高性能混凝土資料[古柏書苑]

1、高性能混凝土技術淺析張建偉 王祿（中交第二公路工程局有限公司直屬項目事業(yè)部）摘要：本文主要介紹高速鐵路高性能混凝土定義、配合比設計方法及要求，高性能混凝土施工時的相關規(guī)定和要求。關鍵詞：高性能、高工作性、膠凝材料、水膠比、電通量1概述成綿樂客專項目是西南地區(qū)第一條高速鐵路，代表了新一代高速鐵路的技術，鐵路均要求必須使用高性能混凝土施工，在保證混凝土質量的同時，要求高性能混凝土的成本最低。因此，采用合理、優(yōu)化的高性能配合比與合理的施工方案、保證高性能混凝土在現(xiàn)場的施工質量是修建鐵路百年大計至關重要的條件。目前高性能混凝土的特點是要求混凝土有高工作性、高耐久性及滿足設計要求的強度。高工作性指的是混

2、凝土的施工可操作性，包括混凝土坍落度、擴展度、棍度、粘度、含砂率、泌水率等，要求混凝土坍落度、擴展度及其損失符合施工工藝設計要求，混凝土棍度較好，粘度適中，含砂率為最佳，混凝土無泌水等，達到以上要求的為高工作性；高耐久性是指混凝土的耐久性指標，混凝土初始控制為混凝土的有效含氣量、水膠比等，要求混凝土有符合設計各種混凝土地址環(huán)境的低水膠比，較高的密實程度，保證混凝土能經(jīng)受各種各樣因素作用后的質量。檢測指標為混凝土電通量、混凝土抗凍性，抗裂性指標?；炷恋膹姸仁潜ＷC結構實體的最終質量。在高性能混凝土配合比設計的過程中，試驗室充分考慮了這些因素，在膠凝材料中采用水泥、粉煤灰、礦渣粉等3種材料，粗集料

3、為了保證合理的級配并結合實際拌合站情況采用兩級配，細集料要求采用區(qū)中砂，采用較少的用水量，通過參加高性能聚羧酸減水劑來達到減水效果，并通過對比試驗得出滿足設計強度等級要求的配合比。高性能混凝土配合比設計以主要采用各“材料填隙原理”，把各種材料按照比例組合起來達到各種等級強度的最緊密的結構實體。一般步驟，根據(jù)混凝土設計強度計算水膠比，然后根據(jù)施工工藝選取用水量，高性能混凝土每方混凝土用水量一般選擇在140-155kg，根據(jù)用水量及水膠比確定膠凝材料用量，根據(jù)各種膠凝材料的質量、單價確定各材料的比例，計算最優(yōu)的成本。之后檢驗采用砂、碎石集料的孔隙率，同時根據(jù)施工工藝初步選定砂率，根據(jù)質量法或體積法

4、確定集料用量，外加劑摻加量根據(jù)廠家及投標摻量確定，然后進行試拌，根據(jù)實際混凝土容重適當調整集料用量及砂率，調配出符合要求的幾個配合比進行比較，選擇工作性能最好，成本較低的配合比作為理論配合比進行上報。高性能混凝土重理論配合比的同時，更重理論配合比的施工實施，要求必須配置高性能混凝土攪拌站，全自動計量，不能隨意更改，材料必須搭棚，保證存儲砂、石的含水率均勻，基本保證混凝土在加工的過程中與理論配合比相一致；同時在高性能混凝土在現(xiàn)場澆注后的必須專人養(yǎng)護負責，養(yǎng)護時間一般不少于14天。因此，想要控制好高性能混凝土的質量，必須了解高性能混凝土的各項特點，在明確高性能混凝土的各項控制關鍵點后，按照要求進行

5、控制，施工的混凝土質量方能滿足要求，是能保證高速鐵路百年大計實現(xiàn)的基礎。2高性能混凝土對原材料指標的要求高性能混凝土對材料的使用及選擇非常嚴格，質量要求高，部分材料的相關指標如下：對混凝土使用的水泥的要求如下表：水泥的技術要求序號項目技術要求備注1比表面積350m2/kg(對硅酸鹽水泥、抗硫酸鹽水泥)按水泥比表面積測定方法（勃氏法）（GB/T8074）檢驗280m方孔篩篩余10.0%(對普通硅酸鹽水泥)按水泥細度檢驗方法(80m篩篩析法)（GB/T1345-2005）檢驗3游離 氧化鈣含量1.0%按水泥化學分析方法（GB/T）檢驗4堿含量0.08%5熟料中的C3A含量非氯鹽環(huán)境下8%，氯鹽環(huán)境

