原材料各组分对水泥混凝土影响的探讨

郭鹏飞

(山西省交通规划勘察设计院，山西 太原 030012)



原材料各组分对水泥混凝土影响的探讨

郭鹏飞

(山西省交通规划勘察设计院，山西 太原 030012)

根据不同原材料各组分在水泥混凝土中产生的作用进行原理性分析，通过配合比设计中原材料的选取关系进行试验研究，最后对混凝土构件的病害进行检测，并对由原材料产生病害的因素进行分析总结。综合考虑各组分的影响，对配制出高性能和耐久性混凝土提供分析依据。

配合比设计中各组分原理性分析；原材料对产生混凝土病害的因素

1 混凝土中各组分作用分析

1.1 水泥

水泥主要有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。按照水泥标准检验，水泥本身的技术指标如细度、强度、凝结时间、标准稠度用水量、安定性等都能满足国家标准的要求。以往一直追求混凝土强度，使水泥厂采取使用助磨剂磨细、掺用“增强剂”等，增加了开裂敏感性和不利于混凝土长期性能稳定性和耐久性的成分。通过大量试验研究可知，产生这些问题的主要原因与水泥中混合材的品种和掺量变化有直接关系，特别是使用同一强度等级的水泥配制某强度等级的混凝土时水泥用量差别很大，对混凝土企业提高产品质量、控制成本带来很大的困难，所以要根据水泥的性能来配制相应的混凝土。

1.2 骨料

骨料也称集料，在混凝土中将粒径小于4.75 mm的天然砂、人工砂等称为细集料，大于4.75 mm的碎石等称为粗集料。如果骨料和水泥粘结的好，就可以提高混凝土的强度。集料的压碎值、坚固性、含泥量和密度等指标都要符合相应规范要求，关键的是集料级配应按相应的比例进行调整，级配如果选择不当，以致骨料空隙过大，则需要多耗费胶凝材料浆体才能使混凝土获得一定的流动性，以及硬化后的性能指标，如强度、体积稳定性、耐久性等。

1.3 外加剂

以高效减水剂为主的混凝土外加剂是现代混凝土重要的物质基础之一，是混凝土技术发挥的重要里程碑，在改善混凝土性能上几乎是无所不能的技术措施。其主要功能有：改善流变性能、调节凝结时间、改善耐久性和其它性能等。但主要问题在使用过程中，经常出现水泥与外加剂适应性差、强度波动大、混凝土滞后泌水、凝结时间不正常等问题，从而给混凝土生产和质量控制带来了不利影响，也给企业带来了一定的经济损失和声誉影响。

1.4 掺合料

目前所用到的掺合料有：粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、钢渣粉、硅灰、纤维和复合掺合料等。混凝土为满足施工性能，提高流动性后，很容易使混凝土产生离析和泌水，掺入矿物细掺料后，改善了拌合物的粘聚性，最主要的是掺合料可以代替部分水泥、成本低廉，经济效益显著，能改善混凝土综合性能，例如：改善了混凝土的抗冻性、抗渗性、抗硫酸盐侵蚀等耐久性能。

1.5 拌合用水

符合国家标准的生活饮用水，可以直接用来拌制混凝土。地表水、地下水和其它用水应进行检验，合格后才允许使用。

当砂石含泥量和石粉含量较高时，经常出现外加剂在做水泥净浆流动度试验时效果很好，但当用相同掺量配制混凝土时，混凝土拌和物流动性很差，或者干脆不流动。经过大量试验分析发现，干集料吸走了大量的水分甚至外加剂，才会发生上面的情况。所以我们可以预湿骨料进行配合比试验，施工现场也可以制作预湿骨料喷淋专用设备安装到生产线用于生产，达到节约减水剂，保证工作性，预防坍落度损失且降低混凝土成本的目的。

2 混凝土配合比设计中原材料的要点分析

混凝土配合比设计，是根据所选择的原材料有合理且经济的定量比例，有与施工工艺条件相适应的拌合物流动性，并在硬化后达到设计的性能要求。拌合物的性能和硬化后试块就需要进行一系列的试验研究分析，选择出最优混凝土配合比，并根据施工情况加以修正。

(1)试配强度计算：fcu,0≥fcu,k+1.645σ(强度等级

(2)水胶比确定：W/C=αafb/(fcu,0+αaαafb)，要注意其它规范要求最大和最小水胶要求，其中根据所选碎石或卵石进行系数选取。

(3)砂率确定：根据水胶比、粗集料最大公称粒径和砂的细度模数按经验表进行查选。

(4)用水量确定：根据水胶比、粗集料最大公称粒径和砂的细度模数按经验表进行查选，再根据外加剂的减水率进行折减。

(5)胶凝材料用量确定：C0=用水量/水胶比，要注意其它规范要求最大和最小胶凝材料要求；掺合料用量不能超出规范要求的最大掺量，最关键是根据以往积累的经验数据进行选择，现在耐久性比强度更重要，所以要进行不同掺量的掺合料进行正交试验。

(6)计算配合比：可以按密度法和体积法计算，然后进行试拌，保持水胶比不变，调整其它参数(适当调整砂率、水泥浆、外加剂掺量)，这是整个配合比设计最关键的一步，使性能符合设计施工要求，最后进行修正后提出试拌配合比。

(7)试拌配合比：在试拌配合比的基础上进行强度试验，中间为试验配合比，上下两个配合比的水胶比宜比试拌配合比分别增加和减少0.05，用水量应与试验配合比相同，砂率可分别增加和减少1%左右，拌合物性能都应符合设计和施工要求。

(8)应进行7 d和28 d抗压强度试验，7d的强度可以作为参考。

(9)根据28 d抗压强度试验结果，绘制强度和胶水比的线性关系图或插值法确定略大于试配强度对应的胶水比，然后调整所用材料用量。再进行表观密度校正，实测值和计算值之差的绝对值不超过计算值的2%,可以维持不变，超出后应将每项材料用量均乘以校正系数(δ=实测值/计算值)。

(10)对耐久性有设计要求的混凝土，做相关的耐久性试验，从原材料选择上就要进行耐久性试验。

3 结 论

混凝土要进一步可持续发展，面临着环境恶化和资源短缺等问题，除了对材料的技术性与经济性提出要求以外，还要求它具有环境协调性，也就得从节省资源、高耐久性与再生利用的角度出发来发展现代混凝土。

[1] 普通混凝土配合比设计规程(JGJ55)[S].

[2] 公路工程水泥及水泥混凝土试验规程(JTG E30)[S].

2016-03-15

郭鹏飞(1983-)，男，工程师，研究方向：公路工程试验检测。

U416.216

C

1008-3383(2016)07-0022-02