高性能混凝土技术

12018年3月·武汉2高性能混凝土的配制5高性能混凝土施工质量控制4高性能混凝土耐久性要求及检测技术高性能混凝土简介1主要内容：3高性能混凝土原材料的技术要求一高性能混凝土简介高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，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，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。1高性能混凝土的定义一高性能混凝土简介高性能混凝土具有一定的强度和高抗渗能力，但不一定具有高强度，中、低强度亦可。高性能混凝土具有良好的工作性，混凝土拌和物应具有较高的流动性，混凝土在成型过程中不分层、不离析，易充满模型；泵送混凝土、自密实混凝土还具有良好的可泵性、自密实性能。高性能混凝土的使用寿命要长，对于一些特殊工程的特殊部位，控制结构设计的并不是混凝土的强度，而是其耐久性。能够使混凝土结构安全可靠地工作50年～100年以上，是高性能混凝土应用的主要目的。高性能混凝土具有较高的体积稳定性，即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热，硬化后期具有较小的收缩变形。2高性能混凝土的优点一高性能混凝土简介项目普通混凝土高性能混凝土理念重视强度，对于不同混凝土，规定不同的最低强度重视耐久性，根据环境特点，确定混凝土应具备的性能寿命20年～50年左右100年以上原材料组成水泥、砂、石、水、普通减水剂水泥、砂、石、水、高性能减水剂、矿物掺合料原材料质量要求原材料的品质指标主要满足强度要求原材料的品质指标应满足工作性、强度、耐久性等要求配合比控制指标坍落度、力学性能粘聚性、保水性、流动性、坍落度、扩展度、含气量、力学性能、耐久性能生产工艺包含搅拌、运输、灌注、振捣、养护等环节包含施工前准备、搅拌、运输、灌注、振捣、养护、过程检验等环节施工过程控制特点仅对坍落度、凝结时间等进行控制对坍落度、坍落度保留值、含气量、泌水率、凝结时间、水胶比、温度、匀质性进行全面控制质量检测指标强度、外观等强度、外观、耐久性等3高性能混凝土与普通混凝土的区别和联系二高性能混凝土的配制调查环境条件确定环境作用等级确定力学及耐久性指标确定最大水胶比、最小胶材用量配合比初步方案试拌及成型力学性能试验耐久性能试验配合比确定混凝土结构物种类确定施工工艺二高性能混凝土的配制1一般要求1.1混凝土的原材料和配合比参数应根据混凝土结构的设计基准期、所处环境条件和作用等级确定。1.2混凝土中应适量掺加能够改善混凝土性能的粉煤灰、磨细矿渣粉或硅灰等矿物掺和料。1.3混凝土中应适量掺加能够提高混凝土性能的高效减水剂，尽量减少用水量和胶凝材料用量。含气量要求大于或等于4.0%的混凝土应同时掺加高效减水剂（或聚羧酸系高性能减水剂）和引气剂。1.4混凝土配合比应按最小浆骨体积比原则设计。二高性能混凝土的配制混凝土类别预应力混凝土钢筋混凝土氯离子含量0.06%0.10%注1：对于钢筋配筋率低于最小配筋率的混凝土结构，其混凝土的氯离子含量要求应与本表中钢筋混凝土的要求相同。注2：混凝土的氯离子含量是指混凝土中各种原材料的氯离子含量之和，以其与胶凝材料的重量比表示。1.5混凝土中的总碱含量应符合设计要求。当设计无要求时，混凝土总中的总碱含量一般不应超过3.0kg/m3。混凝土的碱含量是指混凝土中各种原材料的碱含量之和。其中，矿物掺和料的碱含量以其所含可溶性碱量计算。粉煤灰的可溶性碱量取粉煤灰总碱量的1/6，磨细矿渣粉的可溶性碱量取磨细矿渣粉总碱量的1/2，硅灰的可溶性碱量取硅灰总碱量的1/2。1.6混凝土的最大氯离子含量应满足下表的要求。1.7混凝土的三氧化硫含量不应超过胶凝材料总量的4.0%。二高性能混凝土的配制2.1不同强度等级混凝土的最大胶凝材料用量、最小胶凝材料用量和最大水胶比应满足下表的要求。