6、下10%按水泥化學分析方法（GB/T）檢驗后計算求得6Cl-含量不宜大于0.1%(鋼筋混凝土)按水泥原材料中氯的化學分析方法（JC/T420）檢驗0.06%（預應力混凝土）注：1、當骨料具有堿-硅酸反應活性時，水泥的堿含量不應超過0.60%； 2、C40及以上混凝土用水泥的堿含量不宜超過0.6%。對混凝土使用的礦物摻合料要求如下表：粉煤灰的技術要求序號項目技術要求備注C50以下混凝土C50以上混凝土1細度 （%）2012按用于水泥和混凝土中的粉煤灰（GB/T1596）檢驗2Cl-含量不宜大于0.02按水泥原材料中氯的化學分析方法檢驗（JC/T420）檢驗3需水量比（%）105100按用于水泥和

7、混凝土中的粉煤灰（GB/T1596）檢驗4燒失量（%）5.03.0按水泥化學分析方法（GB/T）檢驗5含水率（%）1.0(對干排灰)按用于水泥和混凝土中的粉煤灰（GB/T1596）檢驗6SO3含量（）3按水泥化學分析方法（GB/T）檢驗7CaO含量（）10(對于硫酸鹽侵蝕環(huán)境)對混凝土使用的礦物摻合料要求如下表：礦渣粉的技術要求序號項目技術要求備注1MgO含量 （%）14按水泥化學分析方法（GB/T）檢驗2SO3含量（）43燒失量（%）34Cl-含量不宜大于0.02按水泥原材料中氯的化學分析方法檢驗（JC/T420）檢驗5比表面積(m2/kg)350500按水泥比表面積測定方法（勃氏法（GB/

8、T8074）檢驗6需水量比（%）100按高強高性能混凝土用礦物外加劑（GB/T18736）檢驗7含水率（%）1.0按用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉（GB/T18046）檢驗8活性指數(shù)（%）（28d）95對混凝土使用的細骨料部分要求如下：細骨料應選用級配合理、質地均勻堅固、吸水率低空隙率小的潔凈天然河砂，也可選用采用專門磨機機組生產(chǎn)的人工砂，細骨料的吸水率不應大于2%，堅固性不大于8%。砂中有害物質含量限值項目質 量 指 標C30C30C45C50含泥量（%）3.02.52.0泥塊含量（%）0.5云母含量（%）0.5輕物質含量（%）0.5Cl-含量（%）0.02硫化物及硫酸鹽含量（折算成SO

9、3）(%)0.5有機物含量（用比色法試驗）顏色不應深與標準色堿活性方面 細骨料的堿活性應首先對骨料的礦物組成和類型進行檢驗（巖相法），然后采用砂漿棒法進行檢驗，細骨料的砂漿膨脹率應小于0.1%,否則應采取抑制堿骨料反應的技術措施。對混凝土使用的粗骨料的要求如下：骨料應采用兩級配或多級配，其松散堆積密度應大于1500kg/m3,緊密空隙率應小于40%，吸水率小于2%（用于干濕交替或凍融環(huán)境條件下的混凝土應小于1%）。巖石抗壓強度不應小于混凝土強度的1.5倍，施工過程中采用壓碎值表示，其值應符合下表：高性能混凝土巖石種類沉積巖（水成巖）變質巖或深層火成巖火成巖碎石101213碎卵石12粗骨料堅固性

