中交三航局成蘭鐵路工程指揮部新建成蘭鐵路CLZQ-3標(biāo)段論原材料對(duì)高性能混凝土工作性能的影響一、摘要二、工程概況三、試驗(yàn)分析總結(jié)四、水泥對(duì)于高性能混凝土的影響五、礦物摻和料對(duì)于高性能混凝土的影響六、粗骨料對(duì)于高性能混凝土的影響七、細(xì)骨料對(duì)于高性能混凝土的影響八、混凝土在施工過(guò)程中應(yīng)注意的幾項(xiàng)內(nèi)容九、設(shè)計(jì)配合比時(shí)原材料各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)高性能混凝土的影響十、原材料對(duì)高性能混凝土的綜合性影響十一、結(jié)束語(yǔ)

目錄一、摘要

本文重點(diǎn)論述了高性能混凝土配合比確定方法及采用普通混凝土配合比確定方法的不足。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及鐵路橋涵工程實(shí)際的需要，在各種嚴(yán)酷環(huán)境中使用的重大混凝土結(jié)構(gòu)要求施工難度大、工程耐久性能高，高性能混凝土因具有高耐久性、高工作性等優(yōu)點(diǎn)從而代替了傳統(tǒng)混凝土。現(xiàn)結(jié)合新建成都至蘭州線CLZQ-3標(biāo)青白江下行聯(lián)絡(luò)線特大橋工程實(shí)際情況，談?wù)勗牧蠈?duì)高性能混凝土工作性能的影響。關(guān)鍵詞：原材料、參數(shù)、高性能混凝土、影響。蘭州二、工程概況

成蘭指揮部所承建的合同段為新建成都至蘭州線CLZQ-3標(biāo)，工程實(shí)際情況為正線全長(zhǎng)27.885km，而正線橋梁為10156.05m/12座(其中特大橋9006.014m/4座)，共計(jì)混凝土45萬(wàn)m3。混凝土標(biāo)號(hào)分別有C15、C20、C25、C35、C40、C45、C50、C55等混凝土，環(huán)境類別分別有碳化、化學(xué)侵蝕、氯鹽等環(huán)境。由于砼標(biāo)號(hào)較多，環(huán)境類別較為復(fù)雜，因此橋涵用混凝土的質(zhì)量就至關(guān)重要，如何切實(shí)有效的控制好高性能耐久性混凝土的質(zhì)量，就要由源頭原材料抓起，這是必須落到實(shí)處的問(wèn)題。CLZQ-3標(biāo)總平面圖三、試驗(yàn)分析總結(jié)

1.室內(nèi)混凝土配合比不能完全指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工，因?yàn)樵谑覂?nèi)試驗(yàn)中選取的原材料和配合比在實(shí)際施工過(guò)程中不一定能夠得到重視，實(shí)際施工過(guò)程中對(duì)新拌混凝土的質(zhì)量沒(méi)控制到位。2.針對(duì)可能導(dǎo)致混凝土質(zhì)量不穩(wěn)定的因素，結(jié)合青白江下行聯(lián)絡(luò)線特大橋?qū)嶋H情況以及以前多個(gè)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，抓主要因素，進(jìn)行混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)配合比所涉及到的原材料進(jìn)行有效控制，確保了青白江下行聯(lián)絡(luò)線特大橋用混凝土的質(zhì)量。3.在配合比設(shè)計(jì)之前，試驗(yàn)人員應(yīng)協(xié)助物資部門(mén)共同去廠家調(diào)查質(zhì)量保證體系以及對(duì)外營(yíng)銷(xiāo)情況，然后按照有關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行隨機(jī)取樣，取有代表性的本批材料真實(shí)質(zhì)量的試樣進(jìn)行試驗(yàn)分析，合格后進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，并進(jìn)行混凝土的試拌工作。

4.混凝土傳統(tǒng)組分除水泥、砂、石、水以外，通常以摻入外加劑和礦物摻和料來(lái)使其具有足夠的強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性好、高度抗?jié)B，具有優(yōu)良耐久性能的新一代混凝土。隨州國(guó)民經(jīng)濟(jì)與建筑技術(shù)的發(fā)展，高性能砼的應(yīng)用越來(lái)越多，由于高性能砼自身的特點(diǎn)，所以對(duì)高性能砼必須將影響其質(zhì)量的所有因素進(jìn)行全面控制，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，才能保證其最終質(zhì)量。

