高性能混凝土的拌制物料组成和强度预测

高活性矿物掺合料已成为高强高性能混凝土必不可少的六组分。为便于高性能混凝土的配合比设计和强度预测，发展了一个含掺合料因素的混凝土强度公式，该公式适用于掺合料品种不同、掺量不同的混凝土。掺合料强度函数不仅可以定性地而且可以定量地衡量掺合料对混凝土强度的贡献，是掺合料重要的性能指标之一。

混凝土灰水比强度公式（鲍罗米公式）是混凝土工程重要、常用的公式。一方面，它可用于混凝土的配比设计，由目标强度推算出主要的配比参数（W/C）；另一方面，它可用于预测，由混凝土的组成和配比，预测其28d强度。

传统的混凝土由水泥、精骨料、细骨料和水4个组分所组成。鲍罗米强度公式很好地反映了这4个组分及其比例对强度的影响，成为混凝土配比计算的一个为有效的工具。60年代外加剂发明并成为混凝土的五组分后，混凝土进入了高强与高流态的阶段。这时，外加剂的因素在W/C这个参数里完全得到反映，鲍罗米强度公式仍然适用。

90年代后，随着高强、高性能混凝土的发展，高活性掺合料迅速崛起，正逐渐成为高强、高性能混凝土的六组分。六组分的引入，不仅出于对经济和环保的考虑，更重要的是，对混凝土的性能（特别是耐久性）有利。

混凝土六组分的概念出现的时间不长。过去矿物质掺合料（天然火山灰材料和工业副产品）主要出于经济和环保的考虑，作为水泥混合材使用，成为水泥的组成部分。因此，在混凝土配比设计中，我国采用的强度公式一直只反映强度与水灰比以及水泥实际强度的关系，而没有考虑掺合料的影响。事实上，六组分对混凝土强度影响重大。在固定水灰比时，一些高活性掺合料的掺入。可提高混凝土强度10~20Mpa以上。

由于普通强度公式没有体现掺合料的因素，所以对于掺合料品种不同、甚至掺量不同的混凝土，都必须试配出其对应的系数不同的强度方程，因而效率低下。当前掺加矿物质掺合料已成为混凝土改性的重要措施之一，变换掺合料品种和掺量是商品混凝土搅拌站和预制件厂常见的工作。在这种情况下，普通强度公式对生产实践很难起到应有的指导作用。因而，迫切需要发展出适合含掺合料混凝土配比设计用的强度公式。

一、掺合料的强度效应

掺合料可对水泥混凝土材料产生较大的强度效应。为阐明这种强度效应的根源和本质，可用另一类外加剂作对比加以讨论。众所周知，外加剂也会对水泥混凝土产生强烈强度效应，但仔细分析，这两种强度效应是有区别的。

1、外加剂是高分子量的阴离子表面活性剂，掺入水泥材料后，其阴离子吸附在水泥颗粒表面，使电位负值升高，水泥颗粒之间产生斥力而大大增进系统的流动性。在系统中，外加剂只是吸附在水泥颗粒的外表或残留在大孔和毛细孔内，而没有参与水化物生成

的化学反应。由于阴离子非常大，它们也未能进入C-S-H的层状孔隙。因而外加剂对水泥材料的固相本征性质是没有影响的。而掺合料具有火山灰性（对矿渣而言具有潜在水硬性，下同），它们会与水泥水化后产生的Ca（OH）2发生火山灰化学反应，生成水化产物C-S-H，改变水泥浆体的组成。

2、外加剂对强度的影响是通过降低水灰比而间接作用的。力学性质的提高，一般与水灰比的减小相当。水灰比一定时，掺与不掺外加剂的水泥材料，其水化产物在形态、组成、结构上并无变化，因而28d的强度无明显的不同。而掺合料参与了生成水化物的化学反应，使硬化浆体中Ca(OH)2的数量、粒度、结晶度、结晶取向以及C-S-H的数量、Ca/Si、硅酸根聚合度等重要参数发生变化，改变了水泥材料固相的本征性质。在水灰比一定时，掺合料仍强烈影响着材料的强度。

从以上分析可知，外加剂强度效应的根源在于水灰比的改变，因而外加剂的因素在混凝土强度公式中不直接体现，强度公式中的水灰比因素即包含了外加剂对强度的影响。而掺合料主要不是通过水灰比变化来影响水泥材料强度的，它的强度效应根源在于材料固相本征性质的改变。因此，掺合料的因素应直接体现在混凝土强度公式中

混凝土机械设备相关问答

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