C高强混凝土配合比的设计及应用

C60高强混凝土配合比的设计及应用王玉涛杨继鲁（山东电建二公司，山东济南）摘要：高强混凝土的灰水比与混凝土强度的线性关系较差，离散性较大，因此它的配合比参数应根据现有试验资料和具体试配工作来确定。文章对C60高强混凝土的技术要求、原材料选择、配合比设计原则进行了分析。关键词：C60；高强混凝土；配合比设计1、前言随着我国经济的不断发展，资源消耗越来越大，火力发电厂的设计逐渐向着节能、高效的方向发展。因此单机容量在600MW以上的大、中型火力发电厂除采用钢结构厂房之外，仍倡导主厂房等建筑采用钢筋混凝土结构，特别是为了提高混凝土的强度和耐久性，多采用高强度等级的混凝土。目前，我公司承建的华润贺州（贺州）电力有限公司一期2×1000MW级超超临界机组工程，主厂房框架设计为C60高强混凝土。获得高强混凝土的最有效途径主要有掺加高效外加剂和活性掺合料，减小水灰比，并同时采用高强度等级的水泥和优质骨料。水泥的具体用量应根据水泥的品种、强度、活性掺合料及高效减水剂的掺量、混凝土坍落度的大小、集料的形状级配等情况而确定。针对以上几点我们进行了C60混凝土的配合比设计。2、配合比的设计设计思路：（1）、高强混凝土配合比设计的要点是选用优质建筑材料：水泥强度要高，安定性合格；粗、细骨料级配良好、含泥量及泥块含量较小，粗骨料岩石抗压强度不宜小于混凝土强度等级的1.2倍；粉煤灰应符合=1\*ROMANI级粉煤灰要求；外加剂应选用减水率较高的高性能减水剂，且应有足够的缓凝时间；配合比的单方用水量不宜超过160kg。（2）、由于没有历史试验资料，可以先根据普通配合比的计算公式计算出水灰比进行试验，再根据试验结果进行适当的调整。（3）、得出符合要求的配合比后应进行6次重复验证，以确保配合比的可靠、稳定。2.1原材料的选择2.1.1水泥：选用华润P•O52.5普通硅酸盐水泥，28天抗压强度为53.1Mpa。2.1.2粉煤灰：冷水江电厂=1\*ROMANI级粉煤灰。2.1.3石子：选用贺州（5~20）mm石子，颗粒级配为（5~20）mm连续粒级的碎石，含泥量0.3%、泥块含量0%、岩石抗压强度78Mpa。2.1.4砂子：选用莲山建材生产的=2\*ROMANII区中砂，含泥量0.9%、泥块含量0.2%、坚固性合格。2.1.5外加剂：选用LDJ-16型聚羧酸系高性能减水剂，其减水率为35%、坍落度1h经时变化量为40mm。2.2混凝土的配制强度无历史统计资料，根据标准《JGJ55-2000》标准差取6.0MPa。因此，配制强度为：ƒcu，0≥ƒcu，k+1.645·σ=60.0+1.645·6.0=69.9MPa。2.3配合比计算及试配根据公式W/C=αa·ƒce/（ƒcu，0+αa·αb·ƒce）计算，得出的基准水灰比为0.34，根据《JGJ55-2000》标准的要求，水灰比选取0.32、0.34、0.36各一个。考虑泵送混凝土，选取砂率为42%~43%。根据厂家推荐掺量，确定外加剂掺量为1.0%。根据GBJ146-90标准要求：采用普通硅酸盐水泥的高强混凝土中粉煤灰替代水泥最大限量为25%，但考虑梁、板中钢筋混凝土保护层较薄宜在25%的基础上再减少5%，并考虑一些工程中的其他未知因素将粉煤灰替代水泥的系数定为17%得出以下3组配合比。通过试拌得出试验结果（见表1），根据试验结果绘制出水胶比与强度关系图（图1）。通过初次试配可以看出：根据普通混凝土强度公式计算出的配合比不能满足试验要求，混凝土和易性稍差。在用水量不宜再减小的情况下需要增加胶凝材料来提高混凝土的强度，并通过适当调整混凝土的砂率、粉煤灰掺量及外加剂用量来增加混凝土的和易性。表1混凝土配合比用量及试验结果一览表编号水胶比水泥（kg）粉煤灰（kg）用水量（kg）砂率外加剂（kg）坍落度（mm）28d强度（MPPa）备注10.324038215542%4.8519063.3石子包裹不好20.343787715543%4.5520058.7和易性好30.363447115043%4.1521054.0坍落度大稍微离析析64646262抗压强度（Mpa)60抗压强度（Mpa)605858565654540.380.370.360.350.340.330.320.31520.380.370.360.350.340.330.320.3152图1水胶比与强度关系图图1水胶比与强度关系图2.4利用正交法调整配合比为了综合考虑胶凝材料（水泥、粉煤灰）总量、砂率、外加剂用量（外加剂性能及用量决定了单方混凝土的用水量）及粉煤灰掺量对砼强度、工作性及经济性的影响，根据以上试配结果及《JGJ55-2000》标准要求，对胶凝材料总量、砂率、外加剂用量及粉煤灰掺量调整如下：胶凝材料总量调整为:A1：500kgA2：515kgA3：530kg砂率调整为：B1：41%B2：42%B3：43%外加剂用量调整为：C1：0.9%C2：1.0%C3：1.1%粉煤灰掺量为：D1：15%D2：17%D3：19%

