“双掺”高性能混凝土实例应用解析
1赵鹏2梁海洋
1西安公路研究院2陕西高速公路工程试验检测有限公司
摘要：在我国，随着现代化建设的发展，高性能混凝土日益得到重视和应用，高性能混凝土的观念越来越被人们广泛接受，公路桥涵施工技术规范JTG/TF50-2011对高性能混凝土在原材料选择、配合比设计、外掺料的掺量和选择及特殊要求高性能混凝土的注意事项都给出了明确的规定和说明。本文通过对窟野河刚构桥使用的C55“双掺”高性能混凝土的试验结果进行分析，对高性能混凝土的的应用提供借鉴。
关键词：双掺混凝土应用
Abstract:Alongwiththedevelopmentofmodernconstruction,highperformanceconcretewaspaidmoreandmoreattentionandapplication,highperformanceconcreteideaismoreandmorewidelyacceptedbypeople,constructionofhighwaybridgesandculvertsJTG/TF50-2011technicalspecificationforhighperformanceconcreteintheselectionofrawmaterials,mixingratiodesign,admixturedosageandselectionandspecialrequirementshighperformanceconcretemattersneedingattentionaregivenclearinstructions.ThisarticlethroughtotheKuyeRiverbridgeusingC55"Bi-adding"highperformanceconcreteanalysisofthetestresults,theapplicationofhighperformanceconcretetoprovidereference.
Keywords:doubleadmixing,concreteapplication.
中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：
神木至府谷高速公路是陕西省规划建设的“2637”高速公路网榆（林）商（洛）线的重要组成路段，该项目中的神木窟野河特大桥：上跨204省道、神延铁路、神木火车站路、窟野河、神木新桥、神木县滨河路、东山路，全长3446米，其中钢构部分2256米，最大跨径165米，最大墩高76.5米。全桥共12联，混凝土用量达16.9万吨，钢材用量达2.7万吨，相当于目前世界最高建筑物828米的迪拜哈利法塔建设用量的三分之二，为全国建
设规模最大的混凝土连续钢构桥。
一、窟野河刚构桥采用C55“双掺”高性能混凝土，该混凝土配合比用原材料情况见表1：
表1.C55“双掺”高性能混凝土原材料序号
材料名
水泥
称
冀东
海德
产地
堡（泾煤灰有有限公有限公山
阳）限公司司司
UNF-1B
天然河
DP.O5
型号
2.5R级S75高性能
减水剂
其所用的各种材料检测指标均符合公路桥涵施工技术规范JTG/TF50-2011的相关要求。
二、C55“双掺”高性能混凝土配合比及工作性分析
窟野河刚构桥采用C55“双掺”高性能混凝土，该混凝土配合比各项数据见表2
表2.C55“双掺”高性能混凝土配合比
C55现比例水粉煤矿渣砂碎石水外加碎石砂）C类1矿粉聚羧酸5-20mm砂（中井水粉煤灰渣粉神木县包头明山西黄内蒙包若阳粉峰建材河化工头大青谷县陕西府神木县123高炉矿外加剂粗集料细集料水4567
浇梁泥
0.7灰
0.14粉0.141.42剂2.130.280.012
2
Kg/m
372
[**************]6.22
坍落度
设计范
围
实测值
砂率220（mm）40%180～220（mm）
该水泥混凝土配合比的施工工作性良好：大流动性、黏聚性和保水性好。
