大体积混凝土配合比设计与施工讲义

大体积混凝土配合比设计与施工

丁庆军教授博导武汉理工大学

美国ACIC116标准中将大体积混凝土定义为“任何大体积的现浇混凝土，其尺寸足够大以致要求处理混凝土所放出的热量和伴随的体积变化以减少开裂”

日本建筑学会标准（JASS5）的定义：“结构断面最小尺寸在800mm以上，水化热引起混凝土内的最高温度与外界气温之差超过25°C的混凝土，称为大体积混凝土”

我国大体积混凝土施工规范GB50496-2009中定义：“实体最小尺寸大于或等于1m，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土.”没有一个统一的、严格的定义，但都强调砼的水化放热及引起的温差！大体积混凝土定义大体积混凝土的特点结构厚，体积大，钢筋密，一次浇筑量大。大体积混凝土工程一次性连续浇注混凝土几百方至几千方，施工时间长，工程条件复杂，施工工艺要求高,受环境影响大，要求混凝土具有良好的工作性（流动性好，塌落度经时损失小，凝结时间长，不离析、泌水）.水化热高，温度场梯度大，极易产生裂缝。大体积混凝土硬化期间，由于水泥水化过程释放的水化热所产生的温度变化和混凝土的收缩共同作用，由此而产生的温度应力和收缩应力，往往导致混凝土结构出现有害裂缝。采取合理措施降低水化热，控制混凝土内外温差防止过大干缩是施工和管理质量控制工作的重点.大体积混凝土存在的问题根据施工规范，水泥用量较高，从而导致混凝土水化热过高，产生温度应力导致混凝土开裂；混凝土浇注后的保温和降温技术没有很好掌握，从而导致混凝土开裂；混凝土养护不到位，脱模时间过早，造成大体积混凝土表面出现微裂纹；大体积混凝土的水化放热与开裂水泥水化放热混凝土内部温升混凝土表层散热降温温度梯度温度应力拉应力外部约束温度裂缝浅表裂缝深层裂缝贯穿裂缝为侵蚀介质进入提供了便利条件，易造成耐久性问题直接危及结构安全！！大体积混凝土的配合比优化设计优质的大体积混凝土较低的水化温升良好的施工性能较低的经济成本合格的强度性能降低水泥用量使用优质矿物掺和料优选高效减水剂优选水泥品种冻融破坏

抗冻性是指混凝土在水饱和状态下能经受多次冻融循环作用而不被破坏的性能。混凝土受冻融循环破坏往往是导致混凝土劣化的主要因素。

混凝土是由硬化水泥浆体和骨料组成的含毛细孔的复合材料。由于混凝土毛细孔中的水分受到冻结,伴随这种相变,产生膨胀压力;剩余水分流到附近的孔隙和毛细管中,在水运动的过程中,产生液体压力;膨胀压力和液体压力,使混凝土遭到破坏.混凝土出现破坏的原因防止冻融破坏采取的措施1.降低水灰比

降低新拌混凝土中的用水量，可有效地较少混凝土内部可冻结水因冻结膨胀给混凝土带来的危害，同时降低用水量，还可以较少毛细孔隙并改善混凝土过渡区结构.2.掺加矿物掺合料

与水泥水化产物Ca(OH)2反应,减少混凝土中毛细孔隙并改善界面区结构，可提高界面过渡层的密实程度，改善混凝土的微观结构;另外矿物掺合料还有一定的填充作用，它可改善细粉材料的颗粒级配、减小孔隙率，提高混凝土抵抗冻结的能力。3.掺加引气剂

在水化物凝胶体引力与气泡斥力的联合作用下，气泡周围的水分子受到的约束大大地增强了，每个气泡所处的位置都像个“滞掺点”一样，空隙内的非晶体水绕过微气泡向冰晶体积聚的同时，必遭到“滞掺点”阻碍，冰晶体的生长也收到了抑制。气泡在冰体成长产生膨胀压力的同时朝着与水分子流向相反的方向偏移，变形。其结果就会把毛细通道封堵得更为严实，更有效地起到抑制冰晶体生长的作用。钢筋锈蚀混凝土出现破坏的原因

钢筋混凝土结构由于混凝土碳化,有害介质的侵入或混凝土内部有害介质对钢筋的影响,导致钢筋锈蚀。铁锈体积的膨胀使混凝土剥落或胀裂,削弱了钢筋与混凝土的有效面积和两种材料的结合,引起构件承载力下降,而且改变结构的破坏形态,使结构从有预兆的塑性破坏变为脆性破坏。

对于钢筋混凝土掺加矿物掺和料,以提高混凝土的密实度和耐久性;尽可能降低混凝土的水灰比,严格控制混土拌和时加水程序;增加钢筋的保护层厚度,以及防止发生露筋现象;在混凝土施工中,不允许掺用含有氯离子化合物的外加剂,混土拌和、养护用水的氯盐含量要符合规定;混凝土中宜掺用引气型减水剂,以提高混凝土的抗渗性;我国在以上措施基础又提出了在混凝土中掺入阻锈剂。防止钢筋锈蚀采取的措施硫酸盐腐蚀混凝土出现破坏的原因

硫酸盐侵蚀破坏是一个十分复杂的物理化学过程，机理非常复杂，实质就是外界侵蚀介质中的硫酸根离子进入混凝土的内部孔隙，与水泥石的某些组分发生反应，产生膨胀物质，形成膨胀内应力，造成混凝土的破坏.

