２００７年第８期（总第２１４期）Ｎｕｍｂｅｒ８ｉｎ２００７（ＴｏｔａｌＮｏ．２１４）
混凝土
Ｃｏｎｃｒｅｔｅ
理论研究
ＴＨＥＯＲＥＴＩＣＡＬＲＥＳＥＡＲＣＨ
采用密实骨架堆积法设计高掺量ＩＩ级
粉煤灰高性能混凝土
丁庆军１，黄修林１，王红喜１，黄成造２，景
强２
（１．武汉理工大学，湖北武汉４３００７０；２．广州珠江黄埔大桥建设有限公司，广东广州５１０７３０）
摘要：针对细砂的实际工程，采用矿粉和粉煤灰超量取代部分细砂进行密实骨架堆积，实现混凝土最密实结构。试验结果表明，细度模数为２．２的砂和需水量比为１０５％的ＩＩ级粉煤灰，利用１４０、３５０ｋｇ／ｍ３的Ｐ・Ｏ４２．５级水泥，可分别配制出Ｃ３０、Ｃ５０高性能泵送抗裂大体积混凝土，大幅度减小混凝土水化热，提高混凝土耐久性，降低混凝土生产成本。关键词：骨架密实堆积；高性能混凝土；超量取代ＴＵ５２８．０４１中图分类号：
文献标志码：Ａ
文章编号：１００２－３５５０－（２００７）０８－０００７－０３
Ａｄｏｐｔｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｄｅｎｓｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｔｏｐｒｏｄｕｃｅｈｉｇｎ－ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｏｎｃｒｅｔｅｗｉｔｈｈｉｇｈＦＡＩＩｖｏｌｕｍｅ
ＤＩＮＧＱｉｎｇ－ｊｕｎ１，ＨＵＡＮＧＸｉｕ－ｌｉｎ１，ＷＡＮＧＨｏｎｇ－ｘｉ１，ＨＵＡＮＧＣｈｅｎｇ－ｚａｏ２，ＪＩＮＧＱｉａｎｇ２
（１．ＴｈｅＳｃｈｏｏｌｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ；
２．ＨｕａｎｇｐｕＢｒｉｄｇｅｏｆＰｅａｒｌＲｉｖｅｒｉｎＧｕａｎｇｚｈｏｕ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０７３０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｍａｔｔｈｅｒｅａｌｐｒｏｊｅｃｔｏｆｕｓｅｆｉｎｅｓａｎｄ，ｔｈｉｓａｓｔａｄｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｌａｇａｎｄＦＡｅｘｃｅｓｓｉｖｅｌｙｒｅｐｌａｃｅｆｉｎｅｓａｎｄｔｏｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｄｅｎｓｅｍｉｘｔｕｒｅｒａｔｉｏｄｅｓｉｇｎｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｔｏｒｅａｃｈｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｄｅｎｓｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｉｎａｌｌｕｓｉｏｎｔｏｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｏｆｔｈｅｓａｎｄｏｆｆｉｎｅｎｅｓｓｍｏｄｕｌｕｓｉｓ２．３ａｎｄｔｈｅｒａｔｉｏｏｆｔｈｅｗａｔｅｒｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆＦＡＩＩｉｓ１０５％，ｕｓｅｏｎｌｙ１４０，３５０ｋｇ／ｍ３Ｐ・Ｏ４２．５ｃｅｍｅｎｔ，ｍａｙｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅｈｙｄｒａｔｉｏｎｈｅａｔ，ｅｎｈａｎｃｅｓｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ，ｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｐｒｏｄｕｃｅＣ３０ａｎｄＣ５０ｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐｕｍｐｉｎｇｍａｓｓｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｃｏｎｃｒｅｔｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃｏｓｔｉｎａｌａｒｇｅｓｃａｌｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｅｎｓｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ；ｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｅｘｃｅｓｓｉｖｅｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ
０前言
水泥的生产是高污染，高能耗的行业。首先，水泥的生产无法避免粉尘的排放，而且生产过程中噪音极大。第二，目前我国的水泥生产的燃料主要是煤，虽然我国的煤的储量还比较丰富，然而毕竟不是取之不尽的资源。第三，由于煤的燃烧所排放的大量ＣＯ２气体，也会造成“温室效应”，使得人类面临环境危机。因而，在保证混凝土强度要求的前提下，合理选择优质掺合料，最大限度的降低水泥用量，是改善混凝土诸多性能的有效途径，也是高性能混凝土需要重点研究和解决的课题。采用密实骨架堆积原理，以粉煤灰填塞粗细骨料空隙，以矿渣等废弃物部分超量取代水泥，从而达到提高混凝土的各项性能，降低水泥用量的目的。试验结果表明，采用密实骨架进行优化设计的配合比，在低水胶比、低水泥用量下，同样可以制备出高强度、高耐久性、高工作性的混凝土。
