高性能混凝土配合比设计的全计算方法相关参数优化

2011年第8期

8月

混凝土与水泥制品

CHINACONCRETEANDCEMENTPRODUCTS

2011No8August

高性能混凝土配合比设计的全计算方法

相关参数优化

刘

静，王元纲，黄凯健，张高勤

（南京林业大学，210037）

摘

要：针对应用全计算方法进行C40高性能混凝土配合比设计时存在胶凝材料总量及砂率等相关参数偏大

的问题，引入修正系数，并通过试验确定了该系数合理的取值范围。结果表明：采用相关参数优化后确定的配合比，不仅可以配制出强度满足要求、抗Cl－渗透性能良好的高性能混凝土，而且降低了胶凝材料用量。

关键词：高性能混凝土；配合比设计；全计算方法；参数优化

Abstract：Whentheoverallcalculationmethodisusedformixdesignofhighperformanceconcrete(HPC),thepa-rametersoftotalcementitiousmaterialsandsandratioarecomparativelybigger.Inordertosolvetheproblems,thecorrec-tionfactorsareintroduced,andthereasonablevalueofthecoefficientisobtainedthroughthetests.Theresultsshowthatthestrengthoftheconcretewhicharemadebytheoptimizedmixproportionscanmeettherequirements,theperformanceoftheanti-chlorideionpenetrationofthisHPCisbetter,andthecementitiousmaterialconsumptionisreduced.

Keywords：Highperformanceconcrete;Mixproportion;Overallcalculationmethod;Optimizingparameters

中图分类号：TU528

文献标识码：A

文章编号：1000-4637（2011）08-12-04

0前言

高性能混凝土具有优良的性能，已广泛应用于

确定修正系数，以实现配合比的优化。

11.1

原材料及试验方法原材料

水泥：P·Ⅱ42.5级水泥，比表面积310m2/kg，表

工程项目中。目前，国内外的混凝土技术研究人员对单掺和双掺矿物掺合料的高性能混凝土的原材料、性能、配合比设计开展了许多研究[1~3]，但对高性能混凝土配合比设计方法的研究仍处于探索发展阶段。从已有的研究成果来看，配合比设计方法主要分为以经验为基础的半定量设计方法和全定量设计方法两大类。其中以全计算方法[1]为代表的全定量设计方法可全面定量的确定各组成材料的用量，计算方便，可大幅减少试验量，已在工程实践中得到应用，或被混凝土设计人员优化后应用[4]。同时，以全计算方法为基础的“现代混凝土配合比全计算法软件”的开发，使混凝土配合比设计走向了数字化道路的发展方向[5]。

本文以磨细钢渣粉、粉煤灰、硅灰、矿渣微粉作为掺合料，分别采用其中三种配制成复合型掺合料，并应用全计算方法进行混凝土配合比设计。针对应用全计算方法进行配合比设计时存在胶凝材料总量及砂率等相关参数偏大的问题，通过试验，

基金项目：江苏省“六大人才高峰”行动计划资助项目（2007168）。

观密度3100kg/m3。

粉煤灰：南京产的Ⅱ级粉煤灰，比表面积

320m2/kg，表观密度2050kg/m3，活性指数70%。

矿渣微粉：上海产的S95型矿渣微粉，比表面积402m2/kg，表观密度2900kg/m3，活性指数123%。

磨细钢渣粉：马鞍山某公司分选后陈化一年的钢渣，粉磨2h后表观密度为2990kg/m3，比表面积

407m2/kg，活性指数66.8%。

硅灰：表观密度1200kg/m3，比表面积21500m2/

kg，活性指数120.6%。

减水剂：江苏某公司生产的SBTJM-Ⅱ混凝土高效减水剂。

集料：粗集料为石灰岩碎石，表观密度2740kg/

m3，级配良好；细集料为江砂，表观密度2630kg/m3，细度模数2.86，属中砂。

水泥及掺合料的化学组成如表1所示。1.2试验方法

分别采用A型复合掺合料（磨细钢渣粉︰粉煤灰︰硅灰=3︰5︰2）和B型复合掺合料（磨细钢渣

-12-

刘静，王元纲，黄凯健，等高性能混凝土配合比设计的全计算方法相关参数优化

表1

原材料的化学组成

%

Fe2O33.2623.601.064.480.21

Al2O35.763.3515.5229.630.48

K2O0.910.000.391.570.54

Na2O0.190.030.310.470.24

原材料烧失量SiO220.0013.1232.3955.0590.75

SO31.470.090.110.380.98

CaO63.4342.4137.542.900.09

MgO1.778.579.392.290.40

CSSGSFASF

2.651.31-0.482.855.32

注：原材料代号C—水泥，SS—磨细钢渣粉，GS—矿渣微粉，FA—粉煤灰，SF—硅灰。

粉︰矿渣微粉︰粉煤灰=1︰2︰1）配制混凝土。高效减水剂用量根据坍落度要求进行调整，坍落度为

性能混凝土的配合比，计算结果如表2所示。

高性能混凝土的胶凝材料总用量一般在300～

90～110mm。

根据GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行立方体抗压强度试验，使用

550kg/m3，并且在满足强度的条件下应尽量减少胶

凝材料的用量；而高性能混凝土的砂率一般小于

40%[6]。因此，从表2的数据可以直观地看出，配合比

中胶凝材料用量及砂率偏大。

采用表2中复合型掺合料取代量为20%的配合比拌制混凝土，并进行抗压强度及电通量试验，结果如表3所示。

由表3的试验结果可知，28d抗压强度已达到

NYL-2000型压力试验机进行抗压强度测定；根据GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能

试验方法标准》进行抗氯离子渗透试验，使用NEL-

PER系列混凝土渗透性电测仪测定其6h直流电通

量。

2配合比设计及结果分析

按全计算方法设计计算C40复合型掺合料高

表2

55MPa以上，强度较高，一定程度上也反映了胶凝

材料用量偏大。

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