硫酸盐蚀破坏包括以下两面:硫铝酸盐的腐蚀(钙矾石溶解度极小，结合大量的结晶水，体积增加到2.5倍)

(2)石膏腐蚀(从Ca(OH)2转变为石膏，体积增加到原来的2倍)防止硫酸盐侵蚀采取的措施提高混凝土抗渗透性是混凝土抗硫酸盐最好的防护,掺入矿物掺和料能有效提高混凝土抗硫酸盐侵蚀性，其作用机理有如下:

活性成分主要为活性SiO2及性AL2O3，这些活性成分可与水泥水化生成的Ca(OH)2发生“二次水化”反应，消耗了大量Ca(OH)2，从而减少了硫酸盐与Ca(OH2反应生成膨胀产物钙钒石的数量，同时也减少了硫酸盐与Ca(OH2直接成石膏的数量。颗粒细微，分散性好，在混凝土搅拌过程中可以匀分散于混凝土中，并能填充混凝土中的孔隙和毛细孔通道，使混凝致密化.取代部分水泥，使总胶结料中有效C3A含量降低，减少了膨胀产物钙钒石的生成量，且掺和料的掺入“稀释”了水泥中的C3A，从而分散了生成钙钒石所产生的膨胀应力。碱集料反应混凝土出现破坏的原因碱集料反应包括碱—硅反应（ASR）和碱—碳酸盐反应（ACR）两大类。碱集料反应的产生有三个条件：（1）混凝土有足够的碱含量（3.0kg/m3

）；（2）混凝土中含有碱活性骨料；（3）混凝土结构处于潮湿环境中。

碱集料反应产生的体积膨胀,膨胀应力是造成混凝土破坏的主要原因.抑制碱集料反应采取的措施(1)使用非活性骨料;(2)控制水泥及混凝土中的碱含量;(3)控制湿度;(4)使用矿物掺和料(粉煤灰、沸石与粉煤灰、沸石与矿渣或沸石与硅粉

)和化学外加剂.预防碱—硅反应破坏的混凝土中碱含量环境条件混凝土中最大碱含量（kg/m3）一般工程结构重要工程结构特殊工程结构干燥环境不限制不限制3.0潮湿环境3.53.02.1含碱环境3.0用非活性骨料因此,混凝土造成破坏的主要原因是:(1)缺乏对混凝土配合比进行设优化计，尤其是没有针对工程实际环境进行耐久性设计。(2)片面追求施工速度，养护不到位，造成混凝土早期收缩裂缝，给有害离子的侵蚀带来了有利的条件，进而造成混凝土的破坏。

日本建设省于1988~1993年进行了一项综合开发计划“钢筋混凝土结构建筑的超轻质、超高层化技术的开发”（简称“新RC计划”）。挪威皇家科技研究院的科学与研究基金（SINEF）持续资助高强混凝土和高性能混凝土的研究。1994年，美国联邦政府16个机构联合提出了一个在基础设施工程建设中应用高性能混凝土的建议，并决定在10年内投资2亿美元进行研究和开发。瑞典1991~1997年由政府和企业联合出资5200万克郎，实施高性能混凝土研究的国家计划。1986~1993年，法国组织包括政府研究机构、高等院校、建筑公司等23个单位开展了“混凝土新方法”的研究项目，进行高性能混凝土的研究，并建成了示范工程。1996年，法国公共工程部、教育与研究部又组织了为期4年的国家研究项目“高性能混凝土2000”，投入经费550万美元。

高性能混凝土的研究开发受到了各国政府的高度重视

我国在“九五”，“十五”、“十一五”期间先后立项对高性能混凝土进行了研究，例如：１、混凝土耐久性关键技术研究与应用（国家“九五”、“十五”科技支撑计划）２、高性能轻质混凝土在大跨径桥梁中的研究与应用（国家“８６３”）３、轻集料混凝土高性能化及其应用（国家“十五”科技支撑计划）４、绿色制造关键技术与装备（国家“十一五”科技支撑计划）高性能道路水泥混凝土路面关键技术高性能水泥绿色制造工艺和装备５、高性能水泥制备与应用的基础研究（国家“973”）中华人民共和国行业标准铁建设[2005]160号

铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定中华人民共和国行业标准

铁建设[2005]160号

铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定5混凝土配合比5.1一般规定5.1.1C30及以下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。5.1.2混凝土中宜适量掺加符合技术要求的粉煤灰、矿渣粉或硅灰等矿物掺和料。不同矿物掺和料的掺量应根据混凝土的施工环境条件特点、拌和物性能、力学性能以及耐久性要求通过试验确定。一般情况下，矿物掺和料掺量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，混凝土的水胶比不宜大于0.45。预应力混凝土以及处于冻融环境中的混凝土的粉煤灰的掺量不宜大于30%。5.1.3混凝土中宜适量掺加能提高混凝土耐久性能的外加剂，宜选用多功能复合外加剂。5.1.4当骨料的碱—硅酸反应砂浆棒膨胀率在0.10%～0.20%时，混凝土的碱含量应满足表5.1.4的规定；当骨料的砂浆棒膨胀率在0.20%～0.30%时，除了混凝土的碱含量应满足表5.1.4的规定外，

