《按混凝土性能要求设计混凝土配合比》由会员分享，可在线阅读，更多相关《按混凝土性能要求设计混凝土配合比（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、按混凝土性能要求设计混凝土配合比1 概述我国 2007年预拌混凝土的年产量预计约5.8 亿立方米（2006年 不完全统计数为4.8亿立方米），预制混凝土行业即将走出低谷，目前 的总年产量约1.6亿立方米。水泥耗量已居世界首位，约为全世界水泥 总产量的 50%。然而，随着混凝土产量的持续增长，水泥耗量的不断 上升，由于生产混凝土而直接带来的自然资源消耗过度，C02的排量 的增加，由于耐久性问题带来的经济负担，结构提前退出服役期，对 环境带来的压力也日趋严重。遵循科学发展观，坚持行业走可持续发展的道路的思想日渐深入 人心。混凝土掺合料技术的发展促进了混凝土配合比设计水平的提高， 外加剂技术的进步改
2、善了混凝土的施工性能；对环境与混凝土性能关 系的认识，已提高到与和荷载同样重要的地位；结构物使用领域的不 断扩大，使混凝土在不同工程领域范围内的性能要求也在不断地深化； 在配合比设计中如何兼顾力学性能、变形性能以及耐久性能，能否通 过配合比设计的优化，尽可能地减少裂缝；不同使用领域的混凝土如 何来正确地制定其要求的技术指标；混凝土外加剂的选用应遵循什么 原则。上述一系列问题都启示我们从事混凝土生产的业内人士应更重视 如何来搞好混凝土配合比设计，以便这些本已十分紧缺的原材料资源 能更充分地发挥作用，使所有的混凝土结构能更耐久，延长其服役期。 使混凝土工业真正遵循科学发展观的思想走可持续的道路。在
3、混凝土配合比设计领域内都十分强调，混凝土是一门实验科学， 配合比设计（计算）是仅供参考的初步比例，其最终配比应通过实验 室验证并调整后获得。然而，目前在国内一个非常严重的问题是对新 拌混凝土阶段一些性能指标的测试手段、仪器设备、技术指标都相当 落后，导致至今仍以强度作为混凝土配合比设计最主要的（甚至是唯 一的）指标。在我国传统的混凝土配合比设计环绕了两个中心内容，一是强度； 二是经济性。在国际上，自70 年代开始，一般从四个方面考虑，即一 是新拌混凝土阶段的性能；二是硬化后混凝土物理力学性能；三是耐 久性；四是经济性。我国自进入上世纪90 年代开始对混凝土的耐久性 予以特别的关注，提出了获得优
4、质混凝土的三个指标，即耐久性、强 度、经济性。材料科学的追求目标是按使用要求提出性能目标，通过已积累的 知识设计出符合这些性能的配比和工艺；工程学的目标是在最经济的 条件下制作出符合性能要求的材料。然而，对于混凝土这样一种复杂 的复合材料，它的各项性能要达到完全按设计的要求来获得需要的性 能在目前来说尚有很大的距离。逐步从定性的要求向定量的性能指标 过渡，使混凝土配合比设计更趋合理、更科学，是我们当前应该追求 的目标。1.1 在混凝土配合比设计中应逐步端正观念 混凝土性能是由工程需要而定的，混凝土结构的性能是由它所处 的环境和服役期荷载决定的，通过正确的混凝土配合比设计，混凝土 性能指标是有可
5、能逐步接近预期的目标的。1.2 规程与混凝土配合比设计的关系目前国内混凝土配合比设计规程主要还是以建设部颁布的中华人 民共和国行业标准普通混凝土配合比设计规程为指导性标准，其 它部系统都有结合该部工程特色的有关规程中提及的混凝土配合比设 计方法作为对部属范围内的各种混凝土工程配合比设计的指导意见。 如果按我国当前强制性规范和推荐性规程来分析，应该属于推荐性规 程。然而，其中也有必须遵循的共性的规律如：混凝土配制强度的确 定；混凝土强度直线式规律；用水量的确定原则；最大用水量及最低 水泥用量等等。在遵循强制性条文的前提下，混凝土配合比的设计 是应该应时应地根据工程对象，正确选用原材料，按工程对混