比为１０４％；矿粉密度为２９１０ｋｇ／ｍ３，比表面积为４１９ｍ２／ｋｇ；外加剂：武钢浩源高效ＦＤＮ减水剂，固含量３３．２％，砂浆减水率１８．１％。
１．２试验原理
采用密实骨架设计配合比，是通过寻求混凝土中的粗细集料的最大密度来寻找最小空隙率，通过曲线拟合可以得出骨料间的最佳比例。粉煤灰的密度和细度均比砂小，从材料堆积理论上讲，密度小的材料填充密度大的材料，其曲线会表现为具有峰值的抛物线形式图［１］。致密配合比设计法首先将不同比例的粉煤灰与砂进行充填单位重试验，获得最大单位重，再以粉煤灰与砂为细集料与石子进行充填单位重试验，从而获得三者最大单位重。由此可计算出最小空隙率Ｖｖ，所需要的润滑浆量Ｖｐ＝Ｖｖ＋ｓ×ｔ＝ｎ×Ｖｖ，依据强度和耐久性需求设定水胶比；最后再求出拌合水量。
２密实骨架混凝土配合比优化设计
２．１α、β以及Ｕｗ的确定［１］
ＩＩ级粉煤灰致密堆积数据见表１以及拟合的二次曲线如图１、２。
以堆积系数为横坐标，以堆积密度为纵坐标，同样作出抛物线图１、２。从图１看出，拟合的二次曲线的方程为：
ｙ＝－２６０６８ｘ２＋４７７５．５ｘ＋１６９０．２
（１）
１原材料及试验原理
１．１原材料
水泥：华新Ｐ・Ｏ４２．５级水泥；砂：表观密度为２６１０ｋｇ／ｍ３，细度模数ＭＸ＝２．２；碎石：表观密度为２６５０ｋｇ／ｍ３，５￣３１．５ｍｍ的连续级配；掺合料：粉煤灰为青源电厂ＩＩ级灰，密度为２９１０ｋｇ／ｍ３，需水量
收稿日期：２００６－０３－２３
・７・
表１
α０．０４０．１００．０９
ＩＩ级粉煤灰密填模式数据
β０．３００．４４０．５０
Ｕｗ（／ｋｇ／ｍ３）１９９３．３２１３３．３２０６０．０
式中：Ｗ′—调整后集料的质量；ｓ——
Ｗｓ———调整后砂的质量；Ｗ′—调整后粗骨料的质量；ａ——Ｗ′—调整后粉煤灰的质量。ｆ——
根据混凝土的耐久性要求，可用硅灰或矿粉取代水泥，超量系数为ｋ１，取代比例为$，则硅灰或矿粉用量为Ｗｓｌ＝$Ｗｃ（／１－，浆体体积率Ｖｐ＝Ｖｗ＋Ｖｃ＋Ｖｓｌ＋Ｖｆ，设水胶比为%，则%＝Ｗｗ／$）
（Ｗｃ＋Ｗｓｌ＋Ｗｆ），
由上式可得：%Ｗｃ＋%Ｗｓｌ＋%Ｗｆ＝ＷｗＶｐ＝Ｗｗ／#ｗ＋Ｗｃ／#ｃ＋Ｗｓｌ／#ｓｌ＋Ｗｆ／#ｆ
／１－$）＋%Ｗ／#＋Ｗ／#＋Ｗ／#＋Ｗｃ$（／１－$）＝%Ｗｃ／#ｗ＋%Ｗｃ$（ｆｗｃｃｆｆ
ｗｓｌ
故有：
／ｋｇ／ｍ３）Ｕｗ（１８２６．７１９１３．３１８５３．３
图１ＩＩ级粉煤灰致密堆积α图
＋１Ｗｆ
ｆｗ
Ｗｃ＝
＋＋ｗｃｓｌ
Ｖｐ－
Ｗｗ＝%Ｗｆ＋%Ｗｃ（／１－$）Ｗｓｌ＝$Ｗｃ（／１－$）×ｋ１
%
"
２．４配合比优化
黄兆龙等利用Ｉ级粉煤灰进行密实骨架堆积，设计的混凝土配合比较相同等级传统的混凝土配合比水泥用量有较大幅度的降低，且不以牺牲混凝土的工作性和强度为代价，取得了
图２
ＩＩ级煤灰致密堆积β图
较好的经济效益和环境效益。然而此种方法对原材料有要求，仅局限在Ｉ级粉煤灰和中粗砂的范畴。Ｉ级粉煤灰的来源和产量远远不及ＩＩ级粉煤灰，且Ｉ级粉煤灰价格较ＩＩ级粉煤灰贵得多。本研究针对细砂的实际工程，采用ＩＩ级粉煤灰和细砂进行密实骨架堆积，然后采用矿粉超量取代部分水泥，再用ＩＩ级粉
（２）
煤灰取代部分细砂，弥补了细砂活性低带来的工作性能不好的缺陷，同时，矿粉的超量取代水泥，不仅使得混凝土的强度得到保障，还使得水泥用量进一步降低。
对（１）式进行求一阶导，并令其为０，可得α＝１０％时，Ｕｗ＝１９１３．３ｋｇ／ｍ３，即粉煤灰与砂的最大单位重为１７２６．７ｋｇ／ｍ３。当α＝１０％时，将粉煤灰加入中砂与碎石的最佳混合物中，同样可其曲线方程为以得到抛物线如图２，
ｙ＝－２６６３．２ｘ２＋２５４３．５ｘ＋１４８４．５
对（２）式求一阶导，并令其为０，可得β＝４６％，此时，Ｕｗ＝２１３３．３ｋｇ／ｍ３，即粉煤灰、砂、石子三者的最大单位重为２１３３．３ｋｇ／ｍ３。
２．５水与减水剂的用量的校正
一般来说，混凝土用水量不宜超过２００ｋｇ／ｍ３［４］。调整减水剂的用量，通过在搅拌站的一系列试配，得出等级Ｃ２０的混凝土的ＦＤＮ减水剂的最佳添加比例为１．６％，Ｃ２５为１．７％，Ｃ３０、Ｃ３５为１．９％，Ｃ４０、Ｃ４５为２．０％，Ｃ５０、Ｃ５５为２．１％，Ｃ６０为２．２％。
２．２ｎ值的确定
在致密系数α、β以及最大单位重Ｕｗ确定的前提下，从表２可得：如果同一水胶比时，ｎ降低，则Ｖｐ＝Ｖｖ＋ｓ×ｔ＝ｎ×Ｖｖ随之下降，水泥浆量相应减小，而骨料用量相应增加；反之，则水泥浆量增ｎ值过于减小，虽然保证了水泥的用量减少，加，骨料减少；然而，但牺牲了混凝土的工作性和强度。通过多次试验找到的合理的ｎ值为１．２，既保证了强度，又使得经济性和耐久性体现出来。
表２
ｎ值１．１１．２１．４
展度小，不适宜泵送。
浆料能勉强包裹住砂石集料，坍落度满足设计要求，损失小，且适宜于泵送。
浆料用量过多，虽然有较大的坍落度和扩展度，但胶凝材料用量过多，不满足经济性和耐久性的要求。
ｎ值与工作性
工作性
浆料包裹不住砂、石，坍落度小，且损失大，基本无流动性，扩
３试验结果及机理分析
３．１致密配合比模式与传统混凝土配合比模式比较
分析
从表３可以看出：（１）混凝土的强度随龄期的增长而逐渐增加，且高的胶凝材料有较大的强度。（２）致密配合比设计的配合比成型的混凝土，其粉煤灰、矿粉等掺合料的用量明显增多，而掺加超细粉的混凝土的早期强度不如只用水泥的早期强度，但是后期２８ｄ强度不会相差太大，甚至超过只用水泥的强度。（３）高密实配合比设计的新拌混凝土的和易性、０ｈ、１ｈ的坍落度以及密实骨架堆积设计的混扩展度均比普通混凝土有很大改善。（４）凝土配合比，其表观密度均达到２５００ｋｇ／ｍ３以上，符合高密实混凝土的设计要求。（５）密实骨架设计的混凝土配合比具有明显降低水泥用量和拌合水用量的特点，而超量取代的混凝土配合比有更好的经济性和强度。如表３所示，２８ｄ强度达３８．５ＭＰａ的混凝土其水泥用量仅为１４０ｋｇ／ｍ３，具有一定的经济效益，而且其工作性能良好，非常适合于在商品混凝土搅拌站中应用。