5.高性能混凝土主要以耐久性為設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)，針對(duì)不同用途要求，對(duì)下列性能予以重點(diǎn)保證：耐久性、工作性、適用性、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性。為此高性能混凝土在配制上主要特點(diǎn)是低水膠比、采用優(yōu)質(zhì)的原材料、摻加足夠數(shù)量的摻和料和聚羧酸高性能減水劑、使其高流動(dòng)度等。隨著材料的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用，砼組成材料有普通混凝土的水泥、河砂、碎石、水四種發(fā)展到5-7種組成材料，使影響砼強(qiáng)度及工作性等因素變得更加復(fù)雜，這就為配合比的確定提出了新的要求，砼配合比的確定關(guān)鍵是要保證砼滿足現(xiàn)場(chǎng)施工、強(qiáng)度、耐久性、經(jīng)濟(jì)性四方面的要求。

6.由于青白江下行聯(lián)絡(luò)線特大橋連續(xù)梁設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C55，環(huán)境要求為T(mén)2，屬預(yù)應(yīng)力混凝土。因此配合比的確定應(yīng)用普通砼的確定方法。由強(qiáng)度及耐久性要求確定水膠比；由粘聚性要求確定砂率；按流動(dòng)性要求確定單位用水量；由耐久性配合比設(shè)計(jì)規(guī)范及以往經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定外摻和料；由外加劑廠家提供來(lái)確定外加劑摻量。按以上確定參數(shù)計(jì)算配合比，然后進(jìn)行試拌，按工作性好壞，對(duì)砂率、用水量及外加劑等做適當(dāng)調(diào)整，在普通砼及預(yù)應(yīng)力砼中，原材料對(duì)配合比參數(shù)的性能大有影響。

7.強(qiáng)度等級(jí)小于等于C30的混凝土配合比試配強(qiáng)度也相當(dāng)高，而在實(shí)際施工當(dāng)中砂、石并沒(méi)有經(jīng)過(guò)優(yōu)選沖洗，從而導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度偏低現(xiàn)象，原因分析：一是按照設(shè)計(jì)配合比指導(dǎo)的實(shí)際施工中，砂、石含泥量增大導(dǎo)致混凝土拌和物工作性較差，尤其是坍落度減小，而實(shí)際施工中由于施工工藝原因要保持設(shè)計(jì)的坍落度，必須通過(guò)混凝土攪拌時(shí)加大用水量，水泥用量保持不變，這樣水膠比發(fā)生變動(dòng)。二是由于高性能混凝土的要求和配制特點(diǎn)。相比與普通混凝土來(lái)說(shuō)，原材料及各種參數(shù)對(duì)其影響顯著。

四、水泥對(duì)于高性能混凝土的影響

水泥是混凝土組成材料的重要材料之一，它是一種膠結(jié)材料，它的質(zhì)量?jī)?yōu)劣直接影響著試拌混凝土的工作性和試配強(qiáng)度。在施工當(dāng)中往往會(huì)出現(xiàn)這樣的情況：水泥廠家所送樣品往往不具有代表性，其水泥膠砂強(qiáng)度等指標(biāo)均高于規(guī)范值特別大，這樣誤導(dǎo)試驗(yàn)人員做配合比設(shè)計(jì)時(shí)，過(guò)分考慮混凝土成本，計(jì)算的水泥用量相當(dāng)經(jīng)濟(jì)，混凝土試拌后的試配強(qiáng)度也相當(dāng)高，而實(shí)際施工當(dāng)中的水泥膠砂強(qiáng)度等指標(biāo)并不是高于規(guī)范值較大，水泥富裕系數(shù)并不高，按照設(shè)計(jì)配合比指導(dǎo)施工以及在加上一些不可預(yù)見(jiàn)的因素，施工中的混凝土往往會(huì)出現(xiàn)混凝土強(qiáng)度偏低甚至有不合格現(xiàn)象發(fā)生。因此進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)之前，必須去水泥廠家取具有代表性的真實(shí)的水泥樣品。但為了降低混凝土內(nèi)部溫升和減少收縮，又因盡量降低水泥用量，同時(shí)使混凝土有足夠的彈性模量和體積穩(wěn)定性，對(duì)膠凝材料要予以限制。因此用于高性能混凝土的水泥在滿足強(qiáng)度要求的同時(shí)用具有較好的流動(dòng)性，并與減水劑有較好的相容性。在目前我國(guó)的水泥生產(chǎn)技術(shù)主要采用C3A含量和比表面積的措施來(lái)提高水泥的強(qiáng)度，因此嚴(yán)禁使用立窯水泥，不允許用早強(qiáng)水泥，同時(shí)水泥出廠后應(yīng)有一定的存放期，以避免水泥性能不穩(wěn)定對(duì)混凝土產(chǎn)生不良影響。五、礦物摻和料對(duì)于高性能混凝土的影響

