摘要：高性能混凝土是一種滿足特殊性能組合要求且均勻致密，具有優良的拌和物性能、力學性能和耐久性能的優質混凝土。高性能混凝土制備的主要技術途徑是摻優質活性摻和料和高效減水劑，使高性能混凝土變得既經濟又具有環境生態保護作用。本文研究摻I級粉煤灰、礦渣粉和二者雙摻的高性能混凝土(HPC)制備方法、工作性和力學性能，并在鄭州黃河公鐵兩用橋承臺中得到了應用。
　　
　　關鍵詞：雙摻，高性能混凝土(HPC)，配合比，成本分析
　　
　　高性能混凝土(HighPerformanceConcrete以下簡稱HPC)是按照具體工程要求設計的，滿足特殊組合性能且均勻致密的高質量混凝土，是一種很有發展前景的具有優良性能且具節能和環保功效的混凝土。中國混凝土協會于2000年蘇州召開的會議上建議：HPC定義為以耐久性和可持續發展為基本要求并適合工業化生產與施工的混凝土。但總體而言，HPC是一種具有高耐久性、高工作性、高強度和高體積穩定性的混凝土，在凝結硬化初期混凝土內部不存在或者存在極少因水化反應和干燥引起的微裂縫；混凝土硬化后要有足夠的強度和耐久性，能抵抗各種腐蝕、氯鹽類溶液等的侵蝕。且高效減水劑和優質活性摻和料已經成為HPC不可缺少的組份。
　　本文結合鄭州黃河公鐵兩用橋的工程建設，對C45承臺HPC的制備、性能和應用技術及單方混凝土成本進行了分析。
　　1、原材料和試驗方法
　　1、1原材料
　　1、孟電P.O42.5水泥：比表面積為333m2/Kg、細度2.8%、密度3120Kg/m3、28天強度值54.2Mpa。
　　2、魯山Ⅱ區中砂：表觀密度2700Kg/m3、細度模數2.9。
　　3、、5~25連續級配碎石：表觀密度2750Kg/m3、壓碎值9%。
　　4、Ⅰ級粉煤灰：密度2210Kg/m3、細度9.0%，需水量比93%，燒失量2.9。
　　5、S95級磨細礦渣粉：比表面積355m2/Kg、密度2725Kg/m3、活性指數（28天）114%、需水量比96%。
　　6、江蘇博特聚羧酸高效減水劑：水泥凈漿流動度270mm，減水率25.0%。
　　7、地下水。
　　以上材料所檢項目全部符合鐵建設【2005】157號文要求的技術指標。
　　1、2試驗方法
　　配合比設計參照JGJ55O-2000、施工經驗；混凝土工作性等依據GBJ80O85進行；混凝土力學性能的測試依據GB81O85進行。
　　1、3承臺混凝土技術條件
　　單個承臺尺寸1870mm×350mm×1170mm、混凝土方量765.8m3。
　　技術指標：碳化環境（T3）、凍融環境（D3）、含氣量≥5%、最大水膠比0.4、膠材用量340~450Kg/m3。
　　2、配合比設計
　　配合比設計是HPC制備技術的關鍵。HPC配合比設計不同于普通混凝土的設計，不是簡單以抗壓強度作為設計指標的混凝土，而是包括原材料的選擇和控制、拌和物的生產制備和整個施工過程的良好質量控制來實現的，其配合比的設計應以安全、經濟、合理為原則，以耐久性、工作性、抗壓強度為設計指標，并綜合考慮和分析影響HPC性能與配合比各種參數的因素來確定其配合比。如混凝土拌和物的流動性主要與集料的最大粒徑、表面狀況、砂率、粗細集料的級配情況、用水量、減水劑及礦物摻和料的種類和用量有關；混凝土強度與水泥的品種與強度、水泥用量、水膠比等有關。
　　筆者在配合比設計過程中主要強調了漿集比參數與工作性的協調，通過對膠凝材料用量、含氣量、單位用水量的適當調整，使漿集比控制在0.34~0.36：0.64~0.66范圍內，以解決工作性和體積穩定性之間的矛盾，配制出的高性能砼工作性好，通過采用聚羧酸高效減水劑進一步降低水膠比以提高砼耐久性，并在設計過程中通過以下方法控制混凝土工作性：
　　(1)高性能砼的配合比設計應在最大密實度理論基礎上，填滿集料密實堆積時的空隙外使新拌砼具有工作度的漿體數量應合適。
