【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 并減少混凝土發(fā)熱量，還可改善混凝土的和易性，提高混凝土抗?jié)B性，故常用于大體積混凝土，如混凝土壩等，但由于粉煤灰活性降低，摻灰后混凝土早期強(qiáng)度及28天強(qiáng)度降低，但隨著齡期的延長(zhǎng)，混凝土強(qiáng)度可逐漸趕上基準(zhǔn)混凝土（不摻粉煤灰時(shí)的混凝土）。（2）代砂法粉煤灰代砂法即摻入粉煤灰時(shí)，仍保持混凝土的水泥用量不變，減少混凝土中砂的用量。此法由于粉煤灰具有火山灰活性，混凝土強(qiáng)度將高于基準(zhǔn)混凝土，混凝土黏聚性及保水性將顯著優(yōu)于基準(zhǔn)混凝土。另外以粉煤灰代砂，可以減少粉煤灰污染，節(jié)約骨料資源。（3）超量取代法為了保持摻粉煤灰后混凝土28d強(qiáng)度及和易性不變，常采用超量取代法。即粉煤灰的摻入量大于所取代的水泥量，多出的粉煤灰取代等體積的砂。此法可以彌補(bǔ)摻粉煤灰后混凝土早期強(qiáng)度低的缺點(diǎn)，所以應(yīng)用較廣[15]。（4）雙摻法混凝土中摻入粉煤灰時(shí)，常與減水劑或引氣劑等外加劑同時(shí)摻用，稱為雙摻技術(shù)。減水劑的摻入可以克服粉煤灰將增大混凝土需水量的缺點(diǎn)；引氣劑的摻用，可解決粉煤灰抗凍性低的問(wèn)題；在低溫下施工時(shí)還宜摻入早強(qiáng)劑或防凍劑。(1)增加新拌混凝土的流動(dòng)性新拌漿體中的水有兩個(gè)部分：一部分是填充水，它填充在顆粒問(wèn)的空隙中，對(duì)漿體的流動(dòng)性沒(méi)有貢獻(xiàn)；另一部分是表面層水，它在顆粒表面形成水膜層，漿體的流動(dòng)性取決于水膜層的厚度。自密實(shí)混凝土中超細(xì)粉摻合料較小的顆粒粒徑與水泥顆粒在微觀上形成級(jí)配體系，將原來(lái)填充在空隙之中的填充水置換出來(lái)成為自由水[16]，是粉煤灰微粒的“解絮”作用，粉煤灰表面光滑致密呈圓形顆粒，它們包裹在粗糙的水泥顆粒和骨料表面具有“滾珠”潤(rùn)滑作用，減少內(nèi)摩擦阻力而增大混凝土的流動(dòng)性，這就是粉煤灰的物理減水作用。同時(shí)，粉煤灰屬于玻璃體材質(zhì)，它具有很高的表面能而迅速吸附減水劑分子，在水泥顆粒之間形成靜電斥力使?jié){體液態(tài)化。(2)強(qiáng)度 摻粉煤灰并置換部分水泥的混凝土，早期強(qiáng)度會(huì)降低，長(zhǎng)齡期強(qiáng)度則有相當(dāng)?shù)脑鲩L(zhǎng)。粉煤灰的質(zhì)量和置換率、水泥的質(zhì)量、混凝土的水灰比、養(yǎng)護(hù)條件、齡期等都對(duì)長(zhǎng)齡期的強(qiáng)度增長(zhǎng)有影響。(3)抗?jié)B性與不摻粉煤灰的混凝土相比，摻粉煤灰的混凝土早期抗?jié)B性較低，而長(zhǎng)齡期的抗?jié)B性有很大的改善。(4)耐久性與強(qiáng)度相等且含氣量相同的基準(zhǔn)混凝土相比，摻粉煤灰的混凝土抗凍融能力基本相當(dāng)，但粉煤灰的含碳量（燒失量）較高時(shí)，對(duì)混凝土抗凍融與抗碳化能力均有很大影響。(5)水化熱粉煤灰置換部分水泥的混凝土，在硬化過(guò)程中產(chǎn)生水化熱的速度將得到緩和，水化放熱總量也將進(jìn)一步減少。(6)干縮及彈性模量用粉煤灰取代部分水泥配制混凝土，在用水量不增加的前提下有利于減少混凝土的干縮。粉煤灰對(duì)混凝土彈性模量與抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律類似，早期使彈性模量下降，后期逐步提高[17]。 自密實(shí)混凝土的原材料及其試驗(yàn)自密實(shí)混凝土是近二十幾年才慢慢發(fā)展起來(lái)的高性能混凝土，高效減水劑的出現(xiàn)使其配制成為可能。其是采用較大的砂率和提高膠凝材料用量的方式提高混凝土的流動(dòng)性能，采用摻合料（粉煤灰）調(diào)節(jié)混凝土的粘度，采用聚羧酸高效減水劑減小混凝土拌合物的屈服應(yīng)力，提高拌合物流動(dòng)速度和耐久性。