高性能混凝土的配制技术

1、1.1 掺减水剂的普通混凝土配合比计算【例题1】：不掺加减水剂时混凝土基准配合比为：C:W:S:G=410:182:636:1181，W/C=0.44，砂率为35%。使用高效减水剂，其掺量为水泥用量的0.5%，减水率为15%(砂率减小2%)。求：（1）用此减水剂提高强度时的试验室配合比（混凝土实测表观密度为2405kgm)；（2）若使用碎石、42.5#普通硅酸盐水泥，估算混凝土28天强度。 答案下一页1、提高混凝土强度设计原则：（1）水泥用量不变；（2）降低水灰比；（3）砂率减小1%3%。35%2%33%pS ,410()0.46 1.13 42.5 (0.07)57.0155cu tceCf

2、AfBMPaW答案下一页35%pS,1()0.46 1.13 42.5 (0.07)48.70.44cu tcecfAfBMPaw答案下一页40%pS 32.2/,fgcm3/60.2cmgs32.65 /,gg cm答案下一页0705705100%100%36%70512471952pS41%pS；101000,1cwsgCWSG4 1 %SSG1.41.4 25%27195tFCkg；g(1)0.4 25% 27127eFCkg；g8 0 03 37 6 7eesfFSSk g；g2 0 32 3 9 02 0 42 3 7 9Ck g；1 6 22 3 9 01 6 32 3 7 9Wk

3、g；952390952379Fkg；7 6 72 3 9 07 7 12 3 7 9Skg；1152239011572379Gkg。 简易配合比设计方法简易配合比设计方法1=1.350.70.3+胶凝材料用量浆体积 骨料因占混凝土体积的骨料因占混凝土体积的2/32/3以上，所以直接控制骨料以上，所以直接控制骨料的比例将会有效地获得混凝土的最小空隙率。以混凝土的比例将会有效地获得混凝土的最小空隙率。以混凝土中固体材料的最大单位重，来寻求最小空隙，从而获得中固体材料的最大单位重，来寻求最小空隙，从而获得最佳级配以配制混凝土，可获得较好的工作性、较高的最佳级配以配制混凝土，可获得

4、较好的工作性、较高的强度及优异的耐久性。混凝土中颗粒材料的堆积方式对强度及优异的耐久性。混凝土中颗粒材料的堆积方式对于宏观力学行为有很大的影响，就好像土壤颗粒材料一于宏观力学行为有很大的影响，就好像土壤颗粒材料一样，颗粒结构堆积越致密，空隙越小，接触点越多，则样，颗粒结构堆积越致密，空隙越小，接触点越多，则密度越大，理论上应能获得较高的强度。密度越大，理论上应能获得较高的强度。一、石最大粒径不超过一、石最大粒径不超过25mm25mm。二、砂细度模数二、砂细度模数M MK K=2.8=之间最佳。之间最佳。三、水泥的成分要求比较稳定。三、水泥的成分要求比较稳定。四、粉煤灰二级以上

5、四、粉煤灰二级以上五、减水剂要求有较高的减水率，保水性好。五、减水剂要求有较高的减水率，保水性好。 =13 =50高密实混凝土配比流程高密实混凝土配比流程步骤三：求骨料的最大单位重步骤三：求骨料的最大单位重 在骨料最大单位重的情况下求出最小空隙在骨料最大单位重的情况下求出最小空隙V VV V 1 1、假设粉煤灰取代砂的最大单位重比例为、假设粉煤灰取代砂的最大单位重比例为sffwwwGsfsfwwwww2、（砂+粉煤灰）在混合骨料中的最大单位重比例为 步骤一：选择材料步骤一：选择材料 步骤二；确定坍落度与强度步骤二；确定坍落度与强度详细步骤如下高密实混凝土配比流程高密实混凝土配比流程 式中：式中

