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PAGEPAGE35混凝土配合比设计一、概述二、配合比设计原则三、配合比设计程序四、配合比设计基本参数的选取4.1混凝土配制强度的确定4.2水灰比的确定4.3用水量的确定4.4砂率的确定4.5总碱量的限值4.6长期处于潮湿和严害环境中混凝土最小含气量的规定4.7混凝土表观密度的限值五、配合比计算六、配合比的试配、调整、确定七、有特殊要求的混凝土配合比设计7.1流动性混凝土7.2掺矿物掺合料混凝土7.3抗渗混凝土7.4高强混凝土7.5泵送混凝土7.6大体积混凝土7.7补偿收缩混凝土7.8自密实混凝土7.9高性能混凝土7.10抗碳化耐久性混凝土设计7.11抗冻害耐久性混凝土设计7.12抗盐害耐久性混凝土设计7.13抗硫酸盐腐蚀耐久性混凝土设计7.14抑制碱骨料反应有害膨胀八、配合比设计实例8.1混凝土多种性能要求的配合比设计8.2水泥混凝土公路面板配合比设计九、配合比执行原则一、概述现代混凝土含有使混凝土具有特殊品质的多组分矿物掺合料和具有特殊功能的混凝土外加剂,使混凝土技术获得了空前的发展。混凝土已从一种简单单一性能的结构材料,转化为一种多性能、高技术含量的建筑材料,混凝土技术已进入高科学技术时代,向高工作性、高耐久性、高性能方向发展。混凝土适应特殊性能、特殊材料和特殊施工要求已成为现实。提供快捷的配制技术,是现代混凝土推广、应用、发展的基础。混凝土配合比设计是混凝土科研、生产和应用过程中的一个基本环节,是一项重要的科研技术工作。现代混凝土配合比设计针对混凝土结构耐久性的要求,从发挥混凝土原材料作用出发,解决混凝土在新拌状态下的流变性能、施工性能;混凝土的早期性能;硬化后混凝土的强度、抗碳化性能、抗氯离子侵蚀性能、抗化学腐蚀性能和抗渗性能、抗冻性能等,确保设计的混凝土在使用环境下的长期耐久性能。与以往的配合比设计相比,现代混凝土的配合比设计更强调实验科学,体现省资源、省能源、不污染环境及确保人身安全,人与环境的协调。二、配合比设计原则:2.1宜根据工程性质和所处环境确定混凝土性能指标,根据要求的性能指标进行混凝土配合比设计。配合比设计应符合国家现行标准《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T50476、《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55等标准的有关规定。2.2要求的混凝土性能指标以定量指标判定,当混凝土有多项性能要求时,应采取措施确保,主要技术要求,再兼顾其他性能要求。2.3根据要求的混凝土性能,正确地选用符合要求的原材料,按混凝土配合比设计基本参数选定其合理且经济的定量比例。根据混凝土的所处环境条件特点选择不同矿物掺合料的品种和掺量。2.4在满足混凝土各项性能要求,并符合国家相关标准规定的同时,宜采用低水胶比、低水泥用量、低用水量,以节省能源、资源、保护生态环境。2.5混凝土配合比设计时,采用的骨料应以饱和面干状态为标准(饱和面干状态:指骨料内部饱水,而骨料表面又处于干燥状态)。2.6冬期施工应按照不同的负温进行配合比设计。2.7设计的混凝土配合比应通过计算、试配,并通过混凝土性能检测后调整确定。2.8配制成的混凝土应满足设计要求的强度、耐久性指标和施工工艺要求。三、混凝土配合比设计程序:3.1按实际所用材料性能资料进行初步计算,得出“理论配合比”。3.2经实验室试拌调整,提出能满足施工和易性的“基准配合比”。3.3将“基准配合比”进行表观密度和强度的调整,确定能满足设计和施工要求的“设计配合比”。3.4根据现场砂、石实际含水率,将“设计配合比”换算成施工配合比。四、混凝土配合比设计基本参数的选取:4.1混凝土配制强度的确定:混凝土在实际施工过程中,受材料质量和施工条件的波动,混凝土强度有一定的波动,为使混凝土的强度保证率能满足国家标准的要求,必须使混凝土的试配强度高于设计强度等级。1、混凝土配制强度(fcu.o)可根据各生产单位的混凝土质量水平按下列公式确定:fcu.o≥fcu.k+1.645σ式中:fcu.o—混凝土配制强度(N/mm2)fcu.k—混凝土设计抗压强度标准值(N/mm2)σ—混凝土强度标准差(N/mm2)2、混凝土的强度标准差应符合下列规定:=1\*GB2⑴当具有近期同一品种混凝土强度资料时,其混凝土标准差σ应按下列公式计算:式中:fcu.i—第i组混凝土试件强度代表值(N/mm2)ufcu—统计周期内混凝土试件强度平均值(N/mm2)N—统计周期内混凝土试件总组数(N≥25)注:“同一品种混凝土”系指混凝土强度等级相同,且生产工艺和配比基本相同,“统计周期”预拌混凝土企业和预制混凝土构件可取一个月,对现场拌制混凝土的施工单位,不宜超过三个月。=2\*GB2⑵混凝土强度标准差可根据本单位近期的同类混凝土强度统计资料(不少于25组)求得。如计算结果,强度标准差低于下限值,则取下限值作为计算混凝土配制强度时的标准差。其下限值:对C20-C25级混凝土取2.5N/mm2;对C30及C30及以上的混凝土取3.0N/mm2;=3\*GB2⑶如无历史统计资料时,强度标准差(υ)可根据要求的强度等级按下表规定取用。σ值(N/mm2)表4.1.2混凝土强度等级低于C20C20-C35高于C35σ4.05.06.03、当遇有下列情况时,应适当提高混凝土配制强度1、现场条件与试验条件有差异;2、重要工程的混凝土;3、采用非统计方法评定混凝土强度。4.2水灰比的确定:1、水灰比的计算:混凝土强度等级小于C60级时,混凝土水灰比宜按下列计算:W/C=αa·fce/(fcu.o+αa·αb·fce)=1\*GB2⑴当无水泥28d抗压强度实测值时,公式中的fce值可按下式确定:fce=rc·fce.g式中:rc—水泥强度等级值的富裕系数,可按实际统计资料确定;fce.g—水泥强度等级值(MPa)。=2\*GB2⑵fce值也可根据3d强度或快测强度推定28d强度关系式推定得出。2、回归系数αa和αb宜按下列规定确定=1\*GB2⑴回归系数αa和αb应根据工程所使用过的水泥、骨料,通过试验由监理的水灰比与混凝土强度关系确定;=2\*GB2⑵当不具备上述试验统计资料时,其回归系数可按表4.2.2采用回归系数αa、αb选用表表4.2粗骨料品种系数碎石卵石αa0.460.48αb0.070.333、当有耐久性要求时,最大水胶比还必须满足下表规定限值的规定。混凝土的最大水灰比和最小水泥用量环境条件结构物类别最大水灰比最小水泥用量(kg)素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土1.干燥环境正常的居住或办公用房屋内部件不作规定0.650.602002603002.潮湿环境无冻害高湿度的室内部件室外部件在非侵蚀性土和(或)水中部件0.700.600.60225280300有冻害经受冻害的室外部件在非侵蚀性土和(或)水中且经受冻害的部件高湿度且经受冻害的部件0.550.550.552502803003.有冻害和除冰剂的潮湿环境经受冻害和除冰剂作用的室内和室外部件0.500.500.50300300300注:1.当采用活性掺合料取代部分水泥时,表中的最大水灰比及最小水泥用量即为替代前的水灰比和水泥用量。2.配制C15级及其以下等级的混凝土,可不受本表限制。4.3用水量的确定1、干硬性和塑性砼用水量的确定=1\*GB2⑴水灰比在0.4-0.8范围时,根据粗骨料品种、粒径及施工要求的混凝土拌合物稠度,也可根据本单位所用材料的使用经验确定,如使用经验不足,其用水量可按表4.3.1选用.