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1、高高 强强 混混 凝凝 土土一、概述一、概述混凝土按强度分为: 1.普通混凝土:强度 50MPa； 2.高强混凝土:强度 50MPa； 3.高强混凝土:强度 100MPa 高强混凝土发展经历了个阶段： 1、靠压力振动和降低水灰比获取高强度； 2、使用高效减水剂； 3、高效减水剂和矿物质粉料并用应。二、原材料二、原材料（一）水泥（一）水泥1.品种：应首选硅酸盐水泥，有利于提高强度，如果设计强度不很高，普通水泥、矿渣水泥也能满足要求。2.矿物成分：C3A的含量不宜超过8%，C3S含量比较低的水泥更适合高强混凝土。3.强度等级：水泥强度等级应不低于42.5MPa.应选用需水量小（依据标准稠度判断）、
2、水化热小的水泥。. .作用作用：增加强度，延缓凝结或提高混凝土耐久性。. .品品种种：常用的外加剂品种有缓凝高效减水剂，高效减水剂，缓凝剂，引气剂和早强剂等。上述外加剂可以单独使用，也可以根据实际情况，有选择地复合使用。. .在选用外加剂时应考虑的几个因素：在选用外加剂时应考虑的几个因素：（）首先要考虑外加剂和水泥的适应（相容）性，可以通过减水率和增强的效果来简单判断。（）外加剂的选用必须要用工程实际使用的材料经过试验确定。（）检查外加剂对增加强度，延缓凝结时间，加快强度发展，提高耐久性等方面是否能满足工程要求。（）减水剂的掺量不能过大，这一点在订货时要特别注意，防止将有害物质（如碱）带如混凝
3、土中。（二）外加剂（二）外加剂高效减水剂主要有两大类：a.磺化焦油系减水剂，产品有NF、EDN、UNF、WF、SN-等；b.树脂系减水剂，如SM等，因价格较贵，很少使用。掺高效减水剂后，混凝土坍落度损失加快，在加入高效减水剂的同时掺加缓凝剂，或使用缓凝高效减水剂，或某些低坍落度损失的高效减水剂。高效减水剂既可用于增加强度，也可用来同时增加混凝土的流动性。掺加高效减水剂要充分拌和均匀，采用后加法加入高效减水剂，可使高效减水剂减水作用增高，使混凝土流动性增加。在温度低于810时，高效减水剂虽能增加和易性，但增加强度的作用大大降低，此时应同时掺加高效减水剂和早强剂，夏季则宜同时掺加高效减水剂和缓凝剂
4、。1高效减水剂高效减水剂）品种：常用的缓凝减水剂和缓凝剂有含糖量较高的木质素磺酸钙，糖密，柠檬酸，蔗糖，多糖，羟基羧酸和磷酸盐等。）作用：掺加缓凝剂有利于控制早期水化。结构复杂或配筋密集的构件，常会影响混凝土的浇筑速度，掺加缓凝剂有利于避免形成冷缝，方便施工安排。）掺量：一般来说，用低掺量的缓凝剂会延缓混凝土凝结，也不影响混凝土的强度，掺量大时虽延缓凝结时间较长，但降低早期强度。缓凝剂的掺量需要根据温度变化进行调整，温度升高会降低混凝土的后期强度，掺加缓凝剂可缓和温度升高引起的混凝土强度的变化，2缓凝剂缓凝剂:没有特别的早强要求时，高强混凝土一般不用早强剂。早强剂能加快强度发展，但一般会降低混
5、凝土后期强度。 4引气剂引气剂引气剂增加混凝土的抗冻性但会降低强度，除非混凝土有抗冻要求，否则不必掺加引气剂，高强混凝土的低水灰比和高强度，空气含量较普通混凝土会适当降低。.质量标准质量标准外加剂的质量应符合表1的要求。在生产厂提供出厂检验报告单，并出据产品鉴定证书及使用说明的前提下，外加剂的匀质性试验可免做。 3早强剂早强剂外加剂的匀质性指标（外加剂的匀质性指标（GB80761997) 表表1项目指标含固量或含水量a.对液体外加剂，应在生产厂所控制值的相对量的3%以内；b.对固体外加剂，应在生产厂所控制值的相对量的5%以内。密度对液体外加剂，应在生产厂所控制值的0.02g/m3之内氯离子含量
