浅谈影响高性能混凝土因素

浅谈影响高性能混凝土因素

阙维祥

摘 要：本文从水泥，外加剂，矿物掺合料，粗细集料等方面简要阐述影响高性能混凝土因素，为现场高性能混凝土配合比的选定和施工控制提供一些思路。

关键词：高性能混凝土 原材料 因素

高性能混凝土是用现代混凝土技术制备的混凝土，它是相对于普通混凝土而言，因而它不是混凝土的一个品种，而是以广义的动态的可持续发展为基本要求并适合工业化生产与施工的混凝土组合。高性能混凝土的基本条件是具备有与使用环境相适应的耐久性、工作性、体积稳定性和经济性。

高性能混凝土特点：凝结硬化慢、水化热低、低水胶比、密实度高。高性能混凝土的制备不应该仅是水泥本身，还应包括集料的性能，配合比的设计，混凝土的搅拌、运输、浇筑、养护以及质量的控制，也是高性能混凝土有别于以强度为主要的特征的普通混凝土技术的重要内容。现将高性能混凝土的原材料和配合比的设计原则阐述以下： 一、 高性能混凝土原材料： 1、水泥

并不是所以水泥都适合配制高性能混凝土，配制高性能混凝土的水泥应该有更高的要求，在选择是应考虑下述原则： 1) 宜选用优质硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥. 2) 宜选用42.5级或更高等级的水泥.

3) 应选用C3S含量高、而C3A含量低（小于8%）的水泥。 4）水泥中的碱含量应与所配制的混凝土的性能要求相匹配。 5）在充分试验的基础上，考虑其它高性能水泥。 2、外加剂

用于高性能混凝土的外加剂主要是高效减水剂，其次还有缓凝剂、引气剂、泵送剂等。

高效减水剂：高性能砼离不开高效减水剂，任何一种外加剂都有一个与水泥等胶凝材料适应性问题，能通过试验来确定。高效减水剂的减水率应该在20%以上，有时高达25%以上；普通减水剂不仅减水率低（一般10%以下），而且掺量较低，超过了反而有害，而高效减水剂则可高比例掺入，除经济因素外，对砼并无不利影响。为了改盖高效减水剂的性能，降低成本常常将高效减水剂与缓凝剂一起使用。通过优化各种外加剂的比例和掺量，可获得改盖砼强度增长性质，改善拌和物工作性和减少流动性经时损失。

其它处加剂：在高性能砼中为了改善拌合物及硬化后混凝土的性能，常常也引入一些其它的外加剂，如缓凝剂、引气剂，防冻剂，泵送剂等。在施工中，常常需要调剂混凝土拌合物的凝结时间，再灌注水下桩基时，往往需要复合使用缓凝剂。缓凝剂的缓凝效果和水泥的组成、水胶比、缓凝剂掺入顺序、外界环境等有关。如C3A和碱含量低的水泥，缓凝效果较好；在混凝土搅拌2~4分钟后掺入，比将缓凝剂加入拌和水中，凝结时间可延长2~3小时。掺有粉煤灰的高性能混凝土，凝结时间随掺量增大而不断延缓，掺矿渣粉或硅粉等对凝结时间影响相对较小。不同缓

凝剂也存在与高效减水剂和水泥的相容性问题，应通过试验确定。 3、矿物细掺合料

矿物细掺合料是高性能混凝土的主要组成材料，它起着根本改变传统混凝土性能的作用。在高性能混凝土中加入较大量的磨细矿物掺和料，可以起到降低温升，改善工作性，增进后期强度，改善砼内部结构，提高耐久性，节约资原等作用。其中某些矿物细掺合料还能起到抑制碱集料反应的作用。可以将这种磨细矿物掺合料作为胶凝材料的一部份。高性能混凝土中的水胶比是指水与水泥加矿物细掺合料之比。

矿物细掺合料不同于传统的水泥混合料，虽然两者同为粉煤灰、矿渣等工业废渣及沸石粉、石灰粉等天然矿粉，但两者的细度有所不同，由于组成高性能混凝土的矿物细掺合料细度更细，颗粒级配更合理，具有更高的表面活性能，能充分发挥细掺合料的粉体效应，其掺量远远高于水泥混和材。

不同的矿物细掺合料对改善混凝土的物理、力学性能与耐久性具有不同的效果，应根据混凝土设计要求与结构的工作环境加以选择。 4．集料

高性能混凝土对集料的外形、粒径、级配以及物理化学性能都有一定的要求，但砂石又是地方性材料，在满足基本性能的条件下应因地制宜地选择。随着配制混凝土强度等级的提高，集料性能的影响更为显著。 1）.粗集料 天然岩石的一般强度都在80~150MPa，因此对于C40~C80高性能混凝土，最重要的不是强度，而是粒形持征、品种、级配、粒径以及碱活性等。

品种：应选择质地坚硬未风化的岩石，如石灰岩、辉绿岩、玄武岩等。岩石的密度越大，吸水率越低，压碎值越小，其力学性能越好。

粒形与级配：配制高性能混凝土应选用针片状含量少的石子。针、片颗粒集料不但降低混凝土的流动性，而且因其内部缺陷从而降低强度。石子具有良好的级配，才能使集料堆积密度增大，用于填充空隙的砂浆量减少，有利于混凝土体积稳定的提高，配制高性能混凝土应采用石子的连续级配，不宜在砂石场将其中粒径小于10mm的石子分离出去。在含泥量（包括含粉量）满足要求的前提下，对于中、低强度的混凝土，使用碎石和卵石没有明显差别，但随着强度等级的提高，界面粘结性能成为控制因素，使用碎石或碎卵石优于卵石。

粒径：高性能混凝土应选用粒径较小的石子。小粒径的石子，水泥浆体和单个石子界面周长和厚度都小，形成缺陷的机率小，有利于界面强度的提高。同时，粒径越小，石子本身缺陷机率越小。在水胶比相同的情况下，石子粒径越小，渗透系数越小。当然石子也不是越小越好，要同时满足强度和施工性能的要求。高性能混凝土石子的合理最大粒径见下表：

高性能混凝土石子的合理的最大粒径

强度等级 C50以下 C60 石子最大粒径/mm 强度等级 C70 C80 石子最大粒径/mm 按施工要求选择 ≤20 ≤15 ≤10 粗集料的品种对混凝土的弹性模量有较大影响，在配合比相同的情况下，石灰岩和浑绿岩配制的混凝土弹性模量高于花岗岩和砂岩配制混

凝土的弹性模量。

（2）细集料 ：高性能混凝土的细集料宜优先选取用细度模数为2.6~3.2的天然河砂，同时应控制砂的级配、粒形、含杂质量和石英含量。级配曲线平滑、粒形圆、石英含量高、含泥量和含粉细颗粒少为好，避免含有泥块和云母。当采用人工砂时，更应注意控制砂子的级配和含粉量。如砂子中含有超量石子，不再另行筛分，则应及时调整粗、细集料比。 二、高性能混凝土配合比设计原则

高性能混凝土的配合比设计不同于普通混凝土配合比设计。到现在还没有比较规范的高性能混凝土配合比的设计方法，由于矿物细掺合料和化学外加剂的应用，混凝土拌合物组分增加了，影响配合比的因素也增加了，这又给配合比设计带来一定难度。

高性能混凝土的配合比参数主要有水胶比、水胶比确定下的胶集料比、水胶比和胶集料比确定下的砂率和高效减水剂、矿物掺合料的种类及用量。高性能混凝土的配合比设计的任务就是正确的选择原材料和配合比参数，使其矛得到盾统一，获取经济、合理的高性能混凝土。

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