普通水泥混凝土耐久性原材料技术要求

主要内容第一节水泥混凝土的组成及特点4.1第二节水泥混凝土的技术性质4.2第三节普通水泥混凝土组成设计4.3第四节道路混凝土组成设计4.4第五节混凝土外加剂及掺合料4.54.2水泥混凝土的技术性质4.2.3水泥混凝土的耐久性定义：使用过程中，混凝土抵抗周围环境介质作用并保持其强度和使用质量的能力1234抗冻性抗渗性耐磨性碱—集料反应耐久性环境条件

气候、温度、湿度、腐蚀、磨蚀内部缺陷及组成材料特性混凝土破坏的原因碱-集料反应、渗透性热应力4.2水泥混凝土的技术性质4.2.3水泥混凝土的耐久性抗冻性抗冻性：混凝土抵抗冻融循环破坏作用的能力评价指标：抗冻标号试验条件：标养28d 标准试件(10cm×10cm×40cm)吸水饱和 （-15~20oC）和（15~20oC）下反复冻融循环水冻结

体胀9%过冷水水分迁移引起压力混凝土冻融破坏机理各种水的冰点不同凝胶水不结冰相对动弹模下降≦60%质量损失≦5%或4.2水泥混凝土的技术性质4.2.3水泥混凝土的耐久性抗冻性试验结果：对应的最大循环次数抗冻等级：D10、D15、D25、D50、D100、D150、D200、D250和D300。

“100”代表能承受100次反复冻融循环；

“D”代表抗冻性

D100

抗压强度下降≦25%质量损失≦5%4.2水泥混凝土的技术性质抗渗性：混凝土对液体或气体渗透的抵抗能力4.2.3水泥混凝土的耐久性抗渗性侵蚀介质包括酸、碱、盐，例如硫酸盐、NaCl2侵蚀气体，例如CO2、Cl2混凝土内部侵蚀介质…渗透4.2水泥混凝土的技术性质评价指标：抗渗标号标养28d，按规定方法能承受的水压力抗渗等级：S2、S4、S6、S8、S10和S12。4.2.3水泥混凝土的耐久性抗渗性“10”代表抵抗11.0MPa水压力而不渗水；

“S”代表抗渗性

S10

采用氯离子渗透，可缩短试验时间，简化试验过程4.2水泥混凝土的技术性质抗渗性与抗冻性互相关联，并与混凝土的

密切相关改善措施：采用减水剂，降低W/C，提高密实度加强养护，杜绝施工缺陷防止离析、泌水、混凝土内部形成连同孔隙使用引气剂，缓冲膨胀力采用外部保护，隔离侵蚀介质4.2.3水泥混凝土的耐久性抗渗性密实度总孔隙率孔结构4.2水泥混凝土的技术性质耐磨性：混凝土抵抗表层磨擦损伤的能力评价指标：磨损量4.2.3水泥混凝土的耐久性耐磨性车辆轮胎表面层的磨耗和磨光磨损的表现高速水流的冲刷（墩台、坝面）4.2水泥混凝土的技术性质磨损量计算：——单位面积的磨损量，kg/m2；

——初始和磨损后的质量，kg；0.0125——试件磨损面积，m2。4.2.3水泥混凝土的耐久性试验方法：15cm立方体试件，标养27d，60oC烘干花轮磨头，200N负荷，磨削50转影响因素强度等级水泥品种集料硬度细集料的影响较大石英含量越高，耐磨性越好耐磨性4.2水泥混凝土的技术性质碱-集料反应：混凝土中所含水泥中的碱与某些碱活性集料在有水存在的条件下发生化学反应，简称ARR4.2.3水泥混凝土的耐久性碱-集料反应+可溶性碱具有碱活性的集料水+碱-集料反应混凝土开裂、膨胀，甚至破坏4.2水泥混凝土的技术性质4.2.3水泥混凝土的耐久性砂浆长度法测膨胀量，规定3个月，膨胀量<0.05%6个月，膨胀量<0.10%防止措施：水泥含碱<0.6%采用抑制碱-集料反应的掺合料为控制耐久性，混凝土配合设计指标为最大水灰比最小水泥用量碱-集料反应4.3普通水泥混凝土组成设计根据设计目标、施工条件选料配料，确定各材料的最佳用量配制混凝土满足和易性设计强度耐久性经济性4.3普通混凝土组成设计4.3.1原材料的技术要求1、水泥品种和强度等级水泥是混凝土的胶结材料，对性能的影响很大。费用高，选材需慎重选用原则：满足强度要求、收缩小、和易性好和经济性好水泥品种根据工程性质所处环境施工条件选用5大水泥4.3普通混凝土组成设计4.3.1原材料的技术要求1、水泥品种和强度等级水泥标号水泥标号混凝土强度相适应水泥标号，混凝土强度若过高，则会导致水泥用量过低，影响若过低，则会导致水泥用量太多，不经济，收缩大和易性耐久性4.3普通混凝土组成设计4.3.1原材料的技术要求1、水泥品种和强度等级水泥标号一般混凝土高强混凝土路面混凝土

