杭州华隧工程劳务有限公司 浙江杭州 031000
摘要：高强混凝土成品结构从原材料选择到最终成品要经历原材料选择、配合比设计、混合料搅拌、混合料运输、混合料振捣、成品养生、成品保护等环节。选材作为高强混凝土配合比设计的首要环节，原材料选择的好坏直接影响水泥混凝土的工作性和强度发展要求。本文以某高速公路桥梁工程现浇梁片为工程背景，对高强混凝土配合比设计中所用原材料的选择进行初步分析，为同类工程提供借鉴。
关键词：高强混凝土配合比设计原材料选择
1工程概况
某高速公路桥梁工程现浇梁片，采用泵送方法施工，现场有比水泥南方P.052.5级及南方P.042.5级普通硅酸盐水泥供选择、天然中砂，5~20mm碎石，外加剂为聚羧酸高性能减水剂，掺量为胶结料的1.3％，减水率大于25%，，混凝土单方用水量为160kg。
2原材料
2.1水泥
在配制高强混凝土时，水泥的强度等级的选用要求应高于相对应的混凝土强度等级，或者是略低于混凝土的强度等级，最好控制在水泥混凝土对应强度等级的0.9~1.5倍范围内，方能满足《公路桥涵施工技术规范》中胶凝物质的数量最高控制范围要求。为便于对试验数据进行分析，结合工程概况中的数据，根据鲍罗米混凝土强度公式fcu.0=0.304fce(C/W+0.62)分别计算水胶比，基准水泥用量等参数如表1和表2所示。
过上述表1和表2中数据比较，在相同用水量和高性能减水剂掺配比例的前提下，为保证混合料具有相同的工作度，采用南方P.042.5级水泥配制C50强度等级混凝土根据鲍罗米混凝土强度公式fcu.0=0.304fce(C/W+0.62)计算所得水泥用量远远大于《公路桥涵施工技术规范》要求范围，按照工程经验需要通过掺入部分外掺料(硅粉和粉煤灰)在混凝土中兼起活性粘结料和填料的作用，以实现减低水泥用量，提高混凝土强度的目的；而采用南方P.052.5级水泥配制C50强度等级混凝土，水泥用量完全可以不借助掺入外掺料(硅粉和粉煤灰)就可以满足规范用量要求。从施工实践证明可知，水泥混凝土中胶凝物质的数量直接影响到水泥石与界面的粘结力，为保证具有一定的工作度，应增加砂浆中胶凝材料的比例，水泥用量要高，但一般不宜超过桥涵规范要求范围内，否则，易于引起水化期间散热太慢或收缩量过大等问题。从经济上考虑，就应减少水泥用量，最好是掺加一部分高质量的粉煤灰或者其它粉状硅质材料来提高混凝土强度，把水化放热和干缩负作用减少到最低限度。
2.2骨料
2.2.1细骨料
细骨料可分为天然砂和机制砂，在高强混凝土组成中，细集料所占比例同样要比普通强度混凝土所用的量要少些。作为混凝土填充材料，在地材相对丰富的地方，优先使用含泥、含粉量低，级配良好的天然中砂或粗砂，最好是圆形颗粒级配良好的天然河砂，以采用洁净的石英质河砂为佳，可以避免混凝土过于干硬。在天然砂严重匮乏的情况下，可以考虑使用技术指标满足相关规范及设计文件要求的机制砂。
2.2.2粗骨料
(1)骨料强度,作为混凝土骨架的材料，其强度的高低会对混凝土强度产生较大影响。若所选的骨料成为混凝土合格骨料，其抗压强度是有一定要求的。一般情况下，所选的骨料抗压强度要达到混凝土设计强度的1.5~2.0倍，才能在其本身材料上有效地保证混凝土强度。对于高强混凝土而言，从骨料作为混凝土骨架和抗变形的作用来说，若一味的增加水泥用量以及改变水胶比，不能很好地提高混凝土强度。因为骨料强度不高，不论如何改变水泥用量或水胶比，都不能达到高强混凝土的要求。(2)骨料表面特性因素,作为混凝土骨架的碎石从加工特性上通常有球形、立方体形、针状及片状等，从实际工程的应用情况看，球形和立方体形的碎石拌制的混合料效果较好，而片状和针状效果较差。