6、应在生产厂所控制值的相对量的5%以内水泥净浆流动性应在生产控制值的95%细度0.315mm筛筛余应小于15%pH应在生产厂所控制值的1之内表面张力应在生产厂所控制值的1.5之内还原糖分应在生产厂所控制值的3之内总碱量（Na2O+0.658K2O）应在生产厂所控制值的相对量的5%之内硫酸钠应在生产厂所控制值的相对量的5%之内泡沫性能应在生产厂所控制值的相对量的5%之内砂浆减水率应在生产厂所控制值的1.5之内（三）矿物掺合料（三）矿物掺合料作作用用：增加强度、减少用水量、改善和易性、改善微观结构、降低水化热、提高耐久性等。1粉煤灰粉煤灰作用：能有效地提高混凝土的抗渗性，并有显著的减水作用，有利于改
7、善拌和物的和易性。掺量：不超过水泥质量的25%，过多会严重削弱混凝土的早期强度，应经过比较试验确定。质量标准：符合国家标准粉煤灰混凝土应用技术规范(GB14690)的要求（见表2），最好用一级灰，烧失量小，有较小的细度，质量均匀，高火山灰活性，并且与工程所用材料相适应。粉煤灰的质量标准粉煤灰的质量标准 表表2序号指标级别1细度（0.045mm方孔筛）（%）不大于1220452需水比（%）不大于951051153烧失量（%）不大于58154含水量（%）不大于11不规定5三氧化硫（%）不大于333特特性性：硅灰含有90以上的SiO2，细度约为20m2g25m2g，粒径比水泥小两个数量级，掺硅灰混凝
8、土抗压强度可达80MPa120MPa。 作用：作用：增强、改善微观结构，提高耐久性。掺掺量量：硅灰的需水量比水泥大，掺加硅灰可使混凝土变得粘稠，和易性降低。在极高的和易性的条件下，适当掺加（13）硅灰的混凝土拌和物仍具有良好的稳定性和可泵性，掺掺硅硅灰灰混混凝凝土土特特性性：电导率低、氯离子渗透性很小，可防止钢筋锈蚀。质质量量标标准准：硅灰目前还未看到技术标准，表3是不同产地硅灰的化学成分。2硅灰硅灰不同产地硅灰的化学成分（不同产地硅灰的化学成分（%） 表表3产地SiO2Al2O3Fe2O3TiO2DaOMgO烧 失量西宁90.990.992.010.150.811.172.95唐山92.16
9、0.440.270.940.370.63北京90.100.900.940.650.113.54上海94.500.270.830.540.971.90主要有磨细沸石岩粉末、磨细矿渣粉末等。（）沸石岩粉由清华大学研制的F矿粉就是用沸石岩和其它无机物磨细而成，对改善混凝土拌和物的流动性、强度和耐久性都有效果。市场上有供应。沸石粉的质量要求见表4。（）高炉矿渣粉高炉矿渣磨细到8000cm2/g12000cm2/g，取代等量水泥加入混凝土中，有非常显著的增强效果，并能减小拌和物坍落度的经时损失，降低水化热，增强混凝土的密实性。高炉矿渣的技术要求见表5。3. 磨细矿物粉料磨细矿物粉料 沸石粉的质量要求（沸