10、要求：混凝土結構不大于8%，預應力混凝土結構不大于5%。 對粗骨料中有害物質要求如下表：強度等級項 目質 量 指 標C30C30C45C50含泥量（%）1.01.00.5泥塊含量（%）0.25針片狀顆?？偤浚?）10108硫化物及硫酸鹽含量（折算成SO3）(%)0.5Cl-含量（%）0.02有機物含量（用比色法試驗）顏色不應深與標準色堿活性方面 粗骨料的堿活性應首先采用巖相法進行檢驗，若粗骨料含有堿-硅酸反應活性礦物，其砂漿棒膨脹率應小于0.01%，當骨料的砂漿膨脹率在0.20%0.30%時，除應滿足上表外，必須采取抑制堿骨料反應的技術措施，不得使用具有堿碳酸鹽反應活性的骨料。對混凝土使用的

11、外加劑的要求如下：序號項目指標備注1水泥凈漿流動度（mm）240按混凝土外加劑勻質性試驗方法（GB/T8077）檢驗2Na2SO4含量（%）103Cl- 含量（%）0.24堿含量（Na2O+0.658K2O）(%)10.05減水率（%）20按混凝土外加劑（GB 8076）檢驗6含氣量（% ）用于配置非抗凍混凝土時3.0用于配置抗凍混凝土時4.57坍落度保留值（mm）30min180按混凝土泵送劑（JC 473）檢驗6min1508抗壓強度比（%）3d130按混凝土外加劑（GB 8076）檢驗7d12528d1209常壓泌水率比（%）20按混凝土外加劑（GB 8076）檢驗10壓力泌水率比（%）

12、90按混凝土泵送劑（JC 473）檢驗11對鋼筋的銹蝕作用無銹蝕按混凝土外加劑（GB 8076）檢驗12收縮率比（%）13513相對耐久性指標（%）（200次）80注：鐵路耐久性混凝土外加劑一般要求選用引氣型的外加劑，同時注意引入氣泡的質量對水的技術要求拌和水可采用飲用水，當采用其他水源是應符合下表技術要求項 目預應力混凝土鋼筋混凝土素混凝土PH值4.54.54.5不容物（mg/L）200020005000可容物（mg/L）2000500010000氯化物（以Cl-計）（mg/L）50010003500硫酸鹽（以SO42-（mg/L）60020002700堿含量（以當量Na2O計）（mg/L）

13、150015001500當混凝土所處環(huán)境為氯鹽環(huán)境時，拌合用水的氯離子含量不應超過200mg/L。3高性能攪拌站技術要求 高性能混凝土需要專門的高性能混凝土攪拌站來生產(chǎn)，相關的攪拌站技術要求如下：3.1攪拌站設備的選擇攪拌站技術性能應符合GB10171-10172混凝土攪拌站（樓）和GB4064-83電器設備安全設計導則的各項技術要求攪拌站型號規(guī)格主要計量要求指標如下表：攪拌站規(guī)格HZS90HZS120備注普通砼生產(chǎn)率(m3/h)90120按1分鐘1盤核定高性能砼生產(chǎn)率(m3/h)3040按3分鐘1盤核定攪拌主機型號JS2000JS2000卸料高度(mm)40004000骨料稱量范圍(kg)0

14、500005000水泥稱量范圍(kg)0120001200水及附加劑稱量范圍(kg)05000500稱量精度(%)水泥（摻合料）1%1%靜態(tài)誤差 0.5%砂石2%2%靜態(tài)誤差 1.0%水1%1%靜態(tài)誤差 0.5%外加劑1%1%靜態(tài)誤差 0.5%附加劑1%1%靜態(tài)誤差 0.5%骨料配料機（秤）的選用3個或4個秤，為單獨計量，若碎石采用二級配，分別為：骨料1（5-16mm碎石）、骨料2（16-31.5mm碎石）、骨料3（中砂）；若碎石采用三級配，分別為：骨料1（5-10mm碎石）、骨料2（10-20mm碎石）、骨料3（20-31.5mm碎石）、骨料4（中砂）。膠凝材料（水泥、粉煤灰、礦粉等）罐的數(shù)