根据交通等级所要求的设计抗折强度确定优选早强型水泥，缩短养护时间4.3普通混凝土组成设计粗集料有卵石(砾石)和碎石,是主要组成材料要保证具有稳定的物理性能、化学性能，不能与水泥发生有害反应。4.3.1原材料的技术要求2、粗集料4.3普通混凝土组成设计必须具有足够的强度用表示不同强度等级混凝土对粗集料技术等级的选择见表：

混凝土的强度等级≥C60C30～C60＜C30卵石、碎石的技术等级Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级4.3.1原材料的技术要求2、粗集料强度与坚固性岩石抗压强度压碎值4.3普通混凝土组成设计为保证耐久性，应对碎石或卵石进行坚固性试验。

项次混凝土所处环境在溶液中循环次数质量损失不宜大于（%）1寒冷地区，经常处于干湿交替状态552严寒地区，经常处于干湿交替状态533混凝土处于干燥条件，但粗集料风化成软弱颗粒过多时5124混凝土处于干燥条件，但有抗疲劳、耐磨、抗冲击要求高或标号大于40号554.3.1原材料的技术要求2、粗集料强度与坚固性4.3普通混凝土组成设计国标（GB/T14685—2001）：含泥量、有机物含量、硫化物及硫酸盐含量等不得大于相应等级的技术要求（表1-7），并应对混凝土所用的碎石或砾石进行碱活性检验。4.3.1原材料的技术要求2、粗集料有害杂质包括粘土淤泥硫化物对混凝土有腐蚀作用硫酸盐有机质粘附与集料表面，影响水泥与集料的粘结，降低抗渗、抗冻性4.3普通混凝土组成设计最大粒径dmax

dmax，单位用水量，和易性4.3.1原材料的技术要求2、粗集料最大粒径及颗粒形状与级配∵

dmax，

比表面积湿润石料所需水量，水泥浆变稀

当一定，加大dmax，可∴

截面允许时，应尽量增大dmax，以节约水泥但是，抗拉强度会降低改善和易性提高耐久性4.3普通混凝土组成设计4.3.1原材料的技术要求2、粗集料最大粒径及颗粒形状与级配规定：

dmax≯

dmax≯

dmax≯

，且dmax≤40mm水泥混凝土面层4.3普通混凝土组成设计4.3.1原材料的技术要求2、粗集料最大粒径及颗粒形状与级配颗粒形状

表面粗糙，棱角性强，强度，但流动性差一定，光滑卵石，强度，但和易性好粗集料尽量采用立方体针片状颗粒抗折强度低，影响和易性规定：针+片含量≤5%（I级粗集料）针+片含量≤15%（II级粗集料）针+片含量≤25%（III级粗集料）4.3普通混凝土组成设计4.3.1原材料的技术要求2、粗集料最大粒径及颗粒形状与级配级配

为获得的混凝土，级配必须良好

可用级配连续级配（常用）单粒级+连续级配单粒级密实、工作性好、不易离析密实、工作性好、不易离析经技术分析表明不离析或不影响混凝土质量时，方可采用规范（GB/T14685-2001）采用了6个连续级配

5个单粒级级配（表4-5）4.3普通混凝土组成设计4.3.1原材料的技术要求3、细集料

可采用的，或

河砂海砂山砂机制砂压碎值与坚固性应具有一定的强度和坚固性，混凝土强度等级与细集料技术等级的关系见表：

混凝土的强度等级≥C60C30～C60＜C30细集料的技术等级Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级4.3普通混凝土组成设计4.3.1原材料的技术要求3、细集料级配与细度模数

