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1、混凝土原材料及施工配合比混凝土原材料及施工配合比工程局工程局2008年项目总工程师及项目后备年项目总工程师及项目后备总工程师资格培训材料总工程师资格培训材料水电三局勘测设计研究院:谢凯军1介绍内容（一）n n1 混凝土原材料简介n n1.1 水泥n n1.2 掺合料n n1.3 砂石骨料n n1.4 混凝土外加剂n n1.5 水2介绍内容（二）n n2 2 混凝土配合比设计要点混凝土配合比设计要点n n2.1 2.1 混凝土单位用水量的确定混凝土单位用水量的确定n n2.2 2.2 混凝土含砂率混凝土含砂率n n2.3 2.3 混凝土配合计算方法混凝土配合计算方法n n2.4 2.4 混凝土配
2、合比的应用及调整混凝土配合比的应用及调整n n2.5 2.5 混凝土的性能试验混凝土的性能试验n n2.6 2.6 混凝土配合比设计及试验应注意的问题混凝土配合比设计及试验应注意的问题3介绍内容（三）n n3 高性能混凝土简介n n3.1 何谓高性能混凝土n n3.2 混凝土环境作用类别n n3.3 高性能混凝土主要性能n n3.4 高性能混凝土的施工4 1 混凝土原材料简介n n1.1 1.1 水泥水泥 水工混凝土常用的水泥有：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水工混凝土常用的水泥有：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅
3、酸盐水泥、中热和低热矿渣硅酸盐水泥等，此外还有快硬硅盐水泥、中热和低热矿渣硅酸盐水泥等，此外还有快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥、铝酸盐水泥、膨胀水泥等酸盐水泥、抗硫酸盐水泥、铝酸盐水泥、膨胀水泥等（P1P1表表3-13-1）。）。当混凝土骨料中含有碱活性骨料时，应采当混凝土骨料中含有碱活性骨料时，应采用低碱水泥（如中、低热水泥等）。水泥中矿物成份的及用低碱水泥（如中、低热水泥等）。水泥中矿物成份的及其特性见表其特性见表1-11-1；水泥熟料的化学成分及特点见表；水泥熟料的化学成分及特点见表1-21-2；水；水工混凝土常用水泥的适用范围见表工混凝土常用水泥的适用范围见表1-31-3。为了加快工程施
4、。为了加快工程施工，防止大体积混凝土产生裂缝，国内工程上采用了硫酸工，防止大体积混凝土产生裂缝，国内工程上采用了硫酸盐型的低热微膨胀水泥和盐型的低热微膨胀水泥和MgOMgO型的的延迟性膨胀水泥。型的的延迟性膨胀水泥。5表1-1 水泥矿物成份及其特性6表表1-2 1-2 水泥熟料的化学成分及作用特点水泥熟料的化学成分及作用特点7表表1-3 1-3 常用水泥的适用范围常用水泥的适用范围8水泥选择应注意的问题水泥选择应注意的问题n n水泥中的水泥中的MgOMgO含量不得超过含量不得超过5.0%5.0%，经压蒸合格后可以，经压蒸合格后可以放宽到放宽到6.0%6.0%。无论外掺和内含均按此要求限定。无论
5、外掺和内含均按此要求限定。n n水泥中的水泥中的SOSO3 3含量不得超过含量不得超过3.5%3.5%， SOSO3 3含量对水泥的含量对水泥的强度有较大的影响，每种水泥强度有较大的影响，每种水泥SOSO3 3合适的量有一定差合适的量有一定差异，一般来说中热水泥由于其异，一般来说中热水泥由于其C C3 3A A含量较低含量较低( ( 6%)6%)，其，其SOSO3 3合适的量要偏低一些，以三峡中使用的石门中热合适的量要偏低一些，以三峡中使用的石门中热525#525#水泥为例，其水泥为例，其SOSO3 3合适的量在合适的量在2.5%2.5%左右。左右。n n从水泥成本角度考虑：有特殊要求的水泥售
