掺外加剂混凝土配合比设计现代配合比设计手册

1、第六章 掺外加剂混凝土配合比设计第一节 掺减水剂的普通混凝土配合比设计掺减水剂普通混凝土的配合比可在不掺减水剂普通混凝土的基础上加以调整，减水剂所占的质量和体积不(明矾石膨胀剂等例外)。普通混凝土的配合比设计按jgj/t55-2000技术规定进行。掺减水剂混凝土配合比视下列六种情况加以调整。一、提高混凝土强度为了提高自然养护构件的产量，加速模板周转，缩短混凝土的热处理时间，或为了通过混凝土的强度等级时，减水剂的品种和掺量应符合有关要求，如木钙掺量为水泥质量的0.2%1.3%，一般取0.25%；my减水剂为0.2%0.5%；wn-1型减水剂为0.25%；ch减水剂为0.2%0.3%，一般为0.2

2、5%；tmn型减水剂为0.35%0.4%；nno减水剂为0.5%1.0%；fdn高效减水剂为0.2%1%等等。配合比设计方法如下：1水泥用量与不掺减水剂时相同；2流动性与不掺减水剂的混凝土相近，利用减水剂可以减少单位体积混凝土的用水量(即减小水灰比提高混凝土强度)；3砂率减少1%3%，计算砂石用量；4试拌与调整，若和易性过大则可减少用水量，若强度已满足要求则可减少减水剂用量。施工中往往仅减少用水量，而砂石量不变，从而造成混凝土的体积减小。例1 预制钢筋混凝土构件用c30混凝土，施工要求流动为35，采用42.5级普通硅酸盐水泥，实测强度为43.0mpa，中砂，碎石最大粒径为15，若某高效减水剂的

3、为c×0.5%时的减水率15%，求用高效减水剂提高强度时的混凝土配合比，并预测混凝土28d的强度。解 1首先用普通混凝土的配合比设计方法，求得普通混凝土组成材料用量其方法步骤如下：计算混凝土配制强度fcu,o=fcu,k+1.645,查表得=5mpa，则fcu,o=30+1.645×5=38.23 (mpa)；计算所要求的水灰比w/c=aa×fce/(fcu,o+aa×ab×fce)=0.46×43.0/(38.23+0.46×0.07×43.0)=0.50；查表得混凝土用水量mwo=210kg；计算水泥用量mco

4、=mwo/(w/c)=210÷0.5= 420kg；由混凝土砂率表得s=35%；计算粗细集料用量，按质量法取假定密度为2400kg/m3,并将有关数据代入下式mco+mgo+mgo+mwo=2400;mso/(mso+mgo)=35%,得mso=620kg;mgo=1150kg；试拌与调整:若混凝土坍落度与强度满足要求，实测表观密度为2425kg/m3，则调整系数为2425/ 2400=1.01,则各种材料均乘以1.01得，水泥424kg，砂626，石1162，水212kg。2在求得普通混凝土材料用量后，即可进行掺减水剂混凝土的配合比设计。其方法步骤如下：水泥用量与不掺减水剂相同；流

5、动性与不掺减水剂的混凝土相近，利用减水剂可以减少单位体积混凝土的用水量(即减小水灰比通过混凝土强度)。砂率减小1%3%，计算砂石用量。试拌与调整。若稠度过大则可减少用水量，若强度已满足要求则可减少减水剂用量。施工中往往仅减少用水量，而砂石用量不变，从而造成混凝土的体积减小，应引起注意。利用减水剂提高混凝土的设计配合比，计算如下：水泥用量不变，为424kg；用水量为212×(1-15%)=180kg；水灰比w/c=180/424=0.42，灰水比2.38；减水剂用量424×0.5% =2.12kg；砂率减小2%，即s=33%；砂石总用量=2425-424-180=1821kg

6、；砂用量=1821×33%=601kg；石用量1821×(1-0.33)=1220kg。经试拌，坍落度满足要求，混凝土表观密度假定的2425kg/m3相符，则混凝土配合比为水泥:砂:石:水=1:1.42:2.88:0.42标准养护下混凝土28d强度为fcu,k=0.46fce(c/w-0.07)=0.46×43×(2.38-0.07)=45.7mpa由此可见，应用减水率为15%左右的高效减水剂，混凝土强度提高了15.7mpa。二、节约水泥1利用减水剂可以减少单位体积混凝土的水泥用量，一般可减少5%15%。2水灰比不变(或稍有减小)，按比例减少用水量。3砂

7、率保持不变，计算砂石用量(即减少的水泥和水的体积由砂石弥补)。4试拌与调整：当稠度不合适时，保证水灰比的不变情况下调整用水量；当强度不合适时，调整水灰比或改用引气量少的减水剂。施工中要注意的是水泥用量不得小于gbj204-83规定的最低水泥用量。在大体积混凝土中为了避免节省水泥后胶结构料太少，可掺加部分粉煤灰。例2 木质素磺酸钙减水剂掺量为c×0.25%时可节省水泥8%左右，求例1中利用减水剂节省水泥后的混凝土配合比。解 水泥用量=424×(1-8%)=390kg；水灰比稍减小，取w/c=0.48；用水量=390×0.48=187 kg；木质素磺酸钙减水剂用量=3

