高性能混凝土应用技术规程

高性能混凝土应用技术规程编制工作介绍高性能混凝土委员会超高耐久性混凝土结构技术国际研讨会2007年5月24-25日，武汉高性能混凝土标准编制组成员名单：清华大学，冯乃谦教授，丁建彤博士，冷发光博士解放军后勤工程学院，杨德斌教授中国建筑科学研究院，马孝轩高工，邸小坛教授中国建筑材料科学研究院，王玲高工，田培教授中建三局，顾晴霞教授中建一局，石云兴教授辽宁省建设科学研究院，陈翠红高工冶金建筑研究总院，郝挺宇博士石家庄建工商品混凝土公司，刘福生总经理北京交通大学，朋改非教授《高性能混凝土应用技术规程》编制工作简介2002年1月，中国工程建设标准化协会批准立项进行《高性能混凝土应用技术规程》编制。2002年3月，召开编制组第一次会议，成立编制组。确定编制组内人员分工、工作计划。2002年4月，形成规程各部分内容的初稿，并通信交流、补充完善。2002年5月，在辽宁沈阳召开第二次会议，讨论、汇总各部分内容的初稿，形成规程初稿，并寄往国内有关单位部门征求意见。2002年12月，在湖北武汉召开第三次会议，商讨所征求到的国内有关单位部门的意见，对初稿进一步修改、完善。2004年4月，在辽宁沈阳召开第四次会议，对初稿进行讨论。2004年4月-2005年9月，形成征求意见稿，进行征求意见工作。2005年11月，在征求意见的基础上，修改形成送审稿，报送中国工程建设标准化协会主管部门。2006年4月29日，北京，中国工程建设标准化协会，标准审查会。中国工程建设标准化协会标准高性能混凝土应用技术规程CECS207：20061.总则1.1为促进高性能混凝土的工程应用及确保工程质量，制定本规程。1.2本规程对高性能混凝土的定义、基本规定、原材料、配合比设计方法、施工与验收作出规定。1.3本规程适用于普通混凝土结构，不适用于轻骨料混凝土结构、聚合物混凝土、沥青混凝土和有特殊防腐要求的混凝土结构。1.4高性能混凝土工程的应用技术，除符合本规程的规定以外，尚应遵守现行国家标准和行业标准的相关规定。若与现行标准不符，应在试验取得可靠数据的基础上，制订可靠措施并经专家论证，为确保混凝土质量，协商解决与现行标准的协调性。2.术语2.1高性能混凝土采用常规材料和生产工艺，能保证混凝土结构所要求的各项力学性能，并具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土。2.2混凝土的耐久性混凝土在所处工作环境下，长期抵抗劣化外力与劣化内因的作用，维持其应有性能的能力。2.3劣化外力导致混凝土及混凝土结构性能降低的主要因素中，与外部环境有关的部分。2.4劣化内因导致混凝土及混凝土结构性能降低的主要原因中，与内部因素有关的部分。2.5劣化现象由劣化外力或劣化内因引起的混凝土结构性能随时间逐渐降低的现象。2.6容许劣化状态伴随着混凝土结构性能降低而出现的劣化状态中，尚能被结构正常使用所容许的最低性能的要求。2.7混凝土的工作性能混凝土满足施工要求、适宜于施工操作的性能的总称。2.8混凝土的体积稳定性混凝土凝结硬化后，抵抗收缩开裂，保持原有体积稳定的性能。2.9混凝土的力学性能混凝土强度与受力变形性能的总称。2.10矿物微细粉平均粒径≤10µm、具有潜在水硬性的矿物质粉体材料。3.基本规定高性能混凝土必须确保设计要求的强度等级，并应根据所处环境对高性能混凝土进行耐久性设计，以保证在设计使用年限内的结构安全性和正常使用功能。4.原材料4.1水泥采用的水泥必须符合下列有关国家标准的规定，且在一般情况下高性能混凝土不应采用立窑水泥。如采用下列规定以外的其它品种水泥，应经过试验验证。1)GB175《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》2)GB1344《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》3)GB12958《复合硅酸盐水泥》4.2骨料4.2.1细骨料细骨料应选择质地坚硬、级配良好的中、粗河砂或人工砂。