6、凝土性 能的要求进行配合比设计。混凝土结构的耐久性与混凝土的耐久性还不能完全等同。因此， 混凝土结构耐久性设计应该以设计为龙头。设计首先应明确结构的使 用年限；设计应提出结构的环境等级；设计应对混凝土的碳化、氯离 子对混凝土的侵蚀、钢筋锈蚀对混凝土的影响、混凝土的抗冻性、抗 渗性、混凝土碱-集料反应等对混凝土结构耐久性影响予以足够的重视 然后在混凝土的配合比设计中应针对设计对混凝土结构耐久性的要求 来考虑混凝土的抗碳化性能、抗氯离子侵蚀的性能和抗渗性、抗冻性 等性能指标。混凝土的生产和供应者应针对设计提出的混凝土性能进行科学合 理地配合比设计。2 以工程对象的要求确定混凝土性能指标对混凝土性能
7、的要求不是从工程需要的角度考虑，而往往单纯地 追求强度指标；片面地要求大流动(大坍落度)；不切实际地提高早 期强度；不分场合地使用补偿收缩混凝土；抗冻、抗渗指标的要求和 工程对象不对号；只求降低成本盲目掺加掺合料；凡此种种对混凝 土性能不是针对性地提出要求，是对混凝土配合比设计的误导。从材 料科学的角度来看，按性能要求进行设计，选择工艺，组织生产，按 质验收在理论上是完全可行。但是对于像混凝土这种复杂的复合材 料要完全做到是十分困难的。然而根据结构需要的功能和施工的要求 提出混凝土的性能，在性能要求的指导下进行配合比设计仍是十分重 要也是必须遵循的原则。从目前我国混凝土工程的实际状况和接触到的
8、问题可以从以下几 个方面来思考：(1)新拌混凝土阶段的性能要求； (2)水硬化过程和硬化 后混凝土的物理力学性能要求； (3)混凝土结构服役期的耐久性和其环 境荷载对性能的要求。2.1 对不同工程对象新拌混凝土阶段、水硬化过程和硬化后物理 力学性能指标为讨论方便，我们把混凝土性能指标分成两大类，第一类就是本 节讨论的新拌混凝土、水硬化过程和硬化后混凝土的物理力学性能。第二类是混凝土耐久性。以下列举四类不同混凝土工程类型，针对不同要求简要介绍其应 重点考虑的性能指标。2.1.1 大体积混凝土(1) 设计强度等级宜在C25C40范围内；(2) 可利用混凝土 60d或90d后期强度作为混凝土强度评定
9、、工程 交工验收及混凝土设计的依据；(3) 温控指标：1) 绝热温升最大值为45弋；2) 混凝土浇筑砌体里表温差(不含混凝土收缩当量温度)为30弋;3) 混凝土浇筑体的降温速率为2.0/d;(4) 到浇筑工作面的坍落度应不大于 16020mm(14020mm)；(5) 对不同气候条件及环境条件还应提出相应的抗冻、抗渗性能指 标；(6) 总功效系数的概念：d=4?( dfd/ddq ) 式中:d耐久性Cl-氯离子渗透指标；d2绝热温升； d3工作性； d428d 抗压强度。2.1.2 钢筋混凝土结构裂缝控制与混凝土性能的关系(1) 干缩率混凝土 90d干缩率宜小于600皿；(2) 应遵循在满足施
10、工要求工作性的前提下坍落度尽可能小的原 则：1) 基础梁、板、屋面用混凝土宜小于120mm ；2) 柱、墙宜小于 150mm；3) 泵送高层建筑用混凝土宜控制在 180mm； (3 )泌水量要控制在0.3ml/m2。2.1.3 高精度预应力混凝土工程高精度预应力混凝土工程在国内是近二十几年才逐步发展起来的混凝土工程新领域。其中典型的工程是上海磁悬浮工程。历史最长的 是地铁管片用混凝土和杨浦、南浦大桥、东方明珠工程中特殊部位的 预应力混凝土工程。该类工程的结构、预应力工艺复杂，对结构（构件） 的精度要求高，因此，对混凝土的体积稳定性能的要求特别高，也就 是收缩和徐变的要求特别高。90d的干缩率宜