8、90×0.25%=0.98kg；砂率不变s=35%；砂石总量=2425-390-187= 1848kg；砂用量=1848×35%=647kg=；石用量1848-647=1201kg。若经试验，稠度及强度满足要求，而实测表观密度为2400kg/m3，则调整系数为2400/2425= 0.99，故各种材料均乘以0.99：水泥=386kg；砂=641kg；石=1189kg；水=185kg。混凝土配合比:水泥:砂:石:水=1:1.64:3.05:0.48。三、既提高强度又节省水泥如自然养护构件的生产中，既要提高构件的产量和质量，又希望节省水泥；蒸养混凝土中既要缩短热处理时间或提高脱

9、模强度，又希望节省水泥，配合比按如下方法调整：1根据具体情况决定水泥用量。当要求节省水泥量多时，则强度提高得少些。2拌和物稠度与普通混凝土相近，试拌确定用水量。其水灰比比不加者小。3砂率不变或减少1%2%，计算砂石用量。4试拌和调整。当强度富余过多或偏低时，可调整水灰比。例3 求例1中用高效减水剂节省水泥10%时的混凝土配合比,并预测混凝土的28d强度。解 水泥用量424×(1-10%)=382kg；经试拌，高效减水剂掺量c×0.5%，水灰比0.48时，坍落度35，则用水量=382×0.48=183kg；砂率不变=35%；砂石总量=2425-382-183=186

10、0kg；砂用量=1860×35%=651kg；石用量=1860×(1-35%)=1209kg；经试拌实测表观密度与假定计算表观密度值一致，则混凝土配合比为水泥:砂:石:水=1:1.70:3.16:0.48；标准养护28d的混凝土抗压强度：fcu,k=0.46×43×(1/0.48-0.07)=39.8mpa。四、提高混凝土拌和物的稠度任何一种减水剂均可用来提高混凝土拌和物的稠度，应根据其使用要求来选用。常用的是木质素磺酸钙，当要求和易性显著提高时宜用高效减水剂，泵送混凝土宜用引气型减水剂。配合比设计方法：1水泥用量和水灰比不变(或水灰比稍有减小)。2砂率

11、适当增大。配制大坍落度混凝土时砂率增大3%5%(砂率增大到40%左右)，并加入适量粉煤灰。3试拌与调整。当流动性过大时减少减水剂的掺量；当保水性较差时，减水用水量或适当增加砂率；当和易性不能满足设计要求时，可改用高效减水剂。施工中常忽视的是砂率的调整，从而使拌和物的保水性及粘聚性较差，坍落度都无法测试。例4 计算用af型高效减水剂将例1的混凝土配成坍落度18左右大流动性混凝土。解 水泥用量不变=424kg；水用量不变=212kg；砂率提高5%，=40%；砂石总用量=2425-424-212=1789kg；砂用量=1789×40%=716kg；石用量=1789×(1-40%)

12、=1073kg。经试拌af减水剂掺量c×0.5%时坍落度18左右，粘聚性、保水性也较好，实测表观密度与假定的计算表观密度相近。则混凝土配合比为水泥:砂:石:水=1:1.69:4.02:0.50。五、既提高流动性又节省水泥这时，常用普通减水剂，也可用低掺量的高效减水剂。配合比按以下方法调整：1根据具体要求确定水泥用量，节省水泥用量多时流动性改善少。2水灰比保持不变(或稍有减小)，经试拌确定用水量。3砂率基本不变。当流动性较大时，砂率提高1%3%，由此计算砂石用量。4试拌。若流动性过大或过小，则保持水灰比不变下减少或增加水泥和水的用量。例5 计算用木质素磺酸钙减水剂,将例1中节省水泥5%

13、,坍落度能提高的混凝土配合比。解 水泥用量=424×(1-5%)=403kg；水灰比稍减小，取w/c=0.48；用水量=403×0.48=193 kg；砂率取35%；砂石总量=2425-403-193=1829kg；砂用量=1829×35%=640kg；石用量=1829×65%=1189kg。经试验，木质素磺酸钙掺量为c×0.25%时坍落度8(即满足要求)，强度也合适，但实测表观密度为2400kg/m3，则调整系数为2400/2425=0.99,故水泥399kg；砂634 kg；石1811kg；水191kg；混凝土配合比为水泥:砂:石:水=1:

14、1.59:4.54:0.48。六、既提高流动性又提高强度特别要求提高强度时，宜用高效减水剂(冬季用早强减水剂)。配合比设计方法为：1水泥用量保持不变。2根据要求的流动性用试拌确定用水量。当流动性提高得多，则强度提高得少。3砂率基本不变，计算砂石用量。4试拌与调整。在满足和易性的情况下，当强度太高时可减少减水剂掺量，增大水灰比；当强度不足时，增加减水剂掺量，减小水灰比或增加水泥用量。例6 要求用高效减水剂，将例1中混凝土坍落度提高到10左右，早期强度和质量尽量提高，计算其配合比。解 水泥用量=424kg；经试拌，高效减水剂掺量c×0.5%，水灰比0.48时坍落度为10左右。则用水量=4

15、24×0.48=204kg；砂率取35%；砂石总量=2425-424-204=1797kg；砂用量=1797×35%=629kg；石用量=1797×65%=1168kg；经试验满足要求，则混凝土配合比为水泥:砂:石:水=1:1.48:2.75:0.48。第二节 掺引气剂的普通混凝土配合比设计配合比设计的方法与不掺引气剂的普通混凝土基本相似，不同之处是要考虑掺入引气剂后混凝土强度的降低和用水量的减少。可用体积法或质量法进行计算。以下为采用体积法计算的。配制室内受冻害部件c20引气混凝土，机械搅拌、机械振捣，坍落度35。原材料：普通42.5级水泥，c=3.1；砂子：m

