高性能混凝土-试验知识

高性能混凝土---试验知识高性能混凝土---试验知识高性能混凝土---试验知识高性能混凝土---试验知识编制仅供参考审核批准生效日期地址：电话：传真:邮编:第一部分

高性能砼试验知识

目

录

1高性能砼的定义

1

2高性能砼的原材料

3

水泥

3

粉煤灰

5

细骨料

6

粗骨料

9

外加剂

12

水

14

3高性能砼配合比的选定依据

15

砼的强度等级

15

砼耐久性设计参数

15

砼中氯离子

20

4砼配合比换算

20

5施工中砼的检测项目及检验批次控制

21

塌落度

21

含气量

21

施工质量控制

21第一部分

高性能混凝土试验知识

1高性能混凝土的定义

高性能混凝土一词是从英文High（高级的、高科技的）Performance（履行、演出、行为）Concrete（混凝土）翻译过来的，简称(HPC)。对于高性能混凝土在不同的国家、不同学者依照各自的认识、实践、应用范围和目的的要求的差异，对高性能混凝土有不同的定义和解释。美国国家标准与技术研究所（NIST）与美国混凝土协会（ACI）于1990年5月召开的讨论会上提出：高性能混凝土是具有某些性能要求的匀质混凝土，必须采用严格的施工工艺，采用优质材料配制的，便于浇捣，不离析，力学性能稳定，早期强度高，具有韧性和体积稳定性能的耐久性的混凝土，特别适用于高层建筑，桥梁以及暴露在严酷环境中的建筑结构。1992年法国MalierYA认为：高性能混凝土的特点在于有良好的工作性、高的强度和早期强度、工程经济性高和耐久性，特别适用于桥梁、港工、核反应堆以及高速公路等重要的混凝土建筑结构。对于不同的工程和应用部门对于高性能混凝土也有不同的要求，会提出不同的性能指标。例如：公路工程应满足下列要求A水胶比不大于;B耐久性指数大于80%C4h抗压强度高于,或24h抗压强度高于,或28d抗压强度高于。桥梁工程A水胶比不大于;B强度高于;C徐变率低。高层建筑应要求混凝土具有高强度、高弹性模量、轻质、低徐变率、较高的工作性、早期强度与耐久性高的特性，使长期以来的建筑物安全使用期从30~50年提高到100年以上。港工工程要求混凝土具有高耐久性（抗腐蚀、抗冻融循环等）、高抗渗性、体积安定性好、强度与抗冲击疲劳性高。重要水工建筑物（包括大体积混凝土工程）对耐久性与体积稳定性有很高的要求，而对于强度和早期强度要求并不高。水工建筑常要求有很长的安全使用期。在寒冷、干热以及高速水流冲刷等条件下应用的高性能混凝土，尤其需要某些特殊性能。由于水工混凝土的工程量常较大，工作性对均匀性、工程安全性以及施工经济性有极大影响，因此对工作性有较高的要求。综合以上论点，对高性能混凝土可以提出以下定义高性能混凝土是一种新型高科技混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土，它以耐久性作为设计的主要指标。针对不同用途要求，高性能混凝土对下列性能有重点地予以保证：耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性、经济性。为此，高性能混凝土在配制上的特点是低水胶比，选用优质原材料，并除水泥、水、集料外，必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂。高性能混凝土不仅是对传统混凝土的重大突破，而且在节能、节料、工程经济、劳动保护以及环境等方面都具有重要意义，是一种环保型的新型材料，可称为“绿色混凝土”，它将为建筑工程自动化准备条件。2高性能混凝土的原材料高性能混凝土使用和普通混凝土基本相同的原材料（如水泥、砂石），同时必须使用外加剂和矿物细掺料。但是由于高性能的要求和配制特点，原材料原来对普通混凝土影响不明显的因素，对高性能混凝土就可能影响显著，因此又和普通混凝土所用原材料有所不同。水泥一般地，对普通混凝土来说，使用旋窑水泥时，只考虑水泥的强度。高性能混凝土所用水胶比很低，要满足施工工作性能的要求，水泥用量就要大。但为了尽量降低混凝土的内部温升和减小收缩，又应当降低水泥用量。同时，为了使混凝土有足够的弹性模量和体积稳定性，对胶凝材料总量也要加以限制。因此，用于高性能混凝土的水泥的流变性能比强度更重要。对于铁路客运专线的高性能混凝土所使用的水泥宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，混合材宜为矿渣或矿粉。有耐硫酸盐侵蚀要求的混凝土也可选用中抗硫酸盐硅酸盐水泥或高抗硫酸盐硅酸盐水泥。不宜使用早强水泥。水泥的技术要求、检验要求

