公路桥涵施工规范-高性能混凝土

高性能混凝土《公路桥涵施工技术规范》（JTGTF50-2011）高性能混凝土的原材料和配合比除应符合本规范的规定外，尚应符合现行行业标准《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTG/TB07-01）的规定规范将“高性能混凝土”放在“混凝土工程”一章中，与其它具体的混凝土品种并列，将其视为一种混凝土，并不合适。高性能混凝土不是与普通混凝土截然不同的新品种混凝土。高性能混凝土是由设计、混凝土制造者、施工部门通力协作，共同完成的混凝土施工过程。混凝土的性能需要在结构中体现。原材料基本要求除应对由各种组成材料带入混凝土中的碱含量进行控制外，尚应控制混凝土的总含碱量。公路桥涵混凝土宜使用非碱活性的集料。当条件不具备必须使用时，其他材料中的碱含量及混凝土中的最大总碱含量应符合本规范的规定。对一般桥涵混凝土中的最大总碱含量不宜大于3.0kg/m3，对特大桥、大桥和重要桥梁不宜大于1.8kg/m3，当混凝土结构处于受严重侵蚀环境中时，不得使用碱活性的集料。原材料基本要求配制高性能混凝土时，应选用优质水泥和级配良好的优质集料，同时应掺加与水泥相匹配的高效减水剂及优质掺合料。《公路桥涵施工技术规范》（JTGTF50-2011）对高性能混凝土所用原材料提出如下具体要求。水泥宜选用品质稳定、标准稠度低、强度等级不低于42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥不宜采用矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥。水泥的技术要求除应符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB175）的规定外，尚应符合下表的规定。水泥的技术要求项目技术要求比表面积（m2/kg）≤350(硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥)80µm方孔筛筛余（%）≤10.0（普通硅酸盐水泥）游离氧化钙含量（%）≤1.5碱含量（%）≤0.60熟料中C3A含量（%）≤8；海水环境下≤10氯离子含量（%）≤0.03细集料宜选用级配良好、质地均匀坚固、吸水率低、空隙小、细度模数2.6~3.2的洁净天然中粗河砂，或符合要求的人工砂，不得使用山砂和海砂。细集料的技术要求除应符合一般混凝土要求用细集料的规定外，其有害物质含量的限值尚应符合下表的规定。细集料有害物质含量限值项目混凝土强度等级≤C30C30~C45≥C50含泥量（%）≤3.0≤2.5≤2.0泥块含量（%）≤0.5云母含量（%）≤0.5轻物质含量（%）≤0.5氯离子含量（%）＜0.02有机物含量合格硫化物及硫酸盐含量≤0.5注：对可能处于干湿循环、冻融循环环境中的混凝土，细集料的含泥量应小于1.0%。粗集料宜选用质地均匀坚硬、粒形良好、级配合理、线膨胀系数小的洁净碎石或卵石，不宜采用砂石加工成的碎石。粗集料的技术要求除应符合一般混凝土的规定外，其压碎指标尚应不大于10%；坚固性试验结果失重率对钢筋混凝土结构应小于8%，对预应力混凝土结构应小于5%。粗集料应采用两级配或多级配，其松散堆积密度应大于1500kg/m3；紧密孔隙率宜小于40%；吸水率应小于2%，当用于干湿循环、冻融循环环境中的混凝土时应小于1%。粗集料的最大粒径不宜超过25mm，且不得超过保护层厚度的2/3。粗集料中有害物质含量的限值应符合下表的规定。粗集料有害物质含量限值项目混凝土强度等级＜C30C30~C45≥C50含泥量（%）≤1.0≤1.0≤0.5泥块含量（%）≤0.25针片状颗粒含量（%）≤7硫化物及硫酸盐含量（按SO3质量计%）≤0.5氯离子含量（%）＜0.02有机物含量（比色法）合格外加剂应选用高效减水剂或复合减水剂，并应选择减水率高、坍落度损失小、适量引气、与水泥之间具有良好的相容性、能明显改善或提高混凝土耐久性能且质量稳定的产品；引气剂或引气型外加剂应有良好的气泡稳定性。用于提高混凝土抗冻性的引气剂、减水剂和复合外加剂中均不得掺有木质素磺酸盐组分，并不得采用含有氯盐的防冻剂。外加剂的性能指标应符合下表的规定。外加剂性能指标项目指标水泥净浆流动度（mm）≥240硫酸钠含量（%）≤5.0氯离子含量（%）≤0.02碱含量（Na2O+0.658K2O，%）≤10.0减水率（%）≥20含气量（%）用于配置非抗冻混凝土时≥3.0用于配置抗冻混凝土时≥4.5坍落度保留值（mm）30min≥18060min≥150常压泌水率比（%）≤20压力泌水率比（%）≤90抗压强度比（%）3d≥1307d≥12528d≥120对钢筋锈蚀作用无锈蚀收缩率比（%）≤135相对耐久性指标（200次，%）≥80注：塌落度保留值、压力泌水率比仅适用于泵送混凝土外加剂。