10、石粉的质量要求（GB） 表表4序号指标级别1吸 铵 值（meq/g）不小于1301009020.08mm方孔筛筛余（%）不大于410153水泥胶砂需水比（%）不大于125120120428d水泥胶砂抗压强度比（%）不小于757062高炉矿渣的技术要求（高炉矿渣的技术要求（GB/T180462000） 表表5项目级别S105S95S75密度（g/cm3）不小于2.8比表面积（m2/kg）不小于350活 性 指 数（%）不小于7d95755528d1059575流动度比（%）不小于859095含水量（%）不大于1.0三氧化硫（%）不大于4.0氯离子（%）不大于0.02烧失量（%）不大于3.01细集
11、料细集料的粗细种类、级配应由其对混凝土需水量的影响确定，由于高强混凝土的水泥用量比较大，还有矿物粉料，以应用粗砂为宜。用细度模数小于2.5的砂拌制的混凝土显得粘稠，难于捣实，应用细度模数大于.的粗砂，可获得最好的和易性和最高的强度。由于高强混凝土含有较多的胶凝材料，与普通混凝土比较，集料级配就显得不那么重要了，但增加砂的细度模数是有益的，细集料中细粒级部分应该少一些，质量应满足类砂（C60以上混凝土）或类砂（C50混凝土）的技术要求。（四）集（四）集 料料最大粒径：不大于25mm的粗集料可获得良好的抗压强度，配制C70C80的混凝土时应选用粒径小于20mm的碎石，对于C60C70的混凝土，最大
12、粒径可到25mm。粒形：粒形接近立方体、有棱角、针、片状颗粒含量小。质量应满足类碎石（C60以上混凝土）或类碎石（C50混凝土）的技术要求。强度：理想的粗集料应是石灰岩碎石，母岩的抗压强度不应小于混凝土强度的.-2倍。强度：考虑到连续级配能改善混凝土的和易性，一般仍采用连续级配，但间断级配对提高强度有利。2粗集料粗集料与普通混凝土相比，高强混凝土在配合比方面的区别是低水灰比、多组分。降低水灰比是提高混凝土密实度、达到高强的主要途径。但降低水灰比对和易性有不利影响，而提高和易性的途径是掺用高效减水剂，并通过掺加粉煤灰、硅灰等矿物掺合料改善拌和物的和易性和混凝土的微观结构。由于高强混凝土的多组分特
13、点，鲍罗米水灰比定则不再适用，目前还没有成熟的配合比设计方法，只能参照有关资料或经验，通过对比试验来确定。对重要工程应采用正交设计来确定配合比。下面介绍两个有关配合比设计的方法，仅供参考：三、配合比设计三、配合比设计（1）.计算配制强度：按普通混凝土配制强度计算公式计算，式中取6MPa。（2）.确定水灰（胶）比：对C50、C60级混凝土，水灰（胶）比宜控制在0.240.38范围内，强度等级越高，水灰（胶）比应越小，对C80混凝土水灰（胶）比最好小于0.30。（3）.确定砂率：较低的砂率可以充分发挥粗集料的骨架作用，也可以降低水泥用量和用水量。高强混凝土的砂率一般宜在28%34%范围内，采用泵送
14、时可为32%40%。从理论上讲，应是强度等级越高，砂率越低。（4）.确定砂、石用量：用绝对体积法或假定密度法计算。配合比设计方法配合比设计方法该方法认为水泥浆占混凝土体积的5为最优，还认为高强混凝土的强度与用水量成线性关系，平均强度为75、85、100、115MPa的混凝土，用水量依次为160、150、140、130kg/m3。以试配强度为75MPa说明计算方法。（1）.计算胶结材料用量计算胶结材料用量：试配强度为75MPa，用水量取160kg/m3，其体积为0.16m3，若浆体中约有2的空气，其体积为0.02m3，这样在35体积（或0.35m3）的浆体中，胶结材料总体积为0.17m3；将胶结