水泥的技术要求序号项目技术要求1比表面积≤350m2280µm方孔筛筛余≤%（普通硅酸盐水泥）3游离氧化钙含量≤%4碱含量≤%，5熟料中的C3A非氯盐环境下不应超过8%，氯盐环境下不应超过10%6氯离子含量≤%（钢筋混凝土）；≤%（预应力混凝土）注：1、当骨料具有碱—硅酸反应活性时，水泥的碱含量不宜超过%。序号检验项目进场检查复检日常检验项目频次项目频次项目频次1烧失量√更换料源或每批进货时核查供应商提供的报告。√下列任一情况为一批，每批检验一次：1、何新选货源；2、同厂家、同批号、同品种、同出厂日期的水泥出厂日期达3个月的水泥。

同厂家、同批号、同品种、同强度等级、同出厂日期的散装水泥每500t（袋装水泥每200t）检验一次，当不足500t或200t时，也需按一批计。2氧化镁√√

3三氧化硫√√

4细度√√√5凝结时间√√√6安定性√√√7强度√√√8碱含量√√

9比表面积√√

10游离氧化钙√√

11助磨剂名称及掺量√

12石膏名称及掺量√

13混合材名称及掺量√

14Cl-含量√√

15熟料C3A√

2、C40及以上混凝土用水泥的碱含量不宜超过%。水泥的检验要求粉煤灰电厂煤粉炉烟道气体收集的粉末称为粉煤灰。按煤分为F类、C类。F类粉煤灰是由无烟煤或烟煤煅烧收集的粉煤灰。C类粉煤灰是由褐煤或次烟煤煅烧收集起来的粉煤灰，其氧化钙含量一般大于10%。不能用于硫酸盐侵蚀环境下的混凝土。粉煤灰按照级别分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级。三个级别。在配制混凝土加入粉煤灰，可降低温升，改善工作性，增进后期强度，并可改善混凝土的内部结构，提高抗腐蚀能力。对粉煤灰的技术指标要求：粉煤灰的技术要求序号名称技术要求C50以下混凝土C50及以上混凝土1细度，%≤20≤122Cl-含量，%不宜大于3需水量比，%≤105≤1004烧失量，%≤≤5含水率，%≤（对干排灰）6SO3含量，%≤37CaO含量，%≤10（对于硫酸盐侵蚀环境）

对粉煤灰的检验要求：

粉煤灰检验要求序号检验项目进场检查复检日常检查项目频次项目频次项目频次1细度√更换料源或每批进货时核查供应商提供的报告。√下列任一情况为一批，每批检验一次：①任何新选货源；②使用同厂家、同批号、同品种、同出厂日期的产品达6个月者。√同厂家、同批号、同品种、同出厂日期的产品每100t检验一次，不足100t也需检验一次。2烧失量√√√3含水率√√

4需水量比√√√5三氧化硫含量√√

6碱含量√√

7Cl-含量√√

8活性指数√√√

细骨料细骨料应选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净天然中粗河砂，也可用专门机组生产的人工砂。不宜用山砂。不得用海砂。砂不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块、炉渣等杂务。除5.00mm和0.63mm筛档外，细骨料的实际颗粒级配与上表中所列的累计筛余百分率相比允许稍有超出分界线，但其总量不应大于5%。细骨料的粗细程度按细度模数分为粗、中、细3种规格，其细度模数分别为：粗级

