运用混凝土配合比全计算法设计防裂混凝土

运用混凝土配合比全计算法设计防裂混凝土1前言混凝土开裂的原因多种多样，通常是混凝土体积变化时受到约束，或者由于荷载作用时混凝土内产生过大的拉应力引起。本文就混凝土搅拌站在商品混凝土生产时的选材及配合比设计等对变形裂缝控制予以讨论，并提出采用混凝土配合比设计全计算法进行防裂混凝土配合比的设计方法。2混凝土组成材料的选用原则2.1水泥（1）品种：大体积混凝土原则上宜采用水化热低的水泥，以避免早期温度应力导致的混凝土裂缝，对于非大体积混凝土，采用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥掺加矿渣粉及粉煤灰配成的胶凝材料体系，在干缩程度上相差不大。（2）细度：水泥细度过细会导致收缩增大。从水化热速度的角度去考虑，也不宜太细，但现时市面上出售的水泥为了满足工程早强的要求，水泥都磨得比较细。搅拌站可以通过掺加掺合料来改善。综合以上两方面的情况，从混凝土搅拌站的实际生产操作及材料存放考虑，本人觉得采用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥掺加磨细矿渣粉及粉煤灰配成的复合胶凝材料体系比采用低热水泥较好，并易于控制。2.2骨料（1）含泥量：含泥量对混凝土收缩和力学性能有着明显的影响，在实际中必须严格控制骨料的含泥量，搅拌站应对粗骨料冲洗，河砂进场时必须严查含泥量，拒绝使用不合格产品。（2）级配：级配的合理能有效的减少收缩，采用两种或多种单粒级的骨料及II区中砂进行合理的搭配，以达到尽量减少空隙率的目的。2.3掺合料掺合料对改善混凝土的各项性能有不同程度的效果，掺加适量矿渣粉可降低水化热，使水化热峰值趋缓并有利于后期强度的增长。另外矿渣粉和粉煤灰的微集料效应，使混凝土形成了微观的自紧密结构，提高了混凝土的强度。本文中将考虑采用按水泥、粉煤灰、矿渣粉等胶凝材料的体积比以7.5：1：1.5的比例进行搭配使用。2.4外加剂混凝土的单位用水量和流动性能对收缩有影响，在实践中，我们经常会发现同一种外加剂在不同品牌水泥中使用的效果不一样，在此我们将采用复合超塑化剂。但选用的外加剂与选用的水泥必须经过试验，当外加剂的胶砂减水率≥18%，净浆流动度≥160mm/h，方可使用。2.5水按《预拌混凝土》（GB/T14902-2003）的要求，不得使用河水或循环水。3防裂混凝土配合比设计3.1配合比设计原则防裂混凝土配合比设计需要遵循以下几个原则：（1）在满足施工要求的条件下，尽量采用较小的混凝土坍落度。基础梁及低层楼面、屋面用的混凝土坍落度宜小于120mm；柱、墙用的混凝土坍落度宜小于150mm；高层用混凝土根据泵送高度控制在180mm左右。（2）采用较小的水胶比和砂率，水胶比≤0.55。（3）90d的干缩率宜小于0.06%。（4）在保证强度的前提下，尽量采用复合组合掺合料替代水泥，从而有效降低水化热和混凝土的绝热升温，抑制混凝土的早期开裂，提高后期强度。3.2设计步骤本文中，将以初始坍落度15～17cm、初凝时间约为10h、强度等级C40的泵送防裂商品混凝土设计为例，运用陈建奎，王栋民老师所编写的《高性能混凝土配合比设计新法-全计算法》详细介绍该配合比的设计过程。3.2.1配合比组成材料（1）水泥：普能硅酸盐水泥，选用华润平南P.O42.5R水泥；（2）掺合料：Ⅱ级粉煤灰（珠电）、S95级矿渣粉（秦峰）；（3）粗骨料：单粒级新会碎石，分别为31.5mm、20mm、10mm；（4）细骨料：西江河砂，Ⅱ区中砂，细度模数2.6～2.9；（5）外加剂：某品牌复合超塑化剂。3.2.2混凝土初步计算配合比的确定（1）计算混凝土配制强度：fcuo=fcu，k+1.645σ=40+1.645×6.0=49.9MPa（2）采用鲍罗米公式，计算水胶比（4）胶凝材料C’的组成：根据Mehta的研究，胶凝材料的组成关系为混凝土中水泥与掺料的体积比宜为75：25，本次试配将使用粉煤灰、矿渣粉以体积比分别代替10%和15%同体积的水泥。采用水泥密度为3.15g/cm3，粉煤灰密度为2.51g/cm3，矿渣密度为2.8g/cm3转换成质量比则为72：12：16。（5）确定胶凝材料C’（水泥C、粉煤灰F、矿渣粉G）的用量：另外根据实际单粒级骨料的状况，选取最合理搭配，并使总骨料用量符合上式计算所得。（7）计算外加剂用量：以产品推荐用量为基础用量，如本次产品的基础用量为1.2%，查表2～3按全计算法中外加剂掺量的公式计算出掺量μ，再按实际试配效果作出调整。（8）按以上计算所得的配比中各项参数进行混凝土配合比试配，当测得坍落度及容重符合要求时（若