中华人民共和国铁道部发布

因此，近些年来，工程界对混凝土耐久性进行了重视，相继对原来的规范进行了修正,并颁布了一些新的规范.矿物三掺合三料对三混凝三土孔三溶液三离子三碱度三的影三响掺粉三煤灰三混凝三土胶三凝浆三体水三化特三性1、三粉煤三灰的三物理三活性三主要三是指三粉煤三灰形三态效三应、三微集三料效三应。粒径三较小三、表三面光三滑的三粉煤三灰颗三粒能三够在三新拌三混凝三土中三起到三润滑三、滚三动作三用，三粒子三表面三吸附三而出三现的三双电三层结三构加三强了三润滑三作用三。在三流动三性、三和易三性得三到改三善的三同时三，增三加了三保水三性和三均匀三性，三降低三了需三水量三，起三到了三减水三作用三。在三混凝三土中三应用三粉煤三灰，三可以三改善三新拌三混凝三土的三工作三性能三。粉煤三灰的三微集三料主三要表三现在三两个三方面三：一三方面三，由三于粉三煤灰三微粒三本身三强度三很高三，厚三壁空三心微三珠的三抗压三强度三在三70三0M三Pa三以三上，三粒度三30三μm三以三下的三粉煤三灰颗三粒在三水泥三石中三可以三起相三当于三未水三化水三泥熟三料微三粒的三作用三；而三另一三方面三，粉三煤灰三颗粒三起到三了对三于水三泥基三材料三的密三实作三用，三这是三由于三粉煤三灰的三掺入三能够三减小三水泥三浆体三或者三混凝三土中三的孔三隙体三积及三较粗三的孔三隙，三特别三是填三塞了三浆体三中毛三细孔三的通三道，三从而三对于三水泥三浆体三或者三混凝三土的三耐久三性十三分有三利。因此三在早三期，三粉煤三灰极三少参三与水三化反三应，三能够三显著三降低三胶凝三体系三的水三化放三热量三；同三时，三胶凝三体系三中水三泥含三量的三相对三减少三和粉三煤灰三颗粒三与水三泥水三化产三物的三界面三结合三不够三紧密三，是三造成三混凝三土早三期抗三压强三度较三低的三主要三原因三。混凝土材料用量/(kg·m-3)工作性/mm编号水泥粉煤灰水砂石子减水剂坍落度扩展度l450015570111444.5145300236090155664118l4.5215530331513515562712174.52205304500015564611485.075390540010015561011845.0225530635015015568211135.02305607550015559311515.530/844011015566310825.5245555938516515562811175.5240580试验三配合三比及三工作三性能表面三光滑三的粉三煤灰三颗粒三在新三拌混三凝土三浆体三中起三到润三滑、三滚动三作用三，从三而使三浆体三的流三动性三、和三易性三得到三显著三改善三。编号下列龄期(d)抗压强度/MPa372856180l47.258.968.271.678.2233.443.058.066.376.5330.243.861.066.475.5453364.878.682.685.1539.454.867.377.986.8634.055.962.475.687.1754.667.071.075.880.6840.051.974.484.593.2930.743.266.870.080.5在养三护早三期三(3三d三，7三d三)，三粉煤三灰掺三量是三影响三抗压三强度三非常三显著三的因三素，三粉煤三灰掺三量越三大，三对强三度的三影响三越大三。抗压三强度三测试三结果编号下列龄期(d)抗压强度/MPa372856180444348.958.666.672.1529.441.847.358.166.8624.035.942.950.662.7温度三对掺三粉煤三灰混三凝土三的抗三压强三度影三响非三常显三著，三粉煤三灰掺三量越三大，三对强三度的三影响三越大三。10三℃抗三压强三度测三试结三果编号1245龄期徐变度Ct(1/MPa)徐变系数φct徐变度Ct(1/MPa)徐变系数φct徐变度Ct(1/MPa)徐变系数φct徐变度Ct(1/MPa)徐变系数φct1d10.3760.34513.9290.4109.7670.2658.4180.2583d17.1080.56817.2680.51520.5310.51310.7130.3287d21.5200.70419.5140.58926.8860.71014.1310.43114d29.5230.97824.8500.74633.5580.91118.2040.55428d33.6751.11328.8680.87240.9601.11122.7760.69245d36.4461.20230.1030.90747.5741.29127.6390.83960d39.3671.29431.6560.95250.0991.35929.7450.90290d41.6761.37334.1311.02652.6871.42932.2160.981180d44.4061.46533.1940.99854.4291.47333.6631.021360d45.5501.50338.4861.15456.5161.53133.0741.005实验三结果三可知三，粉三煤灰三的掺三入能三够显三著改三善混三凝土三的徐三变特三性。徐变三特性三测试三结果水化三放热三曲线三（C三代表三纯水三泥体三系，三F2三0代三表粉三煤灰三掺量三为2三0%三）粉煤三灰的三掺入三，能三够显三著降三低水三泥水三化放三热速三率和三混凝三土的三温升三，延三缓弹三性模三量发三展，三减少三混凝三土1三0%三的自三收缩三，同三时提三高混三凝土三的应三力储三备。2、化学三活性三粉煤三灰的三化学三活性三粉煤三灰的三化学三活性三主要三体现三在其三自身三的火三山灰三活性三以及三对水三泥水三化的三促进三作用三上。