～中级

～细级

～细骨料的颗粒级配（累计筛余百分数）应满足下表的规定。细骨料的累计筛余百分数（%）筛孔尺寸mm

级配区筛孔尺寸，mmⅠ区Ⅱ区Ⅲ区00010～010～010～035～525～015～065～3550～1025～085～7170～4140～1695～8092～7085～55100～90100～90100～90Ⅰ区宜用于强度等级大于C60的混凝土、Ⅱ区宜用于强度等级C30~C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；Ⅲ区宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。配制混凝土时宜优先选用中级细骨料。当采用粗级细骨料时，应提高砂率，并保持足够的水泥或胶凝材料用量，以满足混凝土的和易性；当采用细级细骨料时，宜适当降低砂率。当所用细骨料的颗粒级配不符合上表的要求时，应采取经试验证明能确保工程质量的技术措施后，方允许使用。细骨料的坚固性用硫酸钠溶液循环浸泡法检验，试样经5次循环后其重量损失应不超过8%。细骨料的吸水率应不大于2％。采用天然河砂配制混凝土时，砂中含泥量、泥块含量、云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐等有害物质的含量应符合下表的规定。

砂中有害物质限值项目质量指标＜C30C30～C45≥C50含泥量，%≤≤≤泥块含量，%≤云母含量，%≤轻物质含量，%≤硫化物及硫酸盐含量（折算成SO3），%≤有机物含量（用比色法试验）颜色不应深于标准色，如深于标准色，则应按水泥胶砂强度试验方法进行强度对比试验，抗压强度比不应低于。当砂中含有颗粒状的硫酸盐或硫化物杂质时，应进行专门检验，确认能满足混凝土耐久性要求时，方能采用。对于长期处于水中或土中、干湿交替区、水位变化区以及年平均相对湿度大于75%的潮湿环境中的混凝土结构，细骨料应采用砂浆棒法检验其碱活性，且砂浆棒的膨胀率应小于%，否则应采取抑制碱—骨料反应的技术措施。当采用以专门机组生产的人工砂或混合砂配制混凝土时，人工砂及混合砂的压碎指标值应小于25%；经亚甲蓝试验判定后，石粉含量应符合下表的规定。人工砂及混合砂中石粉含量限值混凝土强度等级＜C30C30～C45≥C50石粉含量（%）MB＜≤≤≤MB≥≤≤≤

砂的检测项目序号检验项目进场检查复检日常检查项目频次项目频次

项目1筛分√更换料源或每批进货时核查供应商提供的报告。√下列任一情况为一批，每批检验一次：①任何新选料源；②使用同厂家、同品种、同规格产品达一年者。√连续供应同厂家、同规格的细骨料400m3（或600t）检验一次，不足400m2吸水率√√

3细度模数√√√4含泥量√√√5泥块含量√√√6坚固性√√

7云母含量√√√8轻物质含量√√√9石粉含量√√√10有机物含量√√√11压碎指标√√√12硫化物及硫酸盐含量√√

13Cl-含量√√

14碱活性√√

粗骨料天然的石子有很高的强度，即使是经强烈风化的低强度花岗岩，其岩石抗压强度也可达80~120Mpa；粗粒（伟晶）花岗岩岩石抗压强度可达到120~140Mpa；非常坚硬的粗粒花岗岩强度可达到180~200Mpa。因此，对于C80以下的混凝土来说，石子本身懂得强度并不是最重要的，应引起注意的因素是粒径、粒形、表面状况、级配以及软弱颗粒和石粉含量等。这些因素既影响混凝土的强度，又影响新拌混凝土的工作性。因此，理想的石子是清洁的，颗粒尽量接近等径状、针片状颗粒尽量少、不含能与碱反应的活性成分。选用高性能混凝土用石子应级配合理，粒形良好，质地均匀坚固，线胀系数小的洁净碎石，也可采用卵碎石，不宜采用砂岩碎石。粗骨料的最大公称粒径不宜超过钢筋的混凝土保护层厚度的2/3，且不得超过钢筋最小间距的3/4。配制强度等级C50及以上预应力混凝土时，粗骨料最大公称粒径不应大于25mm。粗骨料应采用二级或多级级配，其松散堆积密度应大于1500kg/m3，紧密空隙率宜小于40%，吸水率应小于2%（用于干湿交替或冻融循环下的混凝土应小于1%）。当粗骨料为碎石时，碎石的强度用岩石抗压强度表示，且岩石抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于。施工过程中碎石的强度可用压碎指标值进行控制，若粗骨料为卵石，卵石的强度用压碎指标值表示，且应符合下表的规定。粗骨料的压碎指标（%）混凝土强度等级＜C30≥C30岩石种类水成岩变质岩或深成的火成岩火成岩水成岩变质岩或深成的火成岩火成岩碎石≤16≤20≤30≤10≤12≤13卵石≤16≤12注：水成岩包括石灰岩、砂岩等；变质岩包括片麻岩、石英岩等；深成的火成岩包括花岗岩、正长岩、闪长岩和橄榄岩等；喷出的火成岩包括玄武岩和辉绿岩等。粗骨料的坚固性用硫酸钠溶液循环浸泡法法进行检验，试样经5次循环后，其重量损失率应符合下表的规定。