6、价较高，从水泥成本角度考虑：有特殊要求的水泥售价较高，在同强度等级水泥中，中热硅酸盐水泥价格较普通硅在同强度等级水泥中，中热硅酸盐水泥价格较普通硅酸盐水泥高，如工程混凝土无其它特殊要求，应尽量酸盐水泥高，如工程混凝土无其它特殊要求，应尽量选择价格较低的水泥。选择价格较低的水泥。9水泥的等级n n（见（见P3P3表表3-33-3）。）。n n水泥是混凝土中水化热的主要来源，如果没有特殊的水泥是混凝土中水化热的主要来源，如果没有特殊的原因（如堵漏、抢险等）尽量不选用早强型水泥，避原因（如堵漏、抢险等）尽量不选用早强型水泥，避免因早期发热量高而使用混凝土产生过多的裂缝。免因早期发热量高而使用混凝土产
7、生过多的裂缝。n n水工混凝土工程量巨大，技术要求高，水泥用量大且水工混凝土工程量巨大，技术要求高，水泥用量大且集中，选择水泥时需要从技术、经济和管理上综合进集中，选择水泥时需要从技术、经济和管理上综合进行考虑，要求厂家尽量固定，水泥品种和强度等级尽行考虑，要求厂家尽量固定，水泥品种和强度等级尽可能单一。可能单一。10 n n1.2 掺和料n n为了改善混凝土性能、减少水泥用量及降低水化热而为了改善混凝土性能、减少水泥用量及降低水化热而掺入混凝土中的活性或惰性材料称为掺合料。掺入混凝土中的活性或惰性材料称为掺合料。n n掺合料分活性和非活性两大类。活性掺合料以氧化硅、掺合料分活性和非活性两大类
8、。活性掺合料以氧化硅、氧化铝为主要活性成份，本身不具有或只有极低的胶氧化铝为主要活性成份，本身不具有或只有极低的胶凝特性，但在常温下能与水泥水化产物氢氧化钙生成凝特性，但在常温下能与水泥水化产物氢氧化钙生成胶凝性水化物，并在空气中或水中硬化。非活性掺合胶凝性水化物，并在空气中或水中硬化。非活性掺合料是不具有活性或活性极低的人工或天然的矿物材料。料是不具有活性或活性极低的人工或天然的矿物材料。n n掺合料品种和掺量选择，应根据当地的资源条件、混掺合料品种和掺量选择，应根据当地的资源条件、混凝土技术要求等通过试验论证确定。凝土技术要求等通过试验论证确定。11n n在我国水工混凝土施工中常用的掺合料
9、有：粉煤灰、在我国水工混凝土施工中常用的掺合料有：粉煤灰、矿渣、火山灰质材料、硅粉和岩石粉等。矿渣、火山灰质材料、硅粉和岩石粉等。n n粉煤灰：粉煤灰： 是从燃煤火电厂锅炉烟道中收集的粉尘，是是从燃煤火电厂锅炉烟道中收集的粉尘，是一种人工火山灰质材料，具有火山灰活性。粉煤灰混一种人工火山灰质材料，具有火山灰活性。粉煤灰混凝土的早期强度较低，后期强度增长率高。利用粉煤凝土的早期强度较低，后期强度增长率高。利用粉煤灰混凝土后期强度可以充分发挥粉煤灰的活性效应。灰混凝土后期强度可以充分发挥粉煤灰的活性效应。用于水泥和混凝土中的粉煤灰用于水泥和混凝土中的粉煤灰 技术要求见表技术要求见表1-41-4。n
10、 n粒化高炉矿渣粉：凡在高炉冶炼生铁时，所得到硅酸粒化高炉矿渣粉：凡在高炉冶炼生铁时，所得到硅酸钙与铝酸钙为主要成份的熔融物，经淬冷成粒后，即钙与铝酸钙为主要成份的熔融物，经淬冷成粒后，即为粒化高炉矿渣，简称矿渣。其主要化学成份是为粒化高炉矿渣，简称矿渣。其主要化学成份是CaOCaO、SiOSiO2 2和和AlAl2 2O O3 3，占总量的，占总量的90%90%以上。以上。n n矿渣粉能优化混凝土孔结构，提高抗渗性能，降低氯矿渣粉能优化混凝土孔结构，提高抗渗性能，降低氯离子扩散速度，减少体系内的离子扩散速度，减少体系内的Ca(OH)Ca(OH)2 2，抑制碱骨料，抑制碱骨料12 反应，提高抗