16、k=2.7，s=2.65，'s=1490kg/m3；卵石：最大粒径30mm，g=2.73，'g=1500kg/m3；水：自来水；引气剂为水泥用量的0.02%；含气量为混凝土体积的5%。试计算初步配合比。1计算水灰比fcu,o=fcu,k+1.645=26.58mpa(查表为4mpa)要求配制的引气混凝土的含气量为5%，不掺引气剂的普通混凝土的含气量一般为1%2%，按1.5%考虑。引气混凝土的含气量在普通混凝土的基础上还应增加3.5%。为了补偿这部分强度损失，必须将配制强度作如下调整：因每增加含气量1%，抗压强度决定3%5%，若降低以5%计，则强度总降低为5×3.5%=

17、18%；则fcu,o修=26.58/(1-18%)=32.41mpa，故w/c=aafce/(fcu,o修+aaabfce)=0.48×42.5×1.13/(32.41+0.48×0.33×42.5×1.13)=0.58；对照jgj/t55-2000中表2-24规定的水灰比最大限值为0.55，故采用0.55，符合耐久性要求。2确定用水量 查jgj/t55-2000中表2-28，得mwo=170kg。因掺引气剂后，达到同样坍落度可减水9%，经过修正后，用水量为：170-170×9%=155kg。3计算水泥用量 mco=mwo/(w/c)

18、=155/0.55=282kg；对照jgj/t55-2000中耐久性规定的最小水泥用量表复核，水泥用量符合耐久性要求。4确定砂率 查jgj/t55-2000中表2-23，选用s=0.325计算砂石用量 用水量(体积)vw=155(l)；水泥用量(体积)282/3.1=91(l)；空气含量v空气=50(l)；砂石体积1000-(155+91+50)=704(l)；解联立方程mso/2.65+mgo/2.73=704;mso/(mso+mgo)得mso=610kg；mgo=1297kg。引气剂用量为0.02%×282=56.4g。6计算初步配合比见表6-1。 表6-1卵石最大粒径坍落度(

19、)空气含量(%)水灰比(w/c)砂率(%)每立方米混凝土材料用量水泥(kg)水(kg)砂(kg)卵石(kg)引气剂(g)30()305050.5532282155610129756.4第三节 掺高效减水剂的高强混凝土配合比设计高强混凝土的划分标准在国内外是不一致的。根据我国的情况，在钢筋混凝土结构设计规范中对混凝土强度等级的适用范围是小于c60，这个范围的混凝土属普通混凝土；c60到c100之间的属高强混凝土；大于c100属超高强混凝土。获得高强度的混凝土有多种途径，如用干硬混凝土采用振动加压、压蒸釜养生、聚合物浸渍、改善集料界面以及采用高强度水泥掺加高效减水剂等方法。而应用掺加高效减水剂的途

20、径并不改变混凝土的成型工艺，也不需加附加设备，因而是配制高强混凝土的一种有效途径。一、原材料选择配制c80及以上的混凝土，需选用52.5级以至更高的纯熟料水泥，目前国产的五羊水泥及高强度明矾石水泥等均能选用。粗集料宜用碎石，石质强度超过100mpa，无风化、针片状含量要限制，一般的石灰岩、辉绿岩和花岗岩均能选用。细集料宜用中粗砂。外加剂宜选用非引气型高效减水剂，国内现有生产的nf、unf、fen、crs等均能用。根据工程需要还可复合某些外加剂。二、配合比设计根据试验室研究以及工程实践的初步经验，有以下几点可供配合比设计时参考。1水灰比为0.270.32。配制c80混凝土宜选用水灰比0.300.

21、32，配制c100混凝土宜选用0.27左右。2水泥用量不宜少于500kg/m3,配制c80混凝土宜用550kg/m3,配制c100宜用550kg/m3。3砂率，一般为0.250.32，c80混凝土宜选用0.30，强度越高砂率宜选得越小。4高效减水剂掺量一般控制在水泥用量的1%左右。太小如低于0.7%，则混凝土强度有降低趋势；过大如高于1.5%，则可增大坍落度，但强度增长已不明显。配合比设计时参考上述数值按绝对体积法或质量法(高强混凝土表观密度2500kg/m3设计)进行。待得到参考配合比后需进行试验室或现场试配，并根据工程技术要求及施工条件进行适当调整，试验数据满足要求后才能用于工程上。例7

22、现有硅酸盐水泥52.5级，c=3.15g/cm3；石灰岩碎石，粒径0.52，g=2.70g/cm3；砂子mk=2.70，s=2.65g/cm3；nf高效减水剂，粉剂。试配c80高强混凝土，求出配合比。坍落度要求46。解1 根据参考配合比的建议，用绝对体积法计算1取水泥用量mco=550kg/m3；w/c=0.30；则用水量mwo=mco×(w/c)=550×0.30=165kg2砂率取0.303按绝对体积法和砂率的定义用方程式，把已知条件代入可得，砂重532kg石子重1242kg。4选nf减水剂为水泥重的1%，即为5.5kg。解2 用质量法(高强混凝土表观密度2500kg/