其性能指标应符合GB/T14684《建筑用砂》的规定。4.2.2粗骨料粗骨料有碎石与卵石；配制C60以上强度等级的高性能混凝土，应选择级配良好的石灰岩、花岗岩、辉绿岩等碎石，岩石的抗压强度与混凝土的抗压强度等级之比不低于1.5，或其压碎值Qa小于10%。配制C60以上强度等级高性能混凝土粗骨料的最大粒径宜小于或等于25mm。且宜采用10-25mm及5-10mm两级粗骨料配合。粗骨料中针片状颗粒含量应小于5%，不得混入风化颗粒。粗骨料其他性能指标应符合GB/T14685《建筑用碎石、卵石》的规定。4.2.3粗细骨料应为非碱活性骨料，在一般情况下不宜使用碱活性骨料。如果采用碱活性骨料，必须按附件—4与附件—5检验骨料碱活性，进行专门的试验论证，并采取相应的预防措施。4.3矿物微细粉常用的矿物微细粉为硅粉、粉煤灰、磨细矿渣粉、天然沸石粉、偏高岭土粉及复合微细粉等。所选用矿物微细粉必须满足以下条件：4.3.1必须对混凝土及钢筋无害。4.3.2应符合下列质量标准与技术规程：1）GB/T18736《高强高性能混凝土用矿物外加剂》；2）GBJ146《粉煤灰混凝土应用技术规范》，且宜选用Ⅰ级粉煤灰；若采用Ⅱ级粉煤灰应先通过试验，证明能达到所要求的性能指标后方可采用；3）JGJ/T112《天然沸石粉在混凝土与砂浆中应用技术规程》；4）JG/T3048《混凝土与砂浆用天然沸石粉》；5）GB/T18046《用于水泥和混凝土的粒化高炉矿渣粉》;6）硅粉及偏高岭土的质量标准，见附录A。4.3.3高性能混凝土中矿物微细粉用量高性能混凝土中矿物微细粉等量取代水泥的最大用量宜符合下列要求：硅粉≤10%粉煤灰≤30%磨细矿渣粉≤40%天然沸石粉≤10%偏高岭土粉≤15%复合微细粉≤30%4.4化学外加剂高性能混凝土中使用的外加剂必须符合GB8076《混凝土外加剂》和GB50119《混凝土外加剂应用技术规程》的规定，并对混凝土及钢筋无害。所使用的减水剂必须是高效减水剂，其减水率应不低于20%。4.5拌合用水高性能混凝土拌合用水必须符合JGJ63《混凝土拌合水标准》的规定。5.配合比设计5.1高性能混凝土配合比设计应根据混凝土结构工程要求，保证施工要求的工作性、结构混凝土强度与耐久性。5.2耐久性设计应以混凝土结构在使用环境中的劣化外力作用下，在设计使用年限内劣化不超过容许劣化状态为目标。5.3对混凝土结构作用的劣化外力有一般劣化外力和特殊劣化外力。温度、湿度、太阳辐射热以及混凝土中性化等，为一般劣化外力，是混凝土结构耐久性设计中必须考虑的。盐害、冻害以及酸性土壤、腐蚀性物质等对混凝土结构的作用，为特殊劣化外力，按混凝土结构所处环境条件而定。5.4高性能混凝土配合比设计5.4.1试配强度按下式确定试配强度fcu,o≥fcu,k+3σ（1）式中：fcu,o—混凝土试配强度（MPa）fcu,k—设计强度标准值（MPa）σ—标准差（商品混凝土搅拌站σ=4.5MPa）5.4.2基本参数单方混凝土用水量不宜大于175kg/m3。胶凝材料总量宜为450~600kg/m3，其中矿物微细粉用量不宜超过胶凝材料总量的30%。水胶比不宜大于0.38。砂率宜为37~44%。高效减水剂掺量根据坍落度要求而定。5.5抗碳化耐久性能设计为确保混凝土抗碳化耐久性能，水胶比宜按下式确定：(2)式中：χ—水胶比（%）C—钢筋砼的保护层厚度（cm）（室内的保护层厚度=室外保护层厚度+2cm）—劣化外力区分系数，室外为1.0，室内为1.7t—设计使用年限（年）5.8338Cxt5.6抗冻害耐久性设计5.6.1根据冻害设计劣化外力的强弱，冻害地域可分成准冻害地区、一般冻害地区、重冻害地区。据此规定水灰比的最大值如表-1。表-1不同冻害地区混凝土水灰比最大值劣化外力区分水灰比（W/C）最大值准冻害地区0.55一般冻害地区0.50重冻害地区0.455.6.2高性能混凝土抗冻性能测定按GB《水泥混凝土抗冻性试验方法（快冻法）》进行。