11、硫酸盐腐蚀能力，使混凝土耐久性得到反应，提高抗硫酸盐腐蚀能力，使混凝土耐久性得到较大改善。大掺量矿渣粉可降低混凝土水化热峰值延较大改善。大掺量矿渣粉可降低混凝土水化热峰值延迟温峰发生时间。迟温峰发生时间。n n火山灰质掺合料火山灰质掺合料: :凡天然的或人工的以氧化硅、氧化铝凡天然的或人工的以氧化硅、氧化铝为主要成份的矿物质材料，本身磨细加水拌和并不硬为主要成份的矿物质材料，本身磨细加水拌和并不硬化，但与气硬性石灰混合后，再加水拌和，则不但能化，但与气硬性石灰混合后，再加水拌和，则不但能在空气中硬化，而且能在水中继续硬化者，称为火山在空气中硬化，而且能在水中继续硬化者，称为火山灰质掺合料。灰质
12、掺合料。n n硅粉硅粉: :硅粉亦称硅灰，是从冶炼硅铁和其他硅金属工厂硅粉亦称硅灰，是从冶炼硅铁和其他硅金属工厂的废烟气中经收尘装置收集而得的粉尘。硅粉的颗粒的废烟气中经收尘装置收集而得的粉尘。硅粉的颗粒极细，是水泥粒径的极细，是水泥粒径的1/501/501/1001/100，其主要成份是二氧，其主要成份是二氧化硅。硅粉掺入混凝土中，能改善新拌混凝土的泌水化硅。硅粉掺入混凝土中，能改善新拌混凝土的泌水性和粘聚性，大幅度提高混凝土的强度及抗渗、抗冲性和粘聚性，大幅度提高混凝土的强度及抗渗、抗冲磨、抗空蚀等性能。还具有抑制碱骨料反应和防止钢磨、抗空蚀等性能。还具有抑制碱骨料反应和防止钢13 筋锈蚀
13、的作用。硅粉还可以减少混凝土硬化过程中的发热筋锈蚀的作用。硅粉还可以减少混凝土硬化过程中的发热量。量。 硅粉活性很高，与高效减水剂联合使用时，可显著提高混硅粉活性很高，与高效减水剂联合使用时，可显著提高混凝土抗压强度。水工混凝土对硅粉的技术要求见表凝土抗压强度。水工混凝土对硅粉的技术要求见表1-51-5。 表表1-5 1-5 水工混凝土用硅粉品质指标水工混凝土用硅粉品质指标14表表1-4 1-4 拌制混凝土和砂浆用粉煤灰技术要求拌制混凝土和砂浆用粉煤灰技术要求15n n1.3 砂石骨料n n混凝土中的砂石骨料约占混凝土总体积的混凝土中的砂石骨料约占混凝土总体积的80%80%左右，骨左右，骨料的
14、物理力学性能、级配组合和成份直接或间接影响着料的物理力学性能、级配组合和成份直接或间接影响着混凝土的性能。混凝土的性能。n n在水工混凝土中选择砂石骨料必须质地坚硬、致密、耐在水工混凝土中选择砂石骨料必须质地坚硬、致密、耐久、无裂缝，骨料中不应含有大量的粘土、淤泥、粉屑、久、无裂缝，骨料中不应含有大量的粘土、淤泥、粉屑、碎末及有机物或其他有害杂质。在大体积混凝土工程中，碎末及有机物或其他有害杂质。在大体积混凝土工程中，选择骨料时，除考虑软弱颗粒含量外，也要考虑骨料的选择骨料时，除考虑软弱颗粒含量外，也要考虑骨料的弹性性质，总之选择水工混凝土砂石骨料时，应选择既弹性性质，总之选择水工混凝土砂石骨
15、料时，应选择既能提高抗裂能力又能满足强度、抗冻、耐腐以及抗风化能提高抗裂能力又能满足强度、抗冻、耐腐以及抗风化等性能的骨料，需进行技术经济综合考虑。砂的见表等性能的骨料，需进行技术经济综合考虑。砂的见表1-1-3.13.1、颗粒级配见表、颗粒级配见表1-3.21-3.2，粗骨料的质量要求见表，粗骨料的质量要求见表1-3.31-3.3。16表表1-3.1 1-3.1 细骨料（砂）质量要求细骨料（砂）质量要求 17表表1-3.2 1-3.2 砂子颗粒级配区砂子颗粒级配区18表表1-3.3 1-3.3 粗骨料的质量要求粗骨料的质量要求 19骨料的强度要求骨料的强度要求n n粗骨料的强度要求粗骨料的强
16、度要求 采用直径与高均为采用直径与高均为50mm50mm的圆柱体的圆柱体或长、宽、高均为或长、宽、高均为50mm50mm的立方体岩石样品进行试验。的立方体岩石样品进行试验。在水饱和状态下，其抗压强度不应小于在水饱和状态下，其抗压强度不应小于45MPa45MPa，与混，与混凝土抗压强度之比不应小于凝土抗压强度之比不应小于1.51.5倍。用压碎指标控制时，倍。用压碎指标控制时，应符合表应符合表3-143-14要求。要求。20碎碎石石或或卵卵石石压压碎碎指指标标与与混混凝凝土土强强度度等等级级的的关关系系 21骨料的选择n n在一般情况下，骨料的强度越高、性模量越高，而骨料在一般情况下，骨料的强度越