粉煤三灰的三火山三灰效三应是三指，三粉煤三灰玻三璃相三中可三溶性三的Si三O2、A三l2O3与水三化产三物C三a（三OH三）2，发三生二三次火三山灰三反应三，生三成水三化硅三酸钙三和水三化铝三酸钙三，使液三相中三的Ca三(O三H)2浓度三下降三，这三有利三于加三速水三泥单三矿的继三续水三化，三提高三固相三物质三浓度三，改三善硬三化浆三体微三结构三，从三而使三混凝三土后三期的三强度三得到三显著三增强三，同三时改三善混三凝土三的体三积稳三定性三。粉煤三灰水三泥水三化的三促进三作用三表现三在两三个方三面：三一方三面，三粉煤三灰早三期极三少参三与水三化反三应，三相当三于提三高了三有效三的水三胶比三，促三进了三水泥三自己三的水三化反三应；三另一三方面三，粉三煤灰三颗粒三为水三化产三物（C-三S-三H凝三胶、三C三a（三OH三）2）的三成核三生长三提供三了界三面。养护龄期：28d养护龄期：180d养护龄期：7d养护龄期：3dSE三M图三片随着三养护三龄期三的延三长，三水泥三—粉三煤灰三体系三胶凝三体系三的硬三化浆三体微三结构三趋于三密实三。29Si三M三AS三N三MR三图谱UnhydrousFC3d120d(a三)三水泥三70三%+三粉煤三灰三30三%浆三体随三龄期三变化(b三)三掺与三不掺三粉煤三灰浆三体Ce三me三nt三p三as三te三a三t三12三0dFC三p三as三te三a三t三12三0d水泥三70三%+三粉煤三灰三30三%胶三凝体三系中三，粉三煤灰三的水三化程三度龄期1d3d7d14d28d90d180d365d粉煤灰水化程度（%）00.71.353.025.48.6212.6915.05养护三龄期三至7三d时三，粉三煤灰三的反三应程三度只三有1三.7三5%三，粉三煤灰三早期三几乎三不参三与水三化反三应。三随着三养护三龄期三的延三长，三粉煤三灰发三挥其三火山三灰效三应，三生成三二次三水化三产物三，从三而提三高了三硅氧三四面三体的三聚合三程度三。总之三，由三于粉三煤灰三早期三化学三活性三不强三，使三得胶三凝体三系的三水化三放热三量较三少和三混凝三土早三期强三度较三低。三随着三养护三龄期三的延三长，三胶凝三材料三体系三的微三结构三得到三不断三的改三善，三混凝三土的三体积三稳定三性和三后期三强度三都有三明显三的提三高。复杂三组分三交互三作用三的原三材料组分P.ⅠBFSFASFSiO221.3528.1554.8889.37Al2O34.6716.0026.892.17CaO62.6034.544.771.73MgO3.086.001.310.93Fe2O33.311.106.490.86CaO-SiO2-Al2O3C3S玻璃体SiO2-Al2O3玻璃体SiO2-Al2O3活性SiO2交互三作用三关注三点：三化学三作用三、电三化学三作用三、力三的作三用复杂三胶凝三体系三组分三交互三作用三机理Ca三O-三Si三O2-A三l2O3三元三相图三表明三各硅三铝质三胶凝三材料三的化三学组三成不三同，三活性三也不三同，三会使三其产三生在多元三体系三下的三协同三效应三，因三此存三在时三效性三差异三。辅料三参与三水化三反应三的时三效性Ka三法三的水三化程三度定三量表三征编号1d3d7d14d28d60d90dFA3反应程度－6.11%7.65%8.92%11.73%13.58%17.07%Ka值20℃饱和石灰水－－7.46%10.15%13.71%22.33%27.07%Ka值80℃饱和石灰水26.27%33.68%53.30%77.41%－－－解耦三法结三果龄期1d3d7d14d28d90d180d365d浆体中CH量*0.10710.12090.14210.15040.15150.14340.13080.1247粉煤灰消耗CH量*//0.00120.00690.01560.02770.04180.0484熟料水化产生的CH量*0.10710.12090.14330.15730.16710.17110.17260.1731浆体中C-S-H量*0.19680.22220.26490.29290.31530.33730.35780.372熟料水化产生C-S-H凝胶量*0.19680.22220.26340.28910.30710.31450.32180.3243粉煤灰火山灰反应产生的C-S-H量*//0.00160.00380.00820.02290.0360.0478熟料水化程度（%)48.083054.278564.335170.620575.020276.816077.489477.7139辅料水化程度（%）00.71.353.025.48.6212.6915.05整体的水化程度33.658138.205045.439650.340354.134156.357258.049658.9147*三单位三为g/三g初始三胶凝三材料CT三图像三解析三法水三化程三度定三量表三征利用三计算三机断三层扫三描技三术探三索了三水泥三浆体三的亚三微观三结构三：孔三相、三水化三相以三及未三水化三相的三空间三分布三。水胶三比0三.5三，龄三期1三d连通三孔、三高渗三透性非连三通孔三、低三渗透三性混凝三土耐三久性三能与三其渗三透性三能密三切相三关，三有必三要通三过掺三加活三性矿三物掺三合料三，在三保证三强度三性能三的同三时降三低渗三透性三，提三高耐三久性三能。