２．３骨材和胶凝材料用量的校正［２－３］
由于水泥浆量需要量增大，则集料质量作如下调整：
Ｗ′ｓ＝
ＶｓａｆＷ′（１－"）Ｗｓ（／"（１－$））ａ＝
Ｗ′（／１－&）ｆ＝%Ｗｓ
・８・
表３
编号
Ｉ级粉水泥
０－０［５］０－１０－２１－０
［５］
试验试配数据表
坍落度
碎石１２１０１０９０１０９０１１９８１０８７１０８７１２１０１１４５１１４５１１８５１１４５
水１９５１４５１４６１９５１６０１５５１９５１９６１５０１９５１６３
减水剂０６．９７７．２６０６．３６．９０７．１１７．５０５．８
／ｍｍ７０１９０２００７０２１０２００７０２００２２０７０１７０
１ｈ坍落度损失
／ｍｍ３０７０５０２０２５２０３０３０３５３０４０
－３１．４２４．７－２０．６－－１８．９２２．５－１５．７
抗压强度／ＭＰａ３ｄ
７ｄ－３９．２３６．０－２９．３－－２６．７３６．１－２２．４
２８ｄ４８．２４８．８４７．０３８．２３６．４３８．５４８．２４２．２４６．３３３．２３１．６３４．１
原材料用量（／ｋｇ／ｍ３）
矿粉００１００００１６０００１２６００
煤灰０６５６５０６５６５０００００
ＩＩ级粉煤灰
０００００００９０９００９０
砂５１８８６４８６４５６４８６１８６１５１８８１０８１０５３２８１０
５２７３３３２５０４４３２８２１４０５２７３０５２００４８８２５０
１－１１－２２－０［５］２－１２－２３－０［５］３－１
１１４５２００８１０１６０１１００９０１５３６．１２０１６．２２５．０３－２
注：Ｘ－０为传统ＡＣＩ设计的配合比；Ｘ－１为密实骨架堆积的配合比；Ｘ－２为密实骨架堆积的基础上；用矿粉超量取代水泥的配合比。
３．２经济效益
密实骨架堆积设计的配合比与商品混凝土搅拌站配合比造价比较。
表４
强度等级／元／ｍ３）商混站（密实骨架（／元／ｍ３）／元／ｍ３）节约成本（
３
４工程应用
东沙大桥主墩下塔柱实心段为梯形截面，下底长２６ｍ、上底长２８ｍ、宽８．５ｍ、厚５ｍ，混凝土强度等级为Ｃ５０，共１１４８ｍ３；
造价分析
Ｃ３０１３１１２５６
Ｃ３５１４９１３９１０
Ｃ４０１６５１５５１０
Ｃ４５１８１１７４７
Ｃ５０２０１１９０１０
３
Ｃ２０９９９１８
Ｃ２５１１４１０４１０
宽１９ｍ、厚６ｍ，混凝土强度等级东沙特大桥主塔承台长２８ｍ、
为Ｃ３０，共３０９２ｍ３，均属于典型的大体积混凝土施工。大体积混凝土施工时遇到的普遍问题是温度裂缝。本工程利用致密堆积原理，设计出Ｃ３０、Ｃ５０的大体积混凝土，保证了弹模以及０ｈ、１ｈ坍落度，并且不牺牲抗压强度，经济效益十分显著，而且在温度控制上也取得了良好的效果。
注：水泥３８０元／ｔ，矿粉１８０元／ｔ，ＩＩ级粉煤灰９０元／ｔ，砂１５元／ｍ，碎ＦＤＮ高效减水剂３８００元／ｔ。石２５元／ｍ，
从表４可以看出，密实骨架设计的配合比较商混站配合比平均每立方米混凝土节约成本５￣１０元，经济效益显著，密实骨架设计的致密配合比非常适于在商品混凝土搅拌站中应用。
表５
编号Ｃ３０Ｃ５０
原材料用量（／ｋｇ／ｍ３）
水１７０１６５
水泥１４０３５０
粉煤灰１４０４０
矿粉１４０１５０
砂７１８７１８
石１０７７１０７７
４．１大体积混凝土配合比
根据ＪＧＪ５５－２０００《普通混凝土配合比设计规程》、ＧＢ／Ｔ５００８０－２００２《普通混凝土拌合物性能试验方法》、ＧＢ／Ｔ５００８１－
抗压强度／ＭＰａ
弹模／ＧＰａ２８ｄ３９．２４１．６
凝结时间／ｈ初凝２０２４
终凝２４２７
坍落度／ｃｍ０ｈ２２２０
１ｈ１８１８
大体积混凝土配合比
减水剂８．３４９．８
３ｄ－４０
７ｄ３１４２．３
２８ｄ４５６２．３
２００２《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行了大量的混凝土配合比及耐久性能试验，选定配合比如表５。
系数，在采取有效的温控措施并合理施工后，可以防止主墩下塔柱实心段混凝土和承台混凝土产生有害温度裂缝。
４．２东沙大桥大体积混凝土温控效果
温控计算采用武汉理工大学《大体积混凝土施工期温度场及温度应力场计算程序》进行。大体积混凝土最大主应力及劈裂抗拉强度见表６、７。
表６
最大主应力Ｃ３０承台１Ｃ３０承台２Ｃ５０实心段
３ｄ０．７６０．９００．９１表７
劈裂抗拉强度Ｃ３０承台
１
５结论
（１）探索出一种利用ＩＩ级粉煤灰和细砂制备密实骨架堆积高性能混凝土的配合比设计方法。将ＩＩ级粉煤灰当作微集料，填充砂、石的空隙，获得混凝土最密实结构，从而达到减少混凝土中水泥用量和单位用水量。
（２）采用本文提出的密实骨架堆积设计方法，可以利用ＩＩ级粉煤灰制备高性能泵送混凝土，其配合比与商品混凝土搅拌站相同强度等级混凝土配比相比，单位立方米水泥用量可降低１０￣３０ｋｇ，综合比较每立方米成本可降低了５￣１０元，非常适合在商品混凝土搅拌站中应用。
（３）采用本文提出的密实骨架堆积设计方法，仅使用１４０、３５０ｋｇ／ｍ３的Ｐ・Ｏ４２．５水泥就可分别配制出Ｃ３０、Ｃ５０高性能泵送抗裂大体积混凝土。该成果成功应用于广东东沙大桥承台和主墩下塔柱实心段大体积混凝土工程，实测混凝土内最高温度分别为４８．９、５５．４７℃，内外温差均小于２０℃；同时采取有效的Ｃ３０、Ｃ５０大体积混凝土各龄期温度应力均小于混凝温控措施，
大体积混凝土最大主应力
７ｄ１．０７１．１６１．２１
１４ｄ１．７０１．７３／
２８ｄ２．１３２．３２２．４０
ＭＰａ后期２．２４２．６３２．７０ＭＰａ２８ｄ３．８１３．９８