干硬性混凝土的用水量(kg/m3)表4.3.1拌合物稠度卵石最大粒径(mm)碎石最大粒径(mm)项目指标102040162040维勃稠度(S)16~2017516014518017015511~151801651501851751605~10185170155190180165塑硬性混凝土的用水量(kg/m3)表4.3.1拌合物稠度卵石最大粒径(mm)碎石最大粒径(mm)项目指标102031.540162031.540坍落度(mm)10~3019017016015020018517516535~5020018017016021019518517555~7021019018017022020519518575~90215195185175230215205195注:1.本表用水量系采用中砂时的平均取值。采用细砂时,每立方米混凝土用水量可增加5~10kg;采用粗砂时,则可减少5~10kg。2.掺用各种外加剂或掺合料时,用水量应相应调整。2、不同环境类别的混凝土强度等级和最大水胶比的要求一般环境中混凝土强度等级和最大水胶比要求表4.3.2设计使用年限环境作用等级100年50年30年混凝土强度等级最大水胶比混凝土强度等级最大水胶比混凝土强度等级最大水胶比板墙1-A≥C300.55≥C250.60≥C250.60梁柱≥C350.50≥C300.55≥C250.60板墙1-BC350.50C300.55C250.60≥C400.45≥C350.50≥C300.55梁柱1-CC400.45C350.50C300.55C450.40C400.45C350.50≥C500.36≥C450.40≥C400.45冻融环境中混凝土强度等级和最大水胶比要求表4.3.2设计使用年限环境作用等级100年50年30年混凝土强度等级最大水胶比混凝土强度等级最大水胶比混凝土强度等级最大水胶比Ⅱ-C无盐C450.40C450.40C400.45C500.36C500.36C450.40Ca350.50Ca300.55Ca300.55Ⅱ-D无盐Ca400.45Ca350.50Ca350.50Ⅱ-D有盐Ⅱ-E无盐Ca450.40Ca400.45Ca400.45氯离子环境中混凝土强度等级和最大水胶比表4.3.2-3设计使用年限环境作用等级100年50年30年混凝土强度等级最大水胶比混凝土强度等级最大水胶比混凝土强度等级最大水胶比板墙梁柱构件Ⅲ-CⅣ-CC450.40C400.42C400.42Ⅲ-DⅣ-DC45≥C500.400.36C40≥C450.420.40C40≥C450.420.40Ⅲ-EⅣ-EC50≥C550.360.36C45≥C500.400.36C45≥C500.400.36Ⅲ-F≥C550.36C50≥C550.360.36C500.36化学腐蚀环境下混凝土强度等级和最大水胶比表4.3.2-4设计使用年限环境作用等级100年50年混凝土强度等级最大水胶比混凝土强度等级最大水胶比板墙V-CC450.40C400.45梁柱C45≥C500.400.36C40≥C450.450.40板墙梁柱构件V-DC50≥C550.360.36C45≥C500.400.36板墙梁柱构件V-EC55≥C600.360.33C50≥C550.360.363、水灰比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土用水量应通过试验确定。4、流动性和大流动性混凝土的用水量宜按下列步骤计算:=1\*GB2⑴以本规程表中的坍落度90mm的用水量为基础,按坍落度增大20mm用水量增加5kg,计算出未掺外加剂时的混凝土的用水量;=2\*GB2⑵掺外加剂时的混凝土用水量可按下式计算:mwa=mwo(1-β)式中:mwa—掺外加剂混凝土每立方米混凝土的用量(kg);mwo—未掺外加剂时的混凝土的用水量(kg);β—外加剂的减水率(%)。=3\*GB2⑶外加剂的减水率应经试验确定。4.4砂率:评价砂、石用量的一个指标,骨料总量中细骨料所占比例称为砂率,该值对拌合物流动性和粘聚性有较大的影响。适宜的砂率能使混凝土拌合物获得最大流动性的同时,还能保持拌合物的粘聚性和保水性能。坍落度为10-60mm的混凝土砂率,根据粗骨料品种、粒径及水胶比按下表选取:混凝土坍落度为10~60mm混凝土的砂率(%)表4.7水灰比(W/B)卵石最大粒径(mm)碎石最大粒径(mm)1020401620400.4026~3225~3124~3030~3529~3427~320.5030~3529~3428~3333~3832~3730~350.6033~3832~3731~3636~4135~4033~380.7036~4135~4034~3939~4438~4336~41注:①本表数值系中砂的选用砂率,对细砂或粗砂,可相应地减少或增大砂率;②本表使用于坍落度为10-60mm的混凝土,坍落度大于60mm或小于10mm时,应相应的增加或减少砂率;③只用一个单粒径粗骨料配制混凝土时,砂率应适当增大;④对薄壁构件,砂率取偏大值;⑤掺有各种外加剂和掺合料时,其合理砂率值应经试验或参照其他有关规定确定;⑥本表中的砂率系指砂与骨料总重量的比。配制特细砂混凝土的砂率选择可参照下表:特细砂混凝土砂率参考表石子品种石子粒径20mm30mm40mm60mm砂uf0.7-1.01.0-1.50.7-1.01.0-1.50.7-1.01.0-1.50.7-1.01.0-1.5卵石水泥用量(kg)20025-2728-3024-2627-2923-2526-2822-2425-2725023-2526-2822-2425-2721-2324-2620-2223-2530021-2324-2620-2223-2519-2122-2418-2021-2335019-2122-2418-2021-2317-1920-2216-1819-2140018-2021-2317-1920-2216-1819-2115-1718-20碎石水泥用量(kg)20028-3031-3327-2930-3226-2829-31//25026-2829-3125-2728-3024-2627-29//30024-2627-2923-2526-2822-2425-27//35022-2425-2721-2324-2620-2223-25//40021-2324-2620-2223-2519-2122-24//4.5总硷量的限值配制混凝土时,应计算水泥矿物残合料和外加剂所带进的总硷量应小于3.0kg/m34.6含气量的规定①长期处于潮湿和严寒环境中的混凝土,应掺用引气剂或引气减水剂。混凝土的最小含气量应符合表3.5.1的规定:长期处于潮湿和严寒环境中混凝土的最小含气量表4.6粗骨料最大粒径(mm)最小含气量%404.5255.0205.5注:含气量的百分比为体积比②引气剂的掺入量应根据混凝土的含气量并经试验确定;③混凝土中粗.细骨料应做坚固性试验。4.7表观密度的限值:成型后的新拌混凝土的表观密度应等于设计计算的各组成材料质(重)量之和。当混凝土的表观密度实测值与计算值之差的绝对值超过计算值的2%时,应求得配合比校正系数予以修正。五.混凝土配合比的计算5.1进行混凝土配合比计算时,其计算公式和有关参数均以干燥状态(干燥状态指细骨料含水率小于0.5%,粗骨料含水率小于0.2%)。5.2混凝土配合比应按下列步骤进行计算:5.3粗骨料和细骨料用量的确定:1.