矿物掺合料应选用品质稳定、来料均匀的粉煤灰、磨细矿渣粉和硅灰。所用掺合料的技术要求除应符合一般混凝土的规定外，尚应分别符合下表的规定。粉煤灰的技术要求项目技术要求C50以下混凝土C50及以上混凝土细度（%）≤20≤12需水量比（%）≤105≤100含水率（%）≤1.0（干排灰）烧失量（%）≤5.0≤3.0SO3含量（%）≤3CaO含量（%）≤10（硫酸盐侵蚀环境）游离CaO含量（%）F类粉煤灰≤1.0C类粉煤灰≤4.0氯离子含量（%）≤0.02安定性（mm）C类粉煤灰≤5.0磨细矿渣粉的技术要求项目技术要求比表面积（m2/kg）350~450需水量比（%）≤100含水率（%）≤1.0烧失量（%）≤3SO3含量（%）≤4MgO含量（%）≤14氯离子含量（%）≤0.0228d活性指数（%）≥95硅灰的技术要求项目技术要求比表面积（m2/kg）≥18000需水量比（%）≤125含水率（%）≤3.0烧失量（%）≤6SiO2含量（%）≥85氯离子含量（%）≤0.0228d活性指数（%）≥85总体上，高性能混凝土的原材料要求并没有特殊之处。符合标准对于原材料的要求即可。应使用合格的原材料。配合比设计基本要求高性能混凝土的配合比应根据原材料品质、设计强度等级、耐久性以及施工工艺对工作性能的要求，通过计算、试配和调整等步骤确定。仍然应符合JGJ55的一般规定。胶凝材料总量对不同强度等级混凝土的胶凝材料总量应进行控制，C40以下不宜大于400kg/m3；C40～C50不宜大于450kg/m3；C60及以上的非泵送混凝土不宜大于500kg/m3，泵送混凝土不宜大于530kg/m3。配有钢筋的混凝土结构，在不同环境条件下其最大水胶比和单方混凝土中胶凝材料的最小用量应符合设计要求，设计未要求时应符合下表的规定。高性能混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量（kg/m3）环境作用等级强度等级最大水胶比最小胶凝材料用量强度等级最大水胶比最小胶凝材料用量设计基准期100年设计基准期50年AC300.55280C250.60260BC350.50300C300.55280CC400.45320C350.50300DC450.40340C400.45320EC500.36360C450.40340FC500.32380C500.36360注：1.大掺量物掺合料混凝土的水胶比应不大于0.42。

