高性能水泥混凝土配比性能的试验检测研究

刚铸

宁夏银泰建设工程检测中心（有限公司） 宁夏 银川市 750002

摘要：随着我国经济的持续发展,建筑工程施工技术也在不断进步,混凝土结构中广泛应用了高性能级配硅酸盐水泥、粉煤灰火山矿和掺合料等新工艺，这些新型材料具有耐磨性好、强度高及韧性强等优点。但由于其本身易碎，所以它不能应用到工程实践当中来满足实际要求。因此需要研究一种高效经济的混凝土配合比,在保证质量可靠程度的同时提高后期使用的成本问题,从而使工程效益得到提高。

关键词：高性能；水泥混凝土；配比；

随着我国经济快速发展,对建筑工程提出了更高质量要求。高性能混凝土是一种集多种性能于一身的高强度、多功能材料,也是现代土木工程结构中必不可少的建筑材料。在建筑行业施工过程中可以使用高性能水泥作为主要原材料来提高工程效率和降低成本;同时由于其良好地耐水性而被广泛应用于工业领域(如:冶金业)等方面.因此对于混凝土性能检测技术已经成为一项重要课题，对它进行研究和分析是非常有必要且具有重大意义的。

1. 高性能水泥混凝土的试验研究

1. 水泥混凝土的基本组成

水泥混凝土是一种由水、砂子、石子和添加剂等组成的多孔结构材料,其主要成分是硅酸盐类,其中又以粗骨料为主要构成要素。根据不同使用功能与性能要求及各组分间作用方式可将水泥砼分为若干等级。（1）普通硅粉:在一般情况下应用于高性能混凝土中，作为主矿物掺合料时具有较高强度、耐久性以及水化热等方面的综合效应; （2） 细集材:其是由多孔结构材料制成,其性能主要取决于水泥品种、掺量以及用水量等因素;（3） 缓凝剂:具有一定流动性的外加物,它是一种高性能混凝土所必要的组成成分。

2. 试验原材料

试验所用的原材料主要包括水泥、水、集料、掺合料,粉煤灰、矿渣等。(1)混凝土拌合物中含水量大。在配合比设计时应尽量减少或消除泌水现象出现导致混凝土离析;同时也要控制砂率及级配，从而保证搅拌质量和强度要求;此外还应该考虑到不同品种水泥之间的流动性、差异性及其颗粒组成对坍落度损失影响,从而保证混凝土拌合物的流动性和强度要求；(2)试验中混凝土配合比设计应充分考虑到原材料配制、水灰比及含水量等因素对坍落度损失影响,以使其达到最佳级配,并在施工过程中将控制好温度变化与掺合料用量的关系;同时还应该根据工程需要选用适当矿物含量、外加剂种类以及不同品种之间相互组合搭配使用^[1]。

3. 高性能水泥混凝土的配合比

配合比是混凝土拌合物中的重要性能指标,它反映了在相同条件下、不同材料用量之间的比例关系。 水泥和骨料按其组成品种可分为:普通硅酸盐类,细砂系列类以及其他特殊类型。其中粗集料主要有石子、粉煤灰矿渣(T3)及高炉铁石等;细集料包括砂子、钢材颗粒、矿粉等杂质物质。在水泥混凝土中,掺入一定量的矿物外加剂,可使其与骨料间形成良好结合界面。在水泥混凝土中添加一定量的胶凝材料,可以使其粘结性增大,从而提高了强度。 (1)粗骨料：细颗粒较小且具有良好分散性能和容重比较大的粉煤灰、硅酸镁等有机外加剂可加入到普通河砂当中来增强它与矿凝材料间的结合力，同时降低拌合物用水量以及减压试验成本及节约能耗。因此在混凝土中添加一定量水可以提高其密实性,减少坍落度损失并增加强度等级；(2)水泥:水化热较低,硬化后可增加混凝土的早期强度。掺入一定量高效减水剂可以提高其与矿凝材料间结合力,从而降低拌合物用水量。在搅拌过程中加入适量粉煤灰、硅酸钠等外加物来增强颗粒之间及骨料表面张力和粘结性;同时还能改善砂浆内部孔隙率小且不分散于水泥胶粒内；(3)细骨料:在配制混凝土时,要严格控制水灰比,以提高水泥和集料的流动性。