混凝土强度等级最大胶凝材料用量（kg/m3）最小胶凝材料用量（kg/m3）最大水胶比C304002800.55C354003000.50C404503200.45C454503400.40C50不宜高于450，最大不应高于4803600.362参数要求二高性能混凝土的配制2.2不同环境作用下，矿物掺和料的掺量宜满足下表要求。环境类别矿物掺和料种类水胶比≤0.40＞0.40碳化环境粉煤灰≤40≤30磨细矿渣粉≤50≤40冻融破坏环境粉煤灰≤30≤20磨细矿渣粉≤40≤30化学侵蚀环境粉煤灰30～5020～40磨细矿渣粉40～6030～502参数要求二高性能混凝土的配制2.3混凝土的砂率应根据骨料的最大粒径和混凝土的水胶比确定，一般情况下宜满足下表要求。骨料最大粒径（mm）水胶比0.300.400.500.601038%～42%40%～44%42%～46%46%～50%2034%～38%36%～40%38%～42%42%～46%40—34%～38%36%～40%40%～44%注1：砂的细度模数每增减0.1，砂率相应增减0.5%～1.0%。注2：当使用卵石时，砂率可减少2%～4%；当使用人工砂时，砂率可增加2%～4%。注3：本表适用于采用碎石、细度模数为2.6～3.0的天然中砂拌制的坍落度为80mm～120mm的混凝土。2参数要求二高性能混凝土的配制2.4混凝土的浆体体积应满足下表要求。强度等级浆体体积C30～C50（不含C50）≤0.32C50～C60（含C60）≤0.35C60以上（不含C60）≤0.38注：浆体体积即单位体积混凝土中胶凝材料、水和空气所占的体积。2参数要求二高性能混凝土的配制3配合比设计3.1首先根据混凝土工作性、设计强度和耐久性指标要求，结合工程上所选水泥的性能、外加剂的性能，初步确定胶凝材料总用量、矿物掺和料的种类及掺量、外加剂的掺量、水胶比和砂率，并计算出单位体积混凝土的水泥用量、矿物掺和料用量、用水量以及外加剂的用量。3.2采用体积法按公式（1）、公式（2）和公式（3）计算砂、石用量，确定基准配合比。二高性能混凝土的配制二高性能混凝土的配制3配合比设计3.3核算单方混凝土的碱含量、氯离子含量和三氧化硫含量是否符规定，核算浆体比是否符规定。否则，应重新选择原材料或调整基准配合比，直至满足要求为止。3.4按上述确定的配合比拌和混凝土，测试混凝土的坍落度、含气量、泌水率和凝结时间等。若试验值与要求值存在差别，可适当调整砂率和外加剂用量，直至调配出拌合物性能、碱含量、氯离子含量和三氧化硫含量满足设计要求的混凝土。试拌时，每盘混凝土的最小搅拌量应在20L以上，且不少于搅拌机容量的1/3。二高性能混凝土的配制序号检验项目备注1坍落度基本检验项目2含气量3泌水率4凝结时间5碱含量水泥、矿物掺和料、外加剂及水的碱含量之和6三氧化硫含量水泥、矿物掺和料、外加剂及水的三氧化硫含量之和7氯离子含量水泥、矿物掺和料、骨料、外加剂及水的氯离子含量之和混凝土配合比设计拌和物性能检验项目和有害物计算项目3配合比设计二高性能混凝土的配制3.5将上述确定的混凝土配合比的胶凝材料用量、矿物掺和料掺量、砂率和水胶比略作调整，重新按上述步骤计算并调整出3个满足设计要求的混凝土配合比。按规定的项目对这些混凝土的力学性能、耐久性能和长期性能进行检验。序号检验项目备注1抗压强度基本检验项目2电通量3弹性模量仅对预应力混凝土或当设计有要求时4抗冻性能仅对处于冻融破坏环境或对耐久性有特殊要求的混凝土5胶凝材料抗蚀系数仅对处于硫酸盐化学侵蚀环境的混凝土6抗渗等级仅对桥面铺装防水混凝土3配合比设计二高性能混凝土的配制3.6按照工作性能优良、强度和耐久性满足要求、经济合理的原则，从上述试验结果满足要求的配合比中选择合适的配合比作为试验室理论配合比。3.7采用工程实际使用的原材料和搅拌方式搅拌混凝土，测定混凝土的表观密度。根据实测混凝土拌和物的表观密度，求出校正系数，以便对试验室理论配合比进行校正（即以理论配合比中每项材料用量乘以校正系数），即得到混凝土的理论配合比。