混凝土原材料对混凝土性能的影响

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摘要：随着现代化混凝土技术的发展， 具良好的施工性能，高体积稳定性，满足实际抗压强度的要求，以及优异耐性的高性能混凝土逐渐成为工程界研究和应用的热点。混凝土结构物主要都是用于承受荷载或抵抗各种作用力，而混凝土是按强度进行设计，强度是混凝土最重要的力学性能，是对混凝土质量的最终标准。在高性能混凝土中，影响其强度的涉及原材料、水胶比、砂率、养护等一系列诸多因素。而原材料的选用对混凝土的强度更是有着十分重要的影响。

关键词：高性能混凝土；强度；原材料

中图分类号： TU37 文献标识码： A

高性能混凝土具有丰富的技术内容，尽管业界对高性能混凝土有不同的定义和解释，但彼此均认为高性能混凝土的基本特征是按耐久性进行设计，保证拌和物易于浇筑和密实成型，不发生或尽量少发生因温度和收缩产生的裂缝。硬化后有足够的强度，内部空隙结构合理而有低渗透性和高抗化学侵蚀性。其中强度尤为重要。工程上对混凝土的其他性能要求，如耐久性、不透水性、抗侵蚀性等，这些性能都与混凝土的强度有着密切关系。因为一般来说，混凝土的强度越高，其密度也越高，其刚性、耐久性、不透水性、抗侵蚀性等也将提高。而随着工程建设的需要，高性能混凝土的使用频率越来越高。

1水泥

水泥是混凝土工程的主要材料，水泥的品质直接影响混凝土的质量。当水灰比相等时，高标号水泥比低标号水泥配制出的混凝土抗压强度要高许多。随着水泥细度增加，水化速率增大，会导致较高的强度增长率。但应该避免细磨粉的含量。因为当颗粒很细时，粒径在1um以下的颗粒不到一天就完全水化，几乎对后期强度没有任何贡献。而另外直径大于60um的颗粒对强度也并不起作用。在水泥品种及混合材料掺量相同的情况下，水泥粉磨细度细，比表面积大，其制备的混凝土需水性无疑会高。若要保证混凝土具有良好的流动性，就会增加水或水泥还有减水剂，从而对混凝土的强度也带来影响。除此之外，水泥颗粒的级配的影响也有一定作用。良好的颗粒级配可以降低混凝土的孔隙率，从微观角度上说对强度也会发生影响。由此可见，水泥的细度对混凝土强度是有一定的影响。水泥强度主要来自于早期强度C3S及后期强度C2S，而且这些影响贯穿于混凝土中。

2粗集料

集料是混凝土的骨架，是保证混凝土强度的主要材料。

混凝土中的粗骨料通常采用碎石或卵石。当石质强度相等时，碎石表面比卵石表面粗糙，它与水泥砂浆的粘结性比卵石强，当水灰比相等或配比相同时，两种材料配制的混凝土，碎石的混凝土强度要比卵石强度高。质地优良的碎石或卵石的强度大都高于普通混凝土的强度的2～4倍，所以，普通混凝土强度不受石料强度的影响。但，高性能混凝土则不同，它的水泥石强度高，如果石料强度不高，则会由此引起混凝土破坏。所以粗骨料的强度在一定范围内制约着高性能混凝土的强度。高性能混凝土应适宜采用压碎值指标≤10％的碎石。

集料在拌合过程中，特别是粗集料，会直接吸走部分拌合用水，降低了混凝土的水灰比，使得混凝土拌合物的工作性变差，混凝土的坍落度减少，强度降低。此外，吸水率高的集料对混泥土的抗冻性、收缩变形亦有不利影响。

当坍落度一定时，最大粒径的混凝土因其表面积增大，在相同坍落度下需水量增大，对应的水灰比明显增大；或相同配合比条件下，混凝土的工作性变差，内部缺陷增多，从而引起强度的降低。

针片状颗粒的含量与混凝土强度存在一种特殊关系，不是针片状含量越高，强度就越低，也不是针片状含量越低，强度就越高。而是存在一个最佳值，在这个值附近，混凝土的抗压强度最高。另外，针片状增多，集料表面积增大，从而引至混凝土的许多不良影响。一般在进行混凝土配比设计及原材料的选择时，特别是高性能混凝土，为了获得所要求的混凝土强度和密实性等，采取了限制粗集料中针片状颗粒含量的要求。