在配制高性能混凝土?xí)r摻入較大摻量的礦物摻和料，可降低溫升、改善工作性、改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)提高抗腐蝕能力，尤其對(duì)堿-集料反應(yīng)的抑制作用效果尤為顯著。以粉煤灰為例：用于高性能混凝土的粉煤灰C50以上砼需水量比應(yīng)≤95%，C50以下砼需水量比應(yīng)≤105%，因?yàn)橹挥袑⒃抑胁Ａ⒅閳F(tuán)聚的顆粒在粉磨時(shí)打開(kāi)方能降低需水量，而粉煤灰中玻璃微珠強(qiáng)度較高，從而提高粉煤灰活性。在相同水膠比下，粉煤灰摻量不超過(guò)25%時(shí)對(duì)混凝土性能影響不大，只是溫升有所下降；只有摻量超過(guò)25%時(shí)，粉煤灰對(duì)混凝土性能才有明顯改善。粉煤灰對(duì)混凝土強(qiáng)度隨齡期增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，隨水膠比降低而增長(zhǎng)，粉煤灰對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)與水膠比的關(guān)系比水泥對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)與水灰比的關(guān)系還要敏感；簡(jiǎn)單的在高水灰比的純水泥混凝土以粉煤灰取代水泥，是不可能發(fā)揮粉煤灰作用的，只有水膠比不大于0.40時(shí)，才能使粉煤灰的活性充分發(fā)揮。簡(jiǎn)單的用粉煤灰取代水泥會(huì)使早期強(qiáng)度降低，而后期強(qiáng)度確有較大提高，但粉煤灰因需水量小可降低水膠比，在相同坍落度的情況下，混凝土早期強(qiáng)度實(shí)際上也不會(huì)降低。此外，用水量的敏感性在坍落度損失方面尤為明顯，在試驗(yàn)室做坍落度損失時(shí)，地板、工具、蒸發(fā)造成的失水，常會(huì)導(dǎo)致較大的誤差。尤其在初始值較小時(shí)更為明顯。多次試驗(yàn)表明，在現(xiàn)場(chǎng)采用生產(chǎn)設(shè)備校驗(yàn)坍損時(shí)，比試驗(yàn)室結(jié)果要好的多，這與大生產(chǎn)水分散失率比相對(duì)較小有關(guān)。六、粗骨料對(duì)于高性能混凝土的影響

在普通混凝土中，石子粒徑越小，在相同坍落度時(shí)，只是增加了單位用水量；而在高性能混凝土中，石子粒徑越小越有利于改善混凝土的工作性。當(dāng)混凝土水膠比很大時(shí)，石子最大粒徑對(duì)混凝土強(qiáng)度幾乎無(wú)影響，而當(dāng)水膠比降低至0.40時(shí)，影響就很顯著。因此在配制高性能混凝土?xí)r所用石子最大粒徑要有限制，最好是在20-31.5mm之間。要求所取石料必須是該批石料的真實(shí)質(zhì)量，因?yàn)樵趯?shí)際施工過(guò)程中，只要石料各項(xiàng)指標(biāo)試驗(yàn)后滿足相關(guān)驗(yàn)收規(guī)范即可用于工程中，而做混凝土配比試驗(yàn)時(shí)，大多數(shù)試驗(yàn)人員對(duì)石料進(jìn)行過(guò)沖洗，而現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際當(dāng)中石子含泥量往往會(huì)比較大，基于此在指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)會(huì)導(dǎo)致混凝土不穩(wěn)定而影響現(xiàn)場(chǎng)施工，因此要滿足現(xiàn)場(chǎng)工作性必須用跟設(shè)計(jì)配合比時(shí)相同的石子。