①水泥：河北太行水泥集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的PO 級(jí)普通硅酸鹽水泥， 水泥基本性能密度（g/cm3）凝結(jié)時(shí)間（h:min）初凝 終凝標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量（%）安定性（餅法）細(xì)度（%）抗折強(qiáng)度（MPa）3d 28d抗壓強(qiáng)度（MPa）3d 28d2:353:45未見(jiàn)翹曲未見(jiàn)裂紋②粉煤灰：馬頭電廠生產(chǎn)的Ⅱ級(jí)灰，比表面積為 4600cm2/g， 粉煤灰基本性能 細(xì)度（%）含水率（%）需水量比（%）燒失量（%）98①細(xì)骨料：河砂屬細(xì)砂 細(xì)骨料技術(shù)指標(biāo)種類細(xì)度模數(shù)含泥量（%）泥塊含量（%）表觀密度Kg/m3堆積密度Kg/m3空隙率（%）河砂026701495對(duì)細(xì)骨料進(jìn)行篩分析的結(jié)果見(jiàn)下表 細(xì)骨料篩分析結(jié)果方孔篩孔徑mm分計(jì)篩余量kg分計(jì)篩余百分率%累計(jì)篩余百分率%篩底細(xì)度模數(shù)級(jí)配評(píng)定該砂屬于細(xì)砂，按Ⅲ區(qū)評(píng)定，級(jí)配合格②粗骨料：河北邯鄲產(chǎn)石灰石碎石，其技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表 粗骨料技術(shù)指標(biāo)顆粒粒級(jí)mm含泥量%泥塊含量%針片狀顆粒含量 %壓碎指標(biāo)%表觀密度Kg/m3堆積密度Kg/m35～2529401356 粗集料篩分析結(jié)果方孔篩孔徑mm分計(jì)篩余量kg分計(jì)篩余百分率%累計(jì)篩余百分率%底盤高效減水劑為FDN型高效減水劑，減水率為10%15%，經(jīng)試驗(yàn)測(cè)得與水泥的適應(yīng)性良好。 自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)在混凝土研究和生產(chǎn)領(lǐng)域，配合比設(shè)計(jì)（Mix Design）非常重要且變化無(wú)窮。配合比設(shè)計(jì)的字面意思為“混合物設(shè)計(jì)（Design of the Mixture）”。實(shí)際上就是根據(jù)操作要求（工作性和使用骨料）、性能（強(qiáng)度、耐久性等）及服役環(huán)境，設(shè)計(jì)混凝土拌合物各單獨(dú)組分的用量。 配合比設(shè)計(jì)原則為保證自密實(shí)混凝土的順利施工，本文提出了如下混凝土配制原則：（1）保證足夠的膠凝材料用量，以確?；炷恋拇罅鲃?dòng)性和黏聚性；（2）大量摻加粉煤灰以改善混凝土和易性，增加流動(dòng)性，同時(shí)進(jìn)一步降低高強(qiáng)混凝土的水化熱；（3）在配合比設(shè)計(jì)中摻加優(yōu)質(zhì)高效減水劑，降低混凝土單方用水量，降低水灰比，提高混凝土強(qiáng)度，改善混凝土和易性，提高混凝土流動(dòng)性；（4）為保證混凝土的大流動(dòng)性，同時(shí)保證混凝土強(qiáng)度，在粗骨料的選擇上，采取最大粒徑為 20mm的連續(xù)級(jí)配的機(jī)碎石。自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)的參數(shù)有：拌和物中的粗骨料松堆體積、砂漿中的砂體積、漿體中的水膠比、膠凝材料中的細(xì)摻料用量。 配合比設(shè)計(jì)目的配合比設(shè)計(jì)是為了確定其各個(gè)組成材料之間比例的方法。其目的之一是獲得基本性能符合要求的混凝土，包括新拌混凝土的工作度、硬化混凝土在規(guī)定齡期的輕度和耐久性。工作度是決定混凝土拌和物在澆筑、搗實(shí)和抹面時(shí)難易程度的性質(zhì)，它比前面所用的流動(dòng)性代表的含義要廣泛得多，并且沒(méi)有一個(gè)確定的指標(biāo)，而因所采用的工藝也有所變化。