编号水泥(Kg/cm3)粉煤灰(Kg/cm3)矿粉(Kg/cm3)砂(Kg/cm3)石(Kg/cm3)水(Kg/cm3)减水剂7d抗压强度(MPa)28d抗压强度(MPa)B150000704.61056.9151.61.5%55.865.8B245050069410411651.4%52.667.0B3400100069410411651.4%50.965.7B4375125069410411651.4%48.667.8B5400010069410411651.3%53.669.5B6350015069410411651.3%54.871.7B7400505069410411651.4%54.568.8B83504510569410411651.4%53.465.2B92507517569410411651.4%46.059.8矿物三掺和三料对三混凝三土力三学性三能和三耐久三性的三影响耐久三性矿物三掺合三料的三种类三及掺三入方三式对三高强三混凝三土的抗压三强度三及耐三久性三能有较三大的三影响三。（1三）粉三煤灰三与矿三渣微三粉对三高强三混凝三土后三期强三度发三展有三明显三的促三进作三用，三但是三二者三对其三早期三强度三影响三不尽三一致三，粉三煤灰三会对三高强三混凝三土早三期强三度产三生不三利的三影响三，其三早期三强度三随粉三煤灰三掺量三的增三加而三下降三，矿三渣微三粉则三无影三响。（2三）矿三物掺三合料三对高三强混三凝土三的抗三氯离三子渗三透性三能有三明显三的改三善作三用；（3三）矿三物掺三合料三的掺三入由三于能三够提三高混三凝土三的抗三氯离三子渗三透性三,因三此其三对钢三筋锈三蚀的三阳极三极化三过程三有明三显的三抑制三作用三;（4三）粉三煤灰三与矿三渣微三粉复三合使三用时三，只三有在三合适三的掺三量及三比例三范围三内二三者对三高强三混凝三土抗三压强三度及三耐久三性改三善的三叠加三效应三才能三有效三发挥三。同三时在三单掺三、同三掺量三条件三下，三矿渣三微粉三对上三述高三强凝三土上三述性三能的三改善三要优三于粉三煤灰三。编号氯离子渗透腐蚀电流(μA/cm2)碳化深度28dmm6h电量库仑B15090.797445.0B24970.739744.5B34840.560582.2B43910.436244.2B53830.352582.9B63750.316164.8B74830.54684.2.8B83630.286764.0B95320.748543.0采用三密实三骨架三堆积三法、三《普三通混三凝土三配合三比设三计规三范》三JG三J5三5-三20三00三规定三的绝三对体三积法三和假三定容三重法三进行三配合三比设三计。配合三比设三计（1三）密三实骨三架堆三积法三设计三法原三理①原三理采用三密实三骨架三设计三配合三比，三是通三过寻三求混三凝土三中的三粗细三集料三的最三大容三重来三寻找三最小三空隙三率，三通过三曲线三拟合三可以三得出三骨料三间的三最佳三比例三，使三得制三备出三的混三凝土三有较三好的三工作三性、三较高三的强三度、三优良三的耐三久性三和经三济性三。编号水泥(kg/m3)砂率(%)水灰比28d抗压强度(MPa)1497340.3260.42420410.3663.1密实三堆积三设计三是通三过矿三物掺三和料三填充三细集三料空三隙、三矿物三掺和三料和三细集三料的三混合三物填三充粗三集料三之间三的空三隙来三实现三最小三空隙三率Vv，再三利用Vv控制三混凝三土中三的水三泥浆三体用三量Vp，从三而达三到减三少混三凝土三中水三泥用三量和三单位三用水三量。三浆量Vp与空三隙Vv、集三料表三面积s（含三粉煤三灰）三和浆三量厚三度t三之间三的关三系为三：Vp=三Vv+s×t三=N三×Vv，依三据强三度和三耐久三性要三求设三定水三胶比三，借三鉴普三通混三凝土三的水三胶比三取值三，C三30三混凝三土的三水胶三比可三在0三.3三6～三0.三40三之间三选取三，C三40三混凝三土的三水胶三比在三0.三32三~0三.3三6之三间选三取，三C5三0混三凝土三的水三胶比三在0三.2三8~三0.三32三之间三选取三；最三后再三求出三拌和三水量三。③方三法②原三则粉煤三灰等三矿物三掺合三料的三密度三和细三度均三比砂三小，三从材三料堆三积理三论上三讲，三密度三小的三材料三填充三密度三大的三材料三，其三曲线三会表三现为三具有三峰值三的抛三物线三形式三。按三四分三法取三料，三进行三最大三容重三测定三，将三实验三数据三通过三曲线三拟合三得出三致密三堆积三系数三α、三β，三获得三最大三堆积三密度三Uw三。1)三确定三粉煤三灰填三充砂三的比三例2)三以α比例三的细三集料三(含三粉煤三灰与三砂)三填充三粗集三料得三最大三堆积三因子(2三)配三合比三计算三步骤3)三由此三得出三最大三单位三重为Uw，(其三中wf、ws、wa分别三表示三粉煤三灰、三砂、三石子三的单三位重三量；三不同三级配三的粗三、细三骨料三对应三不同三的α、三β）4)三最大三单位三质量三中的三粗集三料质三量：；5)三最大三单位三重中三的砂三的重三：6)三最大三单位三重中三的粉三煤灰三重：7)三最小三空隙三率：8)三混凝三土中三所需三填塞三和润三滑的三水泥三浆量三：式中三：N—水三泥浆三量的三放大三倍数三；s—为三骨料三表面三积；t—为三包裹三于骨三料表三面的三润浆三厚度三。9)三骨料三的用三量：10三)由三于水三泥浆三量需三要放三大，三则集三料质三量作三如下三调整三：注：ws’为调三整后三砂的三质量三，wa’调整三后粗三骨料三的质三量三，wf’为调三整后三粉煤三灰的三质量三，WC、WW分别三为水三泥、三水的三质量三，λ为三水胶三比。（3三）配三合比三设计三系数三的确三定1)三最大三容重三试验三要求①取三若干三砂样三，放三入烘三箱，三待烘三干后三用于三试验三。②称三取一三定量三的干三砂，三进行三筛分三分析三，得三出细三度模三数，三属于三中砂三即可三。③称三取一三定量三（足三以填三满3三L容三重桶三）的三干砂三，按三2%三的比三例往三砂中三添加三粉煤三灰，三加到三8%三左右三后，三按1三%的三比例三减慢三添加三粉煤三灰。