠比、粗骨料摻量、細骨料摻量和砂率，最后根據用水量決定所摻活性細摻料的比例大小。設計出高性能綠色混凝土的配比的計算方法，簡單快捷，方便操作；按照本文所說的高性能綠色混凝土配合比計算方法設計出來的高性能綠色混凝土，不僅表現出比預期還要好的抗壓強度，而且混凝土的后期強度增長比較明顯，滿足了設計要求，為以后研究更好的混凝土奠定了基礎。在科學技術飛速發展的今天，制成高性能綠色混凝土的方法還有很多，在保留原來高性能綠色混凝土配合比的同時，加入具有活性礦物的細摻料或者選用高效減水劑，也可以制成高性能綠色混凝土。并且可以降低生產成本，對環境起到保護作用。因此，高性能綠色混凝土可以被看作是一種可持續發展性資源，對其進行更加深入的研究十分必要。

【參考文獻】

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[責任編輯：楊玉潔]