例如澆筑沒(méi)有鋼筋的路面混凝土和鋼筋密集的混凝土柱子，工作度應(yīng)該是不同的；施工高層建筑時(shí)用泵送輸送的混凝土和用塔吊運(yùn)送的混凝土，工作度也不能一樣。從結(jié)構(gòu)的安全角度出發(fā)，根據(jù)設(shè)計(jì)荷載得到的混凝土強(qiáng)度，應(yīng)該作為最低強(qiáng)度要求?？紤]到原料、攪拌、運(yùn)輸、澆筑以及試件制作、養(yǎng)護(hù)和實(shí)驗(yàn)時(shí)可能產(chǎn)生的變異，需要根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)的基本原理確定配合比，使依據(jù)配合比配制出的混凝土強(qiáng)度平均值要比最低強(qiáng)度高出一定范圍，即通過(guò)下式計(jì)算得出式中，為混凝土配制強(qiáng)度（MPa）；為混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；為混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差。就是強(qiáng)度平均值比最低強(qiáng)度高出的范圍，%時(shí)的概率度；標(biāo)準(zhǔn)差或者變異系數(shù)取決于混凝土生產(chǎn)水平的高低。結(jié)構(gòu)在一般暴露條件下，如果能夠達(dá)到必要的強(qiáng)度，耐久性通常不會(huì)有太大的問(wèn)題。但是對(duì)于在嚴(yán)酷環(huán)境條件工作的結(jié)構(gòu)物，例如橋梁、港口的防波堤、地下與海底隧道、高寒與炎熱地區(qū)的結(jié)構(gòu)等，在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)就需要首先從滿足耐久性要求來(lái)考慮。例如，所有可能受凍害的地區(qū)，混凝土就需要摻引氣劑，保證一定含氣量；可能受硫酸鹽土質(zhì)或水質(zhì)侵蝕的混凝土，就需要摻礦物摻和料與減水劑。很多情況下，雖然采用較高水膠比已經(jīng)滿足強(qiáng)度要求，但考慮到暴露環(huán)境的作用，不得不規(guī)定較低的最大水膠比。配合比設(shè)計(jì)的另一目的，是在混凝土拌和物性能滿足要求的前提下，價(jià)格要盡可能地便宜。即選擇組成材料時(shí)不僅必須適用，而且要經(jīng)濟(jì)。因?yàn)榛炷恋纳a(chǎn)量通常都很大，價(jià)格上微小的差異就可能帶來(lái)總體費(fèi)用上巨大的浪費(fèi)。例如，在工程所在地附近可買到的水泥含堿量超標(biāo)，而骨料又基本上沒(méi)有呈現(xiàn)堿活性時(shí)，如果一定要求適用遠(yuǎn)途運(yùn)來(lái)價(jià)格較高的低堿水泥，就額外增加了費(fèi)用，使混凝土單價(jià)提高。另外，如果近處的骨料確實(shí)含堿活性顆粒，在高堿水泥中摻礦物摻和料可能是節(jié)約而又有效的選擇方案。 配合比設(shè)計(jì)步驟依據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ552000)(J642000)以及《建筑施工計(jì)算手冊(cè)》。在實(shí)驗(yàn)前，通過(guò)查閱資料首先確定以下參數(shù)：（1）、本實(shí)驗(yàn)混凝土配置強(qiáng)度設(shè)為C30，坍落度220mm.（2）、選用FDN減水劑，所選外加劑的減水率按12%計(jì)算，%，由于本實(shí)驗(yàn)采用正交設(shè)計(jì)方法，共需設(shè)計(jì)9組實(shí)驗(yàn)，這里以第五組為例：第一步：確定配置強(qiáng)度我們?nèi)匀话凑諘?shū)上給定的公式來(lái)進(jìn)行配制強(qiáng)度的計(jì)算： （1）其中：σ——混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差（N/mm2）。