三在最三大单三位重三附近三，多三做几三次求三取平三均值三。④对三求得三的数三据进三行曲三线拟三合，三得出三二次三曲线三方程三，对三方程三进行三求一三阶导三数，三并令三其为三0。三将求三得的α值代三回方三程，三即可三求得三粉煤三灰与三砂的三最大三堆积三密度Uw。⑤求β的方三法与三求α的方三法一三样，三只不三过用三含粉三煤灰三比例三为α的砂三、粉三煤灰三混合三物取三代砂三。由三此通三过曲三线拟三合同三样可三得β、三Uw（三三者的三最大三单位三重）三。2）α、三β以及Uw的确三定以细三度模三数为三2.三8的三中砂三、5三-2三5m三m连三续级三配的三碎石三、需三水比三为9三6%三的Ⅱ级粉三煤灰三为例三，根三据以三上试三验方三法、三得到三的粉三煤灰三充填三单位三重数三据见三下表三。αUw/(kg/m3)βUw/(kg/m3)0.041826.70.301993.30.101913.30.442133.30.091853.30.502060.0以堆三积系三数为三横坐三标，三以堆三积密三度为三纵坐三标，三作出三抛物三线图三，拟三合的三二次三曲线三的方三程为三：Y三=–三24三06三8X2+4三77三5.三5X三+1三67三6.三2粉煤三灰充三填单三位重致密三堆积三因子α图对上三式求三一阶三导，三并令三其为三0，三可得α=1三0%三时，Uw=1三91三3.三1k三g/三m3，即三粉煤三灰与三砂的三最大三单位三重为三19三13三.1三kg三/m3。当α=1三0%三时，三将粉三煤灰三加入三中砂三与碎三石的三最佳三混合三物中三，可三以得三到抛三物线三如图三，其三曲线三方程三为：三Y=三–2三89三7.三2X2+2三50三3.三5X三+1三58三4.三5。对上三式求三一阶三导，三并令三其为三0，三可得β＝4三3％三，此三时，Uw＝2三12三5.三3k三g/三m3，即三粉煤三灰、三砂、三石子三三者三的最三大单三位重三为2三12三5.三3k三g/三m3。致密三堆积三因子β图3）三n值三的确三定在致三密系三数α、三β以及三最大三单位三重U三w确三定的三前提三下，三从表三可得三：如三果同三一水三胶比三时，n降低三，则Vp三=三Vv三+s×t三=n三×V三v随之三下降三，水三泥浆三量相三应减三小，三而骨三料用三量相三应增三加；三反之三，则三水泥三浆量三增加三，骨三料减三少；三然而三，n值过三于减三小，三虽然三保证三了水三泥的三用量三减少三，但三降低三了混三凝土三的工三作性三和强三度；三如若三n值三过大三，则三会达三不到三降低三水泥三用量三的目三的，三从而三经济三性和三耐久三性也三体现三不出三来。三通过三多次三试验三找到三的合三理的n值为三1.三2，三既保三证了三强度三，又三使得三经济三性和三耐久三性体三现出三来。n值混凝土工作性能1.1浆料包裹不住砂、石，坍落度小，且损失大，基本无流动性，扩展度小，不适宜泵送1.2浆料能包裹住砂石集料，坍落度满足设计要求，损失小，且适宜于泵送1.4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值与三混凝三土工三作性三能4)骨料三用量三的校三正由于三水泥三浆量三需要三放大三（步三骤1三0计三算式三），三对骨三料用三量进三行调三整后三得出每立三方米三混凝三土中三砂、三石、三粉煤三灰的三用量三分别三为7三96三kg三、1三09三9k三g和三16三0k三g，三砂率三为4三2%三。5）三胶凝三材料三的用三量的三计算浆料三体积三率，设三水胶三比为三λ，则由上三式可三得故有依据三强度三和耐三久性三要求三设定三水胶三比，三借鉴三普通三混凝三土的三水胶三比取三值，三铺装三水泥三混凝三土的三水胶三比可三在0三.3三4～三0.三40三之间三选取三，最三后根三据以三上公三式求三出拌三合用三水量三。通三过上三述计三算过三程，三可得三出水三泥、三粉煤三灰、三水、三砂及三石的三用量三。减三水剂三的掺三量可三根据三水泥三与减三水剂三的适三应性三分析三和施三工和三易性三来确三定。（6三）配三合比三试验三验证通过三密实三骨架三堆积三理论三设计三出混三凝土三的配三合比三后，三还需三对其三进行三试验三的验三证：①对三密实三骨架三堆积三法所三得配三合比三的工三作性三能与三抗压三强度三进行三试验三，检三验其三是否三能够三满足三桥梁三工程三混凝三土的三技术三指标三；②验三证密三实骨三架堆三积配三合比三是否三达到三了减三少胶三凝材三料用三量、三提高三工作三性能三和耐三久性三能的三目的三。3、三试三配、三调整三与确三定（1三）进三行混三凝土三配合三比试三配时三，应三采用三工程三中实三际使三用的三原材三料，三混凝三土的三搅拌三方法三，宜三与生三产时三使用三的方三法相三同。（2三）三混凝三土配三合比三试配三时，三每盘三混凝三土的三最小三搅拌三量应三大于三15三升；三当采三用机三械搅三拌时三，其三搅拌三量不三应小三于搅三拌机三额定三搅拌三量的三1/三4。（3三）按三计算三的配三合比三进行三试配三时，三首先三应进三行试三拌，三以检三查拌三合物三的性三能。三当试三拌得三出的三拌合三物工三作性三能不三能满三足要三求时三，应三调整三用水三量、三砂率三、外三加剂三掺量三、掺三加方三法等三；当三其仍三然不三能满三足要三求时三，应三调整三水泥三、矿三物掺三合料三、外三加剂三等材三料种三类，三直到三符合三要求三为止三。（4三）混三凝土三工作三性能三评价三指标三有：三坍落三度、三坍落三度经三时损三失、三压力三泌水三、扩三展度三、倒三坍落三筒流三出时三间等三，初三始坍三落度三一般三宜控三制在三14三0m三m～三16三0m三m，三2h三后坍三落度三宜在三12三0m三m以三上，三现场三浇注三时混三凝土三坍落三度应三大于三10三0m三m；三对于三弯、三斜、三坡桥三等特三殊段三落，三可根三据具三体情三况控三制现三场水三泥混三凝土三浇注三时的三坍落三度大三于8三0m三m。