混凝土粗、细骨料形成混凝土的骨架，其间有大量的空隙，这部分空隙在不使用掺和料时由水泥颗粒来填充，尽管水泥颗粒很小，但仍有空隙。在掺入矿渣粉和粉煤灰后，由于它们的粒径与水泥颗粒粒径形成粒径梯度，颗粒之间相互填充，因此可以进一步减少细集料颗粒间的空隙，使其更加密实，并且可以使得水泥颗粒间的水分得以释放，形成自由水，提高混凝土的流动性，这是矿渣粉和粉煤灰的微集料效应。另外粉煤灰的形态效应也使得混凝土的流动性很好，粉煤灰的矿物组成是海绵玻璃体和铝硅玻璃体微珠，这些球形玻璃体表面光滑，颗粒尺寸小，质地致密，在新拌合物中起到一定的润滑作用；矿渣粉与水泥颗粒之间及矿
渣粉与矿渣粉之间接触点面积小，且矿渣粉的斥水作用使得对减水剂吸附作用也较弱，因此矿渣粉及粉煤灰的双掺可提高混凝土的流动性，和易性，减少塌落度损失。
三、C55“双掺”高性能混凝土强度抗压强度
51.6
（MPa）
由上表的数据可以看出：该配合比的早期强度提高很快，后期的强度增长速度远远超过通常所用的混凝土。这充分体现了掺合料对水泥混凝土的早期强度和后期强度的增长都有很大的作用，尤其的后期强度的影响不容忽视。
四、“双掺”高性能混凝土水化机理分析
1、降低减缓水化热
矿渣粉和粉煤灰的“双掺”高性能混凝土，用28%的掺合料取代水泥，在初期掺合料减缓了水泥本身水化的速度，减慢了水化热峰值的到来时间，并且也降低了水化热的峰值，减少了最初的温缩裂缝的产生。
2填充效应和减水效应
水泥胶砂试体特别是混凝土材料是以粗集料一细集料一胶凝材料一水组成的复杂多相体系，各组成材料的颗粒直径、比重、形貌以及在混凝土中所占的比例均不相同，这就意味着混凝土内部极不容易达到整体的均匀和各组成材料的紧密堆积，不管是新55.356.259.875.2345728
拌混凝土还是硬化混凝土，都是如此。材料整体的不均匀和各组成材料的不紧密堆积，会对混凝土拌合物的工作性不利。在混凝土中加入活性矿物掺料，可以改善混凝土胶结材的级配。混凝土体系中，粗集料与细集料形成混凝土的骨架，但颗粒间往往留有空隙，水泥颗粒粒径较小，填充在空隙中;同时，水泥颗粒粒径分布也不够合理，颗粒间的空隙率也很高。加入矿渣微粉后，由于矿粉的颗粒直径比水泥的小的多，可以填充到水泥间空隙中，使水泥或混凝土体系颗粒级配更趋合理，从而使它们的结构致密，改善其强度和其它性能。矿渣微粉的填充效应如图2.2
所示。
图1矿渣及粉煤灰微粉的填充作用
其次，由于矿渣微粉的颗粒比水泥颗粒小，在混凝土体系中等量置换硅酸盐水泥后，能够填充于水泥颗粒的空隙之间，将其中的镇充水释放出来，这样增加了混凝土的流动性，拌合物的流动性提高，可以在相同的流动度下减小混凝土的水灰比，这就是矿渣粉的减水效应。
3火山灰效应
掺入矿渣粉和粉煤灰的水化反应依赖于水泥水化反应产生的碱性物质的激发。当水泥水化到一定程度，混凝土内部的碱性达
拌混凝土还是硬化混凝土，都是如此。材料整体的不均匀和各组成材料的不紧密堆积，会对混凝土拌合物的工作性不利。在混凝土中加入活性矿物掺料，可以改善混凝土胶结材的级配。混凝土体系中，粗集料与细集料形成混凝土的骨架，但颗粒间往往留有空隙，水泥颗粒粒径较小，填充在空隙中;同时，水泥颗粒粒径分布也不够合理，颗粒间的空隙率也很高。加入矿渣微粉后，由于矿粉的颗粒直径比水泥的小的多，可以填充到水泥间空隙中，使水泥或混凝土体系颗粒级配更趋合理，从而使它们的结构致密，改善其强度和其它性能。矿渣微粉的填充效应如图2.2
所示。
图1矿渣及粉煤灰微粉的填充作用
其次，由于矿渣微粉的颗粒比水泥颗粒小，在混凝土体系中等量置换硅酸盐水泥后，能够填充于水泥颗粒的空隙之间，将其中的镇充水释放出来，这样增加了混凝土的流动性，拌合物的流动性提高，可以在相同的流动度下减小混凝土的水灰比，这就是矿渣粉的减水效应。
3火山灰效应
掺入矿渣粉和粉煤灰的水化反应依赖于水泥水化反应产生的碱性物质的激发。当水泥水化到一定程度，混凝土内部的碱性达
一定浓度，矿渣粉和粉煤灰吸收水泥水化时形成的Ca（OH）2，进一步水化形成C-S-H凝胶，使界面区的Ca（OH）2晶粒变小，改
