（6）水泥的細(xì)度：水泥的最佳顆粒組成為0μm ~10μm30% 左右，10μm~30μm40%左右，30μm~60μm25%左右，60μm＜5%。最好是球磨成圓狀，易于流動(dòng)，和易性好。
4.2 粗骨料
混凝土試件抗壓破壞的一般規(guī)律是低標(biāo)號(hào)砼，沿骨料表面破開(kāi)，而高性能砼試件是壓碎骨料破壞，有爆裂現(xiàn)象。
（1）選用高強(qiáng)度巖石破碎的碎石，壓碎指標(biāo)小（5~7 為佳），可選用火山巖類(lèi)象玄武巖、輝石、大理石、花崗巖等，沉積巖類(lèi)的白云質(zhì)石灰?guī)r。相同的配比，巖石抗壓強(qiáng)度高，配出來(lái)的砼抗壓強(qiáng)高可提高15%~25%。特別是低水灰比下，骨料強(qiáng)度對(duì)砼強(qiáng)度的影響特別明顯。C35~C40 砼骨料巖石強(qiáng)度/砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度＞1.8，C50~C60 砼骨料巖石強(qiáng)度/砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度＞1.5 ，C60以上砼骨料巖石強(qiáng)度/砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度＞1.2。
（2）骨料的形狀和粒徑，5mm~20mm 連續(xù)級(jí)配的碎石配出的砼強(qiáng)度高（如配制C80 的高強(qiáng)度管樁砼，選用的粒徑為5mm~20mm 的級(jí)配碎石），較大粒徑的骨料難以配制出較高強(qiáng)度的混凝土，因較大粒徑的骨料周?chē)鬯さ膬A向較大，靠近骨料附近的水泥漿的水灰比也比混凝土的平均水灰比略大，在這些部位，硬化水泥漿體的含氣量較高，因而混凝土的強(qiáng)度偏低；另外骨料與水泥漿由于彈性模量的不同，其硬化收縮率不同，骨料越大，與水泥漿收縮率的差值越大，因而骨料周?chē)厝恍纬奢^多的裂縫。骨料小，砼的脆性也降低，這對(duì)高性能砼是非常重要的。骨料粒徑選用等徑方圓較好，使砼具有高流動(dòng)度、高均勻性、易搗實(shí)、不離折。
（3）針片顆粒要少，針片顆粒含量（按質(zhì)量計(jì)）≤0.5%；針片狀顆粒是影響砼的流動(dòng)度和易于破裂的重要指標(biāo)，針片狀顆粒易形成格架，阻礙了砼的流動(dòng)，砼的流動(dòng)性和粘聚性較差，這在檢測(cè)坍落度過(guò)程中就可以明顯的看出，含針片多的骨料砼檢測(cè)坍落度用搗棒輕打維體，維體一般突然倒坍或崩裂，并發(fā)生離析現(xiàn)象，另外，針片狀顆粒集中，砼強(qiáng)度就偏低，試壓時(shí)，針狀或片狀顆料集中處破裂現(xiàn)象是比較明顯的。
（4）含泥、含粉量要少：含泥量（按質(zhì)量計(jì)）≤0.5% ，泥塊含量（按質(zhì)量計(jì)）≤0.10%。碎石最好經(jīng)過(guò)滾動(dòng)的清洗設(shè)備，骨料干凈，有粗糙的表面，增大了與水泥漿的粘結(jié)面積，使砼強(qiáng)度得以提高。含泥、含粉多骨料表面形成隔離層，使水泥漿與骨料的粘結(jié)性大大降低，水泥漿的包裹力、粘結(jié)力大打折扣，而且泥粉收縮性大，使骨料周?chē)纬奢^多的裂縫，而使砼強(qiáng)度難以提高。
（5）風(fēng)化石指標(biāo)0，有風(fēng)化石就存在軟弱點(diǎn)面，軟弱面的存在導(dǎo)致了強(qiáng)度的降低和砼的碎裂加大。
（6）吸水率（按質(zhì)量計(jì)）≤2.0%；空隙率≤40%；堅(jiān)固性≤5%。
4.3 細(xì)骨料（砂）
（1）用中砂、細(xì)度模數(shù)MX≥2.6；
（2）砂的含泥量要小，控制在0.5%~1.5%，泥質(zhì)成分需水量大，加大水灰比，而且會(huì)呈致密的膜狀包裹在骨料表面，導(dǎo)致水泥與骨料粘結(jié)力明顯下降，下面兩組配比有說(shuō)明力（如表2 砂率、減水劑量均相同）
（3）選用較小的砂率，較大的砂率，砼硬化收縮時(shí)，增加了空隙和裂紋，使強(qiáng)度明顯降低（砂率宜為28-34%）。其細(xì)骨料的品質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表3。
4.4 外加劑