3细集料

普通混凝土中使用的细集料，通常有河砂、山砂、海砂。河砂比较洁净，颗粒圆滑，质地坚硬，海砂虽具有上述特点，但常含有贝壳碎片、云母和可溶性盐，山砂表面粗糙，棱角多，含泥量和有机物高。混凝土中所用的细集料如果砂粒过粗，将会使混凝土拌合物粗涩、松散，导致混凝土密度降低。如果过细，比表面积增大，要保持流动性不变，就要增加用水量，同时还要增加水泥用量。另外，砂中泥土会影响砂与水泥的粘结，而导致混凝土强度降低。虽然细集料在骨料当中对混凝土强度影响比粗集料小，而混凝土公式内也没有反映砂种柔效，但砂的质量对混凝土的质量也有一定的影响。高性能混凝土中宜采用的细集料应以含泥量小，并且以中砂偏粗，细度模数在2.6～3.0之间，级配良好的河砂。

4粉煤灰

粉煤灰作为主要混合材料，已经得到广泛应用。粉煤灰玻璃微粒特有的物理形状，能使水泥颗粒的絮状结构解絮扩散，同时降低混凝土内部结构的粘度和摩擦力，使混凝土的浆体体积增加。加入粉煤灰的混凝土除了能减少混凝土的温升，防止混凝土产生裂缝，提高耐久性，抗渗、抗冻、抗侵蚀性外，还可以有效改善混凝土的工作性能。同时也降低了混凝土的坍落度损失，因而使混凝土的用水量降低，使力学性能有所提高，从而保证了混凝土的质量。从粉煤灰的需水比指标Ⅰ级粉煤灰≤95％，Ⅱ级粉煤灰≤105％，Ⅲ粉煤灰≤115％可知，在保证新拌混凝土和易性和坍落度的前提下，Ⅰ级粉煤灰可以降低混凝土的用水量。Ⅱ级粉煤灰则用水量基本不变。而Ⅲ级粉煤灰则要增加混凝土的用水量。粉煤灰混凝土早期强度一般较低。粉煤灰对混凝土强度的贡献主要表现在后期增长上。粉煤灰中的SO2和Al2O3在常温下可以和水泥水化析出的氢氧化钙反应形成水化产物，增进混凝土强度。活性高的粉煤灰生成的水化物较多，对混凝土强度贡献较大。

5减水剂

外加剂在混凝土中应用已经非常普遍。外加剂的种类十分繁多，各种外加剂的性能和作用各不相同，使用时应当从混凝土性能要求出发选择合适的外加剂。其中高效减水剂几乎是高性能混凝土必不可少的组成材料。高效减水剂是高分子表面活性剂，具有很强的固液界面活性作用。拌合混凝土时加入适量的减水剂，可使水泥颗粒分散均匀，同时将水泥颗粒包裹的水份释放出来，从而能明显减少混凝土用水量。减水剂的作用是在保持混凝土配比不变的情况下，改善其工作性，提高混凝土抗压强度；或在保持工作性不变的情况下减少用水量，提高混凝土强度；或在保持强度不变时，减少水泥用量，节约水泥，降低成本。同时，加入减水剂后混凝土更为均匀密实，改善一系列物理化学性能，如抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性等，提高了混凝土的耐久性。在混凝土中选用高效减水剂时，要同时考虑水泥的品种和其它成份的特性，选用时既要考虑经济性，又要注意减水剂的质量稳定性。应该注意的是千万不能仅根据产品说明书来选用高效减水剂的合适掺量，应该在保证混凝土技术性能要求的前提下，达到最经济的效果。有些减水剂超量掺加时，不仅达不到预期效果，反而会带来严重的负面作用。相对其它原材料而言，外加剂掺量虽较少，但对混凝土的质量至关重要，对混凝土抗压强度起着十分重要的作用。

随着交通建设的发展，加强原材料的管理变的十分重要，尤其时材料的选用。特别是对高性能混凝土而言，因此我们有必要了解各种原材料带来的影响。由于高性能混泥土的强度涉及多方面的问题，并非理论上那么简单，本文只是着重从原材料对高性能混凝土强度的影响作出了一些分析。

参考文献

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[2] 吴中伟/等. 高性能混凝土. 中国铁道出版社，999(9).

[3] 张明征.高性能混凝土的配制与应用.中国计划出版社，2003（3）.