2.对坏境作用等级为E或F的重要工程，其混凝土材料的用水量不宜高于150kg/m3。3.冻融和化学腐蚀环境中的薄壁结构或构件，其水胶比宜适当低于表中对应的数值。矿物掺合料混凝土中宜适量掺加优质的粉煤灰、磨细矿渣粉或硅灰等矿物掺合料，用以提高其耐久性，改善其施工性能和抗裂性能，其掺量宜根据混凝土的性能要求通过试验确定，且不宜小于胶凝材料总量的20%。当混凝土中粉煤灰掺量大于30%时，混凝土的水胶比不得大于0.45；在预应力混凝土及处于冻融环境的混凝土中，粉煤灰的掺量不宜大于30%，且粉煤灰的含碳量不宜大于2%。对暴露于空气中的一般构件混凝土，粉煤灰的掺量不宜大于20%，且胶凝材料中的硅酸盐水泥用量不宜小于240kg/m3。抗裂性能对比试验对耐久性有较高要求的混凝土结构，试配时应进行混凝土和胶凝材料抗裂性能的对比试验，并从中优选抗裂性能良好的混凝土原材料和配合比。外加剂混凝土中宜适量掺加符合规定的外加剂，且宜选用质量可靠、稳定的多功能复合外加剂。冻融环境下混凝土冻融环境中的混凝土宜采用引气混凝土。冻融环境作用等级D级及以上的混凝土必须掺用引气剂，并应满足相应强度等级的最大水胶比和最小胶凝材料用量的要求；对处于其他环境作用等级的混凝土，亦可通过掺加引气剂(含气量不小于4%)提高其耐久性。混凝土抗冻性的耐久性指数(DF)应符合现行行业标准《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》(JTG/TB07-01)的规定。引气混凝土的适宜含气量和气泡间距系数应符合下表的规定。引气混凝土的适宜含气量和气泡间距系数集料最大粒径（mm）含气量（%）高度水饱和环境中度水饱和环境盐冻环境107.05.57.0156.55.06.5256.04.56.0405.54.05.5气泡间距系数（μm）≤250≤300≤200注：1.高度饱水指冰冻前长期或频繁接触水或湿润土体，混凝土体内高度水饱和；中度水饱和指冰冻前偶受雨水或潮湿，混凝土体内饱水程度不高。

2.表中含气量为在现场新拌混凝土中取样测得的平均值，允许误差±1.0%。

3.气泡间距系数为在现场或模拟现场的硬化混凝土中钻芯取样测得的值。高性能混凝土的施工为了保证高性能混凝土的质量，需要提高施工过程控制水平。单纯根据现行混凝土结构施工与验收规范的要求进行施工，不能保证大型结构能够防止混凝土施工时的开裂。需要特别注意混凝土施工过程的温度控制与潮湿养护混凝土结构施工技术和控制要求重视保护层混凝土质量──保证厚度和密实度。设计计算和施工图上的保护层厚度必须考虑施工允差普通钢筋的混凝土保护层厚度

c

cmin+Δ施工允差Δ对现浇混凝土构件一般可取10mm，如有专门的施工质量控制和检验制度，能够严格保证表层混凝土的养护质量和混凝土保护层的厚度时可为5mm；对工厂生产的预制构件可取0～5mm。提高钢筋施工安装的定位精度采用定型的钢筋定位垫块或定位夹

不使用工地现场制造的垫块水泥基垫块的强度不低于C50，误差±1mm

垫块间距50d（钢筋直径）且不大于1000mm制定具体的质量控制与质量保证制度，浇筑混凝土前和浇筑过程中都应检查，通过重复检查保证施工质量合同中规定保护层厚度合格率的要求以及不合格时的惩罚与补救措施施工图中需标注定位垫块和架设筋的位置与要求控制混凝土的早期裂缝当代混凝土结构的特点决定了早期裂缝高发的倾向已有裂缝的扩展比新产生裂缝容易裂缝是侵蚀性介质侵入混凝土的通道需控制早期裂缝以减少后期裂缝的宽度和数量当前混凝土早期开裂的根本原因及其后果