2. 高性能水泥混凝土配比性能试验结果分析

1. 水胶对高性能混凝土抗压强度的影响

水胶比是影响混凝土抗压强度的一个重要因素。在一定范围内,水泥和集料之间会有相对运动,而当骨料颗粒间空隙大小大于0.05mm时;随着砂率增加、体积分数增大以及孔径减小等,其相互作用也越来越大。但是如果超过这个限度就说明材料中含有多余水分过多,产生离析现象,从而导致混凝土内部水化热释放造成干缩并形成气穴，使强度降低等不利因素发生。 由试验结果可以看出,水泥和集料颗粒间的相互作用对高性能混凝土抗压强度有一定影响,但对于细度相对较小、含泥量低以及水胶比小于2.5时，其性能不能满足实际要求。通过试验研究分析总结得出:矿物掺合料是提高混凝土力学性最重要且有效途径。

2. 粉煤灰含量对高性能混凝土抗压强度的影响

粉煤灰是矿渣、硅质原料和水泥等工业废料经高温锻烧而成的。它具有较高的热值,可显著提高混凝土强度,而且在一定程度上还可以降低水化热。粉煤灰量对试验性能也有着一定作用。 通过查阅相关资料可知:矿渣硅酸盐和细砂配制而成的粉煤灰可以提高普通水泥在凝结硬化过程中抵抗收缩变形能力,使水化热减少;而矿物掺合料配制成型后,可有效提高普通水泥抗收缩性能,降低水化热。因此,矿物掺合料的配制对高性能混凝土抗压强度有显著作用

^[2]。(1)试验结果发现:不同掺量矿物颗粒之间会形成明显差异性;细集料中结晶度较大而比表面积大且分布不均;矿渣、粉煤灰含量越多对高性能水泥混凝土抗压性能的影响越大。从实验数据来看,矿渣、粉煤灰含量越多,抗压性能越高,但对混凝土的耐久性影响不明显。

3. 外加剂对高性能混凝土抗压强度的影响

外加剂是混凝土中的重要组成部分,它在一定程度上影响着材料的配比,使之成为性能优异且对工程质量有显著作用的一种物质。外加剂不仅可以提高混凝土结构抗渗性、抗冻融循环性能及力学性能等综合质量指标，而且它还能改善和优化道路使用功能以及延长公路寿命周期。不同类型及用量矿物掺合矿粉所产生表观密度差异较大(Pb含量最低值为0.15~0.030mm),外加剂在混凝土中起到调节水胶比和影响坍落度、增加粘结性等一系列重要功能,在混凝土中的作用可以概括如下:(1)改善水泥性能;提高混凝土强度,影响坍落度、减少孔隙率;(2)促进矿物掺合料对早期反应活性及耐久性。试验表明外加剂可显著增强水泥和集料之间界面相互作用力,从而增加了混凝土颗粒间相互交联程度以及水化热释放量的有效性因此研究高性能高效减水混凝土性能具有重要意义。另外，在混凝土中掺入一定量的外加剂,可以提高水泥和水化热,从而降低混凝土拌合物成型硬化后对其结构造成的应力,使其具有足够高强度。但过量使用会导致大量有害物质产生并渗入凝结体系而污染砂颗粒表面及其它部分;同时还会增加水泥与集料界面间摩擦系数、粘结力等力学性能指标(如抗渗性)。因此,研究高性能混凝土的配比性能,对于控制和保护水泥与集料颗粒、减少水化热释放等方面具有重要意义^[3]。

结语

水泥混凝土是一种多孔、密实性良好的建筑材料,它具有良好的强度、耐久、抗渗及耐磨性能。它对我国经济建设、建筑工程质量和社会效益等方面都有重大影响。在现代建筑工程中，它被广泛应用到各种工程结构上。目前我国在高性能混凝土理论研究上存在很多薄弱环节与不足之处，为满足现代社会经济发展对高性能材料的需求必须进行高性能技术研究与应用工作，以此来提高我国建筑工程质量水平，从而确保国民经济建设健康有序可持续地进步。

参考文献

1. 郎达正.分析高性能水泥混凝土配比性能的试验检测[J].黑龙江交通科技,2018:34-35.

2. 夏为民,方清华,蓝玉伟,熊昌辉.高性能水泥混凝土配比性能的试验研究[J].公路,2011:197-201.

3. 高爽,周长荣.高性能混凝土配合比及无损检测技术的试验研究[J].现代经济信息,2018:367.