善了混凝土的微观界面结构，使水泥浆体的空隙率明显下降，强化了集料界面的粘结力，随着反应的进行Ca（OH）2的不断消耗
进一步促使水泥水化，是水泥水化更加完全。使得混凝土的物理力学性能大大提高。矿渣微粉的火山灰效应一般在28天时就很显著了，但是粉煤灰的火山灰效应在90天以后才体现出来。对混凝土未来的性能有帮助。
五、高性能混凝土的应用及展望
高性能混凝土作为一种新型的建筑材料，其具有优良的耐久性，可以增强混凝土结构的安全使用寿命，减少才成修补或拆除的浪费和建筑垃圾；可大量利用工副业副产品和废弃物，尽量减少自然资源和能源的消耗，减少对环境的污染；收缩徐变小，适合建造高效预应力结构；高性能混凝土还具有优异的施工性能，便于施工，可节省劳力，减少振捣用电，降低环境噪声。高性能混凝土适用于高层、大桥、大体积、长跨桥梁、海底隧道、高速公路及严酷环境中使用的结构。高性能混凝土更具有其独特的，其他混凝土难以替代的优势。
参考文献：
1.C50超早强高性能混凝土试验研究
柳青公路2011/01
P.C.A tcin;徐志惠;刘数华査进;李顺凯;李进辉;屠2.高性能混凝土耐久性综述
商品混凝土2011/02
掺合料对C60高性能混凝土力学性能影响3.肖佳,陈雷,赵金辉.
[J].低温建筑技术.2011(04)
“双掺”高性能混凝土实例应用解析作者：
作者单位：
刊名：
英文刊名：
年，卷(期)：赵鹏， 梁海洋赵鹏(西安公路研究院)， 梁海洋(陕西高速公路工程试验检测有限公司)城市建设理论研究（电子版）ChengShi Jianshe LiLun Yan Jiu2012(20)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_csjsllyj2012203204.aspx
“双掺”高性能混凝土实例应用解析
1赵鹏2梁海洋
1西安公路研究院2陕西高速公路工程试验检测有限公司
摘要：在我国，随着现代化建设的发展，高性能混凝土日益得到重视和应用，高性能混凝土的观念越来越被人们广泛接受，公路桥涵施工技术规范JTG/TF50-2011对高性能混凝土在原材料选择、配合比设计、外掺料的掺量和选择及特殊要求高性能混凝土的注意事项都给出了明确的规定和说明。本文通过对窟野河刚构桥使用的C55“双掺”高性能混凝土的试验结果进行分析，对高性能混凝土的的应用提供借鉴。
关键词：双掺混凝土应用
Abstract:Alongwiththedevelopmentofmodernconstruction,highperformanceconcretewaspaidmoreandmoreattentionandapplication,highperformanceconcreteideaismoreandmorewidelyacceptedbypeople,constructionofhighwaybridgesandculvertsJTG/TF50-2011technicalspecificationforhighperformanceconcreteintheselectionofrawmaterials,mixingratiodesign,admixturedosageandselectionandspecialrequirementshighperformanceconcretemattersneedingattentionaregivenclearinstructions.ThisarticlethroughtotheKuyeRiverbridgeusingC55"Bi-adding"highperformanceconcreteanalysisofthetestresults,theapplicationofhighperformanceconcretetoprovidereference.
Keywords:doubleadmixing,concreteapplication.