优质砂高密比表面小易拌合、节约水泥耐磨、高强规范（GB/T14684-2001）：

细度模数的砂，按0.6mm累计筛余分为3个区4.3普通混凝土组成设计细集料的级配应符合下表规定：

4.3.1原材料的技术要求3、细集料级配与细度模数4.3普通混凝土组成设计4.3.1原材料的技术要求3、细集料级配与细度模数15%29%I区粗砂II区中砂59%30%4.3普通混凝土组成设计4.3.1原材料的技术要求3、细集料级配与细度模数III区细砂84%60%4.3普通混凝土组成设计选用原则

在任一个区均可，最好在II区，在I、III区时，需调整落入I区，用砂量应大于II区，否则会落入III区，用砂量应小于II区，否则有耐磨要求时，小于0.075mm的颗粒应≯3%4.3.1原材料的技术要求3、细集料级配与细度模数内摩阻力大保水性差不易捣实比表面大工作性差4.3普通混凝土组成设计4.3.1原材料的技术要求3、细集料有害杂质降低水泥石的粘附性妨碍水泥的水化与水化物发生不良反应含泥量和泥块含量（尘屑、淤泥等）

d<0.075mmd>5mm，手捏后d<2.5mm泥,无粘性且形成包裹层增大需水量松散状体积不稳定湿胀，干缩变形大规定：<1~5%(泥)<1~2%(泥块)C30~60，2%<C30，<5%4.3普通混凝土组成设计包括：饮用水、天然水、地下水、海水及经适当处理后的工业废水。凡能饮用的水，均可拌制，无需检验工业废水、海水、沼泽水，pH<4,均不能用海水可用于拌制素混凝土，但不宜用于含糖类和脂肪的水，不得使用

4.3.1原材料的技术要求4、拌合用水有饰面要求的混凝土有耐久性要求的混凝土大体积混凝土、特种混凝土4.3普通混凝土组成设计混凝土拌合用水应符合下表的规定

预应力混凝土

钢筋混凝土

素混凝土

pH值≥444不溶物（mg/L）≤200020005000可容物（mg/L）≤2000500010000氯化物（mg/L）≤50012003500硫酸盐（mg/L）≤60027002700硫化物（mg/L）≤100——4.3.1原材料的技术要求4、拌合用水4.3普通混凝土组成设计外加剂：能改变混凝土某些性能的物质，一般在混凝土拌合前或拌合过程中加入，且掺量不超过水泥质量的5%。掺合料：能改善施工和易性、降低混凝土水化热、调解凝结时间等。

4.3.1原材料的技术要求5、外加剂与掺合料粉煤灰粒化高炉矿渣沸石粉掺合料硅粉复合型掺合料早强剂引气剂减水剂外加剂缓凝剂︴1.3普通混凝土组成设计混凝土的配合比采用如下两种表示方法：1.3普通混凝土组成设计混凝土组成设计流程：施工配合比设计配合比基准配合比初步配合比施工现场调整含水量复核强度及其它要求调整施工和易性确定组成材料比例1.3普通混凝土组成设计配合比设计指标进行普通混凝土配合比设计时，主要考虑混凝土拌合物的施工和易性、硬化混凝土的强度和耐久性。坍落度是反映新拌混凝土施工和易性最常用的方法。普通混凝土的坍落度应根据构件截面尺寸大小、钢筋疏密和施工方式来确定。

1.3普通混凝土组成设计混凝土施工和易性选择混凝土配制强度

——混凝土配制强度，MPa；

——混凝土设计强度等级，MPa；

——混凝土强度标准差，MPa；1.3普通混凝土组成设计1.3普通混凝土组成设计混凝土强度标准差可根据近期同类混凝土强度资料求得，其试件组数不应少于25组。若无历史统计资料，标准差按下表选取。