23、m3)计算：1取水泥用量mco=550kg/m3；w/c=0.30；则用水量mwo=mco×(w/c)=550×0.30=165kg2砂石总重=2500-550-165=1785kg3砂率取0.30，则砂重=1785×0.30=536kg,石重=1785×0.70=1249kg4选nf减水剂为水泥重的1%，即为5.5kg。上述两种方法均适用于高强混凝土的配合比设计。得到上述配合比后进行试拌，使其坍落度满足设计要求，然后成型试件，待28d强度亦满足设计要求后则可成为施工配合比。若上述坍落度和强度不满足要求则需调整。若采用裹砂或净浆裹石的工艺措施，则水泥用量

24、可减少，水灰比可适当增加，经现场试验达到预期要求后可使用。三、工程应用实例1某工程，防护大门为带弦杆式的双扇拱形钢筋混凝土门，原设计强度等级为c35，每扇门重约350t。有关部门要求提高抗力，希望根据现场现有施工水平，在不增加门重情况下尽量采用强度高的混凝土。根据已有的试验成果、材料来源、工程要求，经过综合分析，采用了掺高效减水剂来配制高强混凝土。1现场设备情况：375l强制式搅拌机及高强振捣棒，作业平台用两台卷扬机提升。2原材料：水泥为62.5级；石子为花岗岩，石质较差，风化较严重；砂为中砂；减水剂选用nf高效减水剂。3配合比选择：经清华大学工程结构试验室和使用单位的试配，考虑施工期在炎热的

25、夏季(7月份)，而且新拌混凝土要经过几十米的溜槽(并有一较大拐脖子)才能进入施工平台，再用小车推至有关部位用铁锹倒入模板内，因而坍落度有较大损失。为便于施工，要求坍落度不小于10，而强度达到c80。参考以往研究成果，针对工程特点及现场条件，采用了水泥为600kg/m3，水灰比为0.29，砂率为32%，减水剂nf掺量为水泥重的1%，外加缓凝剂酒石酸0.3。其配合比及试验结果如表6-2，据试验室和现场试配结果，认为表6-2中的配合比可以满足预期要求。 表6-2项目材料每立方米混凝土材料用量(kg)水灰比砂率(%)坍落度()抗压强度(mpa)水泥水砂石nfta规格62.5级中砂0.520.29321

26、085用量60017454811656.00.182日本于1975年3月建成的安家川铁路桥,是一座上承式预应力桁架桥,跨径45m，桥梁全长305.06m，主桁架高5.45m，节间距4.5m，混凝土的设计标准强度为80mpa，节点接缝现场浇注混凝土为60mpa，横梁和桥面板为40mpa。主构件由日本混凝土公司川岛预制构件厂制作。混凝土所用材料及配合比见表6-3。从表6-3可看出，预制厂生产的主构件达到了预期的要求。 表6-3 项目材料每立方米混凝土材料用量(kg)水灰比砂率(%)坍落度()抗压强度(mpa)水泥水砂石减水剂规格密度3.17河砂,视密度2.03，mk=2.39碎石最大粒径2，视密度

27、2.60聚烷基丙烯基磺酸钠0.3039.512±2.598.4用量53015967710357.95我国已有一些单位在铁路工程应用的轨枕等预应力构件中应用c60混凝土，实际强度可达70mpa左右。第四节 掺外加剂的防水混凝土配合比设计外加剂防水混凝土是在混凝土拌和物中加入少量改善混凝土抗渗性的有机或无机物，以适应工程防水需要的混凝土。目前国内外采用的防水混凝土用外加剂以有机物为主，如引气剂、减水剂及三乙醇胺早强剂、氯化铁防水剂等等。防水混凝土的适用范围 表6-4种类最高抗渗等级特点适用范围外加剂防水混凝土引气剂防水混凝土p>22抗冻性好适用于北方高寒地区，抗冻等级要求较高的防水

28、工程及一般防水工程，不适于抗压强度大于20mpa或耐磨性要求较高的防水工程减水剂防水混凝土p>22拌和物流动性好适用于钢筋密集或捣固困难的薄壁型防水构筑物，对混凝土凝结时间(促凝或缓凝)和流动性有特殊要求的防水工程(如泵送混凝土工程)三乙醇胺防水混凝土p>38早期强度高、抗渗等级高适用于工期紧迫，要求早强及抗渗等级较高的防水工程及一般防水工程氯化铁防水混凝土p>38密实性好，抗渗等级高适用于水中结构的无筋少筋厚大防水混凝土工程及一般地下防水工程，砂浆修补抹面工程，不宜用在接触直流电源或预应力混凝土及重要的薄壁结构一、类别及防水机理外加剂防水混凝土根据其掺外加剂的不同可范围四类

29、，即引气剂防水混凝土、减水剂防水混凝土、三乙醇胺防水混凝土和氯化铁防水混凝土。其防水机理分别为：1引气剂防水混凝土是在混凝土拌和物中掺入微量引气剂(常用的有松香酸钠和松香热聚物两种)而配制成的混凝土。引气剂是一种具有憎水作用的表面活性物质，它可显著降低拌和水的表面张力，通过搅拌在混凝土拌和物中产生大量微小、均匀密闭的气泡，从而改善和易性，减少泌水和分层离析，因而达到同样稠度时用水量可减少的。同时由于引入了封闭性气泡，对抗渗是有利的。2减水剂防水混凝土混凝土中掺加减水剂后，由于其减水作用，可以大大降低拌和物用水量，减少混凝土中游离水，从而相应减少水分蒸发后留下的毛细孔体积，提高混凝土的密实性。同