中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：
神木至府谷高速公路是陕西省规划建设的“2637”高速公路网榆（林）商（洛）线的重要组成路段，该项目中的神木窟野河特大桥：上跨204省道、神延铁路、神木火车站路、窟野河、神木新桥、神木县滨河路、东山路，全长3446米，其中钢构部分2256米，最大跨径165米，最大墩高76.5米。全桥共12联，混凝土用量达16.9万吨，钢材用量达2.7万吨，相当于目前世界最高建筑物828米的迪拜哈利法塔建设用量的三分之二，为全国建
设规模最大的混凝土连续钢构桥。
一、窟野河刚构桥采用C55“双掺”高性能混凝土，该混凝土配合比用原材料情况见表1：
表1.C55“双掺”高性能混凝土原材料序号
材料名
水泥
称
冀东
海德
产地
堡（泾煤灰有有限公有限公山
阳）限公司司司
UNF-1B
天然河
DP.O5
型号
2.5R级S75高性能
减水剂
其所用的各种材料检测指标均符合公路桥涵施工技术规范JTG/TF50-2011的相关要求。
二、C55“双掺”高性能混凝土配合比及工作性分析
窟野河刚构桥采用C55“双掺”高性能混凝土，该混凝土配合比各项数据见表2
表2.C55“双掺”高性能混凝土配合比
C55现比例水粉煤矿渣砂碎石水外加碎石砂）C类1矿粉聚羧酸5-20mm砂（中井水粉煤灰渣粉神木县包头明山西黄内蒙包若阳粉峰建材河化工头大青谷县陕西府神木县123高炉矿外加剂粗集料细集料水4567
浇梁泥
0.7灰
0.14粉0.141.42剂2.130.280.012
2
Kg/m
372
[**************]6.22
坍落度
设计范
围
实测值
砂率220（mm）40%180～220（mm）
该水泥混凝土配合比的施工工作性良好：大流动性、黏聚性和保水性好。
混凝土粗、细骨料形成混凝土的骨架，其间有大量的空隙，这部分空隙在不使用掺和料时由水泥颗粒来填充，尽管水泥颗粒很小，但仍有空隙。在掺入矿渣粉和粉煤灰后，由于它们的粒径与水泥颗粒粒径形成粒径梯度，颗粒之间相互填充，因此可以进一步减少细集料颗粒间的空隙，使其更加密实，并且可以使得水泥颗粒间的水分得以释放，形成自由水，提高混凝土的流动性，这是矿渣粉和粉煤灰的微集料效应。另外粉煤灰的形态效应也使得混凝土的流动性很好，粉煤灰的矿物组成是海绵玻璃体和铝硅玻璃体微珠，这些球形玻璃体表面光滑，颗粒尺寸小，质地致密，在新拌合物中起到一定的润滑作用；矿渣粉与水泥颗粒之间及矿
渣粉与矿渣粉之间接触点面积小，且矿渣粉的斥水作用使得对减水剂吸附作用也较弱，因此矿渣粉及粉煤灰的双掺可提高混凝土的流动性，和易性，减少塌落度损失。
三、C55“双掺”高性能混凝土强度抗压强度
51.6
（MPa）
由上表的数据可以看出：该配合比的早期强度提高很快，后期的强度增长速度远远超过通常所用的混凝土。这充分体现了掺合料对水泥混凝土的早期强度和后期强度的增长都有很大的作用，尤其的后期强度的影响不容忽视。
四、“双掺”高性能混凝土水化机理分析
1、降低减缓水化热
矿渣粉和粉煤灰的“双掺”高性能混凝土，用28%的掺合料取代水泥，在初期掺合料减缓了水泥本身水化的速度，减慢了水化热峰值的到来时间，并且也降低了水化热的峰值，减少了最初的温缩裂缝的产生。
2填充效应和减水效应
水泥胶砂试体特别是混凝土材料是以粗集料一细集料一胶凝材料一水组成的复杂多相体系，各组成材料的颗粒直径、比重、形貌以及在混凝土中所占的比例均不相同，这就意味着混凝土内部极不容易达到整体的均匀和各组成材料的紧密堆积，不管是新55.356.259.875.2345728