6、：w wf f、f f分别代表粉煤灰重（分别代表粉煤灰重（kg/mkg/m3 3）及粉煤灰比重）及粉煤灰比重 (kg/m(kg/m3 3 ）；）； w ws s、s s分别代表石子重（分别代表石子重（ kg/mkg/m3 3 ）及石子比重（）及石子比重（ kg/mkg/m3 3 ）；）； w wG G、G G分别代表砂子重（分别代表砂子重（kg/mkg/m3 3）及砂子比重（）及砂子比重（kg/mkg/m3 3）。）。)(1GGssffVwwwV步骤四：计算水泥浆体量和骨料体积步骤四：计算水泥浆体量和骨料体积 1 1、计算各骨料用量、计算各骨料用量 水泥浆体水泥浆体V VP P用下式计算用下式

7、计算VPVnV高密实混凝土配比流程高密实混凝土配比流程将公式和重新带入中就可以求出各骨料的用量1111()()11()()1aggsfsGGsfsVwwwww 1()fsGaggPfsGwwwVV 高密实混凝土配比流高密实混凝土配比流程程2、水泥和用水量的计算PwcWCV1fPwcwwVC3、当设计强度为=W/B、B=（Wf+WC），时：所以1fPwwcwVC高密实混凝土配比流程高密实混凝土配比流程()fWCW(12)上式中上式中 W W：用水量：用水量 w w：水的比重：水的比重 C C：水泥重：水泥重 c c：水泥的比重：水泥的比重 ：水胶比：水胶比步骤五：减水剂用量和最后用水量步骤五：减

8、水剂用量和最后用水量 为了保持总的用水量不变，应该将减水剂的用量从为了保持总的用水量不变，应该将减水剂的用量从总的用水量中扣除。假设减水剂的用量为总的用水量中扣除。假设减水剂的用量为W WSPSP，则最终用，则最终用水量为水量为 WW=Wtotal-WSP (13)0.130.5021001050;136.5;913.5ffsfsfsGfsGGfswwwwwwwwwwwkgwkg wkg wkg联立（1）（2）（3）可以求的例 题高密实混凝土配比实例高密实混凝土配比实例136.5913.510501()1)0.1912200260026501.30.1910.248110.2480.75211

9、11()()1fsGfsGVfsGPVaggPfsGaggsfsGwwwVVnVwwwVVVw混 合 骨 料 的 空 隙 体 积 为 ：（水 泥 浆 体 用 量 为 ：骨 料 所 占 的 体 积 为 ：联 立 上 式 和 （ 1） （ 2） 可 得 ：8471()974()1271Gsfskgwwkgwwkg高密实混凝土配比实高密实混凝土配比实例例10.38 1270.248100028610.38110003100286(0.248) 10001563100286127156847 97ffPPwcwcwPwwcPwcwWCVVCwVCkgCWVkgCFWSG由水泥和水用量的体积关系可知：联

10、立上式与水泥浆的体积可得：（）故根据计算混凝土的配合比为： ： ： ： ： ： 4高密实混凝土配比实例高密实混凝土配比实例高密实混凝土配比流程高密实混凝土配比流程本次试验中减水剂用量与拌合水总量之间的关系图总结为13013514014515015516016517017518018519011.522.533.544.555.566.5减水剂用量（% ）用水量（k g / m 3) 根据图中减水剂用量曲线，回归出下面的减水剂计算公式，供人参考。20358. 0608.1003.202(%)totaltotalWWSP100/BSPWSP SP：减水剂百分含量（%） B：胶凝材料的用量（kg/m

11、3）； 高密实混凝土因为骨料之间的致密堆积，使其颗高密实混凝土因为骨料之间的致密堆积，使其颗粒搭配情况良好，这有助于减少骨料之间的滑动阻力，粒搭配情况良好，这有助于减少骨料之间的滑动阻力，拌制出高流动性、易泵送的混凝土。上图是我们在试拌制出高流动性、易泵送的混凝土。上图是我们在试验过程中所拍下的坍落度照片。验过程中所拍下的坍落度照片。高密实混凝土配比高密实混凝土配比0408012016020024028032036040044048052056060064021.6浆体用量V p坍落度s l u mp(mm)与 扩 展 度s l u m p f low(mm)初始s l um