30、时由于减水剂的分散作用，使水泥成为单颗粒状均匀分布。加之引入少量封闭性的小气泡，改善了混凝土中孔结构分布状况，使毛细孔更加细小和均匀分散。鉴于上述原因，改善了混凝土的抗渗性能。3三乙醇胺防水混凝土在混凝土中掺入微量三乙醇胺，可以加速水泥的水化，使水泥在早期生成较多的水化产物，这些水化产物在形成过程中能夺取混凝土中的游离水变成水化产物的结合水，而结合水是不蒸发的，因而也就减少了游离水蒸发留下的毛细孔，从而提高了混凝土密实性，改善了抗渗性能。4氯化铁防水混凝土氯化铁防水剂的主要成分是氯化铁、氯化亚铁和硫酸铝。它与水泥水化过程中析出的氢氧化钙反应，生成氢氧化铁和氢氧化铝等不溶于水电胶体，这些不溶于水

31、的胶体填充于混凝土中孔隙间，增加了密实度。生成的氯化钙激化了熟料矿物，使其加速水化，并与硅酸二钙、硅酸三钙和水化合成氯硅酸钙和氯铝酸钙晶体，也可填充孔隙，提高混凝土密实性。生成的硫酸钙则与铝酸三钙和水合成硫铝酸钙晶体，产生微小体积膨胀，增加混凝土密实性。二、引气剂防水混凝土的配制引气剂防水混凝土是在混凝土拌和物中掺入微量(占水泥质量万分之几到十万分之几)引气剂配制而成的防水混凝土。影响引气剂防水混凝土的因素很多，归纳起来可分为二类，一类是原材料方面的因素，另一类是工艺方面的因素。其关键是在于含气量的多少。因而要取得满足工程要求的恰当配合比必须分析影响含气量的因素。引气剂掺量含气量的多少首先取决

32、于引气剂的掺量，掺量的不同会引起混凝土内部结构的差别并影响混凝土的各种性能。据有关单位的试验，混凝土由不掺引气剂到掺入约万分之几的引气剂时，含气量显著增加，拌和物坍落度也显著增加，表观密度及混凝土强度则明显下降；当引气剂掺量由万分之一进一步增加时，以上性能的变化率逐步下降；含气量增加到一定限度后，若再加多，其中有一部分气泡会合并，致使气泡大小不一而且间距不等，影响了混凝土结构，使其性能变坏。因此，引气剂掺量必须在某一合适范围内，在一定的引气剂掺量及含气量范围内，可使混凝土抗渗性最高，见表6-5。综上所述，从改善混凝土内部结构、提高抗渗及保持应有的混凝土强度出发，引气剂掺量选择应以获得3%6%的

33、含气量为宜。此时，松香酸钠的掺量约为万分之一到万分之三。2水灰比水灰比不仅决定着混凝土内毛细管网的数量及大小，而且对形成的气泡数量与质量也有很大影响，因此，引气剂防水混凝土的水灰比对抗渗的影响显著。引气剂不同掺量与抗渗压力 表6-5松香酸钠掺量(%)含气量(%)吸水率(%)抗渗压力(mpa)透水高度()0110.11.40.014.59.1>2.211.50.035.69.3>2.2120.056.59.2>2.212.50.18.09.71.8注：混凝土水灰比为0.55，水泥用量为280kg/m3。水灰比不同时，引气剂的极限掺量也不同，为了使含气量不超过6%，以保持防水混凝

34、土的抗渗性能满足要求，其适用范围大致如下：水灰比=0.50，引气剂掺量为万分之一到万分之五；水灰比=0.55，引气剂掺量为万分之0.5到万分之三；水灰比=0.60，引气剂掺量为万分之0.5到万分之一。水泥和砂子水泥和砂子的比例，决定了混凝土的粘滞性，水泥所占比例越大，混凝土粘滞性越大，含气量越小。如果增加砂子比例，则物料摩擦机会增加，混凝土的含气量增加。引气剂对水泥品种的适应较好，只要掌握合适的含气量，即可保证混凝土的各项性能。一般水泥为250300kg/m3,砂率为28%35%，砂的细度模数在2.6左右为宜。引气剂防水混凝土配制要求如表6-6，参考表时可用绝对体积法得到配合比。在工程应用时，

35、经现场试配并作局部调整以满足工程要求和施工条件要求。引气剂防水混凝土配制要求 表6-6项目要求引气剂掺量(%)以使混凝土获得3%6%的含气量为宜，松香酸钠掺量约为0.010.03%，松香热聚物掺量约为0.1%含气量(%)以3%6%为宜，此时拌和物容重降低不得超过6%，混凝土强度降低值不得超过25%坍落度()3050水泥用量(kg/m3)250，一般为280300，当耐久性要求较高时，可适当增加用量水灰比0.65，以0.50.6为宜，当抗冻性耐久性要求较高时，可适当降低水灰比砂率(%)2835灰砂比1:21:2.5砂石级配1020:2040=30:7070:30或自然级配工程应用实例1包钢水源某

