高强混凝土原材料质量分析与选择

摘要:通过对不同强度等级水泥、砂石骨抖、不同品质矿物掺合料的混凝土试配试验，测定混凝土强度的发展变化，时比分析水泥强度、砂石骨料、矿物掺合料三者对高强度混凝土性能的影响，供实验室人员及工程技术人员参考。

关键词:高强混凝土;骨料;粉煤灰;强度

中图分类号:TU528.31 文献标识码:A 文章编号:1000一7717(2006)04一0108一03

1 前言

　　高强度混凝土(C60以上)在土木工程中大量推广应用，其经济技术效益巨大。高强度混凝土由于强度高可减小结构构件尺寸，提高空间利用，降低建筑物结构自重，减小地基负荷;成型后结构密实度较大提高，混凝土结构物耐久性提高，使用寿命延长，减小社会投资;高强度混凝土流动性好，可塑性强，特别适宜现代化施工方法，充分利用现代运输设备、输送设备、成型设备，极大提高劳动生产率。根据各地区原材料情况应尽可能利用当地资源生产高强度混凝土，以提高混凝土质量，推动混凝土材料发展。

2 混凝土材料性能影响因素分析

2.1普通混凝土性能影响因素

　　普通混凝土强度性能主要决定于水泥强度与水灰比。由于水泥强度、骨料强度相对于普通混凝土强度较高，一般不会发生水泥石和骨料破坏，主要在水泥石和骨料的界面发生破坏。通过现代观察技术已发现，普通混凝土在凝结硬化过程中，由于骨料的约束，水泥胶结料的体积改变是不均匀的，水泥石将产生很大的拉应力，当拉应力较大时，在水泥石与骨料界面上就会形成微裂缝，这些微裂缝在混凝土未受到荷载之前就已存在。当混凝土受到荷载后，这些微裂缝处就会产生应力集中，裂缝就开始延伸与发展，并且互相连通，导致混凝土结构破坏。这是普通混凝土的破坏机理。

　　当水泥强度提高，水泥石与骨料粘结力则提高;水灰比下降，则水泥石收缩减小，微裂缝数量随之减少，从而提高混凝土强度。

2.2 高强度混凝土性能影响因素

　　高强度混凝土强度性能不同于普通混凝土。高强度混凝土水泥强度较高，加人了活性矿物掺合料，骨料粒径较小，粒形较均匀，水灰比较小，水泥石在凝结硬化过程中变形均匀，形成微裂缝较少。由于骨料粒径较小，混凝土材质均匀，内部应力分布均匀。其破坏机理为:在荷载作用下，围绕较大颗粒的粗骨料产生粘结裂缝，依断裂力学准则和第二个石子的界面相对于压缩轴的倾角，裂缝延伸有可能就此停止，不形成贯通裂缝[2]。随着荷载不断增加，应力有可能直接穿透石子，而产生新的裂缝。由于裂缝不集中，在达到破坏荷载时，个别裂缝迅速发展，瞬间形成应力集中试件破坏，呈现一种脆性破坏形态，这是高强度混凝土的破坏形态。所以高强度混凝土的关键影响因素为水泥强度、矿物掺合料细度和活性、骨料品质及粒形粒径。

3 试验资料

3.1 水泥

　　秦岭水泥股份有限公司生产的P.O 4 2.5R ,P.O52.5 R普通硅酸盐水泥，强度值见表10

3.2 砂

　　西安市津河产中粗砂，细度模数3.2，级配合格，含泥量0.4%;西安市浦河中砂，细度模数2.4，级配合格，含泥量1.2%。

3.3 石子

　　陕西三原产石灰石，规格5－25m m，压碎指标9.8%，级配.合格;西安临渔产花岗岩，规格5－25mrn，压碎指标5.6%，级配合格。

3.4 矿物掺合料

　　陕西新型建筑材料有限公司生产的超细粉煤灰:陕西宝鸡电厂工级粉煤灰;陕西渭河电厂n级粉煤灰。

3.5 外加剂

　　西安东晶科贸有限公司生产氨基磺酸盐高效减水剂(J)、上海麦斯特产ST－8CN减水剂(H)、西安德来克奈系高效减水剂(D)．

4 原材料对高强混凝土性能影响试验分析

4.1 砂

　　高强混凝土用砂应选中偏粗砂，细度模数不宜小于2.4，含泥量不大于0.8%，相同混凝土强度等级用不同细度模数、含泥量的砂，配制的混凝土其性能不同。当砂子含泥量由1.2%降低到0.4%时混凝土强度增加近10%，并且塌落度也有影响。混凝土拌合物塌落度、强度数据见表2,

4.2 石子

　　高强混凝土用石应特别重视石子的品质、品种与粒形。同一品质、品种的石子，若粒形不同则混凝土性能不同，不同混凝土强度等级应选用不同品质的石子。根据试验C60混凝土可用石灰岩配制，但C70以上混凝土必须用花岗岩配制，石灰岩配制混凝土强度很难达到。

　　石子的粒形可用规准仪测定和压碎指标间接判定。根据试验:不同粒形石子，除用规准仪直接得到针片状颗粒含量以外，还可用压碎指标间接判定，当石子品质、品种相同时，若粒形不同则压碎指标不同，而且对混凝土性能的影响很大[5l。试验数据如表30

4.3 矿物掺合料

　　高强混凝土必须掺加活性矿物掺合料。但矿物掺合料的品质、品种、细度对高强混凝土性能影响较大，不同品质、品种、细度的矿物掺合料影响各不相同川。众所周知，常用矿物掺合料有硅灰、矿渣、粉煤灰等。笔者采用不同品质粉煤灰分别配制胶砂和混凝土，通过比较粉煤灰的细度及掺量对混凝土强度性能影响较大。图3是不同粉煤灰掺量胶砂强度曲线叫。

　　粉煤灰是一种玻璃质球状颗粒，其玻璃质是火山灰活性的来源。但表面这一层玻璃体较坚硬，阻碍了粉煤灰火山灰活性的发挥。破坏这一层硬质玻璃体粉煤灰活性则大大提高。通过试验可看出，使用I级粉煤灰能配制C60强度等级混凝土，而I级粉煤灰则较困难;使用工级粉煤灰配制C70以上强度等级混凝土仍然较困难。当使用超细粉煤灰以后，混凝土强度得到很大提高。粉煤灰磨细以后增加了参与火山灰效应的表面，有利于Cat+渗透和玻璃体中硅、铝的溶解，由于粉煤灰颗粒原生晶格的破坏，切断了网络中Si－0键和Al-0键，生成基和带电荷的破断面，提高结构不规则和缺陷程度，粉煤灰活性增大[31。图4是不同品质粉煤灰配制混凝土强度曲线。

5 结语

　　高强混凝土性能影响因素与普通混凝土性能影响因素不同，原材料选择与质量控制应有所区别。C60混凝土可用42.5R水泥配制;C70以上混凝土必须用52-5R水泥配制，否则混凝土质量难以保证。高强度混凝土应关键控制水泥强度、砂子含泥量、石子品质、品种和粒形、矿物掺合料品种、细度及适宜的外加剂。只要以上原材料选择合适，并对质量进行控制，不需特殊工艺就能达到混凝土强度目标。