12、p30分钟s l ump60分钟s l ump初始s l ump flow30分钟s l ump flow60分钟s l ump flow 图4.6为高密实混凝土的初始和30、60分钟坍落度、扩展度与浆体用量之间的关系。图中以低浆表现最佳，而1.3VV浆量表现最好。高密实混凝土配比高密实混凝土配比 在在适当足够的浆量厚度（适当足够的浆量厚度（t t）润滑下，减水剂的用量较）润滑下，减水剂的用量较高，使得新拌混凝土浆量具有良好的工作性，另外粉煤灰高，使得新拌混凝土浆量具有良好的工作性，另外粉煤灰材料在当作润滑浆体的同时，具有轴承作用、悬浮效果、材料在当作润滑浆体的同时，具有轴承作用、悬浮效果、保

13、水性和延时释水行为来提高减水剂的效益，达到高流动保水性和延时释水行为来提高减水剂的效益，达到高流动性的工作度，且在性的工作度，且在3030分钟和分钟和6060分钟时工作性损失很小。分钟时工作性损失很小。粉粉煤灰的煤灰的ZetaZeta电位较高，包覆水膜厚度较大，所以吸水量相电位较高，包覆水膜厚度较大，所以吸水量相对较多，经过一段时间后，吸附水量释放而增加减水剂的对较多，经过一段时间后，吸附水量释放而增加减水剂的效益且提高粘稠性，使得保持良好流动性的时间延长，且效益且提高粘稠性，使得保持良好流动性的时间延长，且维持一定的扩展度。维持一定的扩展度。高密实混凝土配比高密实混凝土配比 试验中高密实混凝

14、土表观密度为试验中高密实混凝土表观密度为2540kg/m2540kg/m3 3，从一个侧面已经说明，从一个侧面已经说明高密实混凝土配合比方法配制出高密实混凝土配合比方法配制出来的混凝土密实性很好。为了在来的混凝土密实性很好。为了在微观结构上证明，我们作了微观结构上证明，我们作了n=1.30n=1.30、=0.37=0.37、龄期为、龄期为1414天的天的混凝土混凝土SEMSEM图片。左图为整体结构图片。左图为整体结构图，图中可以看出整体结构非常图，图中可以看出整体结构非常密实，同时水化产物与周围界面密实，同时水化产物与周围界面结合良好。结合良好。高密实混凝土配比高密实混凝土配比 CSHCSH胶

15、体为胶体为C C2 2S S和和C C3 3S S的主要水化产物，如上图所示，本次扫描所的主要水化产物，如上图所示，本次扫描所所得到所得到CSHCSH均为等大粒子状。均为等大粒子状。CSHCSH胶体的溶解度很低，耐久且不透水，胶体的溶解度很低，耐久且不透水，有助于混凝土的耐久性提高，但是有助于混凝土的耐久性提高，但是CSHCSH胶体容易出现干缩现象，导胶体容易出现干缩现象，导致内部裂缝的产生对混凝土的耐久性造成不良的影响。这也是为什致内部裂缝的产生对混凝土的耐久性造成不良的影响。这也是为什么浆体使用量在满足润滑骨料的前提后应尽可能减少的原因，目的么浆体使用量在满足润滑骨料的前提后应尽可能减少的

16、原因，目的就是防止就是防止CSHCSH的大量产生。的大量产生。高密实混凝土配比高密实混凝土配比 SEMSEM显示的粉煤灰整体形貌见左图所示，图中可以看到粉煤灰显示的粉煤灰整体形貌见左图所示，图中可以看到粉煤灰的周围水化产物为等大粒子状的的周围水化产物为等大粒子状的CSHCSH，均匀致密的包裹在粉煤灰的，均匀致密的包裹在粉煤灰的四周，结合非常良好。同时从右面的粉煤灰放大图图可见粉煤灰表四周，结合非常良好。同时从右面的粉煤灰放大图图可见粉煤灰表面已经产生了非常明显的水化产物，这对龄期仅为面已经产生了非常明显的水化产物，这对龄期仅为1414天的混凝土来天的混凝土来说，在使用早强型减水剂后，粉煤灰的水化是比较快，混凝土后期说，在使用早强型减水剂后，粉煤灰的水化是比较快，混凝土后期强度没有影响。强度没有影响。 石石砂砂粉煤粉煤灰灰水泥水泥减水减水剂剂总成总成本本高高密密实实混混凝凝土土C35