36、进水构筑物，工程位于黄河河道中，经常经受洪水冲刷或冰块冲击。水位变化幅度可达6m之多，每年冰冻期约45个月，最低温度在-18.6到-29.3之间。设计要求混凝土强度等级为c20，抗渗标号4，抗冻蚀100次，同时根据工程情况规定必须采用火山灰质硅酸盐水泥，以抵抗硫酸盐型水的侵蚀。该工程施工时采用了引气剂改善火山灰水泥混凝土的抗冻性，取得显著效果，至今已二十多年历史，构筑物外观完整无缺，质量很好。2某港外海防波堤，位于潮差部位，处于海水侵蚀下，频繁经受冻融作用每年约冻融81次。解放前曾用普通混凝土方块或醛做成防波堤，使用35年，最多十来年即遭受严重破坏或全部崩散。解放后采用引气剂混凝土制作的混凝土

37、方块或圈，使用二十多年，至今仍较完好。这充分显示了引气剂对提高混凝土抗渗、抗冻、抗侵蚀性及耐久性的重要作用。三、减水剂防水混凝土的配制按对混凝土凝结时间的影响，减水剂有分为标准型、缓凝型和早强型三种。一般混凝土中常用标准型，如nf或mf等。冬季施工和需要早强的混凝土采用早强型减水剂。用nf、mf等与早强剂复合使用属早强型减水剂。糖蜜及木质素磺酸钙均属于缓凝型减水剂，适用于大坝、大型设备基础及夏季施工的混凝土。表6-7是已在防水混凝土应用这有成效的几种减水剂。用于防水混凝土的几种减水剂 表6-7种类优点缺点适用范围木质素磺酸钙1有增塑及引气作用，提高抗渗等级最为显著2有缓凝作用，可推迟水化热峰值

38、出现3可减水10%15%或增强10%20%4价格低廉、货源充足1分散作用不及nno、mf、jn等高效减水剂2温度较低时强度发展缓慢，需与早强剂复合作用一般防水工程均可使用，更适用于大坝、大型设备基础等大体积混凝土工程和夏季施工多环芳香族磺酸钠nno1均为高效减水剂减水12%20%，增强15%20%2可显著改善和易性，提高抗渗性3mf、jn有引气作用，抗冻性抗渗性较nno好4jn减水剂在同类减水剂中价格最低，仅为nno的40%左右nno型货源少，价格较贵mf型生成气泡较大，需用高频振捣器排除气泡，以保证混凝土质量防水混凝土工程均可使用，冬季气温低时，使用更为适宜mfjnfdnunf糖蜜1分散作用

39、及其他性能均同木质素磺酸钙2掺量少，经济效果显著 3有缓凝作用由于可从中提取酒精丙酮等副产品，因而货源日趋减少宜于就地取材，配制防水混凝土不同减水剂的适宜掺量如表6-8所示。 表6-8种类适宜掺量(占水泥质量%)备注木钙、糖蜜0.20.3掺量0.3%，否则将使混凝土强度降低及过分缓凝nno、mf0.51在此范围内只稍微增加混凝土造价，而对混凝土其他性能无大影响jn0.5减水剂防水混凝土的配制，可遵循普通防水混凝土的一般规定，不同点在于视工程需要而调节水灰比。设计一般采用绝对体积法。考虑以下原则：1水泥用量由混凝土强度定。水泥用量常不低于300kg/m3，一般为300kg/m3左右。2砂石材料符

40、合国家标准，砂率不低于35%；对钢筋稠密、厚度较小、埋设件较多等不易浇捣施工的工程，可将砂率提高到40%左右。3水灰比 确定水灰比主要依据抗渗要求和施工和易性，其次考虑强度要求，一般控制在0.50.6范围。抗渗等级要求大于p12，强度又要求大于30mpa，水灰比可降到0.450.50。由上述三项控制数即可按绝对体积法计算其配合比。减水剂的掺量，nf,nno,mf等为水泥用量的0.5%1.0%；糖蜜、木钙等为水泥用量的0.2%0.3%。由于减水剂对水泥有高度的扩散作用，从而使混凝土的和易性得到显著改善。在相同配合比情况下，掺入减水剂比不掺减水剂的防水混凝土坍落度明显增大，其增大值随减水剂的品种、

41、掺量和水泥品种而异，一般情况混凝土坍落度增大值见表6-9。坍落度增大值还与掺减水剂混凝土的原始坍落度有关。干硬性混凝土及坍落度大于100的混凝土，坍落度增加较少，而低流动性混凝土坍落度增加极为显著。由于减水剂能增大混凝土的流动性，故掺有减水剂的防水混凝土，其最大施工坍落度可不受50的限制，但也不宜过大，以50100为宜。当工程需要混凝土坍落度80100时，可不减少或稍减少拌和用水量。当要求坍落度3050时，可大大减少拌和用水量。不同品种减水剂对混凝土坍落度的影响 表6-9减水剂品种坍落度增大值(mm)nn0、mf、jn、fdn、unf木钙及糖蜜10015080100四、三乙醇胺防水混凝土的配制

42、在混凝土拌和物中掺入适量的三乙醇胺以提高其抗渗性能为目的而配制的混凝土称三乙醇胺防水混凝土。该类防水混凝土的配制亦可遵循普通混凝土的原则，剩下的只是三乙醇胺溶液的配制及掺量问题。1三乙醇胺早强防水剂溶液的配制，一般常用三个基本配方，见表6-10。1号配方2号配方3号配方三乙醇胺0.05%三乙醇胺0.05%+氯化钠0.5%三乙醇胺0.05%+氯化钠0.5%+亚硝酸钠1%水三乙醇胺水三乙醇胺氯化钠水三乙醇胺氯化钠亚硝酸钠98.75/98.331.25/1.6786.25/85.831.25/1.6712.5/12.561.25/60.831.25/1.6712.5/12.525/25注：1此表为每