强度等级

＜C20C20～C35＞C35强度标准差取值（MPa）

3.0

5.0

6.01.3普通混凝土组成设计混凝土的耐久性主要取决于混凝土的水灰比和水泥用量。

1.3普通混凝土组成设计初步配合比设计步骤计算混凝土的配制强度计算水灰比（W/C）并校核选定用水量确定砂率计算并校核单位水泥用量计算细集料用量和粗集料用量

计算混凝土配制强度

——混凝土配制强度，MPa；

——混凝土设计强度等级，MPa；

——混凝土强度标准差，MPa；1.3普通混凝土组成设计计算水灰比（W/C）并校核

——混凝土配制强度，MPa；

——水泥28d抗压强度实测值，MPa；

——回归系数，应根据工程所使用的水泥、集料通过试验确定，当无试验统计资料时，可按表进行选取。1.3普通混凝土组成设计回归系数选择

1.3普通混凝土组成设计1.3普通混凝土组成设计干硬性和塑性混凝土用水量的确定

1.3普通混凝土组成设计流动性和大流动性混凝土在未掺外加剂时的用水量以坍落度90mm的用水量为基础，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg/m3的原则计算混凝土的用水量。流动性和大流动性混凝土在掺加外加剂时，依公式计算用水量。掺外加剂时混凝土用水量计算公式：

——掺加外加剂混凝土的单位用水量，kg/m3；

——未掺加外加剂混凝土的单位用水量，kg/m3；

——外加剂的减水率，%，经试验确定。1.3普通混凝土组成设计1.3普通混凝土组成设计坍落度在10～60mm范围内的混凝土，其砂率可根据集料品种、最大粒径及水灰比选取。1.3普通混凝土组成设计坍落度大于60mm的混凝土应在上表的基础上，按坍落度每增大20mm，砂率增大1%的幅度予以调整。坍落度小于10mm的混凝土及使用外加剂或掺合料的混凝土应经试验确定砂率。根据水灰比和单位用水量计算单位水泥用量，同时查表以保证混凝土的耐久性。体积法计算细集料用量和粗集料用量：

1.3普通混凝土组成设计密度法计算细集料用量和粗集料用量：

1.3普通混凝土组成设计1.3普通混凝土组成设计试验室配合比试配、调整与确定如果按“初步配合比”进行拌制的混凝土其实测坍落度或VB稠度不能满足设计要求，或粘聚性和保水性能不好时，应在保持水灰比不变的条件下，调整水泥浆的含量或根据砂率与流动性的关系，通过调整砂率来改善混凝土的流动性。由此确定“基准配合比”。1.3普通混凝土组成设计依“基准配合比”配制混凝土进行强度试验。强度试验时，至少应采用三个不同水灰比的配合比。每种水灰比下的拌合物至少应制作三块试件。当混凝土拌合物坍落度与要求值相差超过允许偏差时，可调整用水量，也可将砂率酌情增加或减少1%。

1.3普通混凝土组成设计依“基准配合比”配制混凝土进行强度试验。强度试验时，至少应采用三个不同水灰比的配合比。每种水灰比下的拌合物至少应制作三块试件。当混凝土拌合物坍落度与要求值相差超过允许偏差时，可调整用水量，也可将砂率酌情增加或减少1%。

1.3普通混凝土组成设计根据强度试验结果，建立灰水比与强度的关系，选定与混凝土配制强度相对于的灰水比。单位用水量，根据制作强度事件时的测得的坍落度或维勃稠度对基准配合比中的单位用水量进行调整。1.3普通混凝土组成设计单位水泥用量，根据单位用水量乘以选定灰水比计算确定。细集料和粗集料用量，按基准配合比中的砂率，和单位水泥用量、单位用水量计算确定。由下式计算混凝土的表观密度：

——混凝土的表观密度计算值，kg/m3；

——混凝土设计配合比组成材料单位用量，kg/m3；1.3普通混凝土组成设计由下式计算混凝土配合比校正系数：

——混凝土配合比校正系数；

——混凝土表观密度实测值，kg/m3；

——混凝土表观密度计算值，kg/m3；1.3普通混凝土组成设计1.3普通混凝土组成设计当混凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2%时，上述方法得到的各种材料用量即为混凝土的设计配合比。当二者之差超过2%时，将各项材料用量乘以校正系数，即为确定的混凝土设计配合比，水泥：水：砂：石子=：：：。1.3普通混凝土组成设计施工配合比确定具体方法为：测出工地砂的含水率、石子的含水率，以下列公式进行计算：

