高性能绿色混凝土配合比设计与泵送施工

姚曦

【摘 要】高性能绿色混凝土的优点是高耐久性、极好的工作性与高强度性。工程实际效果达不到预期，主要原因是制作高性能绿色混凝土的组成材料比例不合适或者技术较为落后。本文参考有关高性能绿色混凝土的设计原则和具体实例，积极调整相应的材料比例。主要讲述对高性能绿色混凝土配制参数的合理选择和配制过程中的主要技术应用，通过相关的例子说明在高性能绿色混凝土的制作过程中出现频率较高的问题。

【关键词】高性能绿色混凝土；配合比设计；主要技术

1 高性能绿色混凝土配合比设计的相关步骤和计算方法

首先对生产高性能绿色混凝土要用到的粗骨料，通过科学的采集取样检测出它的松散堆积密度γla，γla值通常在1480Kg/m3左右。对于强度等级为42.5普通硅酸盐水泥来说，有效水胶比和混凝土设计强度有很大的关系，具体公式为：fcu，p=Aw（W/B）eff-1+D，其中，混凝土的设计强度用fcu，p表示，单位是MPa；有效水胶比表示用w（W/B）eff表示，而A和D则表示的是常数。接着根据有效水胶比对混凝土的实际水胶比进行计算，表达方式为：w（W/B）=w（W/B）eff[1-Σ（1-ki）wi]，wi表示的是胶凝材料中活性细掺料的质量分数，而细掺料的水化活性因子则由ki表示。

然后根据相关公式对最大用水量进行计算，参照科学性的方法得知，混凝土的设计强度和设计混凝土时所推荐的最大单位用水量之间存在可线性化的关系，具体可以用公式表示为：mwmax=204.64-0.71fcu，p，R=1.00，最大用水量用mwmax表示，单位为Kg/ m3，R表示相关系数。再根据混凝土的设计强度算出粗骨料的相关数据，包括它的体积分数和砂率。粗骨料的体积分数与混凝土设计强度存在线性关系，具体表示为：Vla=0.635+7.11×10-4fcu，p，R=1.00，其中Vla表示的是体积分数；粗集料的体积分数和砂率Rs也存在一定的线性关系，可以表示为：Rs=1.08-Vla，混凝土中粗骨料和细骨料的用量也存在某种关系，可以表示为：ms=ma×Rs/（1-Rs），粗骨料用量ma可以用ma=Vlaγla这个公式算出来，γla表示的是粗骨料的松堆积密度。

按照以上的相关公式和计算步骤，将数据带入后便可得到配制高性能绿色混凝土的具体资料。在使用这套流程时，仅仅只需要知道粗骨料的实测松散堆积密度和涉及到的设计强度即可。一般情况下，我们会将原材料的相关参数设定为默认值。在整个运算步骤中，可以得到混凝土其他材料的掺量和总体容量等，参照运算出来的这个结果，施工者可以根据建议的用水量和实际用水量的关系，灵活的对活性细掺料的掺量进行调节，得到最后的混凝土配合比。

2 高性能绿色混凝土配合比的设计原则

高性能绿色混凝土是近年来研究出的新型混凝土，它的特点就是施工性好，不会出现泌水和离析的现象；缓凝效果好，运输过程中的塌落度损失比较小，施工时能够充分包裹钢筋和充实模板；还具有良好的体积稳定性和高耐久性。与普通的混凝土相比较，高性能绿色混凝土的组成成分比较多，有极好的致密性和均匀性，在技术性能上得到明显的进步。有关研究表明，高性能绿色混凝土配合比的设计其实更为重要，一般来说需要遵守以下规定：严格挑选配制高性能绿色混凝土的原材料，挑选不低于强度等级为42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥的比表面积不应超过350m2/Kg，并且和高效缓凝减水剂具有良好的互容性；细骨料选择细度模数大于2.6的Ⅱ区优质中砂；粗骨料选择优质的5～20mm或5～25mm连续级配的碎石；在可以满足高性能绿色混凝土配制强度下，应用到的胶凝材料应该尽量少，即选择低用水量、低水泥用量，水胶比适当，另外混凝土的浆体体积率应当保证到最小程度，最高不能超过0.32 m3/ m3；选择活性细掺料与高效缓凝减水剂双掺等方法，掺入高效缓凝减水剂是为了能够在低水胶比的情况下使混凝土获得更好的流动性和更长的凝结时间，还有能满足混凝土的抗裂性和耐久性等特殊功能；最好选择减水率高、缓凝效果好、和水泥相容性好的高效缓凝减水剂，用来增强混凝土流动性和使用性能，一般选择减水率大于20%的聚羧酸类减水剂；活性细掺料选择F类Ⅰ级粉煤灰或者S95级矿粉，来增强混凝土的施工性，延长混凝土的使用寿命，提高混凝土的耐久性，并且还能够达到节约水泥用量和提高经济效益的作用；考虑一定的经济因素，选择合理的配制材料。