注：１为承台第一层，２为承台第二层，以下同。
大体积混凝土劈裂抗拉强度３ｄ１．４５１．６５
７ｄ１．９６２．４８
１４ｄ３．１５／
Ｃ５０实心段
根据混凝土劈裂抗拉强度测试结果可知主墩下塔柱实心段大体积混凝土Ｃ５０和承台混凝土Ｃ３０在施工期内劈裂抗拉强度高于大体积混凝土内温度主拉应力，均有１．６的抗裂安全
・９・
土抗拉强度，没有裂纹，达到了设计要求。
参考文献：
［１］黄兆龙，湛渊源．粉煤灰混凝土掺配比技术［Ｊ］．粉煤灰综合利用，２００２（５）．［２］Ｐｉｎｇ－ＫｕｎＣｈａｎｇ，Ｃｈａｏ－ＬｕｎｇＨｗａｎｇ．ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＨｉｇｈ－Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
ＣｏｎｃｒｅｔｅｔｏＨｉｇｈ－ＲｉｓｅＢｕｉｌｄｉｎｇｉｎＴａｉｗａｎ［Ｊ］．ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＳｔｒｕｃｔｕｒａｌ２００１，４（２）．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，
［３］刘军，王玲玲，王东山，等．混凝土矿质混合料致密配比设计模式分
２００４（３）．析［Ｊ］．哈尔滨工业大学学报，
［４］贾国强，庄清金．高性能粉煤灰混凝土配合比设计［Ｊ］．福建建筑，２００５（Ｚ１）．
［５］谢咸颂，吕洁，杨意民．普通混凝土配合比经验设计法［Ｊ］．工业建筑，
２００６（２）．
作者简介：丁庆军（１９６２－），男，教授，主要从事高性能水泥与混凝土
的研究。
单位地址：武汉理工大学材料科学与工程学院（４３００７０）联系电话：０２７－８７６６８６０２
・上接第３页
一些，表明冻融循环对粘结强度的影响大些；当出现钢筋锈胀裂缝后，粘结强度的下降相对平缓，说明钢筋锈胀后冻融循环对粘结强度的影响减小。
参考文献：
［１］贡金鑫，何世钦，郭育霞．盐环境中冻融循环对钢筋与混凝土粘结性
２００５，４５（３）：４０５－４０９．能的影响［Ｊ］．大连理工大学学报，
［２］何世钦，贡金鑫，王海超．盐冻环境下钢筋与混凝土的粘结机理与退
图７
极限荷载与冻融次数的关系
２００５，３５（１２）：１９－２２．化模型［Ｊ］．工业建筑，
［３］王传志，滕智明．钢筋混凝土结构理论［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版
社，１９８５．
水运工程混凝土试验规程［Ｓ］．北京：人民交通出版社，［４］ＪＴＪ２７０－８９，
１９９８．
［５］何世钦，贡金鑫，王海超．钢筋混凝土梁中锈蚀钢筋粘结性能的试验
２００６，３８（１２）：２１６７－２１７０．研究［Ｊ］．哈尔滨工业大学学报，
作者简介：王海超（１９６０－），男，结构工程博士，教授，主要从事混凝土
结构耐久性、高性能混凝土材料、先进建设技术、结构试验方面的研究工作。
（２６６５１０）单位地址：山东省青岛市黄岛区前湾港路５７９号联系电话：０５３２－８８０３２０３９
３结论
（１）在相同冻融循环次数下，腐蚀率较小时，随着腐蚀率的增加，粘结强度提高；腐蚀率继续增大，粘结强度开始降低。冻融循环次数为０，５次时，规律基本相似。冻融循环次数增大时，钢筋腐蚀率的影响开始减小。对冻融次数２５次后又腐蚀的试件，其粘结－滑移性能有很大变化，粘结性能需要进一步的研究。
（２）对经过冻融循环后钢筋腐蚀的粘结试件，随着冻融循环次数的增加，极限粘结强度减小，表明粘结性能随冻融循环逐渐退化。对于混凝土未锈胀开裂的试件，粘结强度下降快速
・上接第６页
（３）Ｈ２的曲线在Ｈ１之下，２４ｈ的收缩率降低幅度达１０．１％，再次说明了石灰石粉有抑制收缩的作用。
参考文献：
［１］黄国兴，惠荣炎．混凝土的收缩［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，１９９０：１－３０．［２］严吴南，蒲心诚，王冲，等．超高强混凝土的化学收缩与干缩研究［Ｊ］．
施工技术，１９９９，２８（５）：１７－１８．
［３］冯乃谦．高性能混凝土结构［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００４：２１３－２２４．王冲，王志军，等．Ｃ１００￣Ｃ１５０超高强高性能混凝土的强度［４］蒲心诚，
及变形性能研究［Ｊ］．混凝土，２００２（１０）：３－７．
ＲｙｏｉｃｈｉＳａｔｏ，ＫｅｎｊｉＫａｗａｉ．Ａｕｔｏｇｅｎｏｕｓｓｈｒｉｎｋａｇｅｏｆｈｉｇｈ－［５］ＹａｎｇＹａｎｇ，
ｓｔｒｅｎｇｔｈｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｓｉｌｉｃａｆｕｍｅｕｎｄｅｒｄｒｙｉｎｇａｔｅａｒｌｙａｇｅｓ［Ｊ］．２００５（３５）：４４９－４５６．ＣｅｍｅｎｔａｎｄＣｏｎｃｒｅｔｅＲｅｓｅａｒｃｈ，
作者简介：殷慧（１９８３－），女，在读硕士研究生，研究方向为土木工程
耐久性。
（５１８０６０）单位地址：广东省深圳市深圳大学杜衡阁９０７联系电话：０７５５－２６７３３２０４
４试验结论
（１）混凝土在不同的养护条件下，其体积变形值差别较大。空气的相对湿度越低，混凝土的收缩越大，而水养护的混凝土会出现湿胀变形的现象。
（２）胶集比对体积变形的影响显著，混凝土的收缩主要是水泥石的收缩，集料起着抑制收缩的作用。
（３）在超低水胶比范围内，随水胶比的降低，混凝土的收缩减小。
（４）超高强高性能混凝土的前期体积变形发展特别快，特别是沉降收缩和自收缩，后期发展则较为缓慢，３ｄ与２８ｄ的体积变形比值大多高于０．５０。
（５）石灰石粉具有抑制混凝土收缩的作用。
・１０・