17、高、性模量越高，而骨料的弹性模量越高，则用这种骨料制成的混凝土弹性模量的弹性模量越高，则用这种骨料制成的混凝土弹性模量也越高；选择水工混凝土骨料时，不能认为强度越高越也越高；选择水工混凝土骨料时，不能认为强度越高越好。骨料的选择原则如下：好。骨料的选择原则如下：n n（1 1）砂石料以就地取材为原则，用人工骨料应进行技）砂石料以就地取材为原则，用人工骨料应进行技术经济比较后选定。术经济比较后选定。n n（2 2）应充分利用基坑或地下开挖出来的弃渣加工骨料。）应充分利用基坑或地下开挖出来的弃渣加工骨料。天然骨料中的超径部分，也可以破碎后利用。天然骨料中的超径部分，也可以破碎后利用。n n（3 3
18、）在施工条件许可的情况下，粗骨料的最大粒径应）在施工条件许可的情况下，粗骨料的最大粒径应尽量采用较大值，以节约胶凝材料用量。尽量采用较大值，以节约胶凝材料用量。n n（4 4）在选择骨料级配时，应尽可能减少弃料。为满足）在选择骨料级配时，应尽可能减少弃料。为满足骨料级配要求，卵石亦可破碎后使用。骨料级配要求，卵石亦可破碎后使用。 22选择骨料应注意的问题n n骨料品种对混凝土单位用水量有显著性影响，用水量由骨料品种对混凝土单位用水量有显著性影响，用水量由低到高依次为：天然骨料低到高依次为：天然骨料- -灰岩人工骨料砂岩人工骨料灰岩人工骨料砂岩人工骨料- -角砾岩人工骨料角砾岩人工骨料- -花岗
19、岩人工骨料。花岗岩人工骨料。n n碱碱- -碳酸盐反应碳酸盐反应“ “ACR”ACR”主要是指混凝土中的碱与含白云主要是指混凝土中的碱与含白云石的石灰岩的骨料反应，由于白云石含粘土，碱离子通石的石灰岩的骨料反应，由于白云石含粘土，碱离子通过包裹在细小白云石外的粘土渗入白云石颗粒，使之产过包裹在细小白云石外的粘土渗入白云石颗粒，使之产生去白云石化反应，反应产物不能通过粘土向外扩散，生去白云石化反应，反应产物不能通过粘土向外扩散，而使骨料膨胀，导致混凝土开裂。根据而使骨料膨胀，导致混凝土开裂。根据水工混凝土试水工混凝土试验规程验规程的有关规定，采用的有关规定，采用“ “岩石柱法岩石柱法” ”进行检
20、验。进行检验。 23n n碱碱- -硅反应硅反应“ “ASR”ASR”是指混凝土中的碱与骨料中的活性是指混凝土中的碱与骨料中的活性二氧化硅，如微晶质、隐晶质、玻璃质和应变的石英二氧化硅，如微晶质、隐晶质、玻璃质和应变的石英及玉隧等发生反应，生成碱的硅酸盐凝胶，吸水后体及玉隧等发生反应，生成碱的硅酸盐凝胶，吸水后体积膨胀，导致混凝土开裂。由于积膨胀，导致混凝土开裂。由于ASRASR和和ACRACR是不同类型是不同类型的膨胀反应，故检验方法也不同，的膨胀反应，故检验方法也不同，水工混凝土试验水工混凝土试验规程规程中采用中采用“ “砂浆长度法砂浆长度法” ”和和“ “压蒸快速法压蒸快速法” ”等方等
21、方法来进行检验法来进行检验n n碱碱- -活性骨料反应，如碱活性骨料反应，如碱- -硅反应，是活性二氧化硅与硅反应，是活性二氧化硅与碱之间的反应，活性二氧化硅消耗着液相中的碱离子，碱之间的反应，活性二氧化硅消耗着液相中的碱离子，把分散的能量集中于局部（活性颗粒表面），导致局把分散的能量集中于局部（活性颗粒表面），导致局部混凝土承受了很大的膨胀力，引起局域毁坏和开裂。部混凝土承受了很大的膨胀力，引起局域毁坏和开裂。 24n n根据这个原理，将活性二氧化硅粉碎成微粒，均匀散根据这个原理，将活性二氧化硅粉碎成微粒，均匀散布与整体的各个部位，将有限的局部化解成无限多的布与整体的各个部位，将有限的局部化
