第2講客運專線高強混凝土

11三月2024第2講客運專線高強混凝土一、概述

混凝土按強度分為:1.普通混凝土:強度＜50MPa；2.高強混凝土:強度≥50MPa；3.高強混凝土:強度≥100MPa．高強混凝土發(fā)展經(jīng)歷了３個階段：1、靠壓力振動和降低水灰比獲取高強度；2、使用高效減水劑；3、高效減水劑和礦物質(zhì)粉料并用應(yīng)。二、原材料（一）水泥1.品種：應(yīng)首選硅酸鹽水泥，有利于提高強度，如果設(shè)計強度不很高，普通水泥、礦渣水泥也能滿足要求。2.礦物成分：

C3A的含量不宜超過8%，C3S含量比較低的水泥更適合高強混凝土。3.強度等級：水泥強度等級應(yīng)不低于42.5MPa４.應(yīng)選用需水量?。ㄒ罁?jù)標準稠度判斷）、水化熱小的水泥。１.作用：增加強度，延緩凝結(jié)或提高混凝土耐久性。２.品種：常用的外加劑品種有緩凝高效減水劑，高效減水劑，緩凝劑，引氣劑和早強劑等。上述外加劑可以單獨使用，也可以根據(jù)實際情況，有選擇地復合使用。３.在選用外加劑時應(yīng)考慮的幾個因素：（１）首先要考慮外加劑和水泥的適應(yīng)（相容）性，可以通過減水率和增強的效果來簡單判斷。（２）外加劑的選用必須要用工程實際使用的材料經(jīng)過試驗確定。（３）檢查外加劑對增加強度，延緩凝結(jié)時間，加快強度發(fā)展，提高耐久性等方面是否能滿足工程要求。（４）減水劑的摻量不能過大，這一點在訂貨時要特別注意，防止將有害物質(zhì)（如堿）帶如混凝土中。（二）外加劑高效減水劑主要有兩大類：a.磺化焦油系減水劑，產(chǎn)品有NF、EDN、UNF、WF、SN-２等；b.樹脂系減水劑，如SM等，因價格較貴，很少使用。摻高效減水劑后，混凝土坍落度損失加快，在加入高效減水劑的同時摻加緩凝劑，或使用緩凝高效減水劑，或某些低坍落度損失的高效減水劑。高效減水劑既可用于增加強度，也可用來同時增加混凝土的流動性。摻加高效減水劑要充分拌和均勻，采用后加法加入高效減水劑，可使高效減水劑減水作用增高，使混凝土流動性增加。在溫度低于8℃～10℃時，高效減水劑雖能增加和易性，但增加強度的作用大大降低，此時應(yīng)同時摻加高效減水劑和早強劑，夏季則宜同時摻加高效減水劑和緩凝劑。

1．高效減水劑１）品種：常用的緩凝減水劑和緩凝劑有含糖量較高的木質(zhì)素磺酸鈣，糖密，檸檬酸，蔗糖，多糖，羥基羧酸和磷酸鹽等。２）作用：摻加緩凝劑有利于控制早期水化。結(jié)構(gòu)復雜或配筋密集的構(gòu)件，常會影響混凝土的澆筑速度，摻加緩凝劑有利于避免形成冷縫，方便施工安排。３）摻量：一般來說，用低摻量的緩凝劑會延緩混凝土凝結(jié)，也不影響混凝土的強度，摻量大時雖延緩凝結(jié)時間較長，但降低早期強度。緩凝劑的摻量需要根據(jù)溫度變化進行調(diào)整，溫度升高會降低混凝土的后期強度，摻加緩凝劑可緩和溫度升高引起的混凝土強度的變化，

2．緩凝劑:沒有特別的早強要求時，高強混凝土一般不用早強劑。早強劑能加快強度發(fā)展，但一般會降低混凝土后期強度。4．引氣劑引氣劑增加混凝土的抗凍性但會降低強度，除非混凝土有抗凍要求，否則不必摻加引氣劑，高強混凝土的低水灰比和高強度，空氣含量較普通混凝土會適當降低。

５.質(zhì)量標準外加劑的質(zhì)量應(yīng)符合表1的要求。在生產(chǎn)廠提供出廠檢驗報告單，并出據(jù)產(chǎn)品鑒定證書及使用說明的前提下，外加劑的勻質(zhì)性試驗可免做。

3．早強劑外加劑的勻質(zhì)性指標（GB8076—1997)

表1項目指標含固量或含水量a.