２００７年第８期（总第２１４期）Ｎｕｍｂｅｒ８ｉｎ２００７（ＴｏｔａｌＮｏ．２１４）
混凝土
Ｃｏｎｃｒｅｔｅ
理论研究
ＴＨＥＯＲＥＴＩＣＡＬＲＥＳＥＡＲＣＨ
采用密实骨架堆积法设计高掺量ＩＩ级
粉煤灰高性能混凝土
丁庆军１，黄修林１，王红喜１，黄成造２，景
强２
（１．武汉理工大学，湖北武汉４３００７０；２．广州珠江黄埔大桥建设有限公司，广东广州５１０７３０）
摘要：针对细砂的实际工程，采用矿粉和粉煤灰超量取代部分细砂进行密实骨架堆积，实现混凝土最密实结构。试验结果表明，细度模数为２．２的砂和需水量比为１０５％的ＩＩ级粉煤灰，利用１４０、３５０ｋｇ／ｍ３的Ｐ・Ｏ４２．５级水泥，可分别配制出Ｃ３０、Ｃ５０高性能泵送抗裂大体积混凝土，大幅度减小混凝土水化热，提高混凝土耐久性，降低混凝土生产成本。关键词：骨架密实堆积；高性能混凝土；超量取代ＴＵ５２８．０４１中图分类号：
文献标志码：Ａ
文章编号：１００２－３５５０－（２００７）０８－０００７－０３
Ａｄｏｐｔｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｄｅｎｓｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｔｏｐｒｏｄｕｃｅｈｉｇｎ－ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｏｎｃｒｅｔｅｗｉｔｈｈｉｇｈＦＡＩＩｖｏｌｕｍｅ
ＤＩＮＧＱｉｎｇ－ｊｕｎ１，ＨＵＡＮＧＸｉｕ－ｌｉｎ１，ＷＡＮＧＨｏｎｇ－ｘｉ１，ＨＵＡＮＧＣｈｅｎｇ－ｚａｏ２，ＪＩＮＧＱｉａｎｇ２
（１．ＴｈｅＳｃｈｏｏｌｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ；
２．ＨｕａｎｇｐｕＢｒｉｄｇｅｏｆＰｅａｒｌＲｉｖｅｒｉｎＧｕａｎｇｚｈｏｕ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０７３０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｍａｔｔｈｅｒｅａｌｐｒｏｊｅｃｔｏｆｕｓｅｆｉｎｅｓａｎｄ，ｔｈｉｓａｓｔａｄｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｌａｇａｎｄＦＡｅｘｃｅｓｓｉｖｅｌｙｒｅｐｌａｃｅｆｉｎｅｓａｎｄｔｏｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｄｅｎｓｅｍｉｘｔｕｒｅｒａｔｉｏｄｅｓｉｇｎｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｔｏｒｅａｃｈｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｄｅｎｓｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｉｎａｌｌｕｓｉｏｎｔｏｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｏｆｔｈｅｓａｎｄｏｆｆｉｎｅｎｅｓｓｍｏｄｕｌｕｓｉｓ２．３ａｎｄｔｈｅｒａｔｉｏｏｆｔｈｅｗａｔｅｒｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆＦＡＩＩｉｓ１０５％，ｕｓｅｏｎｌｙ１４０，３５０ｋｇ／ｍ３Ｐ・Ｏ４２．５ｃｅｍｅｎｔ，ｍａｙｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅｈｙｄｒａｔｉｏｎｈｅａｔ，ｅｎｈａｎｃｅｓｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ，ｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｐｒｏｄｕｃｅＣ３０ａｎｄＣ５０ｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐｕｍｐｉｎｇｍａｓｓｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｃｏｎｃｒｅｔｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃｏｓｔｉｎａｌａｒｇｅｓｃａｌｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｅｎｓｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ；ｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｅｘｃｅｓｓｉｖｅｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ
０前言
水泥的生产是高污染，高能耗的行业。首先，水泥的生产无法避免粉尘的排放，而且生产过程中噪音极大。第二，目前我国的水泥生产的燃料主要是煤，虽然我国的煤的储量还比较丰富，然而毕竟不是取之不尽的资源。第三，由于煤的燃烧所排放的大量ＣＯ２气体，也会造成“温室效应”，使得人类面临环境危机。因而，在保证混凝土强度要求的前提下，合理选择优质掺合料，最大限度的降低水泥用量，是改善混凝土诸多性能的有效途径，也是高性能混凝土需要重点研究和解决的课题。采用密实骨架堆积原理，以粉煤灰填塞粗细骨料空隙，以矿渣等废弃物部分超量取代水泥，从而达到提高混凝土的各项性能，降低水泥用量的目的。试验结果表明，采用密实骨架进行优化设计的配合比，在低水胶比、低水泥用量下，同样可以制备出高强度、高耐久性、高工作性的混凝土。