11、小于400皿，360d的干 缩率宜小于500皿；混凝土的最终徐变系数宜控制在1.2。2.1.4 自密实混凝土 自密实混凝土定义：混凝土能够保持不离析和均匀性，不需要外 加振动，完全依靠重力作用充满模板每一个角落，达到充分密实和获 得最佳性能。自密实混凝土的性能重点应放在新拌混凝土的性能指标，主要是 以下三方面：（1）流动性；（2）抗离析性；（3）自填充性。自密实混凝土不要和大流动高性能混凝土的概念混淆。 大流动（高流动）是指新拌混凝土的屈服剪应力小，所以流动性好， 但忽略了抗离析性也就塑性粘度不够。自密实混凝土更注重于高抗离 析性和自填充性。所以自密实混凝土的配合比设计思想和大流动高性能混凝土
12、还不 完全一样。2.2 不同工程对象，混凝土耐久性指标的确定 对混凝土耐久性应考虑的各项性能指标，应从结构的年限分级、 环境类别、不同环境类别下的作用等级出发，考虑混凝土的抗碳化、 抗冻融、抗氯离子侵入、电通量、抗磨蚀等各项指标进行针对性地配 合比设计。2.2.1 对混凝土结构设计使用年限的分级不同的标准对混凝土结构设计使用年限的分级见表1表3。表 1 结构的设计使用年限分级（建设部混凝土结构耐久性设计规 范） 级别设计使用限 名称示例标志性、纪念性、大型公共建筑、博 重要建筑物物馆、会议大厦、文体卫生建筑、政一 约 100 年府重要办公楼、电视塔重要土木基础工程设 大型 桥 梁 、隧 道 ，
13、 高 速 公路 上 的 桥 施涵、 城 市 干线 上 大 型 桥 梁、 大 型 立交，城市地铁 一般民用建筑和公寓、住宅以及中小 型商场和文体卫生建筑，大型工业建 筑 二级和二级以下公路以及城市一般道 路上的桥涵某些工业厂房一般建筑和构筑物二 约 50 年次要土木设施工程不需要较长寿命的结三 约 30 年 构物，可替换的易损 构件 表 2 结构设计基准期（交通部）级别 名称 举例 设计基准期 重要基础设施 特大型桥涵、隧道，立交桥枢纽，二级一工重要程基础设施 以上（含二级）公路和城市一般道路上 100 年的桥涵等二 一般基础设施 三级公路上的大型桥涵，其他等级公路 50 年二工程 上的桥涵，其
14、他基础设施工程50 年表 3 混凝土结构设计使用年限级别（铁道部）设计使用年限级别设计使用年限一100 年二60 年三 30 年注：公路和桥梁上的挡墙和防撞护栏、护墙等部件的设计基准期，原则上宜于主体结构相同。2.2.2 环境类别及作用等级环境类别是指结构所处环境的温度、湿度、大气、碳化、氯离子 侵蚀、冻融、化学侵蚀等因素。作用等级是指这些环境条件对结构腐 蚀作用的程度。分别见表4表11。表 4 环境作用等级（建设部耐久性指南）级别作用程度级别作用程度A可忽略D严重B轻度E非常严重C中度F极端严重表 5 环境类别及作用等级（建设部耐久性指南）一般环境（无 冻融，盐、酸 等作用）环境类别 环境条
15、件等级室内干燥环境A非干湿交替的室内潮 湿环境和露天环境， 长期湿润环境示例低湿度环境（RH2的室内混凝土构件 中、高湿度环境（RH60%）2的室内混 凝土构件；不受雨淋或与水接触的露 天构件；长期与水或湿润土体接触的 水中或土中构件干湿交替环境 C微冻地区 4，混凝土3一（无般盐冻、融酸环等境严寒和寒冷地区3作（无用盐） 、酸等 混凝土中度饱水 作用）严寒和寒冷地区，凝土高度饱水除冰盐冻融环 混凝土中度饱水 5境3环境类别4，DE 等级D近海或海洋环 区境6混凝土高度饱水 5 环境条件 水下区 轻度盐雾区离平 均水位 15m 以上 的海上大气区， D 离涨潮岸线 50mD 外至 200m 内的陆 上室外环境 重度盐雾区离平 均水位上方 15m 以内的海上大气 E 区，离涨潮岸线 E 50m 内的陆上室 外环境 水位变化区和浪溅E区，非炎热地区、7 E 水位变化区和浪溅F 区，南方炎热地区 F 轻度盐碱结晶 E 盐碱结晶环境重度盐类结晶（大温F 差、频繁干湿交替） F 汽车或机车废气 C酸雨（酸雨pH值小于D大气污染环境4 时按 E 级） D盐碱地区含盐分的大气和雨水作用（盐度D很 高的 情况 宜按 ED级，较轻时可按C级）土中及地表