對液體外加劑，應(yīng)在生產(chǎn)廠所控制值的相對量的3%以內(nèi)；b.

對固體外加劑，應(yīng)在生產(chǎn)廠所控制值的相對量的5%以內(nèi)。密度對液體外加劑，應(yīng)在生產(chǎn)廠所控制值的±0.02g/m3之內(nèi)氯離子含量應(yīng)在生產(chǎn)廠所控制值的相對量的5%以內(nèi)水泥凈漿流動性應(yīng)在生產(chǎn)控制值的95%細度0.315mm篩篩余應(yīng)小于15%pH應(yīng)在生產(chǎn)廠所控制值的±1之內(nèi)表面張力應(yīng)在生產(chǎn)廠所控制值的±1.5之內(nèi)還原糖分應(yīng)在生產(chǎn)廠所控制值的±3之內(nèi)總堿量（Na2O+0.658K2O）應(yīng)在生產(chǎn)廠所控制值的相對量的5%之內(nèi)硫酸鈉應(yīng)在生產(chǎn)廠所控制值的相對量的5%之內(nèi)泡沫性能應(yīng)在生產(chǎn)廠所控制值的相對量的5%之內(nèi)砂漿減水率應(yīng)在生產(chǎn)廠所控制值的±1.5之內(nèi)（三）礦物摻合料

作用：增加強度、減少用水量、改善和易性、改善微觀結(jié)構(gòu)、降低水化熱、提高耐久性等。

1．粉煤灰作用：能有效地提高混凝土的抗?jié)B性，并有顯著的減水作用，有利于改善拌和物的和易性。摻量：不超過水泥質(zhì)量的25%，過多會嚴重削弱混凝土的早期強度，應(yīng)經(jīng)過比較試驗確定。質(zhì)量標準：符合國家標準《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GB146—90)的要求（見表2），最好用一級灰，燒失量小，有較小的細度，質(zhì)量均勻，高火山灰活性，并且與工程所用材料相適應(yīng)。粉煤灰的質(zhì)量標準表2序號指標級別ⅠⅡⅢ1細度（0.045mm方孔篩）（%）不大于1220452需水比（%）不大于951051153燒失量（%）不大于58154含水量（%）不大于11不規(guī)定5三氧化硫（%）不大于333

特性：硅灰含有90％以上的SiO2，細度約為20m2／g～25m2／g，粒徑比水泥小兩個數(shù)量級，摻硅灰混凝土抗壓強度可達80MPa～120MPa。作用：增強、改善微觀結(jié)構(gòu)，提高耐久性。摻量：硅灰的需水量比水泥大，摻加硅灰可使混凝土變得粘稠，和易性降低。在極高的和易性的條件下，適當摻加（1％～3％）硅灰的混凝土拌和物仍具有良好的穩(wěn)定性和可泵性，摻硅灰混凝土特性：電導率低、氯離子滲透性很小，可防止鋼筋銹蝕。

質(zhì)量標準：硅灰目前還未看到技術(shù)標準，表3是不同產(chǎn)地硅灰的化學成分。

2．硅灰不同產(chǎn)地硅灰的化學成分（%）表3產(chǎn)地SiO2Al2O3Fe2O3TiO2DaOMgO燒失量西寧90.990.992.010.150.811.172.95唐山92.160.440.27