43、100kg防水剂的配料表。2用化学纯三乙醇胺时，按表中分子数配料，用纯度75%的工业三乙醇胺时，按表中分母数配料。2三乙醇胺防水混凝土的配制三乙醇胺早强防水剂对混凝土具有早强、增强和密实作用，因此，当抗渗性与其他几种防水混凝土相同时，所用水泥用量较低。当设计抗渗压力为0.81.2mpa时，每立方米混凝土的水泥用量以300kg为宜，见表-11。水泥用量对三乙醇胺防水混凝土抗渗性影响 表6-11配合比(水泥:砂:石)水灰比水泥用量(kg/m3)砂率(%)早强防水剂(%)抗压强度(mpa)抗渗压力(mpa)三乙醇胺氯化钠1:2.40:3.621:2.60:3.801:2.82:4.091:3.08:

44、4.460.580.620.660.69320300280260414141410.050.050.050.050.50.50.50.526.626.124.025.42.42.21.81.8注：水泥为42.5级矿渣水泥。砂的细度模数为2.162.71，石子规格为2040。砂率必须随水泥用量降低而相应提高，使混凝土有足够的砂浆量，以确保其抗渗性，见表6-12。当水泥用量为280300kg/m3时，砂率以40%左右为宜。掺三乙醇胺早强防水剂后，灰砂比可以小于普通防水混凝土1:2.5的限值。对石子级配无特殊要求，只要在一定水泥用量范围内并保证有足够的砂率，无论采用哪一种级配的石子，都可以使混凝土有

45、良好的密实度和抗渗性，见表6-13。三乙醇胺早强防水剂对不同品种水泥的适应性较强，特别是能改善矿渣水泥的泌水性和粘滞性，明显地提高其抗渗性。因此，对要求低水化热的热水工程，以使用矿渣水泥为好。三乙醇胺防水剂溶液随拌和水一起加入，约50kg水泥加2kg溶液。三乙醇胺防水混凝土砂率选用表 表6-12配合比(水泥:砂:石)水灰比水泥用量(kg/m3)砂率(%)早强防水剂(%)抗压强度(mpa)抗渗压力(mpa)三乙醇胺氯化钠1:1.84:4.071:2.12:3.801:2.40:3.621:2.00:4.381:2.30:4.081:2.60:3.801:2.50:4.411:2.82:4.090

46、.580.580.580.620.620.620.660.6632032032030030030028028031354131364136410.050.050.050.050.050.050.050.050.50.50.50.50.50.050.050.0528.227.626.621.623.926.124.724.02.22.22.40.61.22.20.41.8水泥采用42.5级矿渣水泥，石子粒径为2040。不同石子级配下三乙醇胺防水混凝土的抗渗性 表6-13不同粒径()水泥品种和强度等级(mpa)水灰比水泥用量(kg/m3)砂率(%)三乙醇胺(%)抗渗压力(mpa)515525204

47、0540含量(%)100100矿渣水泥42.50.620.6230030040400.050.62.4100矿渣水泥42.50.50380381.4100矿渣水泥42.50.50380380.05>3.0五、氯化铁防水混凝土的配制氯化铁防水混凝土的配制和施工与普通混凝土相同。但要注意以下问题：1氯化铁防水混凝土的配制应满足表6-14技术要求。 表6-14项目技术要求项目技术要求水灰比不大于0.55坍落度()3050水泥用量(kg/m3)不小于310防水剂掺量(%)以3%为宜，掺量过多对钢筋锈蚀及混凝土干缩有不良影响。如果采用氯化铁砂浆抹面，掺量可增至3%5%2氯化铁防水剂的掺量一般以3%

48、为宜。含量过多对钢筋锈蚀较严重。3氯化铁防水剂必须符合质量标准，不得使用市场上出售的化学试剂氯化铁。4氯化铁防水剂使用前需用水稀释再拌入混凝土，严禁将其直接注入水泥或集料中。5配料要准确，采用机械拌和，上料时必须先注入拌和水及水泥，尔后再注入氯化铁水溶液，以免搅拌机遭受腐蚀。搅拌时间不小于2min。6施工缝要用1015厚防水砂浆胶结。防水砂浆的质量配合比为水泥:砂:氯化铁防水剂=1:0.5:0.03，水灰比为0.55。7养护特殊而重要。不同的养护条件下其抗渗性决然不同。蒸养时应控制温度不超过50，升温速度不要超过68/h；自然养护时，浇灌8h后，即用湿草袋等盖上，夏季要提前一些；24h后，定期

49、浇水养护14d，特别是前7d，要保持混凝土充分湿润。六、配合比设计注意事项掺外加剂防水混凝土的配合比设计，除普通防水混凝土有关注意事项外，尚需注意以下问题：1防水混凝土设计抗压强度等级不宜低于c18级，但也不必过高。水泥用量增加过多，对提高抗渗性并无显著效果。2从保持抗渗性出发，根据有关试验资料，工作环境温度不宜超过100。3抗渗等级较大时(>1mpa)，不宜采用引气剂防水混凝土。4必须根据工程特点及施工条件来选用恰当的外加剂，在现场条件下取得试验依据才能在工程上应用。并要满足有关分缝要求的规定，对抗渗要求高的，宜控制严些。第五节 掺速凝剂的喷射混凝土配合比设计喷射混凝土是用压缩空气作动

