耐久性混凝土配合比設(shè)計總結(jié)

1、耐久性混凝土配合比設(shè)計總結(jié)1、總結(jié)混凝土工程在鐵路橋涵、隧道、涵洞等工程中都是一個極其重要 的分項工程,使用的混凝土不僅涉及常態(tài)混凝土,泵送混凝土,而且 涉及噴射混凝土、水下混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土等專業(yè)要求較高的混凝 土類型.隨著混凝土的開展及人們對工程質(zhì)量要求的越來越嚴(yán),混凝土耐久性的質(zhì)量要求與限制越來越受到人們的關(guān)注,為了做好通灌鐵 路工程混凝土的配合比設(shè)計,使配制的混凝土到達(dá)設(shè)計要求的結(jié)構(gòu)安 全、使用功能和耐久性能,滿足設(shè)計使用年限內(nèi)正常運營的需要即 滿足鐵路客運專線工程結(jié)構(gòu)耐久性要求,特對此標(biāo)段耐久性混凝土 配合比設(shè)計進(jìn)行總結(jié).2、原材料的選擇與質(zhì)量要求由于目前混凝土配合比報批時須提供原

2、材料檢驗報告和總堿量、 氯離子等指標(biāo)的計算成果,因此,混凝土配合比設(shè)計試驗前應(yīng)按?鐵 路混凝土工程施工質(zhì)量驗收補充標(biāo)準(zhǔn)?鐵建設(shè)2005160號要求對水泥、粗細(xì)骨料、拌和用水、外加劑、粉煤灰、礦渣粉等原材料進(jìn) 行全部指標(biāo)的檢驗,在配合比試驗前應(yīng)完成常規(guī)工程的試驗.2.1 水泥2.1.1 水泥宜選用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥,水泥的混合材宜為 礦渣或粉煤灰,有耐硫酸鹽侵蝕要求的混凝土也可選用中抗硫酸鹽硅 酸鹽水泥或高抗硫酸鹽硅酸鹽水泥,不宜使用早強水泥.2.2 細(xì)骨料2.2.1 細(xì)骨料應(yīng)選用級配合理、質(zhì)地均勻鞏固、吸水率低、空隙率小 的潔凈天然河砂,也可選用專門機組生產(chǎn)的人工砂,不宜使用山砂.2.

3、2.2 細(xì)骨料的粗細(xì)程度應(yīng)按細(xì)度模數(shù)分為粗、中、細(xì)三級,其細(xì)度 模數(shù)分別為：粗級：3.7-3.1 ;中級：3.0-2.3 ;細(xì)級：2.2-1.6 .配制混凝土?xí)r宜優(yōu)先選用中級細(xì)骨料預(yù)應(yīng)力預(yù)制梁要求細(xì)度模數(shù)為2.63.0.當(dāng)采用粗級細(xì)骨料時,應(yīng)提升砂率,并保持足夠的 水泥或膠凝材料用量,以滿足混凝土的和易性；當(dāng)采用細(xì)級細(xì)骨料時, 宜適當(dāng)降低砂率.泵送混凝土、抗?jié)B混凝土宜選用中級細(xì)骨料.2.2.3 細(xì)骨料的鞏固性用硫酸鈉溶液循環(huán)浸泡法檢驗,試樣經(jīng)5次循環(huán)后,其質(zhì)量損失不應(yīng)大于8%細(xì)骨料的吸水率不應(yīng)大于2%當(dāng)砂中含有顆粒狀的硫酸鹽或硫化物雜質(zhì)時,應(yīng)進(jìn)行專門檢驗, 確認(rèn)能滿足混凝土耐久性要求時,方能采

4、用.2.2.4 細(xì)骨料應(yīng)采用砂漿棒法檢驗其堿活性,且砂漿棒的膨脹率應(yīng)小于 0.10%;2.3 粗骨料2.3.1 粗骨料應(yīng)選用級配合理、粒形良好、質(zhì)地均勻鞏固、線脹系數(shù)小的潔凈碎石,也可采用碎卵石,不宜采用砂巖碎石.2.3.2 混凝土應(yīng)采用二級或三級級配粗骨料.其松散堆積密度宜大于 1500kg/m3,緊密空隙率應(yīng)小于 40%吸水率應(yīng)小于2% 用于干濕交替或凍融環(huán)境條件下的混凝土應(yīng)小于1%.2.3.3 粗骨料的最大公稱粒徑不宜超過鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度的2/3 在嚴(yán)重腐蝕環(huán)境條件下不宜超過鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度的1/2,且不得超過鋼筋最小間距的3/4.配制強度等級C50及以上預(yù) 應(yīng)力混凝土?xí)r,粗

5、骨料最大公稱粒徑圓孔篩不應(yīng)大于25mm2.3.4 當(dāng)粗骨料為碎石時,碎石的強度可用巖石抗壓強度表示,且?guī)r石抗壓強度與混凝土強度等級之比不應(yīng)小于1.5 預(yù)應(yīng)力預(yù)制梁要求巖石抗壓強度與混凝土強度等級之比應(yīng)大于2.施工過程中碎石的強度可用壓碎指標(biāo)值進(jìn)行限制.碎卵石的強度應(yīng)用壓碎指標(biāo)值表示.2.3.5 粗骨料應(yīng)采用巖相法檢驗其礦物組成.假設(shè)粗骨料含有堿-硅酸反響活性礦物,具砂漿棒膨脹率應(yīng)小于0.10%,當(dāng)粗骨料的堿-硅酸反響砂漿棒膨脹率在0.10%-0.20%寸,混凝土的堿含量應(yīng)滿足表 2-3 的要求；當(dāng)骨料的砂漿棒膨脹率在 0.20%-0.30%寸,除了混凝土的堿 含量滿足表2-1規(guī)定外,混凝土中還