外加劑有礦物外加劑和化學(xué)外加劑，另外有纖維類(lèi)摻合料。
4.4.1 礦物外加劑
礦物外加劑一般作為活性摻合料，并替代部分水泥含量，從而降低成本，保持低水灰比，防止水化熱過(guò)高。
（1）粉煤灰應(yīng)用比較廣泛。粉煤灰活性成分能夠與水泥的水化產(chǎn)物氫氧化鈣Ca(OH)2 進(jìn)行二次水化反應(yīng)，生成水化硅（鋁）酸鈣，使砼更致密、強(qiáng)度更高，選用優(yōu)質(zhì)粉煤灰燒失量小Si02，Al2O3 含量高。其化學(xué)反應(yīng)式：
nSiO2+nCa(OH)2+mH2O→x3CaO·2SiO2·3H2O
Al2O3+3Ca(OH)2+6H2O→3CaO·Al202·6H2O
（2）沸石粉，主要礦物組成是SiO2，另外有Al203，砼中引入沸石粉類(lèi)膠凝物質(zhì)是提高砼強(qiáng)度和耐久性的又一重要手段。沸石粉平均粒徑小，有巨大的內(nèi)外比表面積，使二次水化反應(yīng)更強(qiáng)烈。
（3）硅灰： 硅灰是冶煉硅鐵的副產(chǎn)品，SiO2 含量高達(dá)95%，顆粒極細(xì)小，火山灰活性極高，硅灰如上述同氫氧化鈣Ca(OH)2 反應(yīng)外，還同水化產(chǎn)生的游離鈣發(fā)生凝硬反應(yīng)，反應(yīng)式為：
mSiO2+nCa2+xH2O→nCaO·mSiO2·xH2O
生成了非晶態(tài)水化硅酸鈣，顆粒非常小，只有水分子的十分之一左右，這些顆粒容易滲透到水泥漿的毛細(xì)孔中，使砼更致密，強(qiáng)度高、防水性好。適宜摻量為8-15%。摻量高時(shí)，產(chǎn)生較大的內(nèi)干燥收縮對(duì)砼不利。
以上三種活性摻合料，由于顆粒極細(xì)小，需水量相對(duì)會(huì)增大，必須同高效減水劑配合使用，它們對(duì)砼的增強(qiáng)作用，在于活性成份參與二次水化反應(yīng)，增加了水泥的水化程度，因此礦物外加劑對(duì)砼的增強(qiáng)作用不是增加水泥用量所能替代的。
4.4.2 化學(xué)外加劑
（1）萘系高效減水劑及其復(fù)合型
高效減水劑主要作用是減水、降低水灰比，減水率在25-35%以上，如廣東湛江外加劑的FDN，天津港灣工程研究所的TH 型等。
（2）保塑劑和超塑化劑，改善砼的施工性能，使砼在低水灰比下有高流動(dòng)度、高坍落度。
（3）引氣劑：有松香熱聚物、烷基萘磺酸鹽、脂肪醇類(lèi)等，在應(yīng)用外加劑拌制高強(qiáng)砼時(shí)必然要引入一定量的空氣，引入空氣周?chē)乃び捎诒砻鎻埩Φ淖饔贸汕蛐危陧胖兴茲L珠，適量的引氣劑能夠增加砼拌和物的流動(dòng)性，減少用水量，提高砼抗?jié)B性，減少離析泌水，提高抗凍性能，特別注意摻量。
總之，在高性能混凝土配制時(shí)，化學(xué)外加劑應(yīng)注意如下幾個(gè)方面：
（1）注意其摻量，按產(chǎn)品說(shuō)明并做試驗(yàn)；
（2）防止不均勻加劑，注意先后摻法；
（3）防止離析，以免造成聚集，對(duì)鋼筋、鋼鉸線(xiàn)造成腐蝕損壞；
（4）考慮與水泥的相容性；
（5）多種外加劑復(fù)合使用（先作必要的試驗(yàn)）
4.4.3 纖維類(lèi)
加入鋼纖維、聚丙烯纖維（PP）、玻璃纖維GlassFi-ber)、聚丙烯脯纖維等纖維類(lèi)能明顯提高砼強(qiáng)度，抗彎抗拉強(qiáng)度和抗彎韌性，使砼有較好的增韌效應(yīng)和增強(qiáng)效應(yīng)，也能使砼早期裂紋出現(xiàn)明顯減少，使建筑物具有良好的抗震、防爆、耐久的功能。摻纖維類(lèi)要注意砼的拌和時(shí)間適當(dāng)延長(zhǎng)，防止纖維的集聚造成不利影響。
(1)鋼纖維：增強(qiáng)效果明顯，抗彎拉強(qiáng)度，抗劈裂強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，摻量為水泥量10%~15%，按體積摻率為0.6%~1.0%，采用強(qiáng)制性攪拌機(jī)，攪拌時(shí)間延長(zhǎng)30 秒。
(2)聚丙烯脯纖維：本身彈性模量高，抗拉強(qiáng)度高，耐光性極好，抗腐蝕性良好，具有良好增韌性應(yīng)和一定的摻量效應(yīng)，使砼具有較好的延展性，防止砼的脆性破壞，摻量按體積摻率為0.08%~0.17%。
(3)聚丙烯纖維、玻璃纖維均有較好的增韌效應(yīng)。
5 原材料的品質(zhì)要求