水化温升提高,温度收缩应变增加自收缩增加早期弹性模量提高，徐变减小拉应变增加约束早期开裂倾向增加大气环境作用耐久性下降超过抗拉强度

水灰比(水胶比)降低水泥强度提高混合材料活性提高

(用水量)浆骨比增加拉应力增加早期强度大幅度提高的要求

混凝土抗裂性测试

影响混凝土抗裂性能的因素复杂，传统的混凝土干燥收缩试验，不能很好地反映混凝土的抗裂性能。造成混凝土结构早期开裂的收缩不仅是干缩，更主要是温度收缩。当前水泥的发热量大，混凝土强度提高，即使是体积并不大的构件，早期开裂也有约60%来源于受到约束的温度收缩。需寻求更为直观的试验方法，评定某一水泥、外加剂或掺合料对混凝土抗裂性能影响。混凝土的开裂趋势，可用开裂测试环，板式试件、开裂测试架或温度应力试验机进行评价。自由收缩不能用于评价混凝土的抗裂性。小收缩环：用于评价胶凝材料的性能半径：内41.3mm，外66.7mm（即胶凝材料环厚25.4mm），高度25.4mm。混凝土收缩开裂试验环模具尺寸为：R1=127.5mm，R2=152.5mm，R3=187.5mm，混凝土高度h=140mm。

现行国标的混凝土平板收缩装置只用于相对评价塑性收缩引起的开裂敏感性无法评价温度收缩引起的开裂敏感性开裂测试架开裂测试架得出的典型时程曲线温度应力试验机设计和施工单位应结合混凝土配合比、结构尺寸、环境温度、模板和复盖层热学特性以及混凝土搅拌、运输、浇筑、养护的具体条件，对构件中的混凝土水化热温升、降温过程以及内部温差进行估计，在温度计算的基础上，对温度应力进行估计，并结合经验提出具体温度控制指标。

混凝土的温度控制混凝土的温度控制指标a、浇筑温度浇筑温度应不高于25℃。热天施工时如难于达到，也不宜高于30℃；并应同时调整混凝土配合比，降低水泥用量以减小水化放热量。混凝土浇筑温度愈高，水化反应愈快，释放热量愈多，升温愈高，进一步加速水化反应。同样配比混凝土当入模温度为10℃时，24小时后升到30℃；当入模温度为20℃时，20小时后升到55℃；即入模温度相差10℃可使最大温升差25℃。混凝土的温度控制指标b、最高温度

混凝土浇筑后的最高温度一般不超过75℃。

c、最大温差混凝土内部和表面的温差不应超过25℃。混凝土表面与大气的温差不应超过25℃，混凝土表面与养护水的温差不应超过15℃。d、降温速度混凝土内部一般不超过3℃/d。混凝土的养护养护包括保持湿度和温度，实施温度监测可为混凝土的复盖保温和拆模时机的选择提供可靠的依据。墙体的保湿措施：1）模板外侧复盖保水挂帘

2）及早松开模板，并从模板与墙体的缝隙中注水

3）采用可保水和注水的特殊模板拆模后的混凝土表面仍需保持潮湿，应加复盖，外界气温较低时也需复盖地下结构外墙和顶板应及早回填；长期暴露的顶板表面，温湿度变化大，易开裂，需临时用土复盖。养护方法蓄水连续喷雾或喷淋喷涂养护剂塑料膜或防水膜覆盖保水与透水模板内养护对于低水胶比混凝土，必须早期加湿养护以减少混凝土早期的自收缩。混凝土养护养护应在浇筑初步平整或抹平后立即开始高温下养护，应喷雾或覆盖湿毡散热低水胶比混凝土养护应从浇筑开始，连续不断地对暴露的混凝土表面喷雾（包括浇筑到初步平整后用塑料膜临时覆盖前的阶段，和揭开塑料膜进行最终抹面后用湿毡覆盖前的阶段）直接与大气接触的混凝土表面防止阳光直射用于严酷环境中的混凝土，在养护结束后，仍应覆盖混凝土或表面喷涂养护剂，防止水分蒸发过快或发生表面温度的激烈变化养护条件对不同水灰比混凝土的空气渗透性的影响

2天和7天湿养护对氯离子侵入浓度的影响炎热海洋环境下，水灰比0.5的混凝土中不同深度的氯离子浓度分布

上图－暴露1年后

下图－暴露5年后施工中观念的更新控制早期强度的发展强调浇筑、振捣的顺序和方式改变“养护就是浇水”的概念：养护包括湿度控制