比为１０４％；矿粉密度为２９１０ｋｇ／ｍ３，比表面积为４１９ｍ２／ｋｇ；外加剂：武钢浩源高效ＦＤＮ减水剂，固含量３３．２％，砂浆减水率１８．１％。
１．２试验原理
采用密实骨架设计配合比，是通过寻求混凝土中的粗细集料的最大密度来寻找最小空隙率，通过曲线拟合可以得出骨料间的最佳比例。粉煤灰的密度和细度均比砂小，从材料堆积理论上讲，密度小的材料填充密度大的材料，其曲线会表现为具有峰值的抛物线形式图［１］。致密配合比设计法首先将不同比例的粉煤灰与砂进行充填单位重试验，获得最大单位重，再以粉煤灰与砂为细集料与石子进行充填单位重试验，从而获得三者最大单位重。由此可计算出最小空隙率Ｖｖ，所需要的润滑浆量Ｖｐ＝Ｖｖ＋ｓ×ｔ＝ｎ×Ｖｖ，依据强度和耐久性需求设定水胶比；最后再求出拌合水量。
２密实骨架混凝土配合比优化设计
２．１α、β以及Ｕｗ的确定［１］
ＩＩ级粉煤灰致密堆积数据见表１以及拟合的二次曲线如图１、２。
以堆积系数为横坐标，以堆积密度为纵坐标，同样作出抛物线图１、２。从图１看出，拟合的二次曲线的方程为：
ｙ＝－２６０６８ｘ２＋４７７５．５ｘ＋１６９０．２
（１）
１原材料及试验原理
１．１原材料
水泥：华新Ｐ・Ｏ４２．５级水泥；砂：表观密度为２６１０ｋｇ／ｍ３，细度模数ＭＸ＝２．２；碎石：表观密度为２６５０ｋｇ／ｍ３，５￣３１．５ｍｍ的连续级配；掺合料：粉煤灰为青源电厂ＩＩ级灰，密度为２９１０ｋｇ／ｍ３，需水量
收稿日期：２００６－０３－２３
・７・
表１
α０．０４０．１００．０９
ＩＩ级粉煤灰密填模式数据
β０．３００．４４０．５０
Ｕｗ（／ｋｇ／ｍ３）１９９３．３２１３３．３２０６０．０
式中：Ｗ′—调整后集料的质量；ｓ——
Ｗｓ———调整后砂的质量；Ｗ′—调整后粗骨料的质量；ａ——Ｗ′—调整后粉煤灰的质量。ｆ——
根据混凝土的耐久性要求，可用硅灰或矿粉取代水泥，超量系数为ｋ１，取代比例为$，则硅灰或矿粉用量为Ｗｓｌ＝$Ｗｃ（／１－，浆体体积率Ｖｐ＝Ｖｗ＋Ｖｃ＋Ｖｓｌ＋Ｖｆ，设水胶比为%，则%＝Ｗｗ／$）
（Ｗｃ＋Ｗｓｌ＋Ｗｆ），
由上式可得：%Ｗｃ＋%Ｗｓｌ＋%Ｗｆ＝ＷｗＶｐ＝Ｗｗ／#ｗ＋Ｗｃ／#ｃ＋Ｗｓｌ／#ｓｌ＋Ｗｆ／#ｆ
／１－$）＋%Ｗ／#＋Ｗ／#＋Ｗ／#＋Ｗｃ$（／１－$）＝%Ｗｃ／#ｗ＋%Ｗｃ$（ｆｗｃｃｆｆ
ｗｓｌ
故有：
／ｋｇ／ｍ３）Ｕｗ（１８２６．７１９１３．３１８５３．３
图１ＩＩ级粉煤灰致密堆积α图
＋１Ｗｆ
ｆｗ
Ｗｃ＝
＋＋ｗｃｓｌ
Ｖｐ－
Ｗｗ＝%Ｗｆ＋%Ｗｃ（／１－$）Ｗｓｌ＝$Ｗｃ（／１－$）×ｋ１
%
"
２．４配合比优化
黄兆龙等利用Ｉ级粉煤灰进行密实骨架堆积，设计的混凝土配合比较相同等级传统的混凝土配合比水泥用量有较大幅度的降低，且不以牺牲混凝土的工作性和强度为代价，取得了
图２
ＩＩ级煤灰致密堆积β图
较好的经济效益和环境效益。然而此种方法对原材料有要求，仅局限在Ｉ级粉煤灰和中粗砂的范畴。Ｉ级粉煤灰的来源和产量远远不及ＩＩ级粉煤灰，且Ｉ级粉煤灰价格较ＩＩ级粉煤灰贵得多。本研究针对细砂的实际工程，采用ＩＩ级粉煤灰和细砂进行密实骨架堆积，然后采用矿粉超量取代部分水泥，再用ＩＩ级粉
（２）
煤灰取代部分细砂，弥补了细砂活性低带来的工作性能不好的缺陷，同时，矿粉的超量取代水泥，不仅使得混凝土的强度得到保障，还使得水泥用量进一步降低。
对（１）式进行求一阶导，并令其为０，可得α＝１０％时，Ｕｗ＝１９１３．３ｋｇ／ｍ３，即粉煤灰与砂的最大单位重为１７２６．７ｋｇ／ｍ３。当α＝１０％时，将粉煤灰加入中砂与碎石的最佳混合物中，同样可其曲线方程为以得到抛物线如图２，
ｙ＝－２６６３．２ｘ２＋２５４３．５ｘ＋１４８４．５
对（２）式求一阶导，并令其为０，可得β＝４６％，此时，Ｕｗ＝２１３３．３ｋｇ／ｍ３，即粉煤灰、砂、石子三者的最大单位重为２１３３．３ｋｇ／ｍ３。
２．５水与减水剂的用量的校正
一般来说，混凝土用水量不宜超过２００ｋｇ／ｍ３［４］。调整减水剂的用量，通过在搅拌站的一系列试配，得出等级Ｃ２０的混凝土的ＦＤＮ减水剂的最佳添加比例为１．６％，Ｃ２５为１．７％，Ｃ３０、Ｃ３５为１．９％，Ｃ４０、Ｃ４５为２．０％，Ｃ５０、Ｃ５５为２．１％，Ｃ６０为２．２％。
２．２ｎ值的确定
在致密系数α、β以及最大单位重Ｕｗ确定的前提下，从表２可得：如果同一水胶比时，ｎ降低，则Ｖｐ＝Ｖｖ＋ｓ×ｔ＝ｎ×Ｖｖ随之下降，水泥浆量相应减小，而骨料用量相应增加；反之，则水泥浆量增ｎ值过于减小，虽然保证了水泥的用量减少，加，骨料减少；然而，但牺牲了混凝土的工作性和强度。通过多次试验找到的合理的ｎ值为１．２，既保证了强度，又使得经济性和耐久性体现出来。
表２
ｎ值１．１１．２１．４
展度小，不适宜泵送。
浆料能勉强包裹住砂石集料，坍落度满足设计要求，损失小，且适宜于泵送。
浆料用量过多，虽然有较大的坍落度和扩展度，但胶凝材料用量过多，不满足经济性和耐久性的要求。
ｎ值与工作性
工作性
浆料包裹不住砂、石，坍落度小，且损失大，基本无流动性，扩
３试验结果及机理分析
３．１致密配合比模式与传统混凝土配合比模式比较
分析
从表３可以看出：（１）混凝土的强度随龄期的增长而逐渐增加，且高的胶凝材料有较大的强度。（２）致密配合比设计的配合比成型的混凝土，其粉煤灰、矿粉等掺合料的用量明显增多，而掺加超细粉的混凝土的早期强度不如只用水泥的早期强度，但是后期２８ｄ强度不会相差太大，甚至超过只用水泥的强度。（３）高密实配合比设计的新拌混凝土的和易性、０ｈ、１ｈ的坍落度以及密实骨架堆积设计的混扩展度均比普通混凝土有很大改善。（４）凝土配合比，其表观密度均达到２５００ｋｇ／ｍ３以上，符合高密实混凝土的设计要求。（５）密实骨架设计的混凝土配合比具有明显降低水泥用量和拌合水用量的特点，而超量取代的混凝土配合比有更好的经济性和强度。如表３所示，２８ｄ强度达３８．５ＭＰａ的混凝土其水泥用量仅为１４０ｋｇ／ｍ３，具有一定的经济效益，而且其工作性能良好，非常适合于在商品混凝土搅拌站中应用。