1.3普通混凝土组成设计普通混凝土配合比设计例题

组成材料：普通硅酸盐水泥42.5级，实测28d抗压强度为46MPa，密度=3100kg/m3；中砂，表现密度=2650kg/m3，施工现场砂含水率为2%；碎石：最大粒径=31.5mm，表观密度=2700kg/m3，施工现场碎石含水率为1%。水：自来水。1.3普通混凝土组成设计设计要求：某钢筋混凝土桥T型梁用混凝土（受冰雪影响），混凝土设计强度C40，强度标准差为5.0MPa，要求混凝土拌合物坍落度为35～50mm。试确定该混凝土的设计配合比和施工配合比。1.3普通混凝土组成设计

计算配制强度：根据设计要求混凝土强度等级=40MPa，强度标准差=5.0MPa，计算该混凝土的配制强度：1.3普通混凝土组成设计

计算水灰比：水泥实测抗压强度=46.0Mpa，混凝土配制强度=48.2MPa，粗集料为碎石，查表得=0.46，=0.07，计算混凝土水灰比为：查表校核耐久性符合要求，取水灰比0.431.3普通混凝土组成设计

确定单位用水量：据题意要求混凝土拌合物的坍落度为35～50mm，碎石最大粒径为31.5，查表选取混凝土的用水量为：=185kg/m3。1.3普通混凝土组成设计

计算单位水泥用量：根据单位用水量=185kg/m3及计算水灰比W/C，计算单位水泥用量。查表校核耐久性，大于耐久性要求的最小水泥用量。1.3普通混凝土组成设计

确定砂率：由碎石的最大粒径31.5mm，水灰比0.43，取混凝土砂率为33%。1.3普通混凝土组成设计

计算细、粗集料用量：体积法：联立求解得：砂用量=590kg/m3，碎石用量=1198kg/m3。1.3普通混凝土组成设计

计算细、粗集料用量：密度法：联立求解得：砂用量=589kg/m3，碎石用量=1196kg/m3。1.3普通混凝土组成设计

基准配合比设计：按计算材料用量拌制混凝土拌合物，测定其坍落度为60mm，未满足题目给的施工和易性要求（以绝对体积法计算结构为例）因此，保持水灰比不变，减少5%水泥浆。再经拌和坍落度为40mm，粘聚性和保水性亦良好，满足施工和易性要求。

1.3普通混凝土组成设计

设计配合比确定：强度检验水灰比（W/C）

灰水比（C/W）

28天立方体抗压强度值（MPa）

10.382.6356.5920.432.3349.8330.482.0844.481.3普通混凝土组成设计根据表中试验结果，绘制混凝土28天立方体抗压强度与灰水比（C/W）关系图。

1.3普通混凝土组成设计设计配合比确定：按强度试验结果修正配合比，各种材料用量为：用水量：水泥用量：

砂用量：

碎石用量：

1.3普通混凝土组成设计设计配合比调整：表观密度计算值：实测表观密度：修正系数：实测密度与计算表观密度值之差不超2%，故不作调整。施工配合比调整：水泥用量：砂用量：碎石用量：水用量：1.3普通混凝土组成设计

道路混凝土主要指路面混凝土，是指满足混凝土路面摊铺工作性（和易性）、弯拉强度、耐久性与经济性要求的水泥混凝土材料。道路水泥混凝土可分为：普通道路混凝土（也称素混凝土）、钢筋混凝土、预应力混凝土、钢纤维混凝土和碾压混凝土等。1.4道路混凝土组成设计滑模摊铺前拌合物最佳工作性及允许范围

1.4.1道路混凝土的路用性能1.4道路混凝土组成设计滑轨道摊铺机、三辊轴机组、小型机具摊铺的路面混凝土坍落度及最大单位用水量应满足下表的规定。

1.4道路混凝土组成设计各级交通要求的道路混凝土设计弯拉强度应符合（JTGD40—2002）的规定，见下表。

1.4道路混凝土组成设计为了提高混凝土的抗冻性，在不同环境条件下使用的路面混凝土中的含气量应在下表推荐的范围内。

1.4道路混凝土组成设计道路混凝土的最大水灰比或水胶比以及最小水泥用量应符合表中的规定。1.4道路混凝土组成设计配制弯拉强度1.4.2道路混凝土组成设计1.4道路混凝土组成设计