22、解成无限多的活性中心，每一个中心都能参与化学反应而消耗碱，活性中心，每一个中心都能参与化学反应而消耗碱，能量只能分布而不能集中于局部，化解了能量，从而能量只能分布而不能集中于局部，化解了能量，从而拟制碱拟制碱- -活性骨料反应。凡在混凝土中具有二次水化活性骨料反应。凡在混凝土中具有二次水化反应的活性混合材，如高炉水淬粉磨矿渣、粉煤灰和反应的活性混合材，如高炉水淬粉磨矿渣、粉煤灰和天然火山灰材料等，均有很好的拟制碱天然火山灰材料等，均有很好的拟制碱- -活性骨料反活性骨料反应的效能。混凝土外加剂为阴离子表面活性剂，外加应的效能。混凝土外加剂为阴离子表面活性剂，外加剂的拟制效能体现在均匀分散水泥颗
23、粒，使水泥一次剂的拟制效能体现在均匀分散水泥颗粒，使水泥一次水化反应产生的碱离子均匀分布，从而分散了能量。水化反应产生的碱离子均匀分布，从而分散了能量。 25n n碱碱- -活性骨料反应是化学反应矛盾的两个侧面，当骨料活性骨料反应是化学反应矛盾的两个侧面，当骨料的选择被局限时，控制水泥含碱量和混凝土总碱量就成的选择被局限时，控制水泥含碱量和混凝土总碱量就成为防止碱为防止碱- -活性骨料反应是有效的措施之一。活性骨料反应是有效的措施之一。n n采用中热水泥，控制水泥含碱量以采用中热水泥，控制水泥含碱量以NaNa2 2O O当量（当量（NaNa2 2O O0.658K0.658K2 2O O）0.
24、6%0.6%。由于水泥的含碱量不是混凝土总碱。由于水泥的含碱量不是混凝土总碱量的唯一来源，所以还应控制含钠盐的减水剂和其他来量的唯一来源，所以还应控制含钠盐的减水剂和其他来源的碱含量。国际和国内工程对混凝土总碱量控制标准源的碱含量。国际和国内工程对混凝土总碱量控制标准如下：如下：对于一般活性的岩石和一般混凝土工程，混凝对于一般活性的岩石和一般混凝土工程，混凝土总碱量土总碱量3.0kg(Na3.0kg(Na2 2O O当量当量) )mm3 3；对于高活性的岩对于高活性的岩石和重要混凝土工程，混凝土总碱量石和重要混凝土工程，混凝土总碱量2.0kg(Na2.0kg(Na2 2O O当量当量) )mm
25、3 3。三峡工程对于含有活性骨料的天然骨料，控制混。三峡工程对于含有活性骨料的天然骨料，控制混凝土总碱量凝土总碱量2.0kg(Na2.0kg(Na2 22O2O当量当量) )mm3 3；对于非活性的花；对于非活性的花岗岩人工骨料，控制混凝土总碱量岗岩人工骨料，控制混凝土总碱量2.5kg(Na2.5kg(Na2 2O O当量当量) )mm3 3。26 1.4 外加剂外加剂n n在混凝土拌和过程中掺入的，并能按要求改善混凝土在混凝土拌和过程中掺入的，并能按要求改善混凝土性能的，一般掺量不超过水泥重量性能的，一般掺量不超过水泥重量2%2%（特殊情况除外）（特殊情况除外）的材料称为混凝土外加剂。的材料
26、称为混凝土外加剂。n n在混凝土中合理的掺加一定量的外加剂，可达到提高在混凝土中合理的掺加一定量的外加剂，可达到提高混凝土早期或各龄期强度，改善施工操作条件，延缓混凝土早期或各龄期强度，改善施工操作条件，延缓或降低水化热，调节凝结时间，改善泵送性，节约水或降低水化热，调节凝结时间，改善泵送性，节约水泥用量和节能等。泥用量和节能等。n n外加剂按功能与作用可分为：外加剂按功能与作用可分为：n n(1)(1)减水剂：它可以改善混凝土拌和物流动性减水剂：它可以改善混凝土拌和物流动性 或减或减 少用水量。少用水量。n n(2)(2)引气剂：它可调节或增加混凝土含气量。引气剂：它可调节或增加混凝土含气量
27、。27n n(3)(3)调凝剂：它可调节混凝土凝结时间。调凝剂：它可调节混凝土凝结时间。n n(4)(4)增强剂：调节混凝土在不同温度下的硬化速度及强增强剂：调节混凝土在不同温度下的硬化速度及强 度增长速度。度增长速度。n n(5)(5)特性剂：调节混凝土某些特定性能。特性剂：调节混凝土某些特定性能。n n(6)(6)泵送剂：改善混凝土拌和物泵送性能。泵送剂：改善混凝土拌和物泵送性能。n n常用外加剂混凝土性能要求见表常用外加剂混凝土性能要求见表1-4.11-4.1。n n外加剂选择结果根据技术经济效益综合比较确定：外加剂选择结果根据技术经济效益综合比较确定： 技术经济效益系数技术经济效益系数