２．３骨材和胶凝材料用量的校正［２－３］
由于水泥浆量需要量增大，则集料质量作如下调整：
Ｗ′ｓ＝
ＶｓａｆＷ′（１－"）Ｗｓ（／"（１－$））ａ＝
Ｗ′（／１－&）ｆ＝%Ｗｓ
・８・
表３
编号
Ｉ级粉水泥
０－０［５］０－１０－２１－０
［５］
试验试配数据表
坍落度
碎石１２１０１０９０１０９０１１９８１０８７１０８７１２１０１１４５１１４５１１８５１１４５
水１９５１４５１４６１９５１６０１５５１９５１９６１５０１９５１６３
减水剂０６．９７７．２６０６．３６．９０７．１１７．５０５．８
／ｍｍ７０１９０２００７０２１０２００７０２００２２０７０１７０
１ｈ坍落度损失
／ｍｍ３０７０５０２０２５２０３０３０３５３０４０
－３１．４２４．７－２０．６－－１８．９２２．５－１５．７
抗压强度／ＭＰａ３ｄ
７ｄ－３９．２３６．０－２９．３－－２６．７３６．１－２２．４
２８ｄ４８．２４８．８４７．０３８．２３６．４３８．５４８．２４２．２４６．３３３．２３１．６３４．１
原材料用量（／ｋｇ／ｍ３）
矿粉００１００００１６０００１２６００
煤灰０６５６５０６５６５０００００
ＩＩ级粉煤灰
０００００００９０９００９０
砂５１８８６４８６４５６４８６１８６１５１８８１０８１０５３２８１０
５２７３３３２５０４４３２８２１４０５２７３０５２００４８８２５０
１－１１－２２－０［５］２－１２－２３－０［５］３－１
１１４５２００８１０１６０１１００９０１５３６．１２０１６．２２５．０３－２
注：Ｘ－０为传统ＡＣＩ设计的配合比；Ｘ－１为密实骨架堆积的配合比；Ｘ－２为密实骨架堆积的基础上；用矿粉超量取代水泥的配合比。
３．２经济效益
密实骨架堆积设计的配合比与商品混凝土搅拌站配合比造价比较。
表４
强度等级／元／ｍ３）商混站（密实骨架（／元／ｍ３）／元／ｍ３）节约成本（
３
４工程应用
东沙大桥主墩下塔柱实心段为梯形截面，下底长２６ｍ、上底长２８ｍ、宽８．５ｍ、厚５ｍ，混凝土强度等级为Ｃ５０，共１１４８ｍ３；
造价分析
Ｃ３０１３１１２５６
Ｃ３５１４９１３９１０
Ｃ４０１６５１５５１０
Ｃ４５１８１１７４７
Ｃ５０２０１１９０１０
３
Ｃ２０９９９１８
Ｃ２５１１４１０４１０
宽１９ｍ、厚６ｍ，混凝土强度等级东沙特大桥主塔承台长２８ｍ、
为Ｃ３０，共３０９２ｍ３，均属于典型的大体积混凝土施工。大体积混凝土施工时遇到的普遍问题是温度裂缝。本工程利用致密堆积原理，设计出Ｃ３０、Ｃ５０的大体积混凝土，保证了弹模以及０ｈ、１ｈ坍落度，并且不牺牲抗压强度，经济效益十分显著，而且在温度控制上也取得了良好的效果。
注：水泥３８０元／ｔ，矿粉１８０元／ｔ，ＩＩ级粉煤灰９０元／ｔ，砂１５元／ｍ，碎ＦＤＮ高效减水剂３８００元／ｔ。石２５元／ｍ，
从表４可以看出，密实骨架设计的配合比较商混站配合比平均每立方米混凝土节约成本５￣１０元，经济效益显著，密实骨架设计的致密配合比非常适于在商品混凝土搅拌站中应用。
表５
编号Ｃ３０Ｃ５０
原材料用量（／ｋｇ／ｍ３）
水１７０１６５
水泥１４０３５０
粉煤灰１４０４０
矿粉１４０１５０
砂７１８７１８
石１０７７１０７７
４．１大体积混凝土配合比
根据ＪＧＪ５５－２０００《普通混凝土配合比设计规程》、ＧＢ／Ｔ５００８０－２００２《普通混凝土拌合物性能试验方法》、ＧＢ／Ｔ５００８１－
抗压强度／ＭＰａ
弹模／ＧＰａ２８ｄ３９．２４１．６
凝结时间／ｈ初凝２０２４
终凝２４２７
坍落度／ｃｍ０ｈ２２２０
１ｈ１８１８
大体积混凝土配合比
减水剂８．３４９．８
３ｄ－４０
７ｄ３１４２．３
２８ｄ４５６２．３
２００２《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行了大量的混凝土配合比及耐久性能试验，选定配合比如表５。
系数，在采取有效的温控措施并合理施工后，可以防止主墩下塔柱实心段混凝土和承台混凝土产生有害温度裂缝。
４．２东沙大桥大体积混凝土温控效果
温控计算采用武汉理工大学《大体积混凝土施工期温度场及温度应力场计算程序》进行。大体积混凝土最大主应力及劈裂抗拉强度见表６、７。
表６
最大主应力Ｃ３０承台１Ｃ３０承台２Ｃ５０实心段
３ｄ０．７６０．９００．９１表７
劈裂抗拉强度Ｃ３０承台
１
５结论
（１）探索出一种利用ＩＩ级粉煤灰和细砂制备密实骨架堆积高性能混凝土的配合比设计方法。将ＩＩ级粉煤灰当作微集料，填充砂、石的空隙，获得混凝土最密实结构，从而达到减少混凝土中水泥用量和单位用水量。
（２）采用本文提出的密实骨架堆积设计方法，可以利用ＩＩ级粉煤灰制备高性能泵送混凝土，其配合比与商品混凝土搅拌站相同强度等级混凝土配比相比，单位立方米水泥用量可降低１０￣３０ｋｇ，综合比较每立方米成本可降低了５￣１０元，非常适合在商品混凝土搅拌站中应用。
（３）采用本文提出的密实骨架堆积设计方法，仅使用１４０、３５０ｋｇ／ｍ３的Ｐ・Ｏ４２．５水泥就可分别配制出Ｃ３０、Ｃ５０高性能泵送抗裂大体积混凝土。该成果成功应用于广东东沙大桥承台和主墩下塔柱实心段大体积混凝土工程，实测混凝土内最高温度分别为４８．９、５５．４７℃，内外温差均小于２０℃；同时采取有效的Ｃ３０、Ｃ５０大体积混凝土各龄期温度应力均小于混凝温控措施，
大体积混凝土最大主应力
７ｄ１．０７１．１６１．２１
１４ｄ１．７０１．７３／
２８ｄ２．１３２．３２２．４０
ＭＰａ后期２．２４２．６３２．７０ＭＰａ２８ｄ３．８１３．９８