拌混凝土还是硬化混凝土，都是如此。材料整体的不均匀和各组成材料的不紧密堆积，会对混凝土拌合物的工作性不利。在混凝土中加入活性矿物掺料，可以改善混凝土胶结材的级配。混凝土体系中，粗集料与细集料形成混凝土的骨架，但颗粒间往往留有空隙，水泥颗粒粒径较小，填充在空隙中;同时，水泥颗粒粒径分布也不够合理，颗粒间的空隙率也很高。加入矿渣微粉后，由于矿粉的颗粒直径比水泥的小的多，可以填充到水泥间空隙中，使水泥或混凝土体系颗粒级配更趋合理，从而使它们的结构致密，改善其强度和其它性能。矿渣微粉的填充效应如图2.2
所示。
图1矿渣及粉煤灰微粉的填充作用
其次，由于矿渣微粉的颗粒比水泥颗粒小，在混凝土体系中等量置换硅酸盐水泥后，能够填充于水泥颗粒的空隙之间，将其中的镇充水释放出来，这样增加了混凝土的流动性，拌合物的流动性提高，可以在相同的流动度下减小混凝土的水灰比，这就是矿渣粉的减水效应。
3火山灰效应
掺入矿渣粉和粉煤灰的水化反应依赖于水泥水化反应产生的碱性物质的激发。当水泥水化到一定程度，混凝土内部的碱性达
拌混凝土还是硬化混凝土，都是如此。材料整体的不均匀和各组成材料的不紧密堆积，会对混凝土拌合物的工作性不利。在混凝土中加入活性矿物掺料，可以改善混凝土胶结材的级配。混凝土体系中，粗集料与细集料形成混凝土的骨架，但颗粒间往往留有空隙，水泥颗粒粒径较小，填充在空隙中;同时，水泥颗粒粒径分布也不够合理，颗粒间的空隙率也很高。加入矿渣微粉后，由于矿粉的颗粒直径比水泥的小的多，可以填充到水泥间空隙中，使水泥或混凝土体系颗粒级配更趋合理，从而使它们的结构致密，改善其强度和其它性能。矿渣微粉的填充效应如图2.2
所示。
图1矿渣及粉煤灰微粉的填充作用
其次，由于矿渣微粉的颗粒比水泥颗粒小，在混凝土体系中等量置换硅酸盐水泥后，能够填充于水泥颗粒的空隙之间，将其中的镇充水释放出来，这样增加了混凝土的流动性，拌合物的流动性提高，可以在相同的流动度下减小混凝土的水灰比，这就是矿渣粉的减水效应。
3火山灰效应
掺入矿渣粉和粉煤灰的水化反应依赖于水泥水化反应产生的碱性物质的激发。当水泥水化到一定程度，混凝土内部的碱性达
一定浓度，矿渣粉和粉煤灰吸收水泥水化时形成的Ca（OH）2，进一步水化形成C-S-H凝胶，使界面区的Ca（OH）2晶粒变小，改
善了混凝土的微观界面结构，使水泥浆体的空隙率明显下降，强化了集料界面的粘结力，随着反应的进行Ca（OH）2的不断消耗
进一步促使水泥水化，是水泥水化更加完全。使得混凝土的物理力学性能大大提高。矿渣微粉的火山灰效应一般在28天时就很显著了，但是粉煤灰的火山灰效应在90天以后才体现出来。对混凝土未来的性能有帮助。
五、高性能混凝土的应用及展望
高性能混凝土作为一种新型的建筑材料，其具有优良的耐久性，可以增强混凝土结构的安全使用寿命，减少才成修补或拆除的浪费和建筑垃圾；可大量利用工副业副产品和废弃物，尽量减少自然资源和能源的消耗，减少对环境的污染；收缩徐变小，适合建造高效预应力结构；高性能混凝土还具有优异的施工性能，便于施工，可节省劳力，减少振捣用电，降低环境噪声。高性能混凝土适用于高层、大桥、大体积、长跨桥梁、海底隧道、高速公路及严酷环境中使用的结构。高性能混凝土更具有其独特的，其他混凝土难以替代的优势。
参考文献：
1.C50超早强高性能混凝土试验研究
柳青公路2011/01
P.C.A tcin;徐志惠;刘数华査进;李顺凯;李进辉;屠2.高性能混凝土耐久性综述
商品混凝土2011/02
掺合料对C60高性能混凝土力学性能影响3.肖佳,陈雷,赵金辉.
[J].低温建筑技术.2011(04)
“双掺”高性能混凝土实例应用解析作者：
作者单位：
刊名：
英文刊名：
年，卷(期)：赵鹏， 梁海洋赵鹏(西安公路研究院)， 梁海洋(陕西高速公路工程试验检测有限公司)城市建设理论研究（电子版）ChengShi Jianshe LiLun Yan Jiu2012(20)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_csjsllyj2012203204.aspx