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(yōu)良的拌和物性能、力學(xué)性能和耐久性能的優(yōu)質(zhì)混凝土。高性能混凝土制備的主要技術(shù)途徑是摻優(yōu)質(zhì)活性摻和料和高效減水劑，使高性能混凝土變得既經(jīng)濟(jì)又具有環(huán)境生態(tài)保護(hù)作用。本文研究摻I級(jí)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(xué)性能，并在鄭州黃河公鐵兩用橋承臺(tái)中得到了應(yīng)用。
　　
　　關(guān)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(shè)計(jì)的，滿足特殊組合性能且均勻致密的高質(zhì)量混凝土，是一種很有發(fā)展前景的具有優(yōu)良性能且具節(jié)能和環(huán)保功效的混凝土。中國混凝土協(xié)會(huì)于2000年蘇州召開的會(huì)議上建議：HPC定義為以耐久性和可持續(xù)發(fā)展為基本要求并適合工業(yè)化生產(chǎn)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(qiáng)度和高體積穩(wěn)定性的混凝土，在凝結(jié)硬化初期混凝土內(nèi)部不存在或者存在極少因水化反應(yīng)和干燥引起的微裂縫；混凝土硬化后要有足夠的強(qiáng)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(yōu)質(zhì)活性摻和料已經(jīng)成為HPC不可缺少的組份。
　　本文結(jié)合鄭州黃河公鐵兩用橋的工程建設(shè)，對(duì)C45承臺(tái)HPC的制備、性能和應(yīng)用技術(shù)及單方混凝土成本進(jìn)行了分析。
　　1、原材料和試驗(yàn)方法
　　1、1原材料
　　1、孟電P.O42.5水泥：比表面積為333m2/Kg、細(xì)度2.8%、密度3120Kg/m3、28天強(qiáng)度值54.2Mpa。
　　2、魯山Ⅱ區(qū)中砂：表觀密度2700Kg/m3、細(xì)度模數(shù)2.9。
　　3、、5~25連續(xù)級(jí)配碎石：表觀密度2750Kg/m3、壓碎值9%。
　　4、Ⅰ級(jí)粉煤灰：密度2210Kg/m3、細(xì)度9.0%，需水量比93%，燒失量2.9。
　　5、S95級(jí)磨細(xì)礦渣粉：比表面積355m2/Kg、密度2725Kg/m3、活性指數(shù)（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(dòng)度270mm，減水率25.0%。
　　7、地下水。
　　以上材料所檢項(xiàng)目全部符合鐵建設(shè)【2005】157號(hào)文要求的技術(shù)指標(biāo)。
　　1、2試驗(yàn)方法
　　配合比設(shè)計(jì)參照J(rèn)GJ55O-2000、施工經(jīng)驗(yàn)；混凝土工作性等依據(jù)GBJ80O85進(jìn)行；混凝土力學(xué)性能的測試依據(jù)GB81O85進(jìn)行。
　　1、3承臺(tái)混凝土技術(shù)條件
　　單個(gè)承臺(tái)尺寸1870mm×350mm×1170mm、混凝土方量765.8m3。
　　技術(shù)指標(biāo)：碳化環(huán)境（T3）、凍融環(huán)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(shè)計(jì)
　　配合比設(shè)計(jì)是HPC制備技術(shù)的關(guān)鍵。HPC配合比設(shè)計(jì)不同于普通混凝土的設(shè)計(jì)，不是簡單以抗壓強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)指標(biāo)的混凝土，而是包括原材料的選擇和控制、拌和物的生產(chǎn)制備和整個(gè)施工過程的良好質(zhì)量控制來實(shí)現(xiàn)的，其配合比的設(shè)計(jì)應(yīng)以安全、經(jīng)濟(jì)、合理為原則，以耐久性、工作性、抗壓強(qiáng)度為設(shè)計(jì)指標(biāo)，并綜合考慮和分析影響HPC性能與配合比各種參數(shù)的因素來確定其配合比。如混凝土拌和物的流動(dòng)性主要與集料的最大粒徑、表面狀況、砂率、粗細(xì)集料的級(jí)配情況、用水量、減水劑及礦物摻和料的種類和用量有關(guān)；混凝土強(qiáng)度與水泥的品種與強(qiáng)度、水泥用量、水膠比等有關(guān)。
　　筆者在配合比設(shè)計(jì)過程中主要強(qiáng)調(diào)了漿集比參數(shù)與工作性的協(xié)調(diào)，通過對(duì)膠凝材料用量、含氣量、單位用水量的適當(dāng)調(diào)整，使?jié){集比控制在0.34~0.36：0.64~0.66范圍內(nèi)，以解決工作性和體積穩(wěn)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(jìn)一步降低水膠比以提高砼耐久性，并在設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)應(yīng)在最大密實(shí)度理論基礎(chǔ)上，填滿集料密實(shí)堆積時(shí)的空隙外使新拌砼具有工作度的漿體數(shù)量應(yīng)合適。