当掺有较大用量矿物掺合料时,应采用体积法按下列公式进行计算:mco/ρc+mgo/ρg+mso/ρs+mwo/ρw+0.01α=1βs=mso/(mgo+mso)×100%式中:ρc——水泥密度(kg/m3),可取2900~3100(kg/m3);ρg——粗骨料的表观密度(kg/m3);ρs——细骨料的表观密度(kg/m3);ρw——水的密度(kg/m3),可取1000(kg/m3);α—混凝土的含气量百分数,在不使用引气型外加剂时,α可取为1;βs—砂率(%)。粗骨料和细骨料的表观密度(ρg、ρs)应按现行标准《普通混凝土用砂石质量及检验方法》(JGJ52)规定的方法测定。2.当采用重量法时应按下列公式计算:mco+mgo+mso+mwo=mcpβs=mso/(mgo+mso)×100%式中:mco——每立方米混凝土的水泥用量(kg);mgo——每立方米混凝土的粗骨料用量(kg);mso——每立方米混凝土的细骨料用量(kg);mwo——每立方米混凝土的用水量(kg);mcp——每立方米混凝土拌合物的假定重量(kg),其值可取2350~2450kg;βs—砂率(%)。六、混凝土配合比的试配、调整、确定6.1试配1、试配时应采用工程中实际使用的原材料。混凝土的搅拌方法,宜与生产时使用的方法相同。2、混凝土配合比试配时,每盘混凝土的最小搅拌量应符合表5.1.2的规定;当采用机械搅拌时,其搅拌量不应小于搅拌机额定搅拌量的1/4。表5.1.2混凝土试配的最小搅拌量骨料最大粒径(mm)拌合物数量(L)31.5及以下1540253、按计算的配合比进行试配时,首先应进行试拌,以检查拌合物性能。当试拌得出的拌合物坍落度或维勃稠度不能满足要求,或粘聚性和保水性不好时,应在保证水胶比不变的条件下相应调整用水量或砂率直到符合要求然后提出供混凝土强度试验用的基准配合比。4、混凝土强度试验时至少应采用三个不同的配合比,其中一个应为第5.1.3条确定的基准配合比,另外两个配合比的水胶比,宜较基准配合比分别增加和减少0.05其用水量与基准配合比基本相同,砂率可分别增加和减少1%。当不同水胶比的混凝土拌合物坍落度与要求值的差超过允许偏差时,可通过增、减用水量或混凝土外加剂进行调整。5、制作混凝土性能试验试件时,应检验混凝土拌合物的坍落度(维勃稠度)、粘聚性、保水性及拌合物的表观密度,并以此结果作为代表相应配合比的混凝土拌合物的性能。6、进行混凝土性能试验时,应分别制作不同性能要求的检验试件,以标准养护28d或按现行有关国家标准规定龄期的试件进行检验。6.2配合比的调整与确定6.2.1根据试验得出的混凝土强度与其对应的胶水比(B/W)关系,用作图法或计算法求出与混凝土配置强度(fcu.o)相对应的胶水比,并按下列原则确定每立方米混凝土的材料用量:1用水量(mw)取基准配合比中的用水量,并根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度进行调整确定;2胶凝材料用量(mB)应以用水量乘以选定出来的胶水比计算确定;3粗骨料和细骨料(mg和ms)取基准配合比的粗骨料和细骨料用量,并按选定的胶水比进行调整确定。6.2.2经试配确定后,尚应按下列步骤进行校正:1根据第5.2.1条确定的材料用量按下式计算混凝土的表观密度计算值ρc.cρc.c=mB+mg+ms+mw2按下式计算混凝土配合比校正系数δ:δ=ρc.t/ρc.c式中ρc.t—混凝土表观密度实测值(kg/m3);ρc.c—混凝土表观密度计算值(kg/m3);3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,第6.2.1条的配合比即为确定的设计配合比;当二者之差超过2%时,将配合比中每项材料用量均乘以校正系数δ,即为确定的设计配合比。6.2.3根据本单位常用的材料,可设计出常用的混凝土配合比备用;在使用过程中,应根据原材料情况及混凝土质量检验的结果予以调整。1.当在混凝土强度的质量管理图中出现异常现象,特别是强度值在中心线的一侧连续出现时,查不出原因或查出原因无能力改变时必须调整混凝土配合比。2.当粗细骨料的含水率与基准状态相比有变化时,应相应的调整用水量和骨料用量;3.当采用连续级配的粗骨料中,大粒径偏多时,需适当增大砂率,小粒径偏多时需适当减少砂率。6.2.4遇有下列情况之一时,应重新进行配合比设计: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.应定期对混凝土配合比进行统计、验证、优化,并将统计、验证、优化情况作为新混凝土配合比设计确认的重要依据。七、有特殊要求的混凝土配合比设计7.1流动性混凝土1、流动性混凝土是指拌合物的坍落度大于100mm的混凝土。为满足混凝土流动度的要求,应掺用外加剂并应掌握如下使用规则:=1\*GB2⑴为使混凝土具有较高的流动度,应根据所要求的混凝土坍落度及所用水泥的品种、质量选择合适的外加剂。=2\*GB2⑵选用外加剂与水泥有良好的相容性并通过试验确定。=3\*GB2⑶选用合适的用水量和砂率确定外加剂掺量。2、为保证浇筑时具有所要求的坍落度,对离浇筑地点较远的混凝土供应,在设计混凝土配合比时,尚应考虑混凝土坍落度经时损失减少的外加剂掺量。3、计算试配用的流动性混凝土时,其用水量应在表4.3混凝土的用水量的基础上加以修正。其修正值按以下方法确定:=1\*GB2⑴参照表4.3混凝土的用水量,在坍落度为90mm的用水量基础上,按每增加20mm坍落度增加5kg用水量计算,确定不掺外加剂时的流动性混凝土的用水量。=2\*GB2⑵按上述方法确定的不掺外加剂时混凝土用水量中扣除按外加剂减水率计算的用水量,即得到掺减水剂的流动性混凝土用水量。=3\*GB2⑶各种外加剂的所需减水率,根据使用水泥的质量和确定的用水量,经试验确定。=4\*GB2⑷流动性混凝土的砂率,应在表4.4的基础上予以适当增加。其幅度可按每增加20mm的坍落度,砂率增大1%考虑。对用于泵送的混凝土应适当增大砂率。7.2掺矿物掺合料混凝土矿物掺合料是混凝土的必要组分之一,掺矿物掺合料的混凝土能降低新拌混凝土在硬化过程中的温升,改善施工性能,增进抗腐蚀能力和提高混凝土强度。7.2.1.技术要求:1、掺掺矿物掺合料混凝土的配合比设计,应根据设计要求的强度等级,强度标准值的保证率和混凝土的耐久性以及施工要求,采用实际工程使用的原材料,按《普通混凝土配合比设计规程》的规定进行。对有特殊要求的混凝土,其配比设计应符合国家现行相关标准规定。2、矿物掺合料品种和掺量,应根据矿物掺合料本身的品质,结合混凝土其他参数、工程性质所处环境等因素,参考以下原则选择确定。=1\*GB2⑴、混凝土的水胶比较小,浇筑温度与气温较高,混凝土强度验收龄期较长时,矿物掺合料宜采用较大掺量。=2\*GB2⑵、混凝土构件最小截面尺寸较大时,例如大体积混凝土,水下工程混凝土以及有抗腐蚀要求的混凝土等,可在表7.2.1的基础上,根据需要适当增加矿物掺合料的掺量。=3\*GB2⑶、对于最小截面尺寸小于150mm的构件混凝土,宜采用较小坍落度,矿物掺合料宜采用较小掺量。=4\*GB2⑷、对早期强度要求较高或环境温度较低条件下施工的混凝土,矿物掺合料宜采用较小掺量。3、根据工程所处的环境条件、结构特点,混凝土中矿物掺合料占胶凝材料总量的最大百分率(βb)宜按表7.2.1控制。表7.2.1矿物掺合料与胶凝材料总量的百分率(βb)限值矿物掺合料种类水胶比水泥品种硅酸盐水泥(%)普通硅酸盐水泥(%)粉煤灰F类I、II级≤0.40≤50≤40>0.40≤40≤30粒化高炉矿渣粉≤0.40≤70≤60>0.40≤60≤50钢渣粉—≤30≤20磷渣粉—≤30≤20硅灰—≤15≤15沸石粉—≤15≤15复合掺合料≤0.40≤65≤55>0.40≤65≤45注:1、C类粉煤灰用于结构混凝土时,应安定性合格,其掺量应通过试验确定,但不应超过本表F类粉煤灰的规定限量,对硫酸盐侵蚀环境下的混凝土不得用C类粉煤灰。