粗骨料的坚固性指标结构类型混凝土结构预应力混凝土结构重量损失率，%≤8≤5

粗骨料中的有害物质含量应符合下表的规定。粗骨料的有害物质含量（%）项目

强度等级＜C30C30～C45≥C50含泥量，%≤≤≤泥块含量，%≤针、片状颗粒总含量，%≤10≤10≤8硫化物及硫酸盐含量（折算成SO3），%≤卵石中有机质含量（用比色法试验）颜色不应深于标准色。当深于标准色时，应配制成混凝土进行强度对比试验，抗压强度比不应小于。

对于长期处于水中或土中、干湿交替区、水位变化区以及年平均相对湿度大于75%的潮湿环境中的混凝土结构，粗骨料应采用岩相法检验其矿物组成。若粗骨料含有碱—硅酸反应活性矿物，其砂浆棒膨胀率应小于%，否则应采取抑制碱—骨料反应的技术措施。不得使用具有碱—碳酸盐反应活性的骨料。粗骨料的检测项目:

粗骨料检测项目序号检验项目进场检查复检日常检查项目频次项目频次

项目1颗粒级配√更换料源或每批进货时核查供应商提供的报告。√下列任一情况为一批，每批检验一次：①任何新选料源；②使用同厂家、同品种、同规格产品达一年者。√连续供应同厂家、同规格的粗骨料400m3（或600t）产品检验一次，不足400m2岩石抗压强度√√

3吸水率√√

4紧密空隙率√√

5压碎指标√√√6坚固性√√

7针片状颗粒含量√√√8含泥量√√√9泥块含量√√√10硫化物及硫酸盐含量√√

11有机物含量（卵石）√√√12碱活性√√

外加剂外加剂主要指无需取代水泥而外掺小于5%的化合物。外加剂主要是有机的，也有无机的。用于高性能混凝土的外加剂有减水剂、缓凝剂、引气剂等。其中高效减水剂（超塑化剂）是高性能混凝土必要的组分。正是因为高效减水剂的出现，才使混凝土的水胶比能降得很低却仍可有很好的工作性，高性能混凝土的实现才能成为可能。因外加剂的掺量都很少，故使用外加剂时应当延长搅拌时间，以得到均匀的混凝土拌和物。选用外加剂应采用减水率高、坍落度损失小、适量引气、能明显提高混凝土耐久性且质量稳定的产品。外加剂与水泥之间应有良好的相融性。客运专线要求外加剂须经铁道部鉴定或评审，并经铁道部产品质量监督检验中心检验合格。外加剂的性能指标应满足下表要求：外加剂的性能指标序号项

目指

标1水泥净浆流动度，mm≥2402硫酸钠含量，%≤3氯离子含量，%≤4碱含量(Na2O+,%≤5减水率，%≥206含气量，%用于配制非抗冻混凝土时≥

用于配制抗冻混凝土时≥

7坍落度保留值，mm30min≥180

60min≥150

8常压泌水率比，%≤20

9压力泌水率比，%≤90

10抗压强度比，%3d≥130

7d≥125

28d≥120

11对钢筋锈蚀作用无锈蚀

12收缩率比，%≤135

13相对耐久性指标，%，200次≥80

14电通量（56d），C≤2000

注：坍落度保留值、压力泌水率比仅对泵送混凝土用外加剂的要求。

外加剂的检测项目：

外加剂的检测项目序号检验项目进场检查复检日常检查项目频次项目频次

项目1有害物含量√更换料源或每批进货时核查供应商提供的报告。√下列任一情况为一批，每批检验一次：①任何新选货源；②使用同厂家、同批号、同品种、同出厂日期的产品达6个月者。