　　(2)配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)粗細(xì)集料的表面狀態(tài)、細(xì)骨料顆粒組成、粗集料空隙率和級(jí)配狀況、外加劑與膠凝材料的相容性情況綜合考慮經(jīng)過試配確定漿體的流動(dòng)性最佳實(shí)現(xiàn)途徑。
　�、歉鶕�(jù)骨料的空隙率和砂中細(xì)顆粒含量調(diào)整砂率，如細(xì)顆粒偏少，可調(diào)整增加膠凝材料用量、適度調(diào)整外加劑增大含氣量；如細(xì)顆粒偏多，也應(yīng)調(diào)整膠凝材料用量、適當(dāng)減少砂的用量。
　　（4）對(duì)HPC應(yīng)同時(shí)嚴(yán)格控制用水量和水泥用量，因?yàn)楦咚�泥漿量會(huì)帶來高的水化熱、大的收縮及低彈性模量，對(duì)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(jìn)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(duì)混凝土的密實(shí)度、保水性、粘聚性、可泵性等一系列性能產(chǎn)生影響，砂率應(yīng)隨坍落度增大而增加，且有一個(gè)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(xiàng)目在優(yōu)選原材料的基礎(chǔ)上對(duì)不同粉煤灰和礦渣微粉摻量的HPC配合比進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并經(jīng)試配調(diào)整，所得試驗(yàn)室配合比結(jié)果列于下表：

                                  
　　試驗(yàn)表明：適量的優(yōu)質(zhì)活性礦物摻和料如優(yōu)質(zhì)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(yīng)、形態(tài)效應(yīng)不但可以提高混凝土的保水性、流動(dòng)性，并可減少水泥用量，提高HPC的耐久性。經(jīng)56天電通量試驗(yàn)及凍融循環(huán)試驗(yàn)，全部符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。C45I級(jí)粉煤灰單摻及雙摻取代水泥50%HPC7d強(qiáng)度達(dá)35MPa、雙摻取代水泥55%HPC達(dá)到30MPa。28d單雙摻抗壓強(qiáng)度均在50MPa左右。30%粉煤灰單摻、雙摻的HPC均具有良好的力學(xué)性能，雖然早期強(qiáng)度有所降低，但28d強(qiáng)度變化不大，各組混凝土抗壓強(qiáng)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(qiáng)度有所降低，28d以后的強(qiáng)度增長加快，強(qiáng)度增幅要明顯大于空白混凝土。56天單摻單雙摻抗壓強(qiáng)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(jù)招標(biāo)原材料價(jià)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
　�、颍海�210×280＋126×120＋84×225＋663×95＋1130×58＋3.36×7090）÷1000=245.2元
　�、螅海�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
　�、酰海�420×280＋726×95＋1090×58＋3.36×7090）÷1000=273.6元
　　依據(jù)56天強(qiáng)度值及各項(xiàng)耐久性指標(biāo)，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(jié)約造價(jià)28.4元和8.9元，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。而且雙摻配合比相對(duì)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(duì)混凝土耐久性有利。
　　4．結(jié)束語：
　　試驗(yàn)表明：適量的優(yōu)質(zhì)活性礦物摻和料如優(yōu)質(zhì)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(yīng)、形態(tài)效應(yīng)不但可以提高混凝土的保水性、流動(dòng)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(jìn)一步降低了工程成本，取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益；而且雙摻配合比相對(duì)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(duì)混凝土耐久性有利。