50、力，将混凝土直接喷射到施工部位，迅速凝结硬化而成。工程上称的“喷锚”，顾名思义，是综合了喷射和锚住两层含义，因而“喷锚”是喷射混凝土与锚杆、钢筋网等类型的支护或衬砌的总称。我国采用喷锚技术始于1965年的成昆铁路修建初期，现在已广泛应用于铁路工程的隧道衬砌中。同时，在地下工程、冶金和煤炭的矿山井巷，水工隧洞，水封油库以及一些大型洞库中也有使用。掺加速凝剂的喷射混凝土，对实现混凝土的迅速凝固硬化效果十分显著。一、原材料选择水泥应优先选用新鲜的不低于32.5级的普通硅酸盐水泥，也可使用矿渣硅酸盐水泥和火山灰硅酸盐水泥，一般不能使用矾土水泥。速凝剂有红星一型、71-1型、阳泉一型等，其中应用较多的为

51、红星一型。在掺量为2%4%时，一般能在5min内初凝，10min内终凝。砂以中砂和粗砂为好，要求含泥量不大于3%，硫化物和硫酸盐含量不大于1%。石子应采用坚硬耐久的碎石或卵石，但以卵石为好。卵石表面光滑，有利于管道内输送，可以减少堵管，而且流动性较好。集料的最大粒径不得大于喷射系统输送管道最小断面直径的1/32/3，亦不宜超过一次喷射厚度的1/3，限制最大粒径不超过20。二、配合比设计喷射混凝土的配合比，采用经验方法选择，常用的经验配合比(水泥:砂:石)为1:(22.5):(22.5)；胶集比(水泥:石加砂)为1:41:5；砂率一般为40%55%。每立方米干拌料中水泥用量为350420kg，不

52、宜超过450kg。水泥用量过多，不仅浪费材料，而且加剧收缩变形，影响质量。速凝剂掺量为水泥重的2%4%。确定了经验配合比后，施工前还要把砂中超过粒径的部分计入石子内，石子中粒径不足的计入砂内，并测出砂石含水率，将经验配合比调整为施工配合比。由于施工过程中有喷料回弹，所以喷射混凝土的实际配合比与施工配合比是不同的，因而要经常测定实际配合比。喷射混凝土的用水量由喷射手根据经验控制，一般水灰比在0.40.55之间为合适，以喷射物不出现干斑、不流淌、色泽均匀时为佳。据工程实践经验的积累,照经验配合比,一般可按以下的典型配合比进行施工(1m3用量)。粗集料848；细集料848；水泥390；速凝剂11.2

53、，约为水泥质量的3%。三、工程应用实例1淮南矿务局某矿平巷喷射混凝土采用减水速凝喷射混凝土，其配合比为1:2:3.5，用32.5级火山灰水泥掺加3.5%速凝剂，此时，28d的抗压强度比普通混凝土降低30%，用42.5级矿渣水泥掺加3.5%速凝剂，28d的抗压强度比普通混凝土降低32%。掺入nf减水剂0.7%后，所配制的混凝土其强度有明显的提高，不但补偿了速凝剂对强度的损失，而且还有提高。根据工程实际应用，认为nf减水剂用于喷射混凝土工程中能使混凝土强度提高一级至二级，在达到原设计强度时可节约水泥18%左右，使回弹率减小到10%左右，粉尘度降低，在作业点附近能见度提高，改善了环境，对工作人员健康

54、有利，同时，经济效益显著。如该矿的400m东运道，净断面14m2,普通干喷为10厚，用nf减水剂后喷射仅为7，因而减少了材料用量和材料浪费，节约了成本。据统计，使用nf减水剂后，每米造价可比原来节约23元左右。又如该矿的400m西运道，净断面13.17m2,普通干喷为15，用nf减水剂后喷射为10，每米可比原来节约50元左右。2牛角山隧道该隧道全长4316m，宽5.05.3m，高7.22m，开挖横断面40m2，除洞口地段外，全断面喷射混凝土与锚杆衬砌1603m，连拱墙喷射混凝土衬砌2327m。开挖采用光面爆破。喷射混凝土施工，水泥为普通硅酸盐水泥水泥42.5级或矿渣硅酸盐水泥42.5级，速凝剂

55、为红星一型。配合比(水泥:砂:石)常用1:2:2和1:2.5:2.5。砂率为0.5。速凝剂掺量为2%、2.5%、3%。水灰比实测结果为0.340.44。刚喷上的混凝土有湿润的光泽，没有干斑和滑移流淌现象。养护由专职人员负责，连续14昼夜经常喷水，保持混凝土表面湿润状态。质量检查，每530延米，拱部和边墙各取一组试件，做抗压强度试验。对1000多延米中，用同一方法取到80组试件，经试压统计，28d抗压强度平均值为24.3mpa，均方差为4.3mpa，离差系数为0.18，质量是良好的。经济技术效果，仅就全断面喷锚的1603m长的地段，比模注混凝土衬砌节约木材1040m3，降低造价60万元左右，而且大大加快了施工进度，取得了显著的技术经济效益。第六节 掺减水剂的大体积混凝土配合比设计对于水利、水电站建设中的大坝、港口码头以及某些大型设备基础