高强混凝土的配制与基本性能
赵顺波 盖占芳 胡志远
在某些地区, 由于矿物掺合料的获取代价较高， 从经济实用的角度出发，探讨不外加矿物掺合料、 通过优选砂石料外加高效减水剂配制高强混凝土的 方法
原材料及其性能
• 水泥：河南渑池水泥厂525#普通硅酸盐水泥
525#普通硅酸盐水泥性能
细度 凝结时间/h 烧失量
水泥钢纤维浆配合比的确定 经过试拌，钢纤维与胶合料质量比约为1：1. 41 时工作性能最好。当采用3. 74%的钢纤维体积率， 每立方米混凝土中钢纤维用量为78 00 × 0.0374= 292 kg ，对应的胶合料重为292 × 1. 41= 412 kg 。 为了更有效地提高混凝土强度，作了以下调整： ( 1) 水灰比降低为0. 28 ，减水剂增加到1. 5% ； ( 2) 在胶合料中掺入硅灰, 硅灰用量为水泥的20%。 这样得到的水泥钢纤维浆配合比见表3 中Ⅴ。
G2和G8 ，G9 砂率↑ 和易性↑
G2和G6，G7 减水剂↑ 和易性源自有产生明显影响混凝土的力学性质
按GBJ81- 85《普通混凝土力学性能试验方法》 规定的试验方法进行了混凝土立方体抗压强度、 轴心抗压强度和静压弹性模量试验,按SD105- 82 《水工混凝土试验规程》规定的试验方法进行了 混凝土抗拉强度、 静拉弹性模量和极限拉伸应 变试验,试验成果列入表4 和表5.
钢纤维混凝土的配合比设计方法
林小松
以普通混土配合比为基准, 采用钢纤维替 代部分细骨料、用钢纤维替代部分骨料和二次 合成法3 种方法进行试验比较.
替代的原则是等体积替代。 水泥为：湖南湘乡水泥厂生产的525号普通硅酸盐水泥； 粉煤灰：湖南湘潭电厂生产的Ⅱ级粉煤灰； 碎石：湖南长沙市丁字湾的花岗岩碎石, 压碎指 标为17.8%, 最大粒径为20 mm； 砂：普通洁净河砂, 中砂。
钢纤维混凝土中基准混凝土的材料用量 由于基准混凝土中用了硅灰，表观密度很小，宜用 密度法设计配合比，即 mc = m1 - mf 。其中， mc，mf ——分别为每立方米合成的钢纤维混凝土中 基准混凝土与水泥钢纤维浆的质量； m1 ——每立方米钢纤维混凝土的质量，kg 。 这时每立方米合成的钢纤维混凝土中基准混凝土材 料用量的折减系数为k = ( m1 - mf ) / m0， 其中，m0——每立方米基准混凝土的质量，kg。
用钢纤维替代普通高强混凝土中的 部分细骨料
• 钢纤维体积率为4% ，与砂作等体积代换
普通高强混凝土配合比与立方体抗压强度见 表1 中Ⅱ。其它材料均不变, 这样钢纤维替代砂后
的配合比与立方体抗压强度见表1 中Ⅳ。
替代后砂的用量为661- 0. 04 ×2 650= 555 kg . 其中, 砂的密度为2650kg/ m3。 钢纤维的密度为7800kg/ m3。 加入钢纤维的质量为7800×0.04=312kg。 7 d 强度相对提高23. 3%；28 d 强度相对提高10. 4% .
• 高效减水剂：复合型萘磺酸系高效减水剂
混凝土的配置和拌合性能
在前期试配的基础上,本次系统试验研究 考虑的变化参数有水灰比、 砂率、 减水剂掺 量、 水泥用量,共分9 组,配合比和原材料用量 见表4.
G2和G3 水泥用量↓ 坍落度↓ G2和G4 水灰比 ↓ 坍落度↓
不适合混凝土的浇筑
配置C70以 上的高强混 凝土，最小 水泥用量为 530kg/m3， 最小水灰比 为0.28
/%
/%
初凝 终凝
含碱 量/%
抗折强度 fv/N·mm-2
3d 7d 28d
抗压强度 fv/N·mm-2
3d 7d 28d
3.10 2.20 3.16 0.87 0.56 6.01 8.00 9.11 31.2 36.20 57.0
• 砂：河南鲁山河沙，中砂
• 碎石：采用石灰岩质碎石，由10～20mm粒 级和5～10mm粒级按优化比例组合（优化比 例没有详细说明）
二次合成法
• 基本思路是: 把钢纤维混凝土看成是由水泥 钢纤维浆与基准混凝土两部分组成的，分别 确定水泥钢纤维浆与基准混凝土中各种材料 的用量，最后合成钢纤维混凝土的配合比。
钢纤维体积率为3.8%。 预定配制的钢纤维混凝土立方体抗压强度为90 MPa, 则基准混凝土的立方体抗压强度为90/1. 4 =64 MPa 。 在初步试验中， 获得一种抗压强度为 62.6KPa的普 通高强混凝土 ，其配合比与强度见表3中Ⅰ。
① G1～G3,增大水泥用量并没有增大混凝土强度, 由于试验量较少,这种反常现象需进一步研究确定.
② G2和G4G5, G5 水灰比较大，混凝土强度有所 降低,并使得混凝土的抗压弹性模量和极限拉伸应变 有所减小,但对混凝土的抗拉弹性模量影响不明显.
③ G2和G6～G9, 减水剂掺量和砂率对混凝土的 强度和弹性模量的没有明显影响。
用钢纤维替代普通高强混凝土中的 部分骨料
• 采用等体积代换法，钢纤维体积率为3. 37%. 硅灰：青海铁合金厂产品，灰白色，经增密处理
后，松散密度为640kg/ m3。 配合比与立方体抗压强度的对比见表 2。其中 1
号为普通高强混凝土，2 号为替代后的钢纤维混凝 土。
砂石比保持不变， S 0/G 0= 580/1030=0. 5631。 △G 0/ 2 800+ 0. 5631×△G 0/ 2 650 =0. 0337 。 解得 △G 0 = 59 kg ； △S0 = 0. 5631×59 = 33 kg 。 故在2 号钢纤维混凝土中， S 0 = 547 kg，G 0 = 971 kg 。 钢纤维7800×0.0337=263kg。 7 d 强度相对提高21. 4%；28 d 强度相对提高40. 7%。
试验结果, 高强混凝土的 3d 强度达到了28d 的 69%～76% ，可以用于高效预应力高强混凝土 结构构件的预制, 能够满足混凝土浇筑3 d后放张 预应力筋的设计要求.
结论：水泥用量530kg/m3， 水灰比0.28， 减水剂1.0% ～1.5%， 砂率23% ～27%，
可以配置出性能稳定的C70高强混凝土。