0.940.370.63北京90.100.900.94

0.650.113.54上海94.500.270.83

0.540.971.90主要有磨細沸石巖粉末、磨細礦渣粉末等。（１）沸石巖粉由清華大學研制的F礦粉就是用沸石巖和其它無機物磨細而成，對改善混凝土拌和物的流動性、強度和耐久性都有效果。市場上有供應(yīng)。沸石粉的質(zhì)量要求見表4。（２）高爐礦渣粉高爐礦渣磨細到8000cm2/g～12000cm2/g，取代等量水泥加入混凝土中，有非常顯著的增強效果，并能減小拌和物坍落度的經(jīng)時損失，降低水化熱，增強混凝土的密實性。高爐礦渣的技術(shù)要求見表5。

3.磨細礦物粉料沸石粉的質(zhì)量要求（GB）表4序號指標級別ⅠⅡⅢ1吸銨值（meq/g）不小于1301009020.

08mm方孔篩篩余（%）

不大于410153水泥膠砂需水比（%）不大于125120120428d水泥膠砂抗壓強度比（%）不小于757062

高爐礦渣的技術(shù)要求（GB/T18046—2000）表5項目級別S105S95S75密度（g/cm3）不小于2.8比表面積（m2/kg）不小于350活性指數(shù)（%）不小于7d95755528d1059575流動度比（%）不小于859095含水量（%）不大于1.0三氧化硫（%）不大于4.0氯離子（%）不大于0.02燒失量（%）不大于3.01．細集料細集料的粗細種類、級配應(yīng)由其對混凝土需水量的影響確定，由于高強混凝土的水泥用量比較大，還有礦物粉料，以應(yīng)用粗砂為宜。用細度模數(shù)小于2.5的砂拌制的混凝土顯得粘稠，難于搗實，應(yīng)用細度模數(shù)大于２.７的粗砂，可獲得最好的和易性和最高的強度。由于高強混凝土含有較多的膠凝材料，與普通混凝土比較，集料級配就顯得不那么重要了，但增加砂的細度模數(shù)是有益的，細集料中細粒級部分應(yīng)該少一些，質(zhì)量應(yīng)滿足Ⅰ類砂（C60以上混凝土）或Ⅱ類砂（C50混凝土）的技術(shù)要求。（四）集料最大粒徑：不大于25mm的粗集料可獲得良好的抗壓強度，配制C70～C80的混凝土時應(yīng)選用粒徑小于20mm的碎石，對于C60～C70的混凝土，最大粒徑可到25mm。粒形：粒形接近立方體、有棱角、針、片狀顆粒含量小。質(zhì)量應(yīng)滿足Ⅰ類碎石（C60以上混凝土）或Ⅱ類碎石（C50混凝土）的技術(shù)要求。強度：理想的粗集料應(yīng)是石灰?guī)r碎石，母巖的抗壓強度不應(yīng)小于混凝土強度的１.５-2倍。強度：考慮到連續(xù)級配能改善混凝土的和易性，一般仍采用連續(xù)級配，但間斷級配對提高強度有利。2．粗集料與普通混凝土相比，高強混凝土在配合比方面的區(qū)別是低水灰比、多組分。降低水灰比是提高混凝土密實度、達到高強的主要途徑。但降低水灰比對和易性有不利影響，而提高和易性的途徑是摻用高效減水劑，并通過摻加粉煤灰、硅灰等礦物摻合料改善拌和物的和易性和混凝土的微觀結(jié)構(gòu)。由于高強混凝土的多組分特點，鮑羅米水灰比定則不再適用，目前還沒有成熟的配合比設(shè)計方法，只能參照有關(guān)資料或經(jīng)驗，通過對比試驗來確定。對重要工程應(yīng)采用正交設(shè)計來確定配合比。下面介紹兩個有關(guān)配合比設(shè)計的方法，僅供參考：三、配合比設(shè)計（1）.計算配制強度：按普通混凝土配制強度計算公式計算，式中б取6MPa。（2）.確定水灰（膠）比：對C50、C60級混凝土，水灰（膠）比宜控制在0.24～0.38范圍內(nèi)，強度等級越高，水灰（膠）比應(yīng)越小，對C80混凝土水灰（膠）比最好小于0.30。（3）.確定砂率：較低的砂率可以充分發(fā)揮粗集料的骨架作用，也可以降低水泥用量和用水量。高強混凝土的砂率一般宜在28%～34%范圍內(nèi)，采用泵送時可為32%～40%。從理論上講，應(yīng)是強度等級越高，砂率越低。（4）.確定砂、石用量：用絕對體積法或假定密度法計算。配合比設(shè)計方法Ⅰ該方法認為水泥漿占混凝土體積的３5％為最優(yōu)，還認為高強混凝土的強度與用水量成線性關(guān)系，平均強度為75、85、100、115MPa的混凝土，用水量依次為160、150、140、130kg/m3。以試配強度為75MPa說明計算方法。（1）.計算膠結(jié)材料用量：試配強度為75MPa，用水量取160kg/m3，其體積為0.16m3，若漿體中約有2％的空氣，其體積為0.02m3，這樣在35％體積（或0.35m3）的漿體中，膠結(jié)材料總體積為0.17m3；將膠結(jié)料總體積的25％用粉煤灰代替，則粉煤灰體積為0.0425m3，乘粉煤灰的密度2500kg／m3，得粉煤灰質(zhì)量為106kg／m3，水泥占膠結(jié)料