同厂家、同批号、同品种、同出厂日期的产品每50t检验一次，不足50t也需检验一次。2减水率√√√3坍落度保留值√√

4常压泌水率比√√√5压力泌水率比√√

6含气量√√√7抗压强度比√√√8对钢筋的锈蚀作用√√

9相对耐久性指标√√

10电通量√√

11收缩率比√√

水高性能混凝土拌合用水可采用引用水，不得用海水。当采用其它水源时，应对水的品质做检测。拌和用水的品质指标项目预应力混凝土钢筋混凝土素混凝土pH值＞＞＞不溶物，mg/L＜2000＜2000＜5000可溶物，mg/L＜2000＜5000＜10000氯化物（以Cl-计），mg/L＜500＜1000＜3500硫酸盐（以SO42-计），mg/L＜600＜2000＜2700碱含量（以当量Na2O计），mg/L＜1500＜1500＜1500

混凝土拌和水的检测项目:检验项目进场检查复检日常检验

项目频次项目频次项目频次

pH值

√下列任一情况为一批，每批检验一次：①新水源；②同一水源的水使用达一年者。

不溶物含量

√

可溶物含量

√

氯化物含量

√

硫酸盐含量

√

碱含量

√

凝结时间差

√

抗压强度比

√

3高性能混凝土的配合比选定依据混凝土强度等级有耐久性设计要求的混凝土配合比设计时，需采用设计规定的强度等级。混凝土耐久性设计参数掌握设计文件中有关对混凝土耐久性设计要求，并参照《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》选用。3.2.1基本规定AC30及以下的混凝土的胶凝材料总量不宜高于400kg/m3，C35～C40混凝土不宜高于450kg/m3，C50及以上混凝土不宜高于500kg/m3。B一般情况下，混凝土中的矿物掺合料掺量不宜小于20%。混凝土中粉煤灰掺量大于30%时，混凝土水胶比不宜大于。预应力混凝土以及处于冻融环境的混凝土中粉煤灰的掺量不宜大于30%。C选用多功能复合外加剂。3.2.2最大水胶比和最小胶凝材料用量有耐久性设计要求的混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量应符合表1～表3规定。钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量（kg/m3）环境类别环境作用等级设计使用年限级别一（100年）二（60年）三（30年）最大水胶比最小胶凝材料用量最大水胶比最小胶凝材料用量最大水胶比最小胶凝材料用量碳化环境T1280260260T2300280260T3320300300氯盐环境L1320300300L2340320320L3360340340化学侵蚀环境H1300280260H2320300300H3340320320H4360340340冻融破坏环境D1300280260D2320300300D3340320320D4360340340磨蚀环境M1300280260M2320300300M3340320320

素混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量（kg/m3）环境类别环境作用等级设计使用年限级别一（100年）二（60年）三（30年）最大水胶比最小胶凝材料用量最大水胶比最小胶凝材料用量最大水胶比最小胶凝材料用量碳化环境T1、T2、T3280260260氯盐环境L1、L2、L3280260260化学侵蚀环境H1300280260H2※※300300H3※※※※※※H4※※※※※※冻融破坏环境D1300280260D2※※300300D3※※※※※※D4※※※※※※磨蚀环境M1280260260M2300280260M3※※300300注：“※”表示不宜采用素混凝土结构。