28、K=K=（减水率（减水率 抗压强度比）抗压强度比）/ /（减水剂掺量（减水剂掺量 掺量）掺量） 同类减水剂同类减水剂K K系数值越大，说明技术经济效益越好。系数值越大，说明技术经济效益越好。28表1-4.1 常用外加剂混凝土性能要求29外加剂的匀质性指标 外加剂的匀质性指标要求表外加剂的匀质性指标要求表301.5 水n n凡符合国家标准的生活饮用水，均可以拌制和养 护混凝土。未经处理的工业污水和生活污水不得用于拌制和养护混凝土。地表水、地下水和其他类型的水，在首次用于拌制和养护混凝土时，须经检验合格方可使用。拌和用水对混凝土（砂浆）的物理力学性能的影响及水中有害物质的含量控制见表1-5.1。3
29、1表1-5.1 物质含量限值32 根据骨料品种、粒径、砂率、外加剂的品种及掺量、根据骨料品种、粒径、砂率、外加剂的品种及掺量、是否掺用掺合料、及施工要求的坍落度及和易性等选择是否掺用掺合料、及施工要求的坍落度及和易性等选择每每mm3 3混凝土的用水量，一般可根据本单位对所用材料混凝土的用水量，一般可根据本单位对所用材料的使用经验选用。也可参照表的使用经验选用。也可参照表2-1.12-1.1和表和表2-1.22-1.2选用，最选用，最后通过试验确定。后通过试验确定。 表表 2-1.1 2-1.1 混凝土单位用水量参考表混凝土单位用水量参考表 2.混凝土配合比设计要点混凝土配合比设计要点n n2-
30、1混凝土单位用水量的确定: :33n n2-2混凝土含砂率 砂率是细骨料在粗、细骨料的实体积中所占的百分砂率是细骨料在粗、细骨料的实体积中所占的百分率。在砂子与石子的表观密度相近时，常以砂与石子率。在砂子与石子的表观密度相近时，常以砂与石子 表2-1.2 原材料或其他条件变化后的调整参考值34的质量来代替实体积求砂率。优质混凝土要求砂率是的质量来代替实体积求砂率。优质混凝土要求砂率是既能使混凝土拌和物具有较好的粘聚性及流动性，满既能使混凝土拌和物具有较好的粘聚性及流动性，满 足施工和易性要求，又使每足施工和易性要求，又使每mm3 3混凝土用水量最小。砂率混凝土用水量最小。砂率的选择应通过试拌确
31、定。的选择应通过试拌确定。n n 2-3混凝土配合比计算方法（1 1）混凝土配制强度的确定混凝土配制强度的确定+ +. .S S（2 2）确定水灰比确定水灰比（3 3）确定用水量确定用水量（4 4）计算水泥用量计算水泥用量（5 5）确定砂率确定砂率（6 6）计算砂石用量计算砂石用量当混凝土配合比的三个参数确定后，便可进行混凝土的当混凝土配合比的三个参数确定后，便可进行混凝土的35 初步计算，计算方法有初步计算，计算方法有“ “假定容重法假定容重法” ”和和“ “绝对体积法绝对体积法” ”两种两种方法：方法：n n 假定容重法：假定容重法： n n 绝对体积法：绝对体积法： 36n n2.4 混
32、凝土配合比的应用及调整 用假定容重法或绝对体积法计算出材料的用量后，用假定容重法或绝对体积法计算出材料的用量后，并不说明混凝土的配合比已确定，还要进行混凝土试并不说明混凝土的配合比已确定，还要进行混凝土试拌。以调整混凝土的用水量及砂率，测定混凝土的容拌。以调整混凝土的用水量及砂率，测定混凝土的容重，调整混凝土中各材料的用量，然后再根据按该配重，调整混凝土中各材料的用量，然后再根据按该配比制做的试件的性能测试结果来确定混凝土的实际配比制做的试件的性能测试结果来确定混凝土的实际配合比。合比。n n2.5 混凝土的性能试验 由设计计算并完成试配调整的混凝土配合比，能否由设计计算并完成试配调整的混凝土