校正系数按公式（4）计算：3配合比设计三高性能混凝土原材料的要求序号项目技术要求1比表面积，m2/kg300～3502游离氧化钙含量，%≤1.53碱含量，%≤0.604熟料中的铝酸三钙含量，%≤85氯离子含量，%≤0.036凝结时间，min初凝≥45，终凝≤600（硅酸盐水泥终凝≤390）7安定性沸煮法合格8烧失量，%≤5.0（P·O）；≤3.5（P·Ⅱ）；≤3.0（P·Ⅰ）9氧化镁含量，%≤5.010三氧化硫含量，%≤3.5113d强度，MPa抗折≥3.5抗压≥17.01228d强度，MPa抗折≥6.5抗压≥42.51水泥三高性能混凝土原材料的要求序号项目技术要求C50及以上混凝土C50以下混凝土1细度，%≤12≤202需水量比，%≤100≤1053烧失量，%≤3.0≤5.04氯离子含量，%≤0.025含水量，%≤1.06三氧化硫含量，%≤3.07氧化钙含量，%≤108游离氧化钙含量，%≤1.09碱含量，%—2粉煤灰三高性能混凝土原材料的要求序号检验项目技术要求1密度，g/cm3≥2.82比表面积，m2/kg350～4503需水量比，%≤1004烧失量，%≤3.05氧化镁含量，%≤146三氧化硫含量，%≤4.07氯离子含量，%≤0.028含水率，%≤1.097d活性指数，%≥7528d活性指数，%≥9510碱含量，%—3矿渣粉三高性能混凝土原材料的要求4细骨料细骨料应选用级配合理、质地坚固、吸水率低、空隙率小的洁净天然河砂，也可选用采用专门机组生产的人工砂，不得使用海砂。还应满足以下规定：（1）配制混凝土时宜优先选用细度模数为3.0~2.3的中砂。当采用细度模数为3.7~3.1的粗砂时，应提高砂率，并保持足够的胶凝材料用量，以满足混凝土的和易性要求；当采用细度模数为2.2~1.6的细砂时，宜适当降低砂率。（2）如发现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，确认其能满足混凝土的耐久性要求时方能采用。（3）砂中粒径大于5mm的颗粒含量不宜大于5%，否则在混凝土试配时应扣除超出限量的石子部分，并计入粗骨料。（4）砂的级配不满足要求时，应进行加工复配处理，否则不得使用。三高性能混凝土原材料的要求4细骨料序号检验项目技术要求检验方法C30～C45≥C501颗粒级配应符合表-1的规定GB/T14684－20112含泥量，%≤2.5≤2.0GB/T14684－20113泥块含量，%≤0.5GB/T14684－20114云母含量，%≤0.5GB/T14684－20115轻物质含量，%≤0.5GB/T14684－20116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0.95GB/T14684－20117吸水率，%≤2；≤1（冻融破坏环境）GB/T14684－20118硫化物及硫酸盐含量，%≤0.5（折算成SO3）GB/T14684－20119氯离子含量，%＜0.02GB/T14684－201110坚固性，%≤8GB/T14684－201111压碎指标值（人工砂）%＜25GB/T14684－201112石粉含量(人工砂)，%M＜1.40≤7.0≤5.0GB/T14684－2011M≥1.40≤3.0≤2.013碱活性0.10%≤εt＜0.20%混凝土的碱含量应满足不大于3kg/m3。GB/T14684－20110.20%≤εt＜0.30%混凝土的碱含量应满足不大于3kg/m3的规定，且应对混凝土采取抑制碱—骨料反应的技术措施，并经试验证明抑制有效。预应力混凝土不得使用。εt≥0.30%不得使用。三高性能混凝土原材料的要求粗骨料应选用级配合理、粒形良好、质地均匀坚固、线胀系数小的洁净碎石。还应满足以下规定：（1）粗骨料应选用二级或多级级配，各级配碎石的比例关系应根据混合后级配连续和紧密孔隙率最小的原则确定。（2）粗骨料的最大公称粒径不宜超过钢筋的