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1、高性能混凝土配合比设计作业指导书一、前言高性能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，它以耐久性作为主要指标。针对不同用途要求，高性能混凝土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，高性能混凝土在配料上的 特点是：低水胶比、选用优质原料，并除水泥、水、集料外，还必须掺加足够数量的矿物细粉 掺合料和高效减水剂。混凝土配合比设计原则：无论低、中、高不同等级的混凝土，均按现代高性能混凝土技术 配制，以低水胶比、低用水量，混凝土密实度高为前提，以耐久性作为主要控制指标，保证配 制的混凝土达到百年使用寿命。满足用户要求的和
2、易性，适应工程条件施工。二、高性能混凝土配合比设计三大法则及三大技术关键高性能混凝土配合比设计仍按 普通混凝土配合比设计规程 JGJ552000 的计算程序进行， 并应遵守以下规定：1 配合比设计三大法则1) 水灰比(或灰水比)法则水灰比法则是指混凝土强度与水泥强度成正比，与水灰比成反比，具体可用强度公式表示如 f28 A fc(c/ w B) 根据这一法则确定水灰比，以保证混凝土的强度和耐久性，对高性能混 凝土，由于将矿物细掺料当作胶结材的一部分因此计算的应该是水胶比(或胶水比) 。2) 最大密实度 法则 该法则的基本思路是各项材料互相填充空隙，以达到混凝土密实度最大，换言之就是各项 材料的
3、密实体积总和等于 1M3 绝对密实的混凝土，即：V 水泥 +V 掺合料 +V砂+V石+V水+V气=1m3的混凝土根据这一法则可确定配合比中的浆集比与砂率，以确保混凝土的强度、耐久性与经济性。3) 最小单位用水量 法则根据这一法则，可在水胶比一定及原材料一定的情况下，确定能满足混凝土工作性的最小用水量，这和普通混凝土中的恒用水量法则相似。对高性能混凝土，由于骨料最大粒径和坍落度的波动范围很小，而且坍落度还可通过调整 高效减水剂来控制，因此普通混凝土的恒用水量法则对高性能混凝土就不太适用，而改用最小 单位用水量法则，但出发点两者是相同的。根据上述三大法则，可以初步确定混凝土配合比中的水胶比、浆集比
4、、砂率与最小单位用 水量这四个最基本的参数，再通过一定的方法，根据经验和试配确定外加剂和掺合料的用量。2配合比设计三大技术关键1) 合理使用各种外加剂的技术 ，包括外加剂的选用，各种外加剂间的复合，外加剂的最佳 掺量，如何达到与水泥间的相容性良好，混凝土坍落度经时损失小的要求，可先确定不同的组 合，通过与水泥的相容性对比试验，进行优选，因此相容性对比试验很关键。2) 合理使用掺合料的技术 ，包括掺合料的选用，各种掺合料间的复合，掺合料的掺量，可 选确定不同的方案，通过流动性，抗裂性，强度与耐久性对比试验，进行优选，其中流动性与 抗裂性对比试验最关键。3) 卓有成效地控制混凝土开裂和防裂的技术
5、，包括原材料选用，水化热控制，配合比参数 (水胶比，用水量)的控制，施工中温度的控制，养护措施的保证等，也是先确定几种方案， 通过抗裂性对比试验进行优选。3配制高性能混凝土时粉煤灰参入量规定1) 为了提高混凝土的耐久性，改善混凝土的施工性能和抗裂性能，混凝土中应适量掺加优 质粉煤灰、磨细矿渣粉或硅灰等矿物掺合料。不同矿物掺合料的掺量应根据混凝土的性能通过 试验确定。一般情况下， 矿物掺合料的掺量不宜小于胶凝材料总量的 20%。当混凝土中粉煤灰掺 量大于 30%时，混凝土的水胶比不宜大于 0.45 。预应力混凝土以及处于冻融环境中的混凝土的 粉煤灰的掺量不宜大于 30%。2) C30及以下混凝土
6、的胶凝材料总量不宜高于 400 kg /m3, C35- C40混凝土不宜高于450 kg /m3, C50及以上混凝土不宜高于 500 kg/m3。3) 不同环境条件下钢筋混凝土及预应力混凝土结构的混凝土的水胶比、胶凝材料用量应足表 2 的规定。4) 不同环境条件下素混凝土结构的混凝土的水胶比、胶凝材料用量应足表 3的规定。5) 当化学侵蚀介质为硫酸盐时, 除了配合比参数应满足表 3、表 3的规定外, 混凝土的胶凝 材料还应满足表4的规定，且胶凝材料的抗蚀系数 K应小于0.80。三、高性能混凝土配合比选定试验的检验项目混凝土配合比选定试验的检验项目表表1序号检验项目试验方法备注1坍落度普通混
7、凝土拌和物性能试验方法标准（GB/T50080）混凝土强度试验混凝土强度检验评定应符 合铁路混凝土强度检验评定 标准（TB10425）的有关规定， 但预应力混凝土、蒸养混凝土、 喷射混凝土试件的试验龄期为 28d，其它混凝土试件的试验龄 期为56d。2泌水率3含气量凝结时间4抗裂性铁路标准附录C5抗压强度普通混凝土拌和物性能试验方法标准（GB/T50081）6弹性模量普通混凝土拌和物性能试验方法标准（GB/T50081）7电诵量铁路标准附录H混凝土的耐久性试验混凝土耐久性的检验评定 应符合铁路混凝土工程施工 质量验收补充标准（铁建设2005160 号）的规定，混凝土 试件的试验龄期为 56d。