根据混凝土结构所处环境、经受冻融循环次数来确定。耐久性指数与抗冻性关系按下式确定：（3）式中：N—混凝土试件冻融试验至相对动弹性模量60%时的冻融循环次数，根据所处环境条件而定；P—经N次冻融循环后试件的相对动弹性模量；Km—耐久性系数。一般为0.6~0.8，可根据所处环境条件选择。300mPNK5.6.3受海水作用海港工程混凝土，抗冻性能的测定，以浓度为5.0%的氯化钠溶液代替水，按GB《水泥混凝土抗冻性试验方法（快冻法）》进行。耐久性指数与抗冻性关系按下式确定：（4）式中：N—混凝土试件冻融试验至相对动弹性模量60%时的冻融循环次数，应根据工程所处环境条件而定；P—经N次冻融循环后试件的相对动弹性模量；KmCl—在盐水中冻融的耐久性系数，一般为0.6~0.8，根据所处环境条件选择。300mcePNK5.6.4受除冰盐冻融作用的高速公路混凝土及钢筋混凝土桥梁混凝土，抗冻性能的测定按附件—1进行。测定盐冻前后试件单位面积质量的损失，来定量评价其抗盐冻性能（5）sMQA式中：M—5n次循环后试件的累计剥蚀量，kg；5—在冻融循环过程中，每经5次循环测定试件剥蚀量；n—测定剥蚀量总次数；A—试件受冻面积，m2；Qs—单位面积剥蚀量，kg/m2。以Qs=1.0kg/m2作为盐冻破坏标准，设计时保证1.0Kg/m2所经受的5n次循环要满足抗除冰盐耐久性的要求。5.6.5骨料除了按4.2选择外，为了确保混凝土具有高的抗冻性，其品质还要按表-2选择。表-2骨料的品质劣化外力区分细骨料粗骨料吸水率（%）安定性试验质量损失（%）吸水率（%）安定性试验质量损失（%）准冻害地区3.5以下10以下3.0以下12以下一般冻害地区3.0以下2.0以下重冻害地区5.6.6抗冻害混凝土一般采用引气剂或引气型减水剂。当水胶比0.30时，可不掺引气剂，快速冻融经300次，相对动弹性模量≥80％，为高抗冻性混凝土。当高性能混凝土的水胶比0.30时，需要掺入引气剂，使混凝土含气量达4％～5％；快速冻融可达300次，相对动弹性模量≥60％。5.7抗盐害破坏的耐久性设计5.7.1在盐害环境地域，根据对盐害设计劣化外力大小，分为准盐害环境地域（离海岸250～1000m），一般盐害环境地域（50～250m）,重盐害环境地域（50m以内），青海湖周边250m以内也属重盐害环境地域。5.7.2高性能混凝土中Cl-含量应小于水泥用量的0.06％；对于干燥环境下的钢筋混凝土结构，胶凝材料中Cl-含量可放宽至1.0％，并应符合GB50164《混凝土质量控制标准》的规定。5.7.3在盐害地域高耐久性混凝土容许裂缝宽度为0.15mm。5.7.4高性能混凝土抗Cl-渗透、扩散性能，以56d龄期6h的总导电量（库仑）确定，其测定方法见附件－2。混凝土导电量与抗Cl-渗透性-渗透关系如表-3所示。表-3根据混凝土导电量试验结果对混凝土进行的分类6h导电量（库仑）氯离子渗透性典型混凝土种类4000高高水灰比(60%以上)普通混凝土2000~4000中中等水灰比(50%~60%)普通混凝土1000~2000低低水灰比(40%)普通混凝土100~1000非常低低水胶比(38%)含矿物微细粉混凝土100可忽略不计低水胶比(30%)含矿物微细粉混凝土5.7.5混凝土水灰比的最大值,按盐害劣化外力加以区分，如表-4所示。表-4在盐害环境中水灰比的最大值劣化外力区分水灰比最大值准盐害环境地域0.55一般盐害环境地域0.50重盐害环境地域0.455.7.6在盐害地域混凝土结构的钢筋保护层厚度可参考表-5。表-5盐害地区设计的保护层最小厚度(mm)结构构件类型准盐害地区一般盐害地区重盐害地区楼板室内有饰面304040屋顶板无饰面405050非承重墙室外有饰面607090柱室内有饰面405050梁无饰面506060承重墙室外有饰面607090护坡墙7080100注:表中所列为使用年限65年的混凝土结构所需的最小保护层厚度，根据使用年限长短可适当调整.5.8抗硫酸盐腐蚀耐久性能设计高性能混凝土的