七、細(xì)骨料對(duì)于高性能混凝土的影響高性能混凝土通常采用的是中粗砂，尤其是石子連續(xù)級(jí)配很差時(shí)砂子細(xì)度模數(shù)在2.3-3.0之間為好，這樣混凝土工作性會(huì)最好，抗壓強(qiáng)度會(huì)最高，當(dāng)砂率較小時(shí)，砂的填充作用是主要的，增加砂的含量及料比表面積增加不大。因此，隨砂率提高，水泥漿膜層增厚，新拌混凝土流動(dòng)度會(huì)增高。當(dāng)砂率超過(guò)一定值時(shí)，砂的填充作用散失，集料間的空隙反而隨砂率的增加而增加，然而會(huì)導(dǎo)致新拌混凝土流動(dòng)度性降低。高性能混凝土由于用水量很低，砂漿量主要由增加砂率來(lái)填充，砂率宜較大。據(jù)相關(guān)資料表明：平均坍落度每增加20mm，砂率應(yīng)增加1%，而強(qiáng)度并無(wú)明顯變化。根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)表明：從工作性來(lái)看，水灰比不同時(shí)，最優(yōu)砂率有所不同。但都在38-46%之間，超過(guò)此范圍后，坍落度減少。在一定范圍內(nèi)，隨砂率的增加。強(qiáng)度呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，而彈性模量則程下降趨勢(shì)。

八、混凝土施工過(guò)程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1.進(jìn)場(chǎng)原材料必須檢驗(yàn)合格后方可用于現(xiàn)場(chǎng)施工，特別是水泥，采用相同的外加劑，采用相同配合比，同批號(hào)的水泥，但在不同存放期進(jìn)場(chǎng)的水泥也可能導(dǎo)致混凝土工作性不同，因此必須提前進(jìn)場(chǎng)以保證其具有足夠的穩(wěn)定時(shí)間。

2.砂、石料進(jìn)場(chǎng)時(shí)必須經(jīng)過(guò)試驗(yàn)室檢測(cè)合格并與前期供應(yīng)砂、石料色差進(jìn)行對(duì)比后方能用于現(xiàn)場(chǎng)施工，因同一料源地，同一廠家生產(chǎn)出來(lái)的砂、石料可能會(huì)因?yàn)橐恍┎豢深A(yù)見(jiàn)的因素而發(fā)生色差和級(jí)配與之前生產(chǎn)出來(lái)的料發(fā)生一些質(zhì)變化，導(dǎo)致施工當(dāng)中混凝土外觀存在顏色不均和混凝土和易性差等現(xiàn)象。

3.外加劑、水泥進(jìn)場(chǎng)必須先按配合比試拌，對(duì)于出現(xiàn)的問(wèn)題應(yīng)仔細(xì)考慮，妥善解決。

4.混凝土施工應(yīng)連續(xù)不間斷，混凝土到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后無(wú)等待。這對(duì)于坍落度損失快的混凝土尤為重要。

5.每次開(kāi)盤(pán)前，應(yīng)做好原材料含水率檢驗(yàn)并換算施工配合比，夏季施工時(shí)還應(yīng)做好原材料溫度的檢驗(yàn)，通過(guò)公式驗(yàn)算混凝土溫度，當(dāng)檢測(cè)混凝土溫度超過(guò)30℃時(shí)，還應(yīng)采取在水中加粉碎冰降溫，混凝土罐車(chē)表面淋水降溫，砂、石料集中存放在遮陽(yáng)棚內(nèi)，確保混凝土入模溫度控制5-30℃。冬季施工時(shí)應(yīng)做好冬季保溫措施，拌合用水采取加熱措施，但水的溫度不能高于80℃，外加劑桶用電熱毯包裹好，根據(jù)熱工計(jì)算，保證混凝土出倉(cāng)溫度不低于10℃，入模溫度不低于5℃，砼內(nèi)部溫度與表面溫度之差、表面溫度與環(huán)境溫度之差不易大于20℃（梁體混凝土不宜大于15℃）。