15、料总体积的25用粉煤灰代替，则粉煤灰体积为0.0425m3，乘粉煤灰的密度2500kgm3，得粉煤灰质量为106kgm3，水泥占胶结料 75%，其体积为0.1275m3，乘水泥密度3140kgm3，得水泥质量为400kgm3；配合比设计方法配合比设计方法（2）计算集料用量：）计算集料用量：集料的体积占混凝土总体积的65%，若取砂率为0.4，则在每1立方米混凝土中，细集料体积为0.26m3，乘细集料的表观密度2654kgm3，得细集料的质量为690kgm3，粗集料体积为0.39m3，乘粗集料的表观密度2692kgm3，得粗集料的质量为1050kgm3。（3）.高效减水剂掺量：高效减水剂掺量：胶结
16、料总量为506kgm3，取高效减水剂掺量为胶结料的1%，即5kgm3。（4）.水灰（胶）比：水灰（胶）比：水胶比为0.316，水灰比0.43. 配合比实验室调整配合比实验室调整初步配合比确定后，应进行试拌调整，除调整和易性、复核强度外，还应与基准配合比相比较，进行表6所列项目的试验。以评价掺外加剂后混凝土的性能。项目高效减水剂缓凝高效减水剂引气剂一 等品合 格品一 等品合 格品一 等品合 格品减水率（%）不小于1210121066泌水率比（%）不小于90951007080含气量（%）344.53凝结时间差（min）初凝+90+120+90-90+120终凝-抗压强度比（%）不小于1d-3d11
17、511012512095807d115110125115958028d1101051201109080收缩率比（%）不大于28d135135135氯离子含量应说明对钢筋有无锈蚀危害掺外加剂混凝土性能试验项目掺外加剂混凝土性能试验项目（GB 80761997） 表表6四、高强混凝土施工四、高强混凝土施工高强混凝土与普通混凝土相比，其变化主要在原材料的选用和配合比设计上，对施工工艺主要是严格要求，一般应注意下列问题：1.严控进场原材料的质量，定期进行测试，尤其砂、石含水量。.各种原材料计量必须准确，尤其严格控制用水量。.应采用强制式混凝土搅拌机拌和，搅拌时间可适当延长。.高效减水剂采用后加法，不能
18、与干水泥接触。.应尽量缩短运输时间，以保证混凝土拌合物有良好的和易性。.长距离运输应注意监测混凝土拌合物中的空气含量变化。.宜用高频振动器振捣，即使有较大坍落度，也应充分振捣。.在浇筑后8h内应覆盖并浇水养护，养护时间应不少于14d。.高强混凝土水化热大，水化热升温较多，避免在炎热条件下施工。.泵送施工为改善高强混凝土的泵送性能，可采取下列一些措施：（）掺加活性矿物掺合料：通过掺加活性矿物掺合料，控制水泥用量，使单位水泥用量不超过500kgm3，(2)掺粉煤灰：掺加水泥质量510的磨细粉煤灰，可有力地改善混凝土的泵送性能。掺粉煤灰还可改善混凝土的和易性，减少泌水率。(3)选择适宜的外加剂：宜选
19、用减水率高、有一定缓凝作用、有少量引气作用的复合型减水剂。(4)适当控制砂率，砂率选择要兼顾强度、和易性和泵送施工要求。在满足泵送要求的前提下，砂率宜控制在38以内。（一）、拌和物试验检测（一）、拌和物试验检测1.坍落度试验：随时进行，控制在要求的范围内。对泵送混凝土应参考表7的规定控制坍落度。当管路转弯、接头较多，压力损失大时，坍落度宜适当增大。向下泵送时，为了防止混凝土因自重下落而引起堵管，坍落度宜适当减小；向上泵送时，为避免过大的倒流压力，坍落度也不宜过大。五、试验检测五、试验检测泵送高度（m）30以下306060100100以上坍 落 度（mm）10014014016016018018