8、8抗冻性普通混凝土长期性能和耐久性能 试验方法（GBJ82）9耐磨性水泥胶砂耐磨性试验方法（JC/T421）10抗渗性普通混凝土长期性能和耐久性能 试验方法（GBJ82）四、不同使用部位和等级的高性能混凝土最大水胶比和最小水泥用量限值钢筋混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量（kg/m3）表2环境类别环境作用等级设计使用年限级别一（ 100 年）二（ 60 年）三（30年）最大水胶比最小胶凝 材料用量最大水胶比最小胶凝 材料用量最大水胶比最小胶凝 材料用量碳化环境T10.552800.602600.65260T20.503000.552800.60260T30.453200.503000.503
9、00氯盐环境L10.453200.503000.50300L20.403400.453200.45320L30.363600.403400.40340化学侵蚀环境H10.503000.552800.60260H20.453200.503000.50300H30.403400.453200.45320H40.363600.403400.40340冻融破坏环境D10.503000.552800.60260D20.453200.503000.50300D30.403400.453200.45320D40.363600.403400.40340磨蚀环境M10.503000.552800.60260M2
10、0.453200.453000.50300M30.403400.453200.45320素混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量（kg/m 3）表3环境类别环境作用等级设计使用年限级别一（ 100 年）二（ 60 年）三（30年）最大水胶比最小胶凝材料用量最大水胶比最小胶凝材料用量最大水胶比最小胶凝材料用量碳化环境T1， T2，T30.602800.652600.65260氯盐环境L1，L2，L30.602800.652600.65260化学侵蚀环境H10.503000.552800.60260H2*0.503000.50300H3*H4*冻融破坏环境D10.503000.552800.6026
11、0D2*0.503000.50300D3*D4*磨蚀环境M10.552800.602600.65260M20.503000.552800.60260M3*0.503000.50300注：“* ”表示不宜采用素混凝土结构。环境作 用等级水泥品种水泥熟料 中的C3A 含量，%粉煤灰或 磨细矿渣 粉的掺量，%最小胶凝 材料用量，kg/m3H1普通硅酸盐水泥 8A 20300中抗硫酸盐硅酸盐水泥 5一300H2普通硅酸盐水泥 8A 25330中抗硫酸盐硅酸盐水泥 5A 20300咼抗硫酸盐硅酸盐水泥 3一300H3、H4普通硅酸盐水泥 6A 30360中抗硫酸盐硅酸盐水泥 5A 25360咼抗硫酸盐硅
12、酸盐水泥 3A 20360硫酸盐侵蚀环境下混凝土胶凝材料的要求表4五、高性能混凝土配合比设计步骤1 试配强度的确定高性能混凝土试配强度必须超过设计要求的强度标准值以满足强度保证率的需要，其超出的 数值应根据混凝土强度标准差而定。混凝土配制强度按下式计算：fcu,0 A fcu,k 1 -645式中：fcu,0 -混凝土试配强度（MPa）cu ,k混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）-混凝土强度标准差（MPa）。AC50级取6,其余取5。2 水胶比（或水灰比）低水胶比是高性能混凝土的配制特点之一，它关系到能够保证混凝土的密实度，防止含腐 蚀性气体渗入，从而达到耐久性。混凝土强度仍与水胶比及使用的
13、水泥强度成线性关系，仍然 符合保罗米公式理论，只是因掺加的磨细掺合料改善了胶凝材料的级配，混凝土内密实，胶结 强度提高。根据混凝土所处的环境条件，将计算得出的结果与表2、表3或表4中比较，计算值如小于表中值时，取计算值，如大于表中值则取表中值进行下步计算。W/C0 :A fce,g cfcu ,0AB.f ce,g c或=A. fcef cu,0 AB. fce式中：W/C。-计算得的基准水灰比A、B-分别为系数。A取0.46 , B取0.07fceg水泥强度等级值（Mpa）水泥强度等级值的富余系数，按实际统计资料确定ce水泥28d抗压强度实测值（Mpa）I ce c ce, g3. 单位用水量（1）在和易性允许的条件下，混凝土的单位用水量应尽可能小。混凝土的单位用水量取决 于骨料最大粒径和混凝土的坍落度。 但高性能混凝土由于骨料最大粒径和坍落度波动范围不大, 而且坍落度可通过调整高效减水剂用量来控制。最主要的还是考虑高效减水剂的质量和用量以 及掺合料的关系。混凝土坍落度按混凝土不同等级及灌筑的部位取值： 灌注桩混凝土坍落度取180220m（水下灌注）。