　　(2)配合比設計時應根據粗細集料的表面狀態、細骨料顆粒組成、粗集料空隙率和級配狀況、外加劑與膠凝材料的相容性情況綜合考慮經過試配確定漿體的流動性最佳實現途徑。
　　⑶根據骨料的空隙率和砂中細顆粒含量調整砂率，如細顆粒偏少，可調整增加膠凝材料用量、適度調整外加劑增大含氣量；如細顆粒偏多，也應調整膠凝材料用量、適當減少砂的用量。
　　（4）對HPC應同時嚴格控制用水量和水泥用量，因為高水泥漿量會帶來高的水化熱、大的收縮及低彈性模量，對耐久性很不利。充分利用高效減水劑和活性摻和料，使水膠比控制在0.28～0.40之間，可進一步降低水化熱。
　　（5）砂率的大小不僅影響拌和料的工作性，且對混凝土的密實度、保水性、粘聚性、可泵性等一系列性能產生影響，砂率應隨坍落度增大而增加，且有一個最佳的含砂率，HPC的砂率一般宜在34%～40%之間，并要保證一定的粗骨料用量，以減少HPC的收縮。
　　本項目在優選原材料的基礎上對不同粉煤灰和礦渣微粉摻量的HPC配合比進行了設計，并經試配調整，所得試驗室配合比結果列于下表：

                                  
　　試驗表明：適量的優質活性礦物摻和料如優質粉煤灰、礦渣微粉等可改善混凝土的工作性。粉煤灰的微集料效應、形態效應不但可以提高混凝土的保水性、流動性，并可減少水泥用量，提高HPC的耐久性。經56天電通量試驗及凍融循環試驗，全部符合規范及設計要求。C45I級粉煤灰單摻及雙摻取代水泥50%HPC7d強度達35MPa、雙摻取代水泥55%HPC達到30MPa。28d單雙摻抗壓強度均在50MPa左右。30%粉煤灰單摻、雙摻的HPC均具有良好的力學性能，雖然早期強度有所降低，但28d強度變化不大，各組混凝土抗壓強度接近或超過50MPa。采用粉煤灰和礦粉雙摻，由于摻和料的用量較大，使混凝土的早期強度有所降低，28d以后的強度增長加快，強度增幅要明顯大于空白混凝土。56天單摻單雙摻抗壓強度均在60MPa以上且超過空白混凝土。
　　3、雙摻同單摻配合比成本分析
　　根據招標原材料價格：水泥：280元/噸、粉煤灰：120元/噸、礦粉：225元/噸、砂：95元/m3、石：58元/m3、減水劑：7090元/噸。
　　Ⅰ：（210×280＋105×120＋105×225＋717×95＋1076×58＋3.36×7090）÷1000=249.4元
　　Ⅱ：（210×280＋126×120＋84×225＋663×95＋1130×58＋3.36×7090）÷1000=245.2元
　　Ⅲ：（189×280＋105×120＋126×225＋663×95＋1130×58＋3.36×7090）÷1000=246.2元
　　Ⅳ：（298×280＋122×120＋726×95＋1090×58＋3.36×7090）÷1000=254.1元
　　Ⅴ：（420×280＋726×95＋1090×58＋3.36×7090）÷1000=273.6元
　　依據56天強度值及各項耐久性指標，擬采用Ⅱ配合比，相比于空白混凝土配合比及單摻粉煤灰HPC配合比，單方混凝土分別節約造價28.4元和8.9元，取得了較好的經濟效益。而且雙摻配合比相對空白及單摻混凝土配合比降低了早期水化熱的釋放和混凝土早期收縮，對混凝土耐久性有利。
　　4．結束語：
　　試驗表明：適量的優質活性礦物摻和料如優質粉煤灰、礦渣微粉等可改善混凝土的工作性。粉煤灰的微集料效應、形態效應不但可以提高混凝土的保水性、流動性，并可減少水泥用量，提高HPC的耐久性；由于采用較大的摻合料用量，進一步降低了工程成本，取得了較大的經濟效益；而且雙摻配合比相對空白及單摻混凝土配合比，降低了早期水化熱的釋放，降低了混凝土早期收縮對混凝土耐久性有利。