15、量每臺攪拌機不得低于6個，其中水泥、粉煤灰、礦粉各兩個罐（分別為已檢測合格罐、正在檢測罐），每個罐的容積不少于100噸；外加劑罐的數(shù)量每臺攪拌機不得低于兩個罐（選用的配合比有兩種外加劑），每個罐的容積不少于1噸。3.2計量控制要求1、原材料計量系統(tǒng)為每種原材料必須單獨計量，特別注意水泥、粉煤灰、礦渣粉三臺秤計量系統(tǒng)單獨設置，水秤和液體外加劑秤也要單獨計量。每個秤的精度要滿足要求，施工稱量最大允許偏差應符合下列規(guī)定（按重量計）：膠凝材料（水泥、礦物摻和料等）1%；外加劑1%；粗、細骨料2%；拌和用水1%。2、攪拌站計量系統(tǒng)要求靜態(tài)計量誤差0.5%，并具有儲存及打印功能，查詢系統(tǒng)完整，可調出999

16、組實際材料用量數(shù)據(jù)，具備可追溯性。3、必須采用臥軸式、行星式或逆流式強制攪拌機攪拌混凝土，采用電子計量系統(tǒng)計量原材料。攪拌時，應先向攪拌機投入細骨料、水泥、礦物摻和料和外加劑，攪拌均勻后(30s)，再加入所需用水量，待砂漿充分攪拌(30s)后再投入粗骨料，并繼續(xù)攪拌(6090s)至均勻為止。上述每一階段的攪拌時間不少于30s，總攪拌時間不宜少于2min，也不宜超過3min。3.3攪拌機主要技術指標如下1、能存儲十種配方，且修改方便，掉電不丟失。2、自動實測去除皮重，皮重在允許范圍內時，稱重時不會影響精度。落差自動校正，保證稱量精度。3、具有的報警功能，該系統(tǒng)具有皮重報警、稱重報警、配料報警、卸

17、料報警等多種報警功能。4、具有微機監(jiān)控功能、快速方便的查詢功能（混凝土攪拌過程中和攪拌后均能查看計量偏差）、簡潔實用打印功能，該系統(tǒng)可提供4種數(shù)據(jù)類型打印；配方打印、落差打印、總重打印、實重打印。5、采用完善的計量精度控制方法，配有7路傳感器輸入和4路表盤驅動，12位A/D轉換器，精度0.25Kg。可選擇多種計量方式。采用穩(wěn)定可靠的機械電子稱量裝置，對砂、石、水泥、摻合料等進行精確計量，具有粗、精稱功能。6、水泥倉具有料位顯示、除塵、破拱等功能。3.4攪拌站的管理1、根據(jù)國家計量法，混凝土攪拌站須經(jīng)當?shù)丶夹g監(jiān)督部門對水泥秤、水秤、骨料秤和外加劑秤等進行靜態(tài)檢定和物料試驗，從而對計量系統(tǒng)進行驗收

18、。投入生產(chǎn)以后，每半年要進行一次檢定。2、混凝土生產(chǎn)要建立完整的質量保證體系，建立質量手冊和程序文件，強化原始記錄，從原材料進場、生產(chǎn)、成品檢驗等各個環(huán)節(jié)，把質量管理落實到位，有效地保證產(chǎn)品質量。3、嚴格、有效的設備管理體系是攪拌站正常運行的保證。在攪拌站投入運行后，要搞好設備維修、保養(yǎng)計劃和備件管理，從而提高生產(chǎn)效率、保證經(jīng)濟效益。4、在攪拌站運行過程中，要求開盤前進行班前稱量復核；膠凝材料秤、外加劑秤、水秤每周天進行一次稱重自校，骨料秤每月天進行一次稱重自校，發(fā)現(xiàn)偏差超標，要及時糾正，并做好記錄。各單位自行購置標準砝碼，標準砝碼不少于兩噸，型號應配齊，主要有25、10、5、2、1、0.5kg六種型號，并經(jīng)計量檢定合格后使用。5、骨料應分級堆放，設置足夠的料倉，每種規(guī)格的骨料應至少設置兩個料倉（已檢測合格倉和待檢測倉），每個倉大小不得小于400方的存料量，料倉底必須設置不小于2的坡度（進料口低），便于骨料中的水能向外排除，料倉間用厚0.4m、高2m的磚墻分隔，骨料倉應設置美觀、牢固的雨棚；骨料的料斗也應設置美觀、牢固的雨棚。6、攪拌站的場地應全部用混凝土硬化；場地應做好排水系統(tǒng)，攪拌站四周應設置圍檔，攪拌站應在