高性能混凝土原材料试验方法研究

摘要：通过对高性能混凝土各种原材料试验方法的研究，深入地了解各种原料的性能和它们之间由不同配比产生的耐久差异和其他的性能差异。以此为依据来科学选择设计和施工要求的高性能混凝土，从而达到经济选用优质建筑原料的目的。

关键词：高性能混凝土原材料试验分析

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

0 引言 随城市化进程的推进，人们对建筑业的施工质量越来越重视。高性能混凝土扮演高质主体分子的角色显得越来越重要。由于混凝土的组成配比决定了它的高性能，因此不同高性能混凝土在实际施工中仍有适用性问题。经济选用最适合的高性能混凝土是建筑施工单位面临的一个难点。对高性能混凝土原材料的各种性能和相互作用所产生的效果进行了解和认识是建筑单位实现优选的有效途径。

1 高性能混凝土 高性能混凝土在国外有很多定义。就国内而言，吴中伟院士定义的较为系统：高性能混凝土是以耐久性为核心指标，针对不同的施工要求，兼顾工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性的一种高新技术型混凝土。其设计原理是利用不同原材料的水胶比对混凝土产生作用的效果不同来控制混凝土的综合性质。

2 高性能混凝土构成高性能混凝土主要由水泥、集料、矿物外加剂和化学外加剂等四类原材料构成。其中集料又称骨料，分为粗集（骨）料和细集（骨）料；矿物外加剂主要有磨细矿渣、硅灰、粉煤灰和天然沸石粉四种；化学外加剂包含了高效减水剂（按其组成又分为萘系 、胺系、氨基磺酸盐系、脂肪族和聚羧酸系高效减水剂）、泵送剂、缓凝剂、引气剂四类。对不同的水泥、集料、外加剂进行性能试验，可以测定混凝土强度的发展变化和对高强度混凝土各种性能的影响。

3 对高性能混凝土原材料试验方法的分析 进行试验的目的在于从原材料的物理特性、化学特性和力学性质等方面了解它们与高性能混凝土各种性能的关系。选择不同的试验方法对原材料判定的准确性有很大影响。下面对各种原材料分别进行试验方法的研究。

3.1 水泥试验方法的比较 对水泥的试验主要是关于水泥密度、比表面积、细度、颗粒组成、稠度的测定。（1）水泥密度测定的试验方法。水泥密度的测定主要是传统的液体排代法和新型气体排代法。液体排代法的原理是恒温下，用煤油置换出水泥体积，以李氏瓶细胫刻度测出。该方法的优点在于经济，而缺点是操作复杂、需考虑样本水化因素和耗时较长；气体排代法用氦气分子作为介质，通过仪器测定水泥样品体积。这种方法测出的体积就是样本的实际体积，时间更短且不对水泥作用。（2）比表面积测定试验方法。比表面积测定有透气法和勃氏法两种。透气法和勃氏法都是由测定定量空气透过一定水泥层的时间而得到比表面积值的。透气法是人工对表面积细度进行筛选和测量，它对过细和多孔的物料测试准确度低且对水泥性能相关的融入较弱；而勃氏法采用电子计时和智能化的勃氏仪自动测定结果。这大大提高了测试的准确度同时也解决了水泥性能相关性。（3）水泥细度测定的试验方法。细度的试验方法应用较广泛的是手工筛析法，水筛法，和负压筛析法。手工筛析法是采用不同规格的筛对水泥试样进行筛析，得出余物质量率表示细度。该法对标准筛的选用有很高要求，测定因人工操作偏差较大；水筛法是用筛网和喷头对水泥样品进行筛析取得细度。水筛法与之前的人工法相比较可以使筛析的力度更为均匀从而减少误差，但相对的烘干过程也增加了测量时间；负压筛法则直接利用精密的负压筛析仪测定试验指标。与前两种方法相比较，负压筛法更节省时间和精确。当与水筛法或手工干筛法测定结果发生争议时试验标准规定优先选择负压筛法。（4）颗粒组成测试的试验方法。水泥颗粒组成测定有沉降法和激光衍射方法两种。 沉降法即利用体积不同泥颗粒在液体中的沉降速度的差异来测定颗粒含量。这种方法难操作、耗时久、计算量大且对混合测试不准；激光衍射方法通过激光粒度分析仪直接测得，它操作简单、只需几分钟且适用广泛，但分析仪多为进口所以成本较大。（5）水泥稠度测试的试验方法。有维卡标准法和试锥法。维卡标准法是通过对不同水泥净浆对标准试杆的沉入阻力变化来确定水泥标准稠度净浆的注水量；试锥法是将标准法中的标准试杆替换成试锥锥体测定稠度。这两种方法均存在测量误差，而且对后期凝结时间检验结果的准确性有不同程度的影响。当粘稠度达到标准值时试锥法测算用水量的敏感度不如维卡标准法。