注：１为承台第一层，２为承台第二层，以下同。
大体积混凝土劈裂抗拉强度３ｄ１．４５１．６５
７ｄ１．９６２．４８
１４ｄ３．１５／
Ｃ５０实心段
根据混凝土劈裂抗拉强度测试结果可知主墩下塔柱实心段大体积混凝土Ｃ５０和承台混凝土Ｃ３０在施工期内劈裂抗拉强度高于大体积混凝土内温度主拉应力，均有１．６的抗裂安全
・９・
土抗拉强度，没有裂纹，达到了设计要求。
参考文献：
［１］黄兆龙，湛渊源．粉煤灰混凝土掺配比技术［Ｊ］．粉煤灰综合利用，２００２（５）．［２］Ｐｉｎｇ－ＫｕｎＣｈａｎｇ，Ｃｈａｏ－ＬｕｎｇＨｗａｎｇ．ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＨｉｇｈ－Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
ＣｏｎｃｒｅｔｅｔｏＨｉｇｈ－ＲｉｓｅＢｕｉｌｄｉｎｇｉｎＴａｉｗａｎ［Ｊ］．ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＳｔｒｕｃｔｕｒａｌ２００１，４（２）．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，
［３］刘军，王玲玲，王东山，等．混凝土矿质混合料致密配比设计模式分
２００４（３）．析［Ｊ］．哈尔滨工业大学学报，
［４］贾国强，庄清金．高性能粉煤灰混凝土配合比设计［Ｊ］．福建建筑，２００５（Ｚ１）．
［５］谢咸颂，吕洁，杨意民．普通混凝土配合比经验设计法［Ｊ］．工业建筑，
２００６（２）．
作者简介：丁庆军（１９６２－），男，教授，主要从事高性能水泥与混凝土
的研究。
单位地址：武汉理工大学材料科学与工程学院（４３００７０）联系电话：０２７－８７６６８６０２
・上接第３页
一些，表明冻融循环对粘结强度的影响大些；当出现钢筋锈胀裂缝后，粘结强度的下降相对平缓，说明钢筋锈胀后冻融循环对粘结强度的影响减小。
参考文献：
［１］贡金鑫，何世钦，郭育霞．盐环境中冻融循环对钢筋与混凝土粘结性
２００５，４５（３）：４０５－４０９．能的影响［Ｊ］．大连理工大学学报，
［２］何世钦，贡金鑫，王海超．盐冻环境下钢筋与混凝土的粘结机理与退
图７
极限荷载与冻融次数的关系
２００５，３５（１２）：１９－２２．化模型［Ｊ］．工业建筑，
［３］王传志，滕智明．钢筋混凝土结构理论［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版
社，１９８５．
水运工程混凝土试验规程［Ｓ］．北京：人民交通出版社，［４］ＪＴＪ２７０－８９，
１９９８．
［５］何世钦，贡金鑫，王海超．钢筋混凝土梁中锈蚀钢筋粘结性能的试验
２００６，３８（１２）：２１６７－２１７０．研究［Ｊ］．哈尔滨工业大学学报，
作者简介：王海超（１９６０－），男，结构工程博士，教授，主要从事混凝土
结构耐久性、高性能混凝土材料、先进建设技术、结构试验方面的研究工作。
（２６６５１０）单位地址：山东省青岛市黄岛区前湾港路５７９号联系电话：０５３２－８８０３２０３９
３结论
（１）在相同冻融循环次数下，腐蚀率较小时，随着腐蚀率的增加，粘结强度提高；腐蚀率继续增大，粘结强度开始降低。冻融循环次数为０，５次时，规律基本相似。冻融循环次数增大时，钢筋腐蚀率的影响开始减小。对冻融次数２５次后又腐蚀的试件，其粘结－滑移性能有很大变化，粘结性能需要进一步的研究。
（２）对经过冻融循环后钢筋腐蚀的粘结试件，随着冻融循环次数的增加，极限粘结强度减小，表明粘结性能随冻融循环逐渐退化。对于混凝土未锈胀开裂的试件，粘结强度下降快速
・上接第６页
（３）Ｈ２的曲线在Ｈ１之下，２４ｈ的收缩率降低幅度达１０．１％，再次说明了石灰石粉有抑制收缩的作用。
参考文献：
［１］黄国兴，惠荣炎．混凝土的收缩［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，１９９０：１－３０．［２］严吴南，蒲心诚，王冲，等．超高强混凝土的化学收缩与干缩研究［Ｊ］．
施工技术，１９９９，２８（５）：１７－１８．
［３］冯乃谦．高性能混凝土结构［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００４：２１３－２２４．王冲，王志军，等．Ｃ１００￣Ｃ１５０超高强高性能混凝土的强度［４］蒲心诚，
及变形性能研究［Ｊ］．混凝土，２００２（１０）：３－７．
ＲｙｏｉｃｈｉＳａｔｏ，ＫｅｎｊｉＫａｗａｉ．Ａｕｔｏｇｅｎｏｕｓｓｈｒｉｎｋａｇｅｏｆｈｉｇｈ－［５］ＹａｎｇＹａｎｇ，
ｓｔｒｅｎｇｔｈｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｓｉｌｉｃａｆｕｍｅｕｎｄｅｒｄｒｙｉｎｇａｔｅａｒｌｙａｇｅｓ［Ｊ］．２００５（３５）：４４９－４５６．ＣｅｍｅｎｔａｎｄＣｏｎｃｒｅｔｅＲｅｓｅａｒｃｈ，
作者简介：殷慧（１９８３－），女，在读硕士研究生，研究方向为土木工程
耐久性。
（５１８０６０）单位地址：广东省深圳市深圳大学杜衡阁９０７联系电话：０７５５－２６７３３２０４
４试验结论
（１）混凝土在不同的养护条件下，其体积变形值差别较大。空气的相对湿度越低，混凝土的收缩越大，而水养护的混凝土会出现湿胀变形的现象。
（２）胶集比对体积变形的影响显著，混凝土的收缩主要是水泥石的收缩，集料起着抑制收缩的作用。
（３）在超低水胶比范围内，随水胶比的降低，混凝土的收缩减小。
（４）超高强高性能混凝土的前期体积变形发展特别快，特别是沉降收缩和自收缩，后期发展则较为缓慢，３ｄ与２８ｄ的体积变形比值大多高于０．５０。
（５）石灰石粉具有抑制混凝土收缩的作用。
・１０・