2、在素混凝土中,粉煤灰的级别和最大掺量可不受表1.4规定的限制。3、复合掺合料中各组合的掺量不宜超过任一组分掺时的上限掺量。4、对预应力混凝土,粉煤灰的最大掺量不宜超过30%。7.2.2配合比设计1、混凝土配合比设计应根据结构设计要求的强度等级、所处环境、确定配制强度、选择矿物掺合料品种、用水量和砂率。2、混凝土中矿物掺合料占胶凝材料总量的最大百分率按表7.2.1控制。3、采用矿物掺合料的混凝土宜先进行系统配合比试验,根据原材料情况建立掺矿物掺合料混凝土的强度关系式;按同一厂家生产的相同品种和等级的水泥和矿物掺合料(掺量的百分比相同),建立混凝土强度关系式;试验用水胶比不宜少于5个,其最大与最小水胶比之差宜大于0.20;按现行《普通混凝土配合比设计规程》确定掺矿物掺合料混凝土的配制强度,根据通过试验建立的强度关系式计算水胶比,胶凝材料和其他组分用量。4、矿物掺合料用量(mf)应按下式确定:mf=mb.βb式中:mf—每立方米混凝土中矿物掺合料用量,kg/m3mb—每立方米混凝土中胶凝材料用量,kg/m3βb—矿物掺合料占胶凝材料用量的百分率,%5、掺矿物掺合料混凝土的最小胶凝材料用量及最大水胶比宜按《普通混凝土配合比设计规程》,《混凝土结构耐久性设计规程》的要求控制。6、每立方米掺矿物掺合料的混凝土中水泥用量(mc)应按下式确定:mc=mb-mf7、按重量法或绝对体积法确定单方混凝土的砂、石用量,最后通过试配调整混凝土配合比直至符合要求。8、外加剂的掺量应按胶凝材料用量的百分比计。7.3抗渗混凝土7.3.1原材料要求抗渗混凝土所用原材料应符合下列规定:1粗骨料宜采用连续级配,其最大粒径不宜大于40mm,含泥量不得大于1.0%,泥块含量不得大于0.5%;2细骨料的含泥量不得大于3.0%,泥块含量不得大于1.0%;3外加剂宜采用防水剂、膨胀剂、引气剂、减水剂或引气减水剂;4抗渗混凝土宜掺用矿物掺合料。7.3.2抗渗混凝土配合比的计算方法和试配步骤除应遵守本规程第5章和第6章的规定外,尚应符合下列规定:1每立方米混凝土中的水泥和矿物掺合料总量不宜小于320kg;2砂率宜为35%~45%;3供试配用的最大水灰比应符合表7.3.2的规定。表7.3.2抗渗混凝土最大水灰比抗渗等级最大水灰比C20~C30的混凝土C30以上混凝土P60.600.55P8~P120.550.50P12以上0.500.457.3.3掺用引气剂的抗渗混凝土,其含气量宜控制在3%~5%。7.3.4进行抗渗混凝土配合比设计时,尚应增加抗渗性能试验;并应符合下列规定:试配要求的抗渗水压值应比设计值提高0.2MPa;试配时,宜采用水灰比最大的配合比作抗渗试验,其试验结果应符合下式要求:Pt≥P/10+0.2(7.3.4)式中Pt—6个试件中4个未出现渗水时的最大水压值(MPa);P—设计要求的抗渗等级值。3掺引气剂的混凝土还应在进行含气量试验,试验结果应符合本规程第7.3.3条的规定。7.4高强混凝土7.4.1原材料要求7.4.1配制高强混凝土所用原材料应符合下列规定:1应选用质量稳定、强度等级不低于42.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥;2对强度等级为C60级的混凝土,其粗骨料的最大粒径不应大于31.5mm,对强度等级高于C60级的混凝土,其粗骨料的最大粒径不应大于25mm;针片状颗粒含量不宜大于5.0%,含泥量不应大于0.5%,泥块含量不宜大于0.2%;其他质量指标应符合现行行业标准《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》(JGJ53)的规定;3细骨料的细度模数宜大于2.6,含泥量不应大于2.0%,泥块含量不应大于0.5%。其他质量指标应符合现行行业标准《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》(JGJ52)的规定;4配制高强混凝土时应掺用高效减水剂或缓凝高效减水剂;5配制高强混凝土时应掺用活性较好的矿物掺合料,且宜符合使用矿物掺合料。7.4.2高强混凝土配合比的计算方法和步骤除应按本章第5、6节规定进行外,尚应符合下列规定:1基准配合比中的水灰比,可根据现有试验资料选取;2配制高强混凝土所用砂率及所采用的外加剂和矿物掺合料的品种、掺量,应通过试验确定;3计算高强混凝土配合比时,其用水量可按本章第4.3的规定确定;4高强混凝土的水泥用量不应大于550kg/m3;水泥和矿物掺合料的总量不应大于600kg/m3。7.4.3高强混凝土配合比的试配与确定的步骤应按本章第5、6节的规定进行。当采用三个不同的配合比进行混凝土强度试验时,其中一个应为基准配合比,另外两个配合比的水灰比,宜较基准配合比分别增加和减少0.02~0.03;7.4.4高强混凝土设计配合比确定后,尚应用该配合比进行不少于6次的重复试验进行验证,其平均值不应低于配制强度。7.5泵送混凝土7.5.1泵送混凝土设计要求1、配置的混凝土要保证压送后能满足所规定和易性、均质性、强度和耐久性等方面的质量要求;2、混凝土的初凝时间不得少于拌合物运输、泵送、浇筑完毕全过程需要的时间;3、根据所用材料的质量,混凝土泵的种类、输送管的直径、压送距离,气候条件、浇筑部位、浇筑方法经试配试送确定配合比。7.5.2泵送混凝土所采用的原材料应符合下列规定:1、泵送混凝土应选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥,不宜采用火山灰质硅酸盐水泥;2、粗骨料宜采用采用连续级配,其针片状颗粒含量不宜大于10%;粗骨料的最大粒径与输送管径之比宜符合表7.5.2的规定;表7.5.2粗骨料的最大粒径与输送管径之比石子品种泵送高度(m)粗骨料最大粒径与输送管径比碎石<50≤1:3.050~100≤1:4.0>100≤1:5.0卵石<50≤1:2.550~100≤1:3.0>100≤1:4.0泵送混凝土宜采用中砂,其通过0.315mm筛孔的颗粒含量不应少于15%;泵送混凝土应掺用泵送剂或减水剂,并宜采用粉煤灰或其他活性矿物掺合料,其质量应符合国家现行有关标准的规定。7.5.3泵送混凝土试配时要求的坍落度值应按下式计算:Tt=Tp+△T式中Tt—试配时要求的坍落度值;Tp—入泵时要求的坍落度值;△T—试验测得在预计时间内的坍落度经时损失值。7.5.4泵送混凝土配合比的计算和试配步骤除应按本规程第5章和第6章规定进行外,尚应符合下列规定:泵送混凝土的用水量与水泥和矿物掺合料的总量之比不宜大于0.60;泵送混凝土的水泥和矿物掺合料的总量不宜小于300kg/m3;泵送混凝土的砂率以为35%~45%;掺用引气型外加剂时,其混凝土含气量不宜大于4%。7.6大体积混凝土7.6.1设计要求大体积混凝土配合比的设计除应符合工程设计所规定的强度等级、耐久性、抗渗性、体积稳定性等要求外。尚应符合大体积混凝土施工工艺特性的要求。并应符合合理使用材料.降低混凝土绝热温升值的要求。7.6.2原材料要求1、配制大体积混凝土所用水泥的选择及其质量,应符合下列规定“=1\*GB2⑴所用水泥应符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》GB175的有关标准的规定;当采用其他品种时,其性能指标必须符合国际现行有关标准的规定;=2\*GB2⑵应选用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥,大体积混凝土施工所用水泥其3d的水化热不宜大于240KJ/kg,7d水化热不宜大于270KJ//kg:=3\*GB2⑶当混凝土有抗渗指标要求时。