20、02002: 泌水及压力泌水试验泌水及压力泌水试验混凝土的可泵性包括良好的和易性，不离析、不泌水，一般用压力泌水试验结合施工经验进行控制，即用10s时的相对压力泌水率S10控制，S10不宜超过40%。计算式如下：S10=V10/V140式中：S10相对压力泌水率；V10、V140分别为加压至10s和140s时，测得的压力泌水率。.含气量试验含气量试验：运输过程中混凝土的含气量会增加，开始执行新配合比时，对运输到浇注地点的拌和物应进行此试验。 .抽检抗压强度：150mm立方体，标准养护，28d龄期。2.工艺抗压强度：与构件同条件养护至适当的龄期。.混凝土构件强度检测1）.芯样强度试圆柱体与立方体
21、抗压强度的换算系数见表8。（二）、硬化混凝土试验检测（二）、硬化混凝土试验检测高径比（h/d）1.01.11.21.31.41.51.61.71.81.92.0系数1.001.041.071.101.131.151.171.191.211.221.242）.回弹仪法(JCJ/T232001)回弹法是用弹簧驱动重锤，通过弹击杆弹击混凝土表面，并测出重锤被反弹回来的距离，置以回弹值(反弹距离与弹簧初始长度之比)作为与强度相关的指标，来推定混凝土强度的一种方法。最新修订的回弹法检测混凝土抗压强度技术规程于2001年10月1日施行，已解决了回弹法使用精度不高和不能普遍推广的关键问题。过去一致认为回弹仪
22、法测强结果离散，主要是普通混凝土砂浆和石子的强度差别比较大，但对对高强混凝土，由于砂浆的强度高，所以试验结果的可信度相应也高。混凝土超声检测是混凝土无损检测技术中一项十分重要的检测方法，检测范围非常广泛，探测距离已达20m，是一种极具生命力的检测方法。其用途包括:a.混凝土的强度；b.混凝土裂缝；c.混凝土均匀性；d.混凝土结合面质量；e.混凝土中不密实区和空洞；f.混凝土破坏层厚度；g.混凝土弹性参数等。3） 超声法（超声法（CECS212000）超声回弹综合法是指采用超声仪和回弹仪，在结构混凝土同一测区分别测量声时值和回弹值，然后利用已建立起来的测强公式推算该测区混凝土强度的一种方法。与单
23、一回弹法或超声法相比，超声回弹综合法具有受混凝土龄期和含水率的影响小、测试精度高、适用范围广、能够较全面地反映结构混凝土的实际质量等优点。4） 超声回弹综合法超声回弹综合法(CECS02：88)六、问题与对策六、问题与对策1.外加剂与水泥适应（相容）性外加剂与水泥适应（相容）性外加剂与水泥适应性是选择外加剂时必须充分考虑的问题，下面两种判断方法可供参考。1）.标准试验方法GB501192003附录A该方法将掺外加剂水泥净浆装入截头锥体试模中，测不同时间浆体的流动度，绘制掺量与流动度关系曲线，掺量低、流动度损失小，则外加剂与水泥适应性好。2）.坍落度法拌制混凝土拌和物，经常规调整后，测坍落度，如果流动性、保水性、粘聚性均好，说明外加剂与水泥适应性好。如果出现离析，有明显的泌水，甚至粗集料上几乎无水泥浆，坍落度小，说明外加剂与水泥适应性不好。这种判断方法需要有一定经验。 原因：原因：A.C3A、C4AF对减水剂过强的吸附作用；B.气泡外溢，水分蒸发C.减水剂的分散、湿润等作用，水泥水化速度加快。对对策：策：A.配合比设计充分考虑坍落度经时损失。即配合比调整时，拌和好的拌和物用塑料纸覆盖，放置一定时间（施工时拌和到浇注所需时间）再测坍落度B.减水剂采用后掺法或分批添加法。外加剂有3中添加法：a.先掺法将外加剂与水泥混合后再加入拌和。2. 坍落度经时损失过快坍落度经时损失过快
