高强高性能混凝土的设计方法及试验研究
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摘要
本论文依据高强高性能混凝土的发展史与现状，以及现行配置高强高性能混凝土的不足，提出了关于研制高强高性能混凝土的方法——全定量法。
关于高强高性能混凝土的研制，目前尚无通行的、被广泛接受的方法。国内外对于高强高性能混凝土配合比的设计一般是在实验的基础上参照有关资料和经验进行的。鲍罗米(Bolomy)混凝土强度公式只是广泛应用于中低强度等级的混凝土，在高强混凝土配制中该公式仅作为参考使用。同时该公式最初也只是近似地反应了混凝土强度的发展规律，并在长期混凝土配制实践与研究中试经过了几次修订。高强高性能混凝土的组分较为复杂，其组成与普通混凝土相比，增加了高效减水剂、矿物掺合料(粉煤灰、矿渣、硅灰等)。同时，还必须考虑减水剂的作用以及减水剂与胶凝材料的相容性问题。所以采用普通混凝土的设计方法，仅根据强度与水灰比的关系进行设计是不合适的。并且混凝土是一种地方性很强的材料，最优的配合比应该结合本地区的原材料特点而定。
本论文提出的高强高性能混凝土配合比设计的理论和方法——“全定量法”可作为高强高性能混凝土设计的一般参考方法，其特点是；根据水泥的化学组成来确定水灰比和矿物掺合料的掺量，满足完全水化并略有富余，充分利用水泥，具有科学性；以最大堆积密度作为控制指标调整骨料级配，以降低空隙率，减少水泥浆用量，具有经济性；将骨料量化为直径为D的球体，然后用水泥浆体来包裹球体并填充球体间的空隙，具有合理性；同时经过试验验证，试验结果是令人满意的，该方法具有可行性。
根据本方法的设计步骤，在试验过程中，先对原材料(砂、石、水泥、外加剂、粉煤灰等)进行了相关的试验，利用试验数据，采用“全定量法”计算配合比，结合正交设计方法，设计了试验方案，进而确定了最佳配合比。采用42.5级普通硅酸盐水泥及碎卵石等地方材料，最终研制出28天强度达130MPa的混凝土。同时，探讨了粉煤灰、硅灰双掺高强高性能混凝土性能的影响机理。
According to the history and present conditions of the high strength and performance concrete , the completely quantitative method that design the high strength and performance concrete is given in this paper.
There is no a universal method about manufacturing high strength and performance concrete .At present the method about the design of the high strength and performance concrete is according to the test and experience. Bolomy's strength formula of concrete is only fit to the intermediate and low strength concrete . Bolomy's strength formula also approximately reveal the regular pattern of the concrete strengthand was revised a few times. The component of the high strength and performance concrete is complex, and it is made up of sands, stones, water, cement, high-range water-reducer and mineral powder such as PFA, slag powder silica fume. At the same time, wether the high-range water-reducer is compatible with the cement muet be considered. So the method of making intermediate and low strength concrete is not fit to the high strength and performance concrete. Concrete is a local material, and its best proportion is on the basis of the peculiarity of local crude material.
The completely quantitative method given in this paper may be considered a universal method about manufacturing high strength and performance concrete. Its peculiarity is as follows:The water to cement ratio and minerial dust are defined by the component of the cement. The quantity of the water is a little richer than that makes the cement completely hydrated. The dense aggregates are used to decrease the gap among the aggregate and the quantity of the cement and water. The aggregates are looked uponas spheroid whose diameter is D, then the gap among the aggregates is filled with the cement and water. During the experiment, the result of the test is satisfactory.
According to the design measure of the completely quantitative method, a few experiment were made. The crude material are respectively tested. On the basis of the data of the crude material experiment and the completely quantitative method, the proportion of the crude material is counted. Then the best proportionabout the component of the concretewas defined. At last, the high strength and performance concrete whose intensity is 130 MPa after 28 days is made from the common cement whose level is 42. 5grade, broken pebble and other local material. The mechamism of the high strength and performance concrete is alse analyzed in this paper.