所用水泥的铝酸三钙含量不宜大于8%:=4\*GB2⑷所用水泥在搅拌站的入机温度不宜大于60。C。2、水泥进厂时应对水泥品种强度等级.包装或散装仓号.出厂日期等进行检查,并应对其强度.安定性.凝结时间.水化热等性能指标及其他必要的性能指标进行复检。3、骨料的选择,除应符合国家现行标准〈〈普通混凝土用砂.石质量及检验方法标准〉〉JGJ52的有关规定外,尚应符合下列规定:=1\*GB2⑴细骨料宜采用中砂,其细度模数宜大于2.3,含泥量不应大于3%;=2\*GB2⑵粗骨料宜选用粒径5~31.5mm,并应连续级配,含泥量不应大于1%;=3\*GB2⑶应选用非碱活性的粗骨料;=4\*GB2⑷当采用非泵送施工时,粗骨料的粒径可适当增大。4、粉煤灰和粒化高炉矿渣粉,其质量应符合现行国家标准〈〈用于水泥和混凝土中粉煤灰〉〉GB1596和〈〈用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉〉〉GB/T18046的有关规定。5、所用外加剂的质量及应用技术,应符合现行国家标准〈〈混凝土外加剂〉〉GB8076.〈〈混凝土外加剂应用技术规范〉〉GB50119和有关环境保护标准的规定。6、外加剂的选择除应满足本规范第7.6.5条的规定外,尚应符合下列要求:=1\*GB2⑴外加剂的品种。掺量应根据工程所用胶凝材料经试验确定;=2\*GB2⑵应提供外加剂对硬化混凝土收缩等性能的影响:=3\*GB2⑶耐久性要求较高或寒冷地区的大体积混凝土,宜采用引气剂或引气减水剂。7、拌和用水的质量应符合国家现行标准〈〈混凝土用水标准〉〉JGJ63的有关规定。7.6.3配合比设计1、大体积混凝土配合比设计,除应符合国家现行标准〈〈普通混凝土配合比设计规范〉〉JGJ55的有关规定外,尚应符合下列规定:=1\*GB2⑴采用混凝土60d或90d强度作指标时,应将其作为混凝土配合比的设计依据;=2\*GB2⑵所配制的混凝土拌合物,到浇筑工作面的坍落度不宜大于160mm;=3\*GB2⑶拌合水用量不宜大于175kg/m3=4\*GB2⑷粉煤灰掺量不宜超过胶凝材料用量的40%;矿渣粉的掺量不宜超过胶凝材料用量的50%;粉煤灰和矿渣芬掺合料的总量不宜大于混凝土中胶凝材料用量的50%。=5\*GB2⑸水胶比不宜大于0.50.=6\*GB2⑹砂率宜为35%-42%。2、在混凝土制备前,应进行常规配合比试验,并应进行水化热、泌水率、可泵性等对大体积混凝土控制裂缝所需的技术参数的试验,必要时其配合比实际应当通过试泵送。3、在确定混凝土配合比时,应根据混凝土的绝热温升.温控施工方案的要求等,提出混凝土制备时粗细骨料和拌和用水及入模温度控制的技术措施。1、补偿收缩混凝土的配合比设计要求。1.1补偿收缩混凝土主要用于混凝土结构自防水,工程按缝填充,超长混凝土结构连续施工以及大体积混凝土施工。膨胀矾石的补偿收缩混凝土不适用于长期处于环境温度大于80℃的钢筋混凝土工程。1.2补偿收缩混凝土应符合设计要求的强度等级,限制膨胀率、抗渗等级和耐久性技术指标。1.3补偿收缩混凝土的限值限制膨胀率应符合下表规定:补偿收缩混凝土的限值限制膨胀率表1.3用途限制膨胀率(%)水中14d水中14d转空气中28d用于补偿混凝土收缩≥0.015≥-0.030用于后浇带、膨胀加强带和工程按缝填充≥0.025≥0.0207.7补偿收缩混凝土7.7.1设计要求1、补偿收缩混凝土主要用于混凝土结构自防水、工程按缝填充、超长混凝土结构连续施工以及大体积混凝土施工。膨胀源钙矾石的补偿收缩混凝土不适用于长期处于环境温度大于80℃的钢筋混凝土工程。2、补偿收缩混凝土应符合设计要求的强度等级、限制膨胀率、抗渗等级和耐久性技术指标。3、补偿收缩混凝土的限值限制膨胀率应符合下表规定:补偿收缩混凝土的限值限制膨胀率表7.7.1用途限制膨胀率(%)水中14d水中14d转空气中28d用于补偿混凝土收缩≥0.015≥-0.030用于后浇带、膨胀加强带和工程接缝填充≥0.025≥0.0207.7.2原材料要求1、水泥应符合国家现行标准《通用硅酸盐水泥》GB175、《中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水2、膨胀剂的品种和性能应符合国家现行标准《混凝土膨胀剂》GB23439的规定。膨胀剂应单独存放,在存放过程中发生结块胀袋等现象时,应进行品质复检。3、外加剂和矿物掺合料应符合下列规定:=1\*GB2⑴减水剂、缓凝剂、泵送剂、防冻剂等混凝土外加剂应分别符合现行国家标准《混凝土外加剂》GB8076、《混凝土防冻剂》JC473等规定。=2\*GB2⑵粉煤灰应符合现行国家标准,《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596的规定,不得使用高钙粉煤灰,使用的矿渣粉应符合现行国家标准,《用于水泥和混凝土的粒化高炉矿渣粉》GB/T18046的规定。7.7.3配合比设计:1、补偿收缩混凝土的配合比设计,必须满足设计所需要的强度,膨胀性能、抗渗性、耐久性等技术指标和施工工作性要求。配合比设计应按现行国家行业标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55进行。使用的膨胀剂品种应根据工程要求和施工要求事先进行选择。2、由于膨胀剂对水泥存在适应性的问题,因此膨胀剂掺量应根据设计要求的限制膨胀率,采用实际工作使用的材料,在满足混凝土坍落度、强度、抗渗性能的前提下,14d水中限制膨胀率应≥0.015%,以此调整膨胀剂的掺量。3、配合比试验的限值膨胀率值应比设计值高0.005%,试验时,每立方米混凝土膨胀剂用量可按下表选取每立方米混凝土膨胀剂用量试验取值范围用途每m3混凝土膨胀剂用量用于补偿混凝土收缩30-50用于后浇带、膨胀加强带和工程接缝填充40-604、补偿收缩混凝土的水胶比不宜大于0.50。5、单位胶凝材料用量应符合现行国家标准《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119的规定,且补偿收缩混凝土单位胶凝材料用量不宜小于300kg/m3,填充用膨胀混凝土单位胶凝材料用量不宜小于350kg/m3自应力混凝土不小于500kg/m3。6、有耐久性指标要求的补偿收缩混凝土,其配合比设计应符合现行国家标准《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T50476的相关要求。7、为确保混凝土的补偿收缩效果和耐久性,粉煤灰或矿渣粉不可多取代水泥,以免使膨胀性能降低,掺合料(F)和膨胀剂(E)掺量不宜大于胶凝材料总量(B)的40%。胶凝材料最低用量见下表:补偿收缩混凝土胶凝材料最低用量混凝土种类水泥最低用量kg/m3胶凝材料(B)最低用量kg/m3F/B%E/B%补偿收缩混凝土23035025-308-12填充用膨胀混凝土25040020-2510-147.8自密实混凝土7.8.1设计要求1、自密实混凝土配合比设计的基本要求是新拌混凝土必须满足自密实混凝土工作性评价指标要求,硬化混凝土的力学性能和耐久性必须满足工程设计要求,确保自密实混凝土工程质量且达到经济合理。2、对自密实混凝土拌合物工作性的检测包括:填充性检测、间隙通过性检测、抗离析性检测。拌合物工作性检测方法与指标要求序号检测方法指标要求检测性能1坍落扩展度(SF)Ⅰ级650mm≤SF≤750mm填充性Ⅱ级550mm≤SF<650mm填充性2T500流动时间2s≤T500≤5s填充性3L型仪(H2/H1)Ⅰ级钢筋净距40mmH2/H1≥0.8间隙通过性抗离析性Ⅱ级钢筋净距60mm4U型仪(Δh)Ⅰ级钢筋净距40mmΔh≤30mm间隙通过性抗离析性Ⅱ级钢筋净距60mm5拌合物稳定性跳桌试验(fm)fm≤10%抗离析性注:1.