高效能混凝土配合比設計方案
十一、普通混凝土、耐久性混凝土及高效能混凝土原材料對比
混凝土拌合物效能
混凝土配合比設計就是要在滿足混凝土設計技術指標、適應施工技術方案的前提下，盡可能降低混凝土單位用水量。配合比優化的目標是在滿足設計技術指標及施工要求的前提下，達到高效能混凝土的要求，使混凝土具有較高的耐久性、抗裂性、低熱性、體積穩定性、良好工作性和經濟合理性。為此，我們在混凝土配合比試驗設計過程中，根據昆凝土設計指標要求和地材的特點，對原材料進行了優選，採取小水膠比和增大粉煤灰摻量等技術路線，對配合比進行了優化。
在優化過程中主要採取了如下幾項技術措施：
1 摻用i級粉煤灰改善混凝土效能
通過對3個廠家不同品質的粉煤灰進行的品質檢驗及混凝土用水量試驗，發現：(1)i級粉煤灰具有一定的減水效果，ⅱ級粉煤灰沒有減水作用，而ⅲ級粉煤灰反而增加了混凝土的用水量；(2)粉煤灰需水量比x與混凝土用水量w存在特別顯著的相關關係，其相關關係式為：w＝8．166＋1．341x(kg／m3)，相關係數r=0，993，均方差s=0．96。
試驗分析表明，粉煤灰需水量比是反映粉煤灰品質的重要指標，它直接影響混凝土單位用水量的大小。
i級粉煤灰不同摻量對各級配混凝土用水量的影響結果見表1。
表1 1級粉煤灰摻量對混凝土用水量的影響
可以看出，品質優艮的i級粉煤厭，叫以有雙頂少混凝土用水量，且混凝土用水量隨粉煤灰摻量的增加而減少。不同級配混凝土用水量與粉煤灰摻量關係規律基本一致。
摻加 i級粉煤灰後，混凝土的抗凍性顯著改善。二級配混凝土抗凍試驗結果(見表2)表明，其抗凍標號已達d300。
i級粉煤灰對混凝土所產生的一系列效果，主要是由其形態效應、火山灰效應和微集料效應產生的。i級粉煤灰的減水作用是由形態效應和微集料填充效應所決定的。粉煤灰中的玻璃微珠能使水泥砂漿粘度和顆粒之間的摩擦力降低，使水泥顆粒充分分散，在相同稠度下使混凝土用水量減少；顆粒較細，可以改善膠凝材料的顆粒級配，使填充膠凝材料孔隙的水量減少，因而也降低了混凝土用水量。
i級粉煤灰顆粒細，水化反應的表面積比ⅱ級粉煤灰大，火山灰反應更充分。另外，由於粉煤灰的火山灰反應減少了介面區域的ca(oh)；，改善了介面結構，因而改善了混凝土的效能。
表2 1級粉煤灰混凝土的抗凍性
i級粉煤灰的這些效應，使其具有改善混凝土拌和物和易性的作用，減少了混凝土的泌水量，減少了骨料下部水囊的形成，提高了水泥與骨料的粘結強度，改善了混凝土的力學效能，混凝土各項效能指標均得到有益改善。因此，該工程混凝土配製過程中，i級粉煤灰作為非常重要的改性材料被採用。
2 選用優質高效減水劑降低混凝土用水量
通過優選試驗，選擇出減水率大於20％、其它指標均滿足國標一等品要求的asd-9、pc-2000兩種緩凝高效減水劑供該工程使用，檢驗結果見表3。
表3 減水劑按gb8076—1997檢驗結果
在二級配、坍落度7—9cm、水膠比0．39、陽邏電廠i級粉煤灰條件下，2種減水劑分別與i級粉煤灰聯摻，混凝土用水量和強度試驗結果平均值見表4。試驗結果表明，2種減水劑在給定摻量的條件下，混凝土用水量基本相同，混凝土強度也基本相當。
表4 凝土平均用水量與平均抗壓強度關係
3 合理選擇水膠比確保混凝土效能
混凝土配合比引數主要包括水膠比、砂率、用水量及粉煤灰摻量等，合理選擇配合比引數可獲得效能優良而且經濟性好的混凝土。水膠比越大，混凝土孔隙率越大，強度越低，耐久性越差。過大的水膠比特別不利於摻加粉煤灰的混凝土的內部微結構的發展，同時影響混凝土的耐久性與強度。
只有在低水膠比的前提下，粉煤灰的作用才能得以充分發揮。該工程選用了品質優良的高效減水劑和i級粉煤灰，二級配混凝土用水量降低到150kg／m』左右，為採用較低水膠比創造了有利條件。水膠比選用情況見表5。
表5 水膠比選用和粉煤灰摻量
4 限制鹼含量防止混凝土鹼骨料反應
武漢理工大學材料檢測中心對該工程所用粗骨料與細骨料都進行了鹼活性檢驗，評定為非活性骨料。鑑於合武鐵路客運專線在國民經濟中的重要地位及特殊意義，為防止工程建成後一百年內發生鹼活性反應破壞混凝土壽命，從長期耐久性考慮，《鐵路混凝土結構耐久性設計暫行規定》除對水泥、粗骨料、細骨料、外加劑、拌和用水和混凝土中的鹼總含量提出了限制要求(見表6)外，還要求混凝土配合比設計時進行總鹼含量驗算。
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