（5三）制三作混三凝土三强度三试验三试件三前，三应检三验混三凝土三拌合三物的三坍落三度或三扩展三度、三粘聚三性、三保水三性及三拌合三物的三表观三密度三，并三以此三结果三作为三代表三相应三配合三比的三混凝三土拌三合物三的性三能。（6三）三进行三混凝三土强三度试三验时三，一三般宜三试拌三三种三不同三混凝三土配三合比三，每三种配三合比三至少三应制三作一三组（三每组三三块三）试三件，三标准三养护三到2三8d三时试三压；三需要三时可三同时三制作三几组三试件三供3三d、三7d三试压三，提三供参三考配三合比三，满三足施三工急三用，三但应三以标三准养三护2三8d三强度三或按三现行三国家三标准三（粉三煤灰三混凝三土应三用技三术规三程）三(D三G/三JT三08三-2三30三-2三00三6)三、现三行行三业标三准《三粉煤三灰在三混凝三土和三砂浆三中应三用技三术规三程》三(J三GJ三28三)等三规定三的龄三期强三度的三检验三结果三为依三据调三整配三合比三。4、三当遇三有下（1）对混凝土性能指标有特殊要求时；（2）水泥、外加剂或矿物掺合料品种、质量有显著变化时；（3）该配合比的混凝土生产间断半年以上时；（4）施工环境条件和天然原材料发生较大变化时。以合三江一三桥C三30三大体三积拱三座混三凝土三、合三江二三桥塔三座C三40三实心三段混三凝土三、塔三实心三段C三50三混凝三土为三例。三该工三程的三相关三原材三料物三理性三能参三数如三下：水泥三：重三庆腾三辉P·O4三2.三5水三泥，三表观三密度三31三00三kg三/m3；粉煤三灰：三重庆三华珞三Ⅰ级三粉煤三灰，三表观三密度三为2三25三0三kg三/m3，Ⅱ三级粉三煤三灰，三表观三密度三22三00三k三g/三m3；砂：三合江三当地三的河三砂，三表观三密度三为2三76三0三kg三/m3；卵石三：合三江当三地的三卵石三碎石三，表三观密三度为三27三00三kg三/m3。密实三骨架三堆积三法设三计法三算例第一三步：三针对三工程三提供三的砂三、石三集料三以及三粉煤三灰等三原材三料，三进行三密实三填充三试验三，具三体方三法为三：称取三一定三量（三足以三填满三3L三容重三桶即三可）三的干三砂，三按2三%的三比例三往砂三中添三加粉三煤灰三，加三到8三%左三右，三加粉三煤灰三比例三减慢三，按三1%三的比三例往三砂中三添加三粉煤三灰。三在最三大单三位重三附近三，多三做几三次求三取平三均值三。同三理，三将最三密实三填充三的粉三煤灰三和砂三的混三合物三作为三细集三料，三进行三与碎三石的三最大三密实三填充三试验三，得三到下三表所三示的三数据三。水三泥（三华新三）密三度为三31三00三kg三/m3，粉三煤灰三（Ⅱ三级）三的密三度为三22三00三kg三/m3，河三卵石三的密三度为三27三00三kg三/m3，砂三的密三度为三27三60三kg三/m3，水三的密三度为三10三00三k三g/三m3。αUw/(kg/m3)βUw/(kg/m3)0.051676.70.3520530.081712.20.3820910.101746.70.4021200.121769.40.4221490.151783.30.4521660.201756.50.502140密实三填充三数据对所三得的三数据三进行三曲线三拟合三，所三得的三抛物三线图三见下三图：从上三图看三出，三拟合三的二三次曲三线的三方程三为：三Y=三–9三63三7.三7X2+2三99三9X三+1三54三4.三8三，对三其进三行求三一阶三导，三并令三其为三0，三可得三α=三15三%时三，U三w=三17三83三.8三kg三/m3，即三粉煤三灰与三砂的三最大三单位三重为三17三83三.8三kg三/m3。当α三=1三5%三时，三将粉三煤灰三加入三中砂三与碎三石的三最佳三混合三物中三，同三样可三以得三到抛三物线三如上三图，三其曲三线方三程为三：Y=三–9三44三4.三6X2+8三67三2.三5X三+1三68三.2三4，求一三阶导三，并三令其三为0三，可三得β三＝4三5％三，此三时，三Uw三＝2三16三6k三g/三m3，即三粉煤三灰、三砂、三石子三三者三的最三大单三位重三为2三16三6k三g/三m3。粉煤三灰+三砂密三实填三充曲三线图粉煤三灰+三砂+三碎石三密实三填充三曲线三图第二三步：三进行三相关三参数三设定三，并三按照三公式三计算三混凝三土配三合比三。强度等级试验参数设定/计算参数密实堆积配合比（kg/m3）UwGSFAλNVvVpWsWaWfWcWwC30216611918281460.381.100.190.217921145150226140C400.331.200.190.237891134139282139C500.311.300.190.257691105135331144密实三堆积三相关三参数三计算三结果密实三骨架三堆积三法混三凝土三配合三比及三性能根据三上述三试验三和计三算，三获得三的密三实骨三架堆三积法三混凝三土配三合比三，并三进行三了工三作性三能和三力学三性能三测试三，试三验结三果如三下表三。强度等级水泥(kg/m3)粉煤灰(kg/m3)砂(kg/m3)碎石(kg/m3)水(kg/m3)减水剂*(kg/m3)坍落度(cm)抗压强度(MPa)7d28dC3022615079211451403.382030.141.6C4028213978911341393.802039.752.5C50*33113576911051444.602150.263.6注：三(1三)聚三羧酸三减水三剂的三掺量三根据三具体三施工三时对三混凝三土工三作性三能要三求以三及减三水剂三的减三水率三、保三塑性三能、三含气三量、三缓凝三时间三来确三定；三(2三)C三50三混凝三土配三合比三采用三的是三Ⅰ级三粉煤三灰。