33、配合比，能否满足要求，即该配合比能否作为最终的设计配合比，满足要求，即该配合比能否作为最终的设计配合比，还需根据按该配合比制做的试件的性能测试结果来判还需根据按该配合比制做的试件的性能测试结果来判定。混凝土性能试验包括：混凝土拌合物性能试验、定。混凝土性能试验包括：混凝土拌合物性能试验、混凝土力学性能试验、混凝土耐久性试验等。混凝土力学性能试验、混凝土耐久性试验等。37 (1) (1)混凝土拌和物的性能：主要是和易性，它是一项综混凝土拌和物的性能：主要是和易性，它是一项综合的技术性质，具有流动性、粘聚性、保水性三方面合的技术性质，具有流动性、粘聚性、保水性三方面的涵义。的涵义。 (2)(2)混
34、凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能: :抗压强度试验、抗拉强度抗压强度试验、抗拉强度试验、静力弹性模量试验、抗折强度试验。试验、静力弹性模量试验、抗折强度试验。 (3)(3)混混凝凝土土的的耐耐久久性性和和变变形形性性能能试试验验主主要要包包括括：抗抗冻冻性性试试验验、冻冻弹弹性性模模量量试试验验、抗抗渗渗性性试试验验、收收缩缩试试验验、受受压压徐徐变变试试验验、碳碳化化试试验验、混混凝凝土土中中钢钢筋筋锈锈蚀蚀和和抗抗压压疲疲劳强度试验等。劳强度试验等。 2.6 混凝土配合比设计及试验应注意的问题 (1)(1)设计混凝土配合比要选择合格的原材料。设计混凝土配合比要选择合格的原材料。 (2
35、)(2)混凝土和易性要好混凝土和易性要好, ,这是便于施工确保工程浇筑质这是便于施工确保工程浇筑质量量的重要条件。的重要条件。38(3)(3)要具有工程结构设计或施工进度所要求的强度。要具有工程结构设计或施工进度所要求的强度。(4)(4)选择最小单位用水量。选择最小单位用水量。(5)(5)最大石子粒径。最大石子粒径。(6)(6)最多石子用量。最多石子用量。(7)(7)最佳骨料级配组合。最佳骨料级配组合。(8)(8)经济合理地选择水泥品种和强度等级，优先考虑采经济合理地选择水泥品种和强度等级，优先考虑采用优质、经济的粉煤灰掺和料和外加剂从而节约水泥，用优质、经济的粉煤灰掺和料和外加剂从而节约水泥
36、，降低成本。降低成本。 39含气量对混凝土性能的影响含气量对混凝土性能的影响n n含气量对混凝土施工和易性的影响；含气量对混凝土施工和易性的影响；n n含气量对混凝土耐久性的影响：一般使用优质的引气含气量对混凝土耐久性的影响：一般使用优质的引气剂后，混凝土中的气泡呈球型，直径多在剂后，混凝土中的气泡呈球型，直径多在2020200m200m，国内外资料都认为气泡间距系数，国内外资料都认为气泡间距系数L250mL250m时，混凝时，混凝土具有良好的抗冻性能。土具有良好的抗冻性能。n n获得合适含气量的途径：获得合适含气量的途径： 1 1、合格的引气剂；、合格的引气剂；2 2、合适的掺量；、合适的掺
37、量；3 3、减水剂和引、减水剂和引气剂的很好配合；气剂的很好配合；4 4、掺和料的种类；、掺和料的种类；5 5、拌和用水等、拌和用水等等。等。 40使用引气剂提高混凝土抗冻性能的原因n n在混凝土中掺用适量的优质引气剂，当混凝土含气量在混凝土中掺用适量的优质引气剂，当混凝土含气量合适时可有效地提高混凝土的抗冻耐久性能，这是因合适时可有效地提高混凝土的抗冻耐久性能，这是因为：为：(1) (1) 含气量中直径和间距系数合适的气泡的混凝土施工含气量中直径和间距系数合适的气泡的混凝土施工和易性好，可以使混凝土达到较好的施工密实度；和易性好，可以使混凝土达到较好的施工密实度；(2) (2) 在混凝土中含