对于密集配筋构件或厚度小于100mm的混凝土加固工程,采用自密实混凝土施工时,拌合物工作性指标应按标7.8.1中Ⅰ级指标要求。2.对于钢筋最小净距超过粗骨料最大粒径5倍的混凝土构件或钢管混凝土构件,采用自密实混凝土施工时,拌合物工作性指标可按表7.8.1中的Ⅱ级指标要求。7.8.2原材料要求1、水泥:水泥宜采用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥,其——应符合现行国家标准通用硅酸盐水凝>>GB175的要求。2、骨料:骨料应符合现行国家标准《建筑用砂》(GB/T14684)和《建筑用卵石、碎石》(GB/T14685)等的要求。粗骨料宜采用连续级配的粗骨料,其最大粒径一般宜小于20mm,针片状颗粒含量宜小于10%,孔隙率宜小于40%。粗骨料宜选用级配合格的中砂,砂含泥量应小于1%。3、拌合水:拌合用水应符合现行行业标准《混凝土拌合用水标准》(JGJ63)的要求。4、外加剂:外加剂应符合现行国家标准《混凝土外加剂》(GB8076)和《混凝土外加剂应用技术规范》(GB50119)的要求,但28d收缩率比不宜大于100%。如有必要,在硬化混凝土性能满足设计要求的条件下,可采用增稠剂。5、矿物掺合料:矿物掺合料应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596),如有必要,可采用惰性矿物掺合料。7.8.3配合比设计:1.自密实混凝土配合比设计的主要参数包括拌合物中的粗骨料松散体积、砂浆中砂的体积、浆体的水胶比、胶凝材料中矿物掺合料用量。2.设定1M3混凝土中粗骨料的松散体积Vgo(0.5~0.6M3),根据粗骨料的堆积密度pgo计算出1M3混凝土中粗骨料的用量mg。3.根据粗骨料的表观密度pg计算1M3混凝土粗骨料的密实体积Vg,由1M3拌合物总体积减去粗骨料的密实体积Vg计算出砂浆密实体积Vm。4.设定砂浆中砂的体积含量(0.42~0.44M3),根据砂浆密实体积Vm和砂的体积含量,计算出砂的密实体积Vs。5.根据砂的密实体积Vs和砂的表观密度Ps计算出1M3混凝土中砂子的用量Ms。6.从砂浆体积Vm中减去砂的密实体积Vs,得到浆体密实体积Vp。7.根据混凝土的设计强度等级,确定水胶比。8.根据混凝土的耐久性、温升控制等要求设定胶凝材料中矿物掺合料的体积,根据矿物掺合料和水泥的体积比及各自的表观密度计算出胶凝材料的表观密度Pb。9.由胶凝材料的表观密度、水胶比计算出水和胶凝材料的体积比,再根据浆体体积Vp、体积比及各自表观密度求出胶凝材料和水的体积,并计算出胶凝材料总用量Mb和单位用水量Mw。胶凝材料总用量范围宜为450~550kg/M3,单位用水量宜小于200kg/M3。10.根据胶凝材料体积和矿物掺合料体积及各自的表观密度,分别计算出每1M3混凝土中水凝用量和矿物掺合料的用量。11.根据试验选择外加剂品种和掺量。12.混凝土配合比的计算和试配步骤除应按本章第6节规定进行。7.9高性能混凝土7.9.1设计要求1、高性能混凝土的配合比设计应根据混凝土结构工程的要求,确保其施工要求的工作性,以及结构混凝土的强度和耐久性。2、耐久性设计应针对混凝土结构所处外部环境中劣化因素的作用,使结构在设计使用年限内不超过容许劣化状态。3、配制高性能混凝土对原材料的要求与普通混凝土要求差别不大,对粗骨料的粒径不宜大于25mm,高性能混凝土配合比试配与调整方法和步骤按本章第5、6节规定进行外,尚应符合不同耐久性能的设计规定。4、试配强度应按下式确定:fcu.o≥fcu.k+1.645σ式中:fcu.o—混凝土配制强度(N/mm2)fcu.k—混凝土设计抗压强度标准值(N/mm2)σ—混凝土强度标准差(N/mm2),当无统计数据时,对商品混凝土可取4.5MPa。7.9.2原材料要求高性能混凝土的单方用水量不宜大于175kg/m3;胶凝材料总量宜采用450~550kg/m3,其中矿物微细粉用量不宜大于胶凝材料总量的40%;宜采用较低的水胶比;砂率宜采用37%~44%;高效减水剂掺量应根据坍落度要求确定。7.10抗碳化耐久性混凝土设计抗碳化耐久性混凝土的水胶比宜按下式确定:式中:W/B—水胶比(%)c—钢筋的混凝土保护层厚度(cm);a—碳化区分系数,室外取1.0,室内取1.7;t—设计使用年限(年)。7.11抗冻害耐久性混凝土设计7.11.1冻害地区可分为微冻地区、寒冷地区、严寒地区。应根据冻害设计外部劣化因素的强弱,按表7.11.1的规定确定水胶比的最大值。表7.11.1不同冻害地区或盐冻地区混凝土水胶比最大值外部劣化因素水胶比(W/B)最大值微冻地区寒冷地区严寒地区0.500.450.407.11.2高性能混凝土的抗冻性(冻融循环次数)可采用现行国家标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》GBJ82规定的快冻法测定。应根据混凝土的冻融循环次数按下式确定混凝土的抗冻耐久性指数,并符合表7.11.2的要求:式中Km—混凝土的抗冻耐久性指数;N—混凝土试件冻融试验进行至相对弹性模量等于60%时的冻融循环次数;P—参数,取0.6。表7.11.2高性能混凝土的抗冻耐久性指数要求混凝土结构所处环境条件冻融循环次数抗冻耐久性指数Km严寒地区≥300≥0.8寒冷地区≥3000.60~0.79微冻地区所要求的冻融循环次数﹤0.607.11.3高性能混凝土抗冻性也可按现行国家标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》GBJ82规定的慢冻法测定。7.11.4受海水作用的海港工程混凝土的抗冻性测定时,应以工程所在地海水代替普通水制作混凝土试件。当无海水时,可用3.5%的氯化钠溶液代替海水,并按现行国家标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》GBJ82规定的快冻法测定。抗冻耐久性指数可按式(7.11.2)确定,并应符合表7.11.2要求。7.11.5受除冰盐冻融作用的高速公路混凝土和钢筋混凝土桥梁混凝土,测定冻盐前后试件单位面积质量的差值后,可按下式评价混凝土的抗盐冻性能:式中:Qs单位面积剥蚀量(g/m2);M试件的总剥蚀量(g);A试件受冻面积(m2);设计时,应确保混凝土在工程要求的冻融循环次数内,满足Qs≤1500g/m2的要求。7.11.6高性能混凝土的骨料品质尚应符合表7.11.6的要求。表7.11.6骨料的品质要求混凝土结构所处环境细骨料粗骨料吸水率(%)坚固性试验质量损失(%)吸水率(%)坚固性试验质量损失(%)微冻地区≤3.5≤10≤3.0≤12寒冷地区≤3.0≤2.0严寒地区7.11.7对抗冻性混凝土宜采用引气剂或引起型减水剂。当水胶比小于0.30时,可不掺引气剂;当水胶比不小于0.30时,宜掺入引气剂。经过试验检定,高性能混凝土的含气量达到4%~5%的要求。7.12抗盐害耐久性混凝土设计7.12.1抗盐害耐久性设计时,对海岸盐害地区,可根据盐害外部劣化因素分为:准盐害环境地区(离海岸250~1000m);一般盐害环境地区(离海岸50-250m);重盐害环境地区(离海岸50m以内)。盐湖周边250m以内范围也属重盐害地区。7.12.2高性能混凝土中氯离子含量小于胶凝材料用量的0.06%,并应符合现行国家标准《混凝土质量控制标准》GB50164的规定。7.12.3在盐害地区,高耐久性混凝土的表面裂缝宽度宜小于C/30(C—混凝土保护层厚度,mm)。