水工混凝土与建工混凝土的对比分析(2),水工材料论文

　　但是，即使建工行业发布了人工砂的应用技术规范，习惯了应用天然砂的建工领域（特别是预拌混凝土生产企业）仍然有人对使用机制砂拌制的混凝土忧心忡忡，或是仅接受由鹅卵石破碎的机制砂或与天然砂混用的混合砂（这种砂的外观与天然砂很接近，易推广） ,导致机制砂应用步履蹒跚。

　　从表 6、7 和前述看出，建工混凝土用砂的石粉含量只有最高掺量限制，没有最低掺量限制；水工混凝土用砂的石粉含量有最低、最高掺量限制，且允许的最高掺量比建工行业高得多（水工碾压混凝土中砂的石粉（ d≤0.16 mm颗粒）含量控制值更是高达 12%~22%[7]） .从这一点讲，水电水利行业很多年前就认识并利用石粉的填充、密实作用和对混凝土拌合物和易性的改善作用。另外，建工混凝土在砂石料中允许存在少量泥块，而水工混凝土不允许存在泥块；水工混凝土用砂子的细度模数、含水率控制比建工严格；对于同强度等级混凝土而言，建工混凝土用石料的针片状允许含量、含泥量比水工混凝土放得宽，且建工混凝土用石料没有超逊径和吸水率规定，而水工混凝土有严格限制。至于对云母、硫化物及硫酸盐等有害物质含量的限制，则两行业的要求相同。

　　特别指出的是，为减少骨料颗粒之间的空隙体积、降低胶凝材料用量和提高混凝土的密实度，水电水利行业将粗骨料破碎成小石（粒径 5~ 20 mm）、中石（粒径20~40 mm）、大石（粒径 40 ~ 800 mm ）、特大石（粒径 80 ~120 mm或 150 mm ）四种粒级，且主张选用最大粒径较大的粗骨料[8],而建工混凝土所用的粗骨料没有这样的生产和使用要求。

　　总体而言，水工混凝土对砂石料的品质要求比建工混凝土高，其目的是尽量降低砂石料的空隙率、提高混凝土的密实度和努力减少胶凝材料的用量。

　　1.4 砂石料的基准含水状态。

　　水工混凝土进行配合比设计和试验时，对用水量及其波动的控制非常严格，其中要求砂石料以饱和面干状态来计算用量。然而，建工混凝土进行配合比设计和试验时，砂石料是以干燥状态为基准。饱和面干状态的砂子及石子，既不向混凝土拌合物中吸取水分，也不向混凝土拌合物中带入水分，这有利于控制混凝土搅拌时的单位用水量波动，从而减少混凝土的坍落度、强度、抗渗等技术指标的波动，提高混凝土质量的控制水平。

　　1.5 混凝土强度等级的设计龄期。

　　水工混凝土因大量使用掺合料，早期强度低。尤其是掺入粉煤灰、磷渣粉的混凝土，虽早期低，但后期强度提高。所以，长期以来，水工混凝土强度等级的设计龄期为90 d.一般而言，粉煤灰混凝土 90 d 龄期的抗压强度比28 d提高 35%~ 60%左右。因此，若混凝土的强度等级以90 d为设计龄期，则达到相同强度，可降低水泥用量约20%.实践表明，以 90 d 作为设计龄期，不仅充分利用了混凝土的后期强度增长值，降低了水泥用量，节约了成本，促进了掺合料在水工混凝土的应用，而且明显改善了混凝土的性能，尤其是耐久性。

　　然而，多年来，除个别工程外，建工混凝土强度等级的设计龄期一直为 28 d.在大力推行低碳、绿色发展的今天和未来，在掺合料必将越来越多地应用于建工混凝土的大趋势下，建议建工混凝土（尤其是使用粉煤灰、磷渣粉的混凝土）的强度等级使用 60 d（甚至 90 d）作为设计龄期。

　　1.6 混凝土配合比的设计原则。

　　为保障水工建筑物的长期安全运行，水工混凝土配合比设计时，坚持强度与耐久性并重的原则。即不仅要满足抗压强度要求，还要满足极限拉伸值、抗压弹性模量、徐变等力学指标和绝热温升值、导温、导热、比热、线膨胀系数等热学指标，以及要满足抗渗、抗冻、抗侵蚀、抗冲刷、抗碳化等耐久性指标[8,9].在水工混凝土配合比设计的初选水胶比阶段，即要求初选的水胶比，不仅要满足设计对混凝土强度的要求，还应不超过现行规范 DLT 5144 规定的水胶比最大允许值（见表 8）和满足设计规定的抗渗、抗冻等级等要求[8].

　　由表 8 可见，在相同服役环境中，水工混凝土的水胶比最大允许值比 GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》规定的设计使用年限为 50 年的建工混凝土结构的最大水胶比要求严。

　　水工混凝土的强度与耐久性并重的配合比设计原则，为水工建筑物的长期安全运行提供了重要的技术保障。该原则与 2014 年 8 月由住房与城乡建设部、工业与信息化部联合颁布的《关于推广应用高性能混凝土的若干意见（建标[2014]117 号）》规定的高性能混凝土的结构设计理念不谋而合。或者说，水工混凝土为建工混凝土（特别是高性能混凝土）实践“强度与耐久性并重”的设计理念积累了宝贵经验。

　　2 结论。

　　（ 1）建工混凝土宜加大粉煤灰、硅灰、矿渣、石灰石粉等掺合料的应用力度，这不仅可以降低胶凝材料用量、减少水泥用量和改善混凝土的性能，还可加大固体废弃物的综合利用量，促进资源节约和节能减排。

　　（ 2）建工混凝土应积极使用机制砂，甚至可大胆探索人工级配粗骨料的应用，这不仅可缓解天然砂石料资源日益枯竭、混凝土需求量越来越大的矛盾，还可降低胶凝材料用量和改善混凝土的性能。

　　（ 3）在设计建工混凝土的配合比时，建议逐步使用以饱和面干状态作为砂石骨料的基准含水状态，以进一步提高混凝土质量的控制水平。

　　（ 4）基于使用掺合料（特别是粉煤灰、磷渣粉）的建工混凝土，建议其强度等级的设计龄期从目前的28 d 延迟至60 d,甚至 90 d.

　　（ 5）水工混凝土的强度与耐久性并重的配合比设计原则与工程应用实例，对建工混凝土（特别是高性能混凝土）贯彻落实该原则具有较高的借鉴价值。

　　参考文献：

　　[1] 陈文耀，李文伟。三峡工程混凝土试验研究及实践[M].北京：中国电力出版社，2005.

　　[2] 沈冰。2013 年混凝土与水泥制品行业步入攻坚期---调整结构提质增效转型发展[J].混凝土世界，2014（ 5） :10 -16.

　　[3] 钱觉时。粉煤灰特性与粉煤灰混凝土[M].北京：科学出版社，2002.

　　[4] 邓云龙，吴爱芹，罗金垒。硅灰在混凝土中的应用进展[J].江苏建材，2013（ 1） :29 -30.

　　[5] 金双全，朱育岷，陈丽琴。磷渣粉用作碾压混凝土掺合料的研究和应用[J].红水河，2012,31（ 3） :43 -45,48.