75%，其體積為0.1275m3，乘水泥密度3140kg／m3，得水泥質(zhì)量為400kg／m3；配合比設(shè)計方法Ⅱ（2）計算集料用量：集料的體積占混凝土總體積的65%，若取砂率為0.4，則在每1立方米混凝土中，細集料體積為0.26m3，乘細集料的表觀密度2654kg／m3，得細集料的質(zhì)量為690kg／m3，粗集料體積為0.39m3，乘粗集料的表觀密度2692kg／m3，得粗集料的質(zhì)量為1050kg／m3。（3）.高效減水劑摻量：膠結(jié)料總量為506kg／m3，取高效減水劑摻量為膠結(jié)料的1%，即5kg／m3。（4）.水灰（膠）比：水膠比為0.316，水灰比0.43.配合比實驗室調(diào)整初步配合比確定后，應(yīng)進行試拌調(diào)整，除調(diào)整和易性、復核強度外，還應(yīng)與基準配合比相比較，進行表6所列項目的試驗。以評價摻外加劑后混凝土的性能。項目高效減水劑緩凝高效減水劑引氣劑一等品合格品一等品合格品一等品合格品減水率（%）不小于1210121066泌水率比（%）不小于90951007080含氣量（%）≤3≤4＜4.5≥3凝結(jié)時間差（min）初凝+90～+120＞+90-90～+120終凝-抗壓強度比（%）不小于1d------3d11511012512095807d115110125115958028d1101051201109080收縮率比（%）不大于28d135135135氯離子含量應(yīng)說明對鋼筋有無銹蝕危害摻外加劑混凝土性能試驗項目（GB8076——1997）表6四、高強混凝土施工高強混凝土與普通混凝土相比，其變化主要在原材料的選用和配合比設(shè)計上，對施工工藝主要是嚴格要求，一般應(yīng)注意下列問題：1.嚴控進場原材料的質(zhì)量，定期進行測試，尤其砂、石含水量。２.各種原材料計量必須準確，尤其嚴格控制用水量。３.應(yīng)采用強制式混凝土攪拌機拌和，攪拌時間可適當延長。４.高效減水劑采用后加法，不能與干水泥接觸。５.應(yīng)盡量縮短運輸時間，以保證混凝土拌合物有良好的和易性。６.長距離運輸應(yīng)注意監(jiān)測混凝土拌合物中的空氣含量變化。７.宜用高頻振動器振搗，即使有較大坍落度，也應(yīng)充分振搗。８.在澆筑后8h內(nèi)應(yīng)覆蓋并澆水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間應(yīng)不少于14d。９..高強混凝土水化熱大，水化熱升溫較多，避免在炎熱條件下施工。１０.泵送施工為改善高強混凝土的泵送性能，可采取下列一些措施：（１）摻加活性礦物摻合料：通過摻加活性礦物摻合料，控制水泥用量，使單位水泥用量不超過500kg／m3，(2)摻粉煤灰：摻加水泥質(zhì)量5％～10％的磨細粉煤灰，可有力地改善混凝土的泵送性能。摻粉煤灰還可改善混凝土的和易性，減少泌水率。(3)選擇適宜的外加劑：宜選用減水率高、有一定緩凝作用、有少量引氣作用的復合型減水劑。(4)適當控制砂率，砂率選擇要兼顧強度、和易性和泵送施工要求。在滿足泵送要求的前提下，砂率宜控制在38％以內(nèi)。（一）、拌和物試驗檢測1.坍落度試驗：隨時進行，控制在要求的范圍內(nèi)。對泵送混凝土應(yīng)參考表7的規(guī)定控制坍落度。當管路轉(zhuǎn)彎、接頭較多，壓力損失大時，坍落度宜適當增大。向下泵送時，為了防止混凝土因自重下落而引起堵管，坍落度宜適當減小；向上泵送時，為避免過大的倒流壓力，坍落度也不宜過大。五、試驗檢測泵送高度（m）30以下30～6060～100100以上坍落度（mm）100～140140～160160～180180～2002:泌水及壓力泌水試驗混凝土的可泵性包括良好的和易性，不離析、不泌水，一般用壓力泌水試驗結(jié)合施工經(jīng)驗進行控制，即用10s時的相對壓力泌水率S10控制，S10不宜超過40%。計算式如下：S10=V10/V140式中：S10——相對壓力泌水率；V10、V140——分別為加壓至10s和140s時，測得的壓力泌水率。３.含氣量試驗：運輸過程中混凝土的含氣量會增加，開始執(zhí)行新配合比時，對運輸?shù)綕沧⒌攸c的拌和物應(yīng)進行此試驗。