3 高性能绿色混凝土配合比的设计实例

3.1 实例概况

某文体中心屋面结构有12根长度为28米的后张法预应力现浇梁及梁板组成，混凝土的设计强度等级为C45，为满足工程的进展速度，混凝土28天的抗压强度要求不低于55Mpa。混凝土的初始坍落度和入泵坍落度分别为200±30mm和150±30mm，混凝土的终凝时间必须超出12小时。整个屋面混凝土用量约1200m3，要求一次性浇筑完毕，混凝土的设计要求，是要具有良好的缓凝性、较强的耐久性等整体性能。

3.2 工程选用的材料类型及混凝土配合比

工程中用到的水泥是P·O42.5水泥，标准稠度需水量为28.3%，28天抗压强度为51.5Mpa；煤灰选用的是F类Ⅰ级粉煤灰，细度为8.5%，需水量为93%，烧失量为3.4%；外加剂选用高效缓凝减水剂，它的主要功能是能够高效减水及可泵缓凝，减水率为24%；细骨料采用的是细度模数为2.7的Ⅱ区中砂，含泥量为1.0%，泥块含量为0.5%；粗骨量采用的是粒径为5～25mm的连续级配碎石，含泥量为0.9%，针片状含量为7.0%，压碎值为6%。以上所有原材料的各项指标都和国家标准相符合。

3.3 配合比的最终成果

基于对高性能绿色混凝土的需求及工程要求达到的硬件水准，在一定的环境下，选择合适的主要参数，例如水胶比、砂率等，对各组成材料的单位用量进行计算，并且与标准的参数进行比对。结果表明：

（1）加入不同的外加剂品种和不同量的外加剂，会使配制的混凝土的坍落度损失、施工性、强度等性能造成差异，在对混凝土进行配制时，应该选择合适的外加剂和加入的数量。通常情况下，外加剂的掺量应该保持在1.0%～1.4%之间，掺量的过多会让使混凝土发生泌水，也会使水泥浆出现流失现象，从而导致骨料发生离析的问题，导致混凝土的强度变小。

（2）若混凝土坍落度的检测值达到工程的设计要求，则表示新拌混凝土具有良好的施工性。

（3）对高性能绿色混凝土施工性和强度的影响比较明显的是砂率的使用。研究表明，使用砂率的最佳范围为36%～42%，使用在这个范围内的砂率，混凝土的施工性和强度都得到了明显的强化和提高。

4 高性能绿色混凝土的施工工艺

对原材料的安置、摆放、整体检查和抽样检查必须按照要求进行，并控制好原材料的堆放地点；对混凝土的用水量也应当进行严格的控制，按照标准每天的对粗集料和细集料的含水率检测两次、记录并作比较，及时的对混凝土的配合比进行调整；混凝土高效减水剂的加入选用后掺法，在加入到混凝土混合料中后应当继续对其进行搅拌，一般不能少于25s；应该对原材料的使用量进行自动的计量，并且对计量设备进行定期的检查和校正；用强制式搅拌设备将称量好的混合料进行拌和，并且科学性的对其定期抽检，通常对混凝土的坍落度和强度进行抽检；当应用泵送技术时，应该满足混凝土可泵性的使用条件，此外还应该注意坍落度是否形成了堵管和爆管的现象。

5 结语

设计高性能绿色混凝土的配合比时，把粗骨料的松散堆积密度作为起点，通过混凝土的设计强度来计算出水胶比、粗骨料掺量、细骨料掺量和砂率，最后根据用水量决定所掺活性细掺料的比例大小。设计出高性能绿色混凝土的配比的计算方法，简单快捷，方便操作；按照本文所说的高性能绿色混凝土配合比计算方法设计出来的高性能绿色混凝土，不仅表现出比预期还要好的抗压强度，而且混凝土的后期强度增长比较明显，满足了设计要求，为以后研究更好的混凝土奠定了基础。在科学技术飞速发展的今天，制成高性能绿色混凝土的方法还有很多，在保留原来高性能绿色混凝土配合比的同时，加入具有活性矿物的细掺料或者选用高效减水剂，也可以制成高性能绿色混凝土。并且可以降低生产成本，对环境起到保护作用。因此，高性能绿色混凝土可以被看作是一种可持续发展性资源，对其进行更加深入的研究十分必要。

【参考文献】

[1]杨海成，高军，熊建波，等.疏水化合孔栓物对高性能混凝土性能影响的试验及应用[J].水运工程，2015（03）：113-117.

[2]钟佩华，刘加平，王育江，等.高吸水树脂种类与粒形对高强混凝土自收缩及耐久性的影响[J].新型建筑材料，2015，42（1）：8-12.

[责任编辑：杨玉洁]