关于高强高性能混凝土的研制，目前尚无通行的、被广泛接受的方法。国内外对于高强高性能混凝土配合比的设计一般是在实验的基础上参照有关资料和经验进行的。鲍罗米(Bolomy)混凝土强度公式只是广泛应用于中低强度等级的混凝土，在高强混凝土配制中该公式仅作为参考使用。同时该公式最初也只是近似地反应了混凝土强度的发展规律，并在长期混凝土配制实践与研究中试经过了几次修订。高强高性能混凝土的组分较为复杂，其组成与普通混凝土相比，增加了高效减水剂、矿物掺合料(粉煤灰、矿渣、硅灰等)。同时，还必须考虑减水剂的作用以及减水剂与胶凝材料的相容性问题。所以采用普通混凝土的设计方法，仅根据强度与水灰比的关系进行设计是不合适的。并且混凝土是一种地方性很强的材料，最优的配合比应该结合本地区的原材料特点而定。
本论文提出的高强高性能混凝土配合比设计的理论和方法——“全定量法”可作为高强高性能混凝土设计的一般参考方法，其特点是；根据水泥的化学组成来确定水灰比和矿物掺合料的掺量，满足完全水化并略有富余，充分利用水泥，具有科学性；以最大堆积密度作为控制指标调整骨料级配，以降低空隙率，减少水泥浆用量，具有经济性；将骨料量化为直径为D的球体，然后用水泥浆体来包裹球体并填充球体间的空隙，具有合理性；同时经过试验验证，试验结果是令人满意的，该方法具有可行性。
根据本方法的设计步骤，在试验过程中，先对原材料(砂、石、水泥、外加剂、粉煤灰等)进行了相关的试验，利用试验数据，采用“全定量法”计算配合比，结合正交设计方法，设计了试验方案，进而确定了最佳配合比。采用42.5级普通硅酸盐水泥及碎卵石等地方材料，最终研制出28天强度达130MPa的混凝土。同时，探讨了粉煤灰、硅灰双掺高强高性能混凝土性能的影响机理。
According to the history and present conditions of the high strength and performance concrete , the completely quantitative method that design the high strength and performance concrete is given in this paper.
There is no a universal method about manufacturing high strength and performance concrete .At present the method about the design of the high strength and performance concrete is according to the test and experience. Bolomy's strength formula of concrete is only fit to the intermediate and low strength concrete . Bolomy's strength formula also approximately reveal the regular pattern of the concrete strengthand was revised a few times. The component of the high strength and performance concrete is complex, and it is made up of sands, stones, water, cement, high-range water-reducer and mineral powder such as PFA, slag powder silica fume. At the same time, wether the high-range water-reducer is compatible with the cement muet be considered. So the method of making intermediate and low strength concrete is not fit to the high strength and performance concrete. Concrete is a local material, and its best proportion is on the basis of the peculiarity of local crude material.
The completely quantitative method given in this paper may be considered a universal method about manufacturing high strength and performance concrete. Its peculiarity is as follows:The water to cement ratio and minerial dust are defined by the component of the cement. The quantity of the water is a little richer than that makes the cement completely hydrated. The dense aggregates are used to decrease the gap among the aggregate and the quantity of the cement and water. The aggregates are looked uponas spheroid whose diameter is D, then the gap among the aggregates is filled with the cement and water. During the experiment, the result of the test is satisfactory.
According to the design measure of the completely quantitative method, a few experiment were made. The crude material are respectively tested. On the basis of the data of the crude material experiment and the completely quantitative method, the proportion of the crude material is counted. Then the best proportionabout the component of the concretewas defined. At last, the high strength and performance concrete whose intensity is 130 MPa after 28 days is made from the common cement whose level is 42. 5grade, broken pebble and other local material. The mechamism of the high strength and performance concrete is alse analyzed in this paper.
引文
[1] 冯乃谦．中国的高性能混凝土技术[J]．山东建材学院学报，1998，12(1)
[2] P.K. Mehta. Advancements in concrete Technology. concrete International. June 1999
[3] 黄士元．蒋家奋．杨南如等．近代混凝土技术——当代土木建筑科技丛书．西安：陕西科学技术出版社，1998．
[4] 吴中伟．高性能混凝土(HPC)的发展趋势与问题[J]．建筑技术，1998(1)
[5] 吴中伟．环保型高效水泥基材料[J]．混凝土．1996(4)
[6] Aitcin PC. Neville AM. High Performance Concrete Demystified. In :Concrete International. 1993
[7] 吴中伟，廉慧珍．高性能混凝土[M]．北京：中国铁道出版社，1999，10
[8] 冯乃谦．高性能混凝土[M]，北京：中国建筑工业出版社，1996
[9] NEVILLE AM著，混凝土的性能，北京；中国建筑工业出版社，1983
[10] 廉慧珍，张青，国内外自密实高性能混凝土研究与应用现状[J]．施工技术．1999(5)：1
[11] 李崇智，冯乃谦．高性能减水剂的研究现状与展望[J]．混凝土与水泥制品．2001(2)：3
[12] 叶可明．建筑施工技术的现状与展望[J]．建筑技术．1998(3)：52
[13] 王栋民．超长钢筋混凝土结构无缝设计施工方法．国家发明专利．ZL93117132．61999-05-12授权
[14] 戎君明，郭延辉．高抛免振捣自密实混凝土[J]．施工技术．1999(5)：4
[15] 高育海．C70、C80高性能混凝土的研究[J]．施工技术．1999(5)：6
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