——混凝土的设计弯拉强度标准值，MPa；s——混凝土弯拉强度试验样本的标准差；t——保证率系数，按样本n和判别概率p参照表格确定；

——混凝土弯拉强度变异系数，应按照统计数据在表格的规定范围中取值；当无统计数据时，应按照设计取值；如果施工配制弯拉强度超出设计给定的弯拉强度变异系数上限，则必须改变施工机械装备，提高施工控制水平。保证率系数取值表1.4道路混凝土组成设计路面抗弯拉强度变异系数取值表1.4道路混凝土组成设计按照混凝土弯拉强度计算水灰(胶)比

1.4道路混凝土组成设计碎石（或被碎卵石混凝土）：

卵石混凝土：

——混凝土配制弯拉强度，MPa；——水泥28d实测抗折强度，MPa；如果掺加粉煤灰等矿物掺合料时，应计入超量取代法中代替水泥的那一部分粉煤灰用量F，代替砂的超量部分不计入，然后用水胶比W/(C+F)代替水灰比W/C。在满足弯拉强度和耐久性要求的水灰(胶)比中取最小值作为道路混凝土的设计水灰(胶)比。1.4道路混凝土组成设计根据砂的细度模数和粗集料品种，查表选取砂率。表的适用条件为：水灰比在0.35～0.48之间，使用外加剂，集料级配良好，卵石最大粒径19.0mm,碎石最大粒径31.5mm，碎卵石可在碎石和卵石混凝土之间内插取值。

1.4道路混凝土组成设计不掺外加剂和掺合料时，单位用水量计算

1.4道路混凝土组成设计碎石：

卵石：

SL——坍落度，mm；——砂率，%；C/W——灰水比。掺外加剂的混凝土单位用水量计算

1.4道路混凝土组成设计——掺外加剂混凝土的单位用水量，kg/m3；——未掺外加剂时混凝土的单位用水量，kg/m3；——外加剂减水率的实测值，以小数计。依下式计算单位水泥用量，然后根据道路等级和环境条件，查表得到满足耐久性要求的最小水泥用量，取两者中的最大值。1.4道路混凝土组成设计——混凝土单位用水量，kg/m3；C/W——混凝土的灰水比。砂石用量可按质量法或体积法计算，具体方法与普通混凝土配合比计算方法相同。按质量法计算时，混凝土的单位质量可取2400kg/m3～2450kg/m3；按体积法计算时，应计入设计含气量。采用超量取代法掺用粉煤灰时，超量部分应取代等体积的砂，并折减用砂量。

1.4道路混凝土组成设计道路混凝土掺用粉煤灰时，其配合比应按照超量取代法进行。代替水泥的粉煤灰掺量：Ⅰ型硅酸盐水泥≤30%；Ⅱ型硅酸盐水泥≤25%；道路水泥≤20%；普通水泥≤15%；矿渣水泥不得掺粉煤灰。1.4道路混凝土组成设计系统论的应用1.4.3道路混凝土研究新成果1.4道路混凝土组成设计道路混凝土系统的组成与工作环境1.4道路混凝土组成设计道路混凝土结构的形成和劣化阶段

1.4道路混凝土组成设计一级气候分区

1.4道路混凝土组成设计二级气候分区1.4道路混凝土组成设计外加剂的类型、功能及使用范围

1.5水泥混凝土外加剂外加剂类型主要功能适用范围普通减水剂1.在保证混凝土工作性及强度不变的条件下，可节约水泥用量2.在保证混凝土工作性及水泥用量不变的条件下，可减少用水量，提高混凝土的强度3.在保证混凝土用水量及水泥用量不变的条件下，可增大混凝土的流动性1.用于日最低气温＋５℃以上的混凝土施工2.各种预制及现浇混凝土、钢筋混凝土及预应力混凝土3.大模板施工、滑模施工、大体积混凝土、泵送混凝土以及流动性混凝土高效减水剂1.在保证混凝土工作性及水泥用量不变的条件下，可大幅减少用水量，可制备早强、高强混凝土2.在保证混凝土用水量及水泥用量不变的条件下，可增大混凝土拌合物的流动性