针片状碎石会增加混凝土空隙率，影响混凝土搅拌时的和易性，降低骨料的粘结力，在受到外部的各种应力时，容易发生折断；同时在高空隙率的条件下，混凝土容易发生泌水，坍落度损失较为严重，严重影响了混凝土的强度发展。所以要配制高强混凝土，应采用球形或立方体形的碎石，针片状含量应不大于5%，同时碎石的表面必须干净而无粉尘，否则要影响混凝土内部的粘结力。(3)骨料最大粒径,有关实验证明，在较小的混凝土水胶比的情况下，碎石的最大粒径会对混凝土强度产生较大影响。对于大部分的岩石而言，只要把最大粒径控制在9.5~16mm范围内，就能很好的控制骨料存在的缺陷，甚至可以消除。为使表面积增加的多(可改善总的粘结作用)，骨料最大粒径(方孔筛)一般要低于19mm。通常用粒径为4.75~16mm的骨料可得到最大强度，采用4.75~9.5mm或4.75~16mm粒级的骨料是最适宜的。
(4)骨料的粒料级配,骨料的级配对混凝土的力学性能有着很大的影响，好的骨料级配应该是在保证密实度的前提下能够减少水泥用量，因而需要大堆积密度和小空隙率，通过减少表面积来减少润滑骨料的用水。但为确保混凝土的和易性要求，需要一段的细骨料，粗骨料占石子总量70%时，堆积密度可达到最大，混凝土强度可达到最大。
2.3外掺料
水泥混凝土中矿物掺合料可包括粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅粉等材料。配制高强混凝土用粉煤灰、粒化高炉矿渣粉等量替代部分水泥可以改善工作度，降低水化热，减少高效减水剂用量，减少坍落度随时间的损失，并增加混凝土的强度。硅粉在混凝土中兼起活性粘结料和填料的作用，以实现减低水泥用量，提高混凝土强度的目的；工程实践上，配制高强混凝土用矿渣或粉煤灰同时加入少量硅粉成为常态，当混凝土强度高于C80时，掺加硅粉几乎成为获得高强的唯一手段。因此，外掺料的选择应视工程自身特点和要求及经济性而定。
2.4减水剂
减水剂(又称塑化剂)，特别是高性能减水剂，具有一定的引气性，较高的减水率和良好的坍落度保持性能，掺入混凝土中，特别是干硬性混凝土中，可提高混凝土的流动性。与其他减水剂相比，高性能减水剂在配制高强度混凝土和高耐久性混凝土时，具有明显的技术优势和较高的性价比。如果保持施工要求的流动性不变，则可通过减少单位用水量，降低混凝土混合物的水胶比，从而取得提高强度和密实度的效果。无论何种高效减水剂，使用前一定要结合工程自身特点进行质量复试及水泥的相容性等试验。
3结语
要配制出满足工作性和强度发展要求的高强混凝土，原材料的选择既要满足项目工程经济性上的要求，又要满足使用高质量材料及执行更严格的质量标准要求，否则就会发生所配制的混凝土或者是强度不能满足工程需要，或者是工作性能不能满足工程要求，增加工程项目的施工风险。
参考文献
[1]JTG/TF50-2011，公路桥涵施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2011.
作者简介
安晓莉（1983.8.25），女，山西大同人，湖南科技大学本科，目前助理工程师，单位：杭州华隧工程劳务有限公司，研究方向：高强度混凝土对原材料的把控。
论文作者:安晓莉
论文发表刊物:《基层建设》2017年2期
论文发表时间:2017/4/18
标签：混凝土论文; 骨料论文; 强度论文; 水泥论文; 用量论文; 工程论文; 原材料论文; 《基层建设》2017年2期论文;