浅析高强高性能混凝土原材料的选择
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摘要：随着现阶段建筑行业的快速发展，高强度混凝土强度等级高，密实性能好，一般运用于高层建筑、大跨度桥梁等结构中，已被列为建设事业“十一五”重点推广技术领域重点推广项目之一，如果混凝土的配合比设计不合理，会影响到混凝土的强度，缩短混凝土构件的使用寿命。本文主要针对高强度混凝土在原材料选择应注意的一些要点做如下论述。
中图分类号：TU37文献标识码： A
混凝土中集料体积大约占混凝土体积的3/4,由于所占的体积相当大,所以集料的质量对混凝土的技术性能和生产成本均产生一定的影响,在配制高强度等级混凝土时,对集料的强度、级配、表面特征、颗粒形状、杂质的含量、吸水率等,必须认真检验,严格选材。这样才能配制出满足技术性能要求的高强度等级混凝土,同时又能降低混凝土的生产成本。所有材料可溶性盐份以骨料重量(无水)的百分数计细骨料不大于0.08%，粗骨料不大于0.04%；外加剂不得使用含氯化钙的外加剂，所有原材料含溶于水的硫酸盐含量不得超过水泥总量的4%。含碱总量不大于3kg/m3。
1)粗骨料
粗集料的强度、颗粒形状、表面特征、级配、杂质的含量、吸水率对混凝土的强度有着重要的影响。配制高强混凝土对粗集料的强度的选取是十分重要的,高强度的集料才能配制出高强度的混凝土。本工程选取质地坚硬、洁净的石灰岩碎石。其强度可用岩石立方体强度来测定,岩石的抗压强度（≥100MPa）比配制的混凝土强度高25%。粗集料的颗粒形状、表面特征对高强混凝土的粘结性能有着较大的影响。选取近似立方体的碎石,其表面粗糙且多棱角,针片状总含量不超过8%。影响高强混凝土的强度重要因素有集料的强度、水泥石强度、水泥石与集料之间的粘结强度,而混凝土中最薄弱的环节是水泥石和集料界面的粘结。由于粗集料的表面粗糙、粒径适中,这样提高了混凝土的粘结性能,从而提高了混凝土的抗压强度。级配是集料的一项重要的技术指标,对混凝土的和易性及强度有着很大的影响。配制高强高性能混凝土最大粒径不超过25mm,因为高强高性能混凝土一般水泥用量在300～350 kg/m3,水泥浆较富余,由于大粒径集料比同重量的小粒径集料表面积要小,其与砂浆的粘结面积相应要小,其粘结力要低,且混凝土的均质性差,所以大粒径集料不可能配制出高强度混凝土。集料中的泥土含量不超过0.5%、泥块含量不超过0.1%，含量要严格控制,其含量大,不但影响混凝土拌和物的和易性,而且降低混凝土的强度,影响混凝土的耐久性,引起混凝土的收缩裂缝等。在保证强度及工作性能的前提下，采用经济和操作简便的级配型式。高强高性能混凝土配合比100m以下采用5～20mm的连续级配的碎石。100m～200m和200m以上的配合比采用5～16mm连续级配碎石；掺配时符合级配要求的范围内,可能有多种掺配方案,选取其中体积密度较大者使用。
2)细骨料
砂材质的好坏,对高强度等级混凝土拌和物的和易性的影响比粗集料要大。优先选取级配良好的河砂。因为河砂比较洁净,含泥量少,砂中石英颗粒含量较多,级配一般都能符合要求。砂的细度模数宜控制在2.6以上,细度模数小于2.5时,拌制的混凝土拌和物显得太粘稠,施工中难于振捣,且由于砂细,在满足相同和易性要求时,增大水泥用量。这样不但增加了混凝土的成本,而且影响混凝土的技术性能,如混凝土的耐久性、收缩裂缝等。砂也不宜太粗,细度模数在3.0以上时,容易引起新拌混凝土在运输浇注过程中离析及保水性能差,从而影响混凝土的内在质量及外观质量。