在組成原材料方面，高性能混凝土與普通混凝土不同，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
(1)加入了一定的礦物質(zhì)粉體。如硅灰、超細(xì)礦渣與超細(xì)粉煤灰等；
(2)對(duì)外加劑提出更高的要求，要求外加劑有較高的減水率，還必須有一定的引氣作用等；
(3)對(duì)砂石、水泥等原材料品質(zhì)要求更嚴(yán)格；
因此，在配制高性能混凝土?xí)r，首要的工作是選擇合理的原材料，要對(duì)各種原材料進(jìn)行優(yōu)選，選擇滿(mǎn)足要求的原材料。
6 配比設(shè)計(jì)
在高性能混凝土配合比的設(shè)計(jì)中，試配強(qiáng)度的確定試配標(biāo)準(zhǔn)保證率一般為95%。標(biāo)準(zhǔn)偏差用以下公式計(jì)算：
S=3.2+0.025fcuk(fcuk 為設(shè)計(jì)強(qiáng)度)
試配強(qiáng)度f(wàn)cu=fcuk+1.95s
在原材料的確定中，筆者根據(jù)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與書(shū)上的一些理論相結(jié)合，認(rèn)為高性能混凝土配制三種材料如下：
水泥：52.5 級(jí)，用量一般在300kg~500kg。
碎石：5mm~20mm 連續(xù)級(jí)配花崗巖、白云質(zhì)石灰?guī)r等高強(qiáng)巖石料。
砂：河砂，石英硅砂
在配制的同時(shí)，應(yīng)根據(jù)水膠化0.28~0.4 和設(shè)計(jì)坍落度確定用水量。硅灰一般為3%~4%，粉煤灰15%~25%，采用超量代替水泥的原則，替代系數(shù)0.735；超塑化劑為0.5%~2.5%；高效減少劑則為0.7%~1.2%。（以上材料的稱(chēng)量精度，集料土1%，水、水泥、摻合料和外加劑為土0.5%。）
例如配制C80 預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度樁砼，試配標(biāo)準(zhǔn)保證率95%，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差用公式：
S=3.2+0.025×80=5.2
試配強(qiáng)度f(wàn)u=80+1.95×5.2=90.1（MPa）
在試配中，水泥為52.5 級(jí)，用量485kg/m3，碎石選用了5mm~20mm 連續(xù)級(jí)配花崗巖和石英硅砂，砂率32%。根據(jù)水膠化w/c=0.29 和設(shè)計(jì)坍落度為30mm3~50mm3 確定用水量為168kg/m3，廣東湛江FDN-2H 摻量為1.0%，一級(jí)粉煤灰130kg，水：水泥：粉煤灰：硅砂：碎石：外加劑配比為168：485：130：530：1144：4.85。經(jīng)過(guò)7d 的試驗(yàn)以后，強(qiáng)度為81.5MPa、28d的強(qiáng)度后則為93MPa。按此配生產(chǎn)，砼和易性好、外觀美觀，強(qiáng)度大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度。
7 結(jié)語(yǔ)
配制高性能砼，關(guān)鍵是選用優(yōu)質(zhì)的52.5 級(jí)水泥，加高效減水劑，摻入活性礦物成分，降低水灰比，低砂率、高骨灰比的原則，同時(shí)避免高溫養(yǎng)護(hù)用低溫濕養(yǎng)護(hù)，以促進(jìn)水泥的水化。實(shí)踐證明：混凝土中適量摻加硅灰粉煤灰等，能配制高強(qiáng)高性能混凝土，可大幅度提高混凝土的致密性和耐久性。具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效應(yīng)，值得推廣應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
1、歐陽(yáng)東，混凝土六組份高性能混凝土設(shè)計(jì)應(yīng)用強(qiáng)度公式的研究[A]，混凝土礦物減水劑的概念理論及應(yīng)用[M]。
2、GB175-2007，通用硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)[S]。
編輯：金哲