6.鉆孔樁施工混凝土設(shè)計(jì)要求坍落度控制在180-220mm，含氣量大于2，但根據(jù)鉆孔樁混凝土施工特點(diǎn)，在實(shí)際施工中只要混凝土不泌水、不離析、和易性好，宜控制在220mm左右，擴(kuò)展度不宜過(guò)大及過(guò)小，宜為坍落度的2.5倍左右，以滿足混凝土自密實(shí)性，確保樁質(zhì)量。九、設(shè)計(jì)配合比時(shí)原材料各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)高性能混凝土的影響

1.砂率的影響：在普通砼中，砂率對(duì)強(qiáng)度影響很少，對(duì)粘聚性影響十分顯著。隨著砂率增大，粘聚性變好。因此，在確定砼配合比時(shí)，沒(méi)有考慮對(duì)強(qiáng)度的影響，只是按施工才做要求的粘聚性確定砂率。2.骨料含量的影響：骨料含量對(duì)普通混凝土強(qiáng)度影響很小，而對(duì)高性能混凝土影響較為顯著，試驗(yàn)說(shuō)明每減少0.01%，強(qiáng)度增加3.5-5%，骨料含量愈小強(qiáng)度增長(zhǎng)率越大，而對(duì)強(qiáng)度的影響程度為每減少0.02%，強(qiáng)度增加6.5-9%。3.單位用水量的影響：普通混凝土中。當(dāng)流動(dòng)性一定時(shí)，用水量基本恒定，因此，需水量主要按施工要求流動(dòng)度確定。而在高強(qiáng)混凝土中，用水量的大小對(duì)強(qiáng)度影響較為顯著，當(dāng)一定時(shí)，用水量越小，強(qiáng)度越高。試驗(yàn)表明：其影響程度與骨料含量對(duì)強(qiáng)度影響一致，當(dāng)每方砼減少5kg水時(shí)，強(qiáng)度增加3.5-5%。但是，單位用水量受到外加劑的種類及摻量、混合料的種類及摻量、坍落度損失要求等來(lái)制約。4.外加劑的種類及用量的影響：在高性能混凝土中，一般都加有外加劑。常用的有聚羧酸系高性能減水劑。減水劑主要是用來(lái)提高砼流動(dòng)性。其摻量的大小與減水劑的種類、投放時(shí)間、水膠比、水泥與骨料種類、數(shù)量及環(huán)境溫度等因素有關(guān)，很難確定準(zhǔn)確的摻量。摻量太小，減水效果不顯著；摻量太多，超過(guò)減水劑飽和點(diǎn)，不但流動(dòng)性不在增加。砼還會(huì)產(chǎn)生離析，影響砼質(zhì)量，同時(shí)還增加了成本。十、原材料對(duì)高性能混凝土的綜合影響

1.水泥品種、摻和料的種類及摻量、骨料品種等對(duì)強(qiáng)度及工作性都有一定的影響。2.在各種原材料及參數(shù)對(duì)砼性能的影響還不太清楚的情況下，能很好的處理各材料、各參數(shù)之間的相互關(guān)系。通過(guò)科學(xué)安排試驗(yàn)，利用其“整齊可比性”及均衡搭配性，通過(guò)分析試驗(yàn)結(jié)果，可得到優(yōu)化的配合比。3.能把砼強(qiáng)度、耐久性、工作性及經(jīng)濟(jì)性統(tǒng)一，適應(yīng)多目標(biāo)要求的砼，所得的配比技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理。4.通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，可弄清各材料，各參數(shù)對(duì)砼強(qiáng)度、耐久性、工作性及經(jīng)濟(jì)性的影響趨勢(shì)及其影響的主次關(guān)系，為施工管理、質(zhì)量控制、成本管理提供數(shù)據(jù)。十一、結(jié)束語(yǔ)

作為成蘭鐵路CLZQ-3標(biāo)中交第三航務(wù)工程局指揮部中心試驗(yàn)室一名試驗(yàn)人員，在以后的工作當(dāng)中定當(dāng)根據(jù)成蘭鐵路施工環(huán)境和施工任務(wù)盡職盡責(zé)，做好原材料及混凝土試驗(yàn)檢測(cè)