硫酸盐侵蚀环境下混凝土胶凝材料的要求环境作用等级水泥品种水泥熟料中的C3A粉煤灰或磨细矿渣粉的掺量（%）最小胶凝材料用量（kg/m3）H1普通硅酸盐水泥≤8≥20300中抗硫酸盐硅酸盐水泥≤5—300H2普通硅酸盐水泥≤8≥25330中抗硫酸盐硅酸盐水泥≤5≥20300高抗硫酸盐硅酸盐水泥≤3—300H3、H4普通硅酸盐水泥≤6≥30360中抗硫酸盐硅酸盐水泥≤5≥25360高抗硫酸盐硅酸盐水泥≤3≥203603.2.3混凝土含气量有耐久性设计要求的混凝土的含气量应符合表4的规定。混凝土含气量要求环境条件无抗冻要求混凝土有抗冻要求混凝土D1D2、D3D4含气量（%）≥≥≥≥

3.2.4混凝土电通量有耐久性设计要求的混凝土的电通量应符合表5～表7的规定。混凝土的电通量设计使用年限级别一（100年）二（60年）、三（30年）56d电通量（C）＜C30＜2000＜2500C30～C45＜1500＜2000≥C50＜1000＜1500注：本表是对所有有耐久性要求的混凝土的基本要求。当混凝土处于氯盐环境、化学侵蚀环境或冻融破坏环境时，混凝土的耐久性指标还应满足表6、表7的规定。

氯盐环境下混凝土的电通量设计使用年限级别一（100年）二（60年）、三（30年）环境作用等级L1L2、L3L1L2、L356d电通量（C）＜1000＜800＜1500＜1000

化学侵蚀环境下混凝土的电通量设计使用年限级别一（100年）二（60年）、三（30年）环境作用等级H1、H2H3、H4H1、H2H3、H456d电通量（C）＜1200＜1000＜1500＜10003.2.5混凝土的抗冻性有耐久性设计要求的冻融破坏环境下的混凝土结构，混凝土的抗冻性应符合表8的规定。冻融破坏环境下混凝土的抗冻性设计使用年限级别一（100年）二（60年）三（30年）环境作用等级D1、D2、D3、D4D1、D2、D3、D4D1、D2、D3、D4抗冻等级（56d）≥F300≥F250≥F200

3.2.6混凝土中的碱含量有耐久性设计要求的混凝土中的碱含量应符合设计要求。设计无具体要求的，当骨料的碱—硅酸反应砂浆棒膨胀率在%～%时，混凝土中的碱含量应符合表9的规定；当骨料的砂浆棒膨胀率在%～%时，除了混凝土的碱含量应符合表9的规定外，应在混凝土中掺加具有明显抑制效能的矿物掺和料和外加剂，并经试验证明抑制有效。混凝土最大碱含量（kg/m3）设计使用年限级别一（100年）二（60年）三（30年）环境条件干燥环境潮湿环境含碱环境※注：①带※号项目混凝土必须换用非碱活性骨料。②混凝土的总碱含量包括水泥、矿物掺合料、外加剂及水的碱含量之和。其中，矿物掺合料的碱含量以其所含可溶性碱计算。粉煤灰的可溶性碱量取粉煤灰总碱量的1/6，矿渣粉的可溶性碱量取矿渣粉总碱量的1/2，硅灰的可溶性碱量取硅灰总碱量的1/2。③干燥环境是指不直接和水接触、空气平均相对湿度长期不大于76%的环境；潮湿环境是指与水直接接触、干湿交替变化的环境、水下或与潮湿土壤接触以及空气平均相对湿度长期大于75%的环境；含碱环境是指直接与海水、含碱工业废水、钾（钠）盐等接触的环境；干燥环境或潮湿环境与含碱环境交替变化时，均按含碱环境对待。④处于含碱环境中的设计年限为60年、30年的混凝土工程，在限制混凝土碱含量的同时，应对混凝土表面作防水、防碱涂层处理，否则应换用非碱活性骨料。混凝土中氯离子的控制钢筋混凝土由水泥、矿物掺和料、骨料、外加剂、拌合用水引入的氯离子总含量不应超过胶凝材料总量的%。预应力混凝土结构的氯离子含量不应超过胶凝材料总含量的%。4混凝土施工配合比换算

混凝土搅拌生产前，应测定砂、石含水率和砂中含石量，并据以换算施工配合比。要对首盘浇注的混凝土进行温度、坍落度、含气量、水胶比和泌水率等检测，并做好记录。生产中，应根据混凝土拌和物工作性能（坍落度与和易性）和环境