38、气量每增加在混凝土中含气量每增加1%1%，混凝土强度降低，混凝土强度降低810%810%，但随着混凝土含气量的增大，其单位用水量，但随着混凝土含气量的增大，其单位用水量有所降低，在保持用水量和坍落度不变的条件下，混有所降低，在保持用水量和坍落度不变的条件下，混凝土强度降低值可以适当减小；凝土强度降低值可以适当减小；(3)(3)微气泡能阻断混凝土中的毛细孔隙，相应阻断了混凝微气泡能阻断混凝土中的毛细孔隙，相应阻断了混凝土中的渗透通道；土中的渗透通道；(4) (4) 适宜的含气量可减小混凝土冻融产生的应力，从而适宜的含气量可减小混凝土冻融产生的应力，从而根本提高混凝土的抗冻耐久性能。根本提高混凝土
39、的抗冻耐久性能。413 高性能混凝土简介高性能混凝土简介n n3.1 何谓高性能混凝土？n n20世纪世纪80年代，美国国家材料委员会提出：要年代，美国国家材料委员会提出：要为新世纪的基础设施建设开发高性能的建筑材料，为新世纪的基础设施建设开发高性能的建筑材料，包括钢材、混凝土、塑料等。包括钢材、混凝土、塑料等。n n 1990年年5月，在美国马里兰州月，在美国马里兰州Gaithersburg 城由城由 NIST 和和 ACI 主办了第一次关于主办了第一次关于HPC的国的国际研讨会，会议首次提出关于高性能混凝土的定际研讨会，会议首次提出关于高性能混凝土的定义。义。42高速铁路预制梁高速铁路预制
40、梁高性能混凝土施工高性能混凝土施工高速铁路墩台高速铁路墩台高性能混凝土施工高性能混凝土施工43何谓高性能混凝土？n n 高高性性能能混混凝凝土土为为一一种种新新型型高高技技术术混混凝凝土土，是是在在大大幅幅度度提提高高普普通通混混凝凝土土性性能能的的基基础础上上采采用用现现代代混混凝凝土土技技术术制制作作的的混混凝凝土土，是是以以耐耐久久性性作作为为设设计计的的主主要要指指标标，针针对对不不同同用用途途的的要要求求，对对下下列列性性能能有有重重点点的的加加以以保保证证：耐耐久久性性、施施工工性性、适适用用性性、强强度度、体体积积稳稳定定性性和和经经济济性性。n n 吴吴中中伟伟 44高性能混凝
41、土n n 高高工工作作度度n n 高高密密实实度度n n 高高耐耐久久性性n n 可可泵泵送送、有有掺掺合合料料的的高高强强混混凝凝土土n n根根据据气气候候条条件件、环环境境条条件件确确定定环环境境条条件件和和作作用用等等级级。针针对对环环境境条条件件和和作作用用等等级级进进行行配配合合比比设设计计。n n碳碳化化环环境境、氯氯盐盐环环境境、化化学学侵侵蚀蚀环环境境、冻冻融融破破坏坏环环境境和和磨磨蚀蚀环环境境。45京沪高速铁路泗河特大桥高性能混凝土施工京沪高速铁路泗河特大桥高性能混凝土施工46碳碳化化环环境境47高性能灌注桩高性能灌注桩混凝土施工混凝土施工高性能桥墩、台高性能桥墩、台混凝土
42、施工混凝土施工48氯氯盐盐环环境境49化化学学侵侵蚀蚀环环境境50冻冻融融破破坏坏环环境境51磨磨蚀蚀环环境境52高高性性能能混混凝凝土土耐耐久久性性主主要要指指标标 混混凝凝土土的的电电通通量量53混凝土电通量测定仪混凝土电通量测定仪混凝土电通量测定设备混凝土电通量测定设备54氯氯盐盐环环境境下下混混凝凝土土的的电电通通量量55化化学学侵侵蚀蚀环环境境下下混混凝凝土土的的电电通通量量56冻冻融融破破坏坏环环境境下下混混凝凝土土的的抗抗冻冻性性57钢钢钢钢筋筋筋筋混混混混凝凝凝凝土土土土和和和和预预预预应应应应力力力力混混混混凝凝凝凝土土土土最最最最低低低低强强强强度度度度等等等等级级级级、 最最最最小小小小水水水水胶胶胶胶比比比比和和和和胶胶胶胶材材材材用用用用量量量量58水位变动区(淡水或海水)T3/L3/D1D4H1H4T1/L1/H1H4T2/L1L2M1M3桥梁、墩台、承台和灌注桩环境桥梁、墩台、承台和灌注桩环境作用类别和等级作用类别和等级59地下水位T1/H1H4T2/L1L2T1/L1L3/H1H4隧道环境作用类别和等级60地下水位T1/L1L3/H1H4T1/H1H4T2/L1L2涵洞环境作用类别和等级涵洞环境作用类别和等级61