利用正交表L9(34)（表2）确定试验配合比，根据正交表确定试验方案（表3）。表2正交表L9(34)表3四因素三水平正交试验方案列号试验号12341A1B1C3D22A2B1C1D13A3B1C2D34A1B2C2D15A2B2C3D36A3B2C1D27A1B3C1D38A2B3C2D29A3B3C3D1因素试验号胶凝材料砂率外加剂掺量粉煤灰掺量1500kg41%1.1%17%2515kg41%0.9%15%3530kg41%1.0%19%4500kg42%1.0%15%5515kg42%1.1%19%6530kg42%0.9%17%7500kg43%0.9%19%8515kg43%1.0%17%9530kg43%1.1%15%根据确定的试验方案计算各种原材料用量，并进行试配得出试验结果（表4）。从表4可以看出，2#、4#、5#、7#配合比的强度达不到目标要求可以排除。1#、5#、9#和易性差，不利于现场施工排除。3#、6#、8#配合比中虽然抗压强度都能达到目标要求，但是3#、6#水泥用量比8#较多。本着节能的原则，在达到强度要求的情况下尽量使用水泥用量较少的配比，从试验结果可以看出：8#配合比试验的坍落度、坍落度1h经时变化量和抗压强度三项指标最优，且水泥用量较少。表4混凝土配合比用量及试验结果统计表编号配合比用量（kgg）试验结果水泥粉煤灰水砂碎石外加剂坍落度mm1h经时变化量mm和易性强度MPa14158514574710325.5019540差70.724387715573710184.6414540一般65.7342910115073310125.3015525好72.644257515076310125.0016525好67.154179814575910065.6719030差69.16440901557489924.7713540一般70.27405951557799914.5015535一般62.48427881507749865.1516020好70.39450801457709805.8317540差74.6为了验证C60高强混凝土配合比的稳定性，对确定的最佳配合比进行了6次重复验证，试验结果如下表（表5）：表5重复试验结果统计表试验项目试验结果123456坍落度（mm）1801701851801851751h经时变化量（mmm）30352540353028d抗压强度（MPa）71.272.670.871.569.272.3平均抗压强度（MMPa）71.3通过试验结果发现，平均抗压强度不低于配制强度，坍落度及坍落度1h经时变化量，满足目标要求，可以在工程中使用。3、C60混凝土的应用2010年9月17日C60混凝土正式投入生产，混凝土保水性、流动性、保塑性良好，入模后无分层、离析、泌水现象，混凝土拆模后内实外光，无蜂窝麻面现象（图2、图3、图4）。至2011年11月30日，C60高强混凝土共生产5604m3，取样组数89组，标准差3.00MPa，平均强度66.7MPa，综合评定合格。图2一层框架图3单根柱子图4柱子近景效果图通过C60混凝土的生产及施工我们总结出了以下注意环节：严格按标准要求控制原材料质量，水泥3天强度合格以后方可使用，砂、石的应该有固定的产地、质量要稳定，外加剂、粉煤灰每批应检验合格后方可使用。混凝土搅拌人员应经过专业培训，有责任心，能够及时根据砂石含水率调整用水量。不要出现坍落度过小或者过大的情况，以免影响混凝土泵送、强度及外观效果。浇筑框架柱时应架设串筒，防止混凝土离析，影响混凝土外观及结构安全。结束语：本文主要论述了C60高强混凝土从选材到配合比的计算、试配、调整及工程应用。C60混凝土的配制要点是：选择优质原材料如选择减水率较高的聚羧酸高性能减水剂；C60高强混凝土的水胶比宜通过试验决定，用水量不宜过高；混凝土试配时可以使用正交试验法选择出有代表性的配合比进行试配，减少试验次数，节约人力物力。参考文献：马安、杨芝勇《C60高性能混凝土试验研究及应用》黄海燕《聚羧酸高性能减水剂的性能与应用》作者简介：王玉涛男1982年10月15日出生，在山东电建二公司检测中心土建试验室工作，工程师，专业领域：建筑工程；联系地址：山东济南市工业北路298号；邮编：250100；联系电邮箱：HYPERLINK"mailto:chyf198401@163.com"chy