取σ=（N/mm2）； fcu，0——混凝土配制強(qiáng)度（N/mm2）；fcu，k——混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm2），取fcu，k=30（N/mm2）；那么就有 （2）故取配置強(qiáng)度。第二步：水灰比計(jì)算混凝土水灰比按下式計(jì)算： （3）式中的A、B為回歸系數(shù)；為水泥膠砂強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；為混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值?；貧w系數(shù)A和B應(yīng)根據(jù)工程所使用的水泥、骨料和通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立的灰水比與強(qiáng)度關(guān)系確定；無(wú)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)資料時(shí)，對(duì)碎石混凝土A=，B=；對(duì)卵石混凝土A=，B=。本次實(shí)驗(yàn)中使用的是碎石骨料，所以取A=，B=。從而，可以計(jì)算出所需要的水灰比為＝ (4)第三步：用水量及含氣量計(jì)算在工作度一定時(shí)，用水量取決于石子的最大粒徑、粒形和級(jí)配，由于書(shū)中給出的用水量選擇的表格是來(lái)自《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ/T55）的，恰好適合我們進(jìn)行C30的配制，所以我們就采用書(shū)上的表格。 根據(jù)我們所配置的為C30的自密實(shí)混凝土，并摻大約20%的粉煤灰，所以用水量根據(jù)坍落度可以計(jì)算得到，應(yīng)該在235kg/m3左右，mw＝170＋5（220－90）247。20＝ Kg/m2 (5)在配制中，為了降低水灰比，我們還要使用減水劑。實(shí)驗(yàn)給定的減水劑為FDN高效減水劑，其參考摻量為：C30混凝土，%，減水率為15%左右；C60混凝土，%~%，減水率為25%；C80混凝土，%，減水率為30%。根據(jù)我們配制的強(qiáng)度來(lái)看，%的摻量，減水率為15%。那么由mwa＝（1－12%）＝(6)我們就取定用水量為205kg/m3。由于我們并不涉及到抗凍性的設(shè)計(jì)，所以這里就不對(duì)含氣量進(jìn)行相關(guān)的限制了，只要實(shí)配時(shí)攪拌均勻，成型時(shí)振動(dòng)密實(shí)，其含氣量對(duì)于混凝土的性能是沒(méi)有太大影響的。第四步：水泥用量計(jì)算根據(jù)之前的水灰比與用水量我們可以確定出水泥用量 mc＝mwa247。 (W/C)＝205247。＝我們?nèi)∑錇閙c＝380 Kg/m3我們使用了20%的粉煤灰，而且采用超量取代，所以水泥的用量應(yīng)調(diào)整為 mc0＝38080%＝304 Kg/m3粉煤灰的質(zhì)量應(yīng)該為 mf＝38020%＝ Kg/m3%，故其質(zhì)量為ma（304＋）%＝ Kg/m3， Kg/m3。所以已經(jīng)確定的配料如下（kg/m3）：水水泥減水劑粉煤灰205304第五步：確定砂率砂率根據(jù)粗骨料品種、最大粒徑、水灰比和砂子的細(xì)度模數(shù)選取。而《自密實(shí)混凝土規(guī)程》中指出：砂的含泥量大，石子中的針片狀顆粒含量高，將使混凝土的需水量大；石子的空隙率大，則為滿足相同的拌和物的工作性所需的砂漿量大。這些均會(huì)對(duì)自密實(shí)混凝土的工作性、力學(xué)性能和耐久性產(chǎn)生不良影響。在現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑用砂》（GB/T146842001）中，砂的含泥量一般要求小于3%，在現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑用卵石、碎石》（GB/T146852001）中石子的針片狀顆粒含量要求不小于15%，空隙率小于47%。但是配制自密實(shí)混凝土要求砂石的品質(zhì)更高，對(duì)砂的含泥量，石子