实际三施工三配合三比在三密实三骨架三堆积三法设三计确三定的三配合三比基三础上三进行三了微三调，三也能三满足三《普三通混三凝土三配合三比设三计规三程》三JG三J5三5-三20三00三，确三定混三凝土三的实三际施三工配三合比三及性三能如三下表三。强度等级水泥(kg/m3)粉煤灰(kg/m3)砂(kg/m3)碎石(kg/m3)水(kg/m3)减水剂(kg/m3)坍落度(cm)抗压强度MPa)7d28dC3022515079211301453.382128.040.1C4029013677411151403.802040.854.0C5032913175411211384.702148.362.7通过三对现三场混三凝土三的温三度监三控，三测得三的C三30三大体三积塔三座混三凝土三实际三温升三为2三9℃三，采三用Ⅰ三级粉三煤灰三制进三行C三40三承台三大体三积混三凝土三的配三制时三，以三50三kg三的粉三煤灰三等量三取代三水泥三，混三凝土三绝热三温升三为3三2℃三，在三不通三冷却三水管三的情三况下三，混三凝土三内外三温差三均小三于2三5℃三。实际三施工三配合三比及三性能混凝三土施三工配三合比三(k三g/三m3)合江三二桥三2号三墩承三台长三37三.6×2三0.三1×三6米三，一三次性三浇注三。入三模温三度为三28三摄氏三度，三最高三温度三为5三7.三8℃三，内三外最三大温三差2三0.三5℃三。9三0天三强度三达到三63三MP三a，三PH三值1三2.三6。合江三二桥三塔座三实心三段2三6.三5×三14三.7三×3三米，三一次三性浇三注。三入模三温度三为3三0℃三，最三高温三度为三58三.9三℃，三内外三最大三温差三19三.7三℃。合江三一桥三拱座三C3三0大三体积三混凝三土，三总方三量为三11三00三0方三，2三8天三强度三38三~4三1M三Pa三，9三0天三强度三53三~5三7M三Pa三，新三搬混三凝土三PH三值1三2.三4。目录承台大体积混凝土配合比优化设计1承台大体积混凝土耐久性能研究2结论4承台大体积混凝土水化热仿真分析3承台三大体三积混三凝土三配合三比优三化设三计1.三项目三简介大榭三第二三大桥三承台三采用三C4三0高三性能三海工三混凝三土进三行浇三注，三单个三承台三混凝三土4三48三2.三9m3。承三台分三2次三进行三浇注三，为三防止三封底三混凝三土在三承台三第一三层混三凝土三浇注三后开三裂，三第一三层混三凝土三考虑三浇注三2.三0m三（约三13三44三m3），三第二三层浇三注3三.0三m（三包括三承台三与塔三座连三接过三渡段三，总三计约三31三38三m3）。承台三大体三积混三凝土三配合三比优三化设三计2.三大体三积混三凝土三温度三裂缝三的产三生大体三积混三凝土三施工三时遇三到的三普遍三问题三是温三度裂三缝。三由于三混凝三土自三身的三导热三系数三较小三，混三凝土三内部三水化三后所三产生三热量三的散三失过三程缓三慢，三易造三成混三凝土三内外三温差三过大三，当三混凝三土抗三拉强三度小三于温三度应三力时三，即三会导三致混三凝土三开裂三。温度三裂缝三的产三生会三严重三影响三工程三的耐三久性三。3.三混凝三土设三计配三合比三优化三设计当混三凝土三中水三泥用三量大三时，三其水三化温三升高三，收三缩大三，易三产生三温度三裂缝三。为三此，三本课三题组三采用三密实三骨架三堆积三法进三行混三凝土三配合三比设三计，三从而三达到三了减三少胶三凝材三料用三量、三提高三混凝三土耐三久性三和体三积稳三定性三的目三的。密实三骨架三堆积三设计三法—三不仅三可以三优化三集料三的组三成级三配，三而且三显著三增强三了混三凝土三材料三的结三构致三密性三以及三耐久三性能三。找出三粗细三骨料三的最三佳比三例后三，再三通过三寻求三掺合三料和三粗细三骨料三的最三大密三度，三计算三出最三紧密三堆积三时粗三细骨三料、三掺合三料的三最佳三比例三，从三而确三定混三凝土三的初三步基三准配三合比三。C4三0承三台基三准配三合比各组分用量kg/m3水水泥粉煤灰砂石1452401807801060优化三设计三采用三矿粉三超量三取代三部分三水泥三和粉三煤灰三,由三上表三可以三看出三以上三两组三混凝三土的三工作三性能三和力三学性三能均三满足三C4三0混三凝土三的设三计和三施工三要求三，但三考虑三在满三足强三度的三前提三下优三先选三用水三泥用三量少三的配三合比三，故三选用三配合三比1三进行三研究三。编号水水泥粉煤灰矿粉砂石减水剂初凝时间(h)塌落度(cm)抗压强度(MPa)0h1h7d28d113213517513080510004.81721.018.044.052.4214524018078010604.61721.519.044.652.8配合三比优三化调三整（k三g/三m3）承台三大体三积混三凝土三耐久三性能三研究高性三能混三凝土三的优三良耐三久性三，主三要包三括渗三透性三、抗三硫酸三盐侵三蚀、三抗冻三性、三碱-三骨料三反应三、耐三磨性三和抗三碳化三性等三。1.三抗裂三性能三研究我国三最新三的《三混凝三土结三构耐三久性三设计三与施三工指三南》三中推三荐了三笠井三芳夫三提出三的混三凝土三(砂三浆)三早期三抗裂三性测三试方三法，三本试三验采三用了三此方三法。混凝三土早三期平三板开三裂观三测结三果标号初裂时间/h裂缝最大宽度/mm裂缝平均开裂面积/mm2单位面积裂缝数目/根·m-2单位面积的总开裂面积/mm2评定等级C40132135175130805Ⅲ3.三抗渗三性能三研究快速三氯离三子渗三透试三验本实三验采三用R三CM三法测三定混三凝土三中C三l-1非稳三态快三速迁三移