3)水泥
高强高性能混凝土混凝土采用普通硅酸盐52.5水泥，水泥为新干法回转窑生产的普通硅酸盐水泥,生产的水泥质量稳定。水泥的质量越稳定,强度波动越小。水泥中C3A含量不大于8%，碱含量小于0．8%，氯离子含量小于O．1%。水泥中的C3A含量高、细度高，比表面积就会增大，混凝土的用水就会增加，从而造成混凝土落度损失过快，有时甚至会出现急凝和假凝现象，这不仅会影响混凝土的外观质量，同时也将直接影响其耐久性。
4)外加剂
外加剂采用的聚羧酸高性能减水剂（JY-PS-1）。混凝土的水泥用量比较大,水灰比低,强度要求高,混凝土拌和物较粘稠,这样给混凝土的施工提出了更高的要求,为了满足混凝土的性能及施工要求,改善混凝土的和易性及提高性能,同时降低水泥用量,减少工程成本。其减水剂减水率29%，PH值为7.2，与水泥的相容性良好。能提高混凝土的早期强度，增加后期强度，减少混凝土坍落度的损失，具有良好的稳定性。
5)掺合料
掺合料能改善胶结材的级配，提高浆体的流动性，减少混凝土拌和物的泌水、离析，提高混凝土抗化学腐蚀性，增加混凝土的密实度。因矿粉的水化热与水泥的水化热相差不大，为降低混凝土的水化热，混凝土掺合料中不加矿粉或少加矿粉。掺合料主要以粉煤灰和硅灰为主。粉煤灰，粉煤灰需水量比为85%，烧失量为0，含水量为0.1%。粉煤灰中的玻璃微珠能使水泥砂浆粘度和颗粒之间的摩擦力降低，使水泥颗粒充分分散，在相同稠度下使混凝土用水量减少，提高其和易性。另一方面，由于粉煤灰颗粒较细，可以起到改善胶凝材料的颗粒级配的作用，使填充胶凝材料的空隙水量减少，因而也有效的降低了混凝土用水量。粉煤灰掺入高强高性能混凝土中，在早期基本不参与水化，而只起到填充作用，使混凝土获得较好的工作性能，而后期大部分粉煤灰颗粒开始和水泥水化产物作用，形成大量的填充颗粒，使混凝土强度得以发展，内部结构不断密实。硅灰SF-93，氧化硅含量为93.5%，烧失量为2.1%，含水量0.4%，堆积容重330kg/m3。硅灰是超细粉末，达到纳米级别，平均粒径小于0.1μm，未水化的颗粒可以填充到水泥石或水泥石与集料界面处孔隙当中，使混凝土结构更加密实，可以减少一些结构缺陷，防止了泌水、离析，改善了可泵性，从而提高混凝土强度，改善其耐久性。混凝土中掺入硅灰后，随硅灰的掺量而提高，需水量增大，自收缩也增大。高效减水剂来调节需水量。
6)水
混凝土用水采用饮用水即自来水。拌合用水对拌合料的性 能、混凝土的凝结、硬化、强度发展、体积变化以及工作度等方面都有很大影响。拌制或养护混凝土用水，不能含有对混凝土中钢筋产生有害影响的物质。拌制和养护过程严禁使用其它水源。
结语
高强混凝土的配制技术要求较严格，对各种原材料质量和用量均有较严格要求。要想获得优质的高强混凝土，首先必须对原材料进行优选，除了要求有良好的性能指标外，还必须质量稳定，即在施工期内主要性能不能产生较大波动。
参考文献：
【1】秦忠芬C80高强泵送混凝土配合比的研究
【2】王玉棠C80级高性能泵送混凝土的配制及试验研究
【3】康明智/ 令狐延/ 黄永辉超高层建筑中高强高性能混凝土泵送施工工法
【4】超高层劲性混凝土柱施工技术