3.2 集料骨料的试验分析 粗集料、细集料的试验内容有测定表观密度和颗粒含量的测定。（1）测表观密度：网篮法主要以网篮为主要工具对集料不同状态下的质量进行测定后通过计算取得表观密度。这种测算方法人工介入的成分太多，过程中容易丢失样品，且对饱和面干状态判定较为主观，测定偏差较大，且费时；容量瓶法是应用容量瓶为载体，测试中采用对容量瓶的质量变化来测算集料变化。这种方法操作简单且数值取得相对客观，但试验过程中需要严格控制水温。一旦两次测算结果差大于0.01克/每立方米时，须重新试验；李氏比重瓶法是以集料入水前后质量变化通过比重瓶刻度直接测量计算密度。这种方法充分考虑了集料接触试验工具产生的损耗，它的用时相对较短，试验数据取得较为可靠。（2）集料颗粒含量测算的试验方法。主要有规准仪法和游标卡尺法。规准仪法就是使用针片状规准仪先目测挑出规则颗粒后对不规则颗粒分别进行针、片判定。用于测定粗集料和评价集料的形状；游标卡尺法是利用游标卡尺测定一定粒径以上的沥青混合料或基层材料的针片状颗粒含量。目测挑出立方颗粒。该方法需要选择较为标准的游标卡尺进行测量，对于过程中的基准面界定也影响集料颗粒的含量测算数值和准确度。

3.3 矿物外加剂试验方法的比较 矿物外加剂主要对矿物外加剂与水泥之间的适应性进行试验，这里主比较矿物外加剂密度测定的两种试验方法即比重瓶法和精密比重计法。比重瓶法在前面集料部分已经讲述了，它在粉末和微粒密度精确测试上表现卓越；精密比重计法则是使用精密比重计和波美比重计直观测量液体外加剂溶液，由于在液体中进行测量使得选材上较受局限，而且直观目测误差会相对较大，所以在两种方法出现仲裁时以前者为准。

3.4 化学外加剂试验方法的优选 化学外加剂试验也主要针对其与水泥之间的适应性。这里将对化学外加剂中的减水剂适应性测试试验的Marsh筒法和净浆流动度法进行优选。Marsh筒法采用大水灰比进行试验，其优点是接近混凝土的实际水灰比，缺点是有计时误差，且会削弱浆体粘度影响流动性；净浆流动度法的设计采用小水灰比，与混凝土实际水灰比有一定差距。根据肖忠明对二者的试验可以看出Marsh筒法测得的混凝土流动性结果较净浆流动度法更具有相关性，Marsh筒法测定饱和掺量点较净浆流动度法更简单方便、直观和可靠。

4 结尾发现试验中原材料对高性能混凝土的影响规律，量化地调节原材料的配比同时掌握每种试验的特性，就能提高混凝土各种性能的可靠度。从而科学控制优良混凝土的综合性质，得到满足设计和施工单位要求的最优高性能混凝土。

参考文献：

[1]姚燕.王玲.田培.高性能混凝土[M].北京：化学工业出版社，2006: 9.

[2]郑娟荣.覃维祖.高性能混凝土各组成材料的选择及试验研究[J].建筑技术.2002（1）.

[3]徐辉东.高强高性能混凝土原材料的筛选试验研究[J].煤炭技术.2008（10）.

[4]马安.杨芝勇.C60高性能混凝土试验研究及应用[J].混凝土与水泥制品.2009（6）.

[5]谢尧.刘开之.高性能混凝土研析[J].华东公路.2010（5）.

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