7.12.4高性能混凝土抗氯离子渗透性、扩展性,应以56d龄期、6h的总导电量(C)确定。根据混凝土导电量和抗氯离子渗透性,可按表7.12.4进行混凝土定性分类。表7.12.4根据混凝土导电量试验结果对混凝土分类6h导电量(C)氯离子渗透性可采用的典型混凝土种类2000~4000中中等水胶比(0.40~0.60)普通混凝土1000~2000低低水胶比(<0.40)普通混凝土500~1000非常低低水胶比(<0.38)含矿物微细粉混凝土<500可忽略不计低水胶比(<0.30)含矿物微细粉混凝土7.12.5混凝土的水胶比应按混凝土结构所处环境条件采用(表5.5.5)表7.12.5盐害环境中混凝土水胶比最大值混凝土结构所处环境水胶比最大值准盐害环境地区0.50一般盐害环境地区0.45重盐害环境地区0.407.13抗硫酸盐腐蚀耐久性混凝土设计7.13.1抗硫酸盐腐蚀混凝土采用的水泥,其矿物组成应符合C3A含量小于5%、C3S含量小于50%的要求;其矿物细微粉应选用低钙粉煤灰、偏高岭土、矿渣、天然沸石粉或硅粉等。7.13.2胶凝材料的抗硫酸盐腐蚀性应按表7.13.2评定。表7.13.2胶砂膨胀率、抗腐蚀系数抗硫酸盐性能评定指标试件膨胀率抗蚀系数抗硫酸盐等级抗硫酸盐性能>0.4%<1.0低受腐蚀0.4%~0.35%1.0~1.1中耐腐蚀0.34%~0.25%1.2~1.3高抗腐蚀≤0.25%>1.4很高高抗腐蚀注:检验结果如出现试件膨胀率与抗蚀系数不一致的情况,应以试件的膨胀率为准。7.13.3抗硫酸盐腐蚀混凝土的最大水胶比宜按表7.13.3确定。表7.13.3抗硫酸盐腐蚀混凝土的最大水胶比劣化环境条件最大水胶比水中或土中———含量大于0.2%的环境0.45除环境中含有______外,混凝土采用含有—————的化学添加剂0.407.14抑制碱-骨料反应有害膨胀7.14.1混凝土结构或构件在设计使用期限内,不应因发生碱-骨料反应而导致开裂和强度下降。7.14.2为预防碱-硅反应破坏,混凝土中碱含量不宜超过表7.14.2的要求。表7.14.2预防碱-硅反应破坏的混凝土碱含量环境条件混凝土中最大含碱量(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采用非碱活性骨料7.14.3当骨料含有碱-硅反应活性时,应掺入矿物细微细粉。当骨料中含有碱-碳酸盐反应活性时,应掺入粉煤灰、沸石与粉煤灰复合粉、沸石与矿渣复合粉或沸石与硅复合粉等。八、混凝土配合比设计实例:8.1要求多种性能的混凝土配合比设计:8.1.1工程项目、所处环境、技术要求、施工条件地铁站台连续墙结构为氯盐环境下配筋混凝土,迎土面为补偿收缩防水混凝土,施工方提供的技术指标如下:强度等级:C30;抗氯离子侵入指标:56d电通量≤1200C;14天限制膨胀率≥1.5×10-4;42天限制干缩率≤3×10-4;水胶比:0.45,最大胶凝材料用量不大于400㎏/m3,最小胶凝材料用量不小于340㎏/m3;混凝土初凝时间≥10小时;采用泵送混凝土运到现场混凝土拌合物流动度:坍落度/扩展度=160±20/>400㎜。8.1.2连续墙混凝土配合比设计思路:⑴综合考虑混凝土的耐久性及新拌混凝土的各方面性能的要求,优选能明显降低水泥浆硬化后的孔隙,具备较高抗渗性和抗化学侵蚀性能的矿物掺合料等组成材料;⑵按最大胶凝材料用量和水胶比要求进行控制,胶凝材料不大于400㎏/m3,最大水胶比设计要求为0.45。根据所处环境,选择最佳搭配比例的掺合料;⑶将混凝土限制膨胀率、限制干缩率和混凝土电通量作为首要控制指标,根据水泥与膨胀剂的相容性,选择能达到技术指标的最佳掺量;⑷按要求运到施工现场的混凝土流动性能指标,并确保混凝土初凝时间≥10h,选择外加剂的最佳掺量;⑸混凝土的放射性核元素比活度必须满足《建筑材料放射性核元素限量》GB6566-2001标准的规定。8.1.3混凝土配合比计算与试配:(一)各项材料的性能水泥:PO42.5,密度3.1g/cm3,体积安定性合格,3d抗折强度6.0MPa,3d抗压强度26.8MPa,28d抗折强度8.6MPa,28d抗压强度50.6.粉煤灰:Ⅱ级灰,密度2.3g/cm3,需水量比104%,烧失量2.5%。粗骨料:符合5-31.5mm连续级配,压碎指标8.1%,吸水率0.9%,含泥量0.9%,表观密度2.65g/cm3。细骨料:人工砂+天然砂混合,细度模数2.91,含泥量2.8%,吸水率1.95%,表观密度2.66g/cm3。外加剂:LS801-H泵送剂,减水率23%,密度1.169g/cm3。膨胀剂:HEA,掺量10%,7d水中限制膨胀0.025,28d限制膨胀率0.031%。(二)选定用水量和计算总胶凝材料用量由于本结构混凝土已确定最大胶凝材料不大于400kg,水胶比为0.45,根据所用材料品质选定单位用水量和计算总胶凝材料:用水量W=175kg/m3,水胶比0.45.总胶凝材料:175/0.45=389kg/m3(三)外加剂掺量单位用水量175kg/m3时,选择高效减水剂达到要求混凝土减水率时的掺量为2.4%。(四)粉煤灰掺量氯盐环境下的配筋混凝土,应使用足够量的矿物掺合料才能提高混凝土的抗氯离子侵入性能。本设计已考虑水泥中有15~25%的掺合料,故外掺粉煤灰取25%的掺量。(五)选定砂率本试验材料用砂(根据实际用砂质量,采用Mx=3.4的人工砂和Mx=1.8的天然砂搭配成Mx=2.9的砂),采用泵送混凝土选用0.45、0.47、0.49三个砂率,在保持高效减水剂掺量不变的前提下,检测新拌混凝土的和易性和1小时坍落度经时损失(试拌时取10L混凝土材料),如下表:10L混凝土材料用量(kg)砂率(%)水泥粉煤灰膨胀剂砂碎石水外加剂初始坍/扩1h后坍/扩0.452.50.970.397.939.71.759.3g200/520170/4000.478.269.36210/500185/4200.498.648.98195/410155/340选择0.47为本试验最佳砂率,解决新拌混凝土的出机坍落度及和易性、1小时坍落度经时损失及可泵性,满足施工的要求。(六)粗细骨料体积的确定(砂:Vs;碎石:Vg)Vs+Vg=1000-265/3.1-98/2.3-UEA/3.1-175-9-10=666L(七)粗细骨料用量的确定细骨料用量=(Vs+Vg)×βs×ρs=666×0.47×2.65=839kg/m3粗骨料用量=(Vs+Vg)×(1-0.47)×2.65=936kg(八)膨胀剂掺量的确定膨胀混凝土性能宜采用10%、12%两种进行14天限制膨胀率和42天限制干缩率的测定。(九)试配经计算每立方混凝土材料用量见下表,考虑本试验检测项目较多,故混凝土取30L。序号水胶比砂率每立方混凝土材料用量/单盘材料用量kg水泥粉煤灰HEA砂碎石外加剂水配比10.450.47252/7.5697/2.9139/1.17826/24.8936/28.19.3/27175/5.25配比20.450.47252/7.5690/2.746/1.38826/24.8938/28.19.3/27175/5.25(十)成型检验试件样本1.各龄期强度试件,一般试验龄期考虑3天、7天、28天、60天;56天电通量100×100×100试件6个;限制膨胀率和限制干缩率100×100×300试件6条;测混凝土坍落度/扩展度的经时变化,混凝土的初、终凝结时间,实测混凝土的表观密度。(十一)各项性能的测定新拌混凝土性能配比1配比2出机坍落度/扩展度(mm):210/480190/45060min经时坍落度/扩展度(mm):185/420165/350初凝时间(h):14:0212:10混凝土表观密度(kg/m3):23452355混凝土拌合物无离析、无泌水,包裹性好。