１.抽檢抗壓強度：150mm立方體，標準養(yǎng)護，28d齡期。2.

２.工藝抗壓強度：與構(gòu)件同條件養(yǎng)護至適當?shù)凝g期。３.混凝土構(gòu)件強度檢測1１）.芯樣強度試圓柱體與立方體抗壓強度的換算系數(shù)見表8。

（二）、硬化混凝土試驗檢測高徑比（h/d）1.01.11.21.31.41.51.61.71.81.92.0系數(shù)1.001.041.071.101.131.151.171.191.211.221.242）.回彈儀法(JCJ/T23—2001)回彈法是用彈簧驅(qū)動重錘，通過彈擊桿彈擊混凝土表面，并測出重錘被反彈回來的距離，置以回彈值(反彈距離與彈簧初始長度之比)作為與強度相關(guān)的指標，來推定混凝土強度的一種方法。最新修訂的《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》于2001年10月1日施行，已解決了回彈法使用精度不高和不能普遍推廣的關(guān)鍵問題。過去一致認為回彈儀法測強結(jié)果離散，主要是普通混凝土砂漿和石子的強度差別比較大，但對對高強混凝土，由于砂漿的強度高，所以試驗結(jié)果的可信度相應(yīng)也高?；炷脸暀z測是混凝土無損檢測技術(shù)中一項十分重要的檢測方法，檢測范圍非常廣泛，探測距離已達20m，是一種極具生命力的檢測方法。其用途包括:a.混凝土的強度；b.混凝土裂縫；c.混凝土均勻性；d.混凝土結(jié)合面質(zhì)量；e.混凝土中不密實區(qū)和空洞；f.混凝土破壞層厚度；g.混凝土彈性參數(shù)等。3）超聲法（CECS21—2000）超聲回彈綜合法是指采用超聲儀和回彈儀，在結(jié)構(gòu)混凝土同一測區(qū)分別測量聲時值和回彈值，然后利用已建立起來的測強公式推算該測區(qū)混凝土強度的一種方法。與單一回彈法或超聲法相比，超聲回彈綜合法具有受混凝土齡期