硬化混凝土性能28d抗压强度(MPa)44.139.556d电通量(C)1005111014d水中限制膨胀率(%)1.8331.93542d空气中限制干缩率(%)-0.283-0.478混凝土配合比中的总碱含量(%)2.862.95该设计的配合比符合结构工程耐久性和施工性能的要求,配比1比配比2效果好。6.2水泥混凝土路面的配合比设计:水泥混凝土路面主要承受车辆冲击、振动、疲劳、磨损等的动载作用,因此与常规混凝土相比,路面混凝土配合比设计具有其独特性,需解决的主要技术性能是:弯拉强度符合规定等级;抗疲劳性能、抗耐磨性能好,具有抗冻性能和抗除冰盐等腐蚀介质的能力。水泥混凝土路面按组成材料不同,分无筋混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土和钢纤维混凝土;按施工方法不同,分人工摊铺混凝土、真空吸水混凝土、滑模摊铺混凝土和碾压混凝土。因此,水泥路面混凝土的配合比设计应根据工程情况及不同施工工艺优化材料组合,满足对混凝土技术性能的要求。6.2.1水泥混凝土路面配合比设计主要技术规定:(一)弯拉强度:各等级路面板的28d设计弯拉强度标准值为符合《公路水泥混凝土路面设计规范》JTGD40-2002中的规定。水泥混凝土路面板设计弯拉强度标准值和弯拉弹性模量交通等级特重重中等轻水泥混凝土设计弯拉强度标准值fcm/MPa5.0①5.04.54钢纤维混凝土设计弯拉强度标准值Fmf/MPa6.06.05.55.0混凝土和钢纤维混凝土设计弯拉弹性模量Ec/×103MPa31302927注:在特重交通的特殊路段,通过论证,可使用设计弯拉强度标准值5.5MPa.弯拉弹性模量33×103MPa。试配28d弯拉强度的均值fc(MPa),应按下式确定:fc=fr/(1-1.04Cv)+t×s式中,fc为混凝土试配28天弯拉强度的均值(MPa);fr为混凝土设计弯拉强度标准值(MPa);S为混凝土弯拉强度试验样本的标准差(MPa);t为混凝土强度保证率系数,按下表确定;Cv为弯拉强度变异系数混凝土强度保证率系数t(摘自JTGF30-2003)公路技术等级判别概率p样本数n/组3691520高速公路0.051.360.790.610.450.39一级公路0.100.950.590.460.350.30二级公路0.150.720.460.370.280.24三、四级公路0.200.560.370.290.220.19各级公路混凝土路面弯拉强度变异系数(摘自JTGF30-2003)公路技术等级高速公路一级公路二级公路三、四级公路混凝土弯拉强度变异水平等级低低中中中高弯拉强度变异系数Cv允许变化范围0.05~0.100.05~0.100.10~0.150.10~0.150.10~0.150.15~0.20(二)工作性:路面混凝土的工作性能既要满足振捣时对混凝土密实度的要求,又要满足抗滑构造和路面平整度的要求。因此,路面混凝土工作性应符合下列规定:1.当采用滑模摊铺机施工时,机前混凝土拌合物最佳工作度及允许范围见下表;混凝土路面滑模摊铺最佳工作性及允许范围(摘自JTGF30-2003)指标界限坍落度SL/mm振动黏度系数η(N·s/m2)卵石混凝土碎石混凝土最佳工作性20~4025~50200~500允许波动范围5~5510~65100~600注:①滑模摊铺机适宜的摊铺速度宜控制在0.5~2.0m/min之间;②本表适用于超铺角的滑模摊铺机;对不设超铺角的滑模摊铺机,最佳振动黏度系数为250~600N·s/m2;最佳坍落度卵石混凝土为10~40mm;碎石混凝土为10~30mm;③滑模摊铺时的最大单位用水量:卵石混凝土不宜大于155kg/m3,碎石混凝土不宜大于160kg/m3。2.当采用轨道摊铺机、三辊轴机组和小型机具摊铺路面混凝土时,普通混凝土拌合物的坍落度及最大单位用水量,应满足下表规定:不同路面施工方式混凝土坍落度及最大单位用水量(摘自JTGF30-2003)摊铺方式轨道摊铺机摊铺三辊轴机组摊铺小型机具摊铺出机坍落度/mm40~6030~5010~40摊铺坍落度/mm20~4010~300~20最大单位用水量kg/m3碎石156卵石153碎石153卵石148碎石150卵石145注:①表中的最大单位用水量系采用中砂,粗细集料为风干状态的取值;采用细砂时,应使用减水率较大的(高效)减水剂;②使用碎卵石时,最大单位用水量可取碎石与卵石的中值。(三)耐久性:水泥混凝土路面的耐久性,是配合比设计必须解决的技术问题,它不仅关系到高速行驶车辆的安全性,更重要的是关系混凝土路面的使用寿命和使用功能。改善路面混凝土的性能,最关键的是掺加适量引气外加剂,这是提高混凝土抗(盐)冻性、抗风化能力和抗酸雨、硫酸盐等腐蚀环境介质能力的重要措施。路面混凝土的含气量及容许偏差见下表:混凝土路面含气量及允许偏差(摘自JTGF30-2003)单位:%最大公称粒径/mm无抗冰冻要求有抗冰冻要求有抗盐冻要求19.04.0±1.05.0±0.56.0±0.526.53.5±1.04.5±0.55.5±0.531.53.5±1.04.0±05.5.0±0.5混凝土满足耐久性要求的最大水灰(胶)比和最小单位水泥用量(摘自JTGF30-2003)公路技术等级高速公路、一级公路二级公路三、四级公路最大水灰(胶)比0.440.460.48抗冰冻要求最大水灰(胶)比0.420.440.46抗盐冻要求最大水灰(胶)比0.400.420.44最小单位水泥用量kg/m342.5级水泥30030029032.5级水泥310310305抗冰(盐)冻时最小单位水泥用量kg/m342.5级水泥32032031532.5级水泥330330325掺粉煤灰时最小单位水泥用量kg/m342.5级水泥26026025532.5级水泥280270265抗冰(盐)冻掺粉煤灰最小单位水泥用量(42.5级水泥)kg/m3280270265注:①掺加粉煤灰,并有抗冰(盐)冻要求时,不得使用32.5级水泥。②水灰(胶)比计算,以砂石料的自然风干状态计(砂含水量小于等于1.0%;石子含水量小于等于0.5%)。③处在除冰盐、海风、酸雨或硫酸盐腐蚀性环境中,或在大纵坡等加减速车道上的混凝土,最大水灰(胶)比可比表中数值降低0.01~0.02。6.2.2水泥混凝土路面的配合比设计思路水泥混凝土路面的组成材料及骨料级配对抗弯拉强度、抗冻融性能影响很大;弯拉强度主要表现在混凝土经振捣后,粗骨料达到逐级填充,形成高弯拉强度所要求的骨架密实结构、抗冻融性能,主要取决于低水胶比和混凝土内部具有一定含气量。因此,优化骨料级配,控制混凝土含气量、泌水率及优选引气剂是水泥混凝土路面配合比设计的关键之一,应注重外加剂、引气剂品种和质量的选择,应选用表面张力降低值大,起泡容量多而细密,泡沫稳定时间长,不溶残渣少的引气剂;外加剂产品应达到一级品要求。骨料应选择粒型好、含泥量≤1%、针片状含量≤5%,搭配成连续粒径的碎石。6.2.3路面混凝土配合比设计参数及计算:混凝土的水灰(胶)比计算碎石或碎卵石混凝土水灰(胶)比计算:W/C=1.5684/(fc+1.0097-0.3595fs)卵石混凝土的水灰(胶)比计算:W/C=1.2618/(fc+1.5492-0.4709fs)式中,w/c为混凝土的水灰比%,fs为水泥实测28天的抗折强度MPa。砂率确定砂率应根据砂的细度模数和粗集料的种类,按下表确定混凝土的砂率:砂的细度模数与最优砂率的关系(摘自JTGF30-2003)砂细度模数2.2~2.52.5~2.82
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