6、應(yīng)摻加具有明顯抑制效能的礦物 摻合料和外加劑,并經(jīng)試驗證實抑制有效.不得使用具有堿-碳酸反應(yīng)活性的骨料.表2-1混凝土最大堿含量kg/m3設(shè)計使用年限級別一 100年二60 年三30年環(huán)境條件枯燥環(huán)境3.53.53.5潮濕環(huán)境3.03.03.5含堿環(huán)境*3.03.0注：1“*表示混凝土必須用非堿活性骨料(2)混凝土的總堿含量包括水泥、礦物摻和料、外加劑及水的 堿含量之和.其中,礦物摻和料的堿含量以其所含可溶性堿計算.粉 煤灰的可溶性堿量取粉煤灰總堿量的 1/6 ,礦渣粉的可溶性堿含量取 礦渣粉總堿量的1/2 ,硅灰的可溶性堿量取硅灰總堿量的 1/2.(3)枯燥環(huán)境是指不直接與水接觸、年平均空氣

7、相對濕度長期不 大于75%勺環(huán)境；潮濕環(huán)境是指長期處于水下或潮濕土中、干濕交替 區(qū)、水位變化區(qū)以及年平均相對濕度大于 75%勺環(huán)境；含堿環(huán)境是指 直接與高含鹽堿地、海水、含堿工業(yè)廢水或鈉(鉀)鹽等接觸的環(huán)境； 枯燥環(huán)境或潮濕環(huán)境與含堿環(huán)境交替變化時,均按含堿環(huán)境對待.2.4 水2.4.1 拌和用水可采用飲用水.2.4.2 用拌和用水與用蒸儲水(或符合國家標(biāo)準(zhǔn)的生活飲用水)進(jìn)行 水泥凈漿試驗所得的水泥初凝時間差及終凝時間差均不得大于30min,其初凝與終凝時間尚應(yīng)符合有關(guān)水泥的國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定.2.5 外加劑2.5.1 外加劑應(yīng)采用減水率高、塌落度損失小、適量引氣、質(zhì)量穩(wěn)定、 能滿足混凝土耐久性能

8、的產(chǎn)品.當(dāng)將不同功能的多種外加劑復(fù)合使用 時,外加劑之間以及外加劑與水泥之間應(yīng)有良好的適應(yīng)性.宜選用多功能復(fù)合外加劑.2.6 摻和料2.6.1 礦物摻和料應(yīng)選用品質(zhì)穩(wěn)定的產(chǎn)品, 其品種宜為粉煤灰、磨細(xì) 礦渣粉.不同礦物摻和料的摻量應(yīng)根據(jù)混凝土的施工環(huán)境條件特點、拌和物性能、力學(xué)性能以及耐久性要求通過試驗確定.3高性能混凝土配合比設(shè)計的要求3.1 一般規(guī)定3.1.1 C30及以下混凝土的膠凝材料總量不宜高于400kg/m3, C35HC40混凝土不宜高于450kg/m C50混凝土不宜高于500kg/m3.3.1.2 混凝土中宜適量摻加符合技術(shù)要求的粉煤灰、礦渣粉等礦物摻 和料.不同礦物摻和料的

9、摻量應(yīng)根據(jù)混凝土的施工環(huán)境條件特點、拌和物性能、力學(xué)性能以及耐久性要求通過試驗確定.一般情況下,礦 物摻和料摻量不宜小于膠凝材料總量的 20%當(dāng)混凝土中粉煤灰摻量 大于30%寸,混凝土的水月比不宜大于 0.45,預(yù)應(yīng)力混凝土以及處 于凍融環(huán)境中的混凝土中粉煤灰的摻量不宜大于30%試驗時可根據(jù)已取得的試驗成果,按粉煤灰、礦渣粉各20%的摻量選取.3.1.3 混凝土中宜適量摻加能提升混凝土耐久性能的外加劑,宜選用 多功能復(fù)合外加劑.3.1.4 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土氯離子總含量包括水泥、礦物摻和 料、粗骨料、細(xì)骨料、水、外加劑等所含氯離子含量之和不應(yīng)超過 膠凝材料總量的0.10%,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)

10、的混凝土氯離子總含量不 應(yīng)超過膠凝材料總量的0.06%.3.1.5 混凝土拌和物的入模含氣量應(yīng)滿足設(shè)計要求.當(dāng)設(shè)計無具體要求時,含氣量應(yīng)按下表限制.表3-1混凝土含氣量環(huán)境條件混凝土無抗混凝土有抗凍要求凍要求D1D2、D3D4含氣量衿>2.0>4.0>5.0>5.53.1.6當(dāng)設(shè)計對混凝土的彈性模量、抗?jié)B等級有要求時,其彈性模量、抗?jié)B等級應(yīng)符合設(shè)計要求.3.2 高性能混凝土耐久性指標(biāo)要求?鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計暫行規(guī)定?鐵建設(shè)2005157號 3.2.1規(guī)定：“鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限、 環(huán)境類別及其作用等級進(jìn)行設(shè)計；而 3.1.2規(guī)定：“當(dāng)同一鐵

11、路混 凝土結(jié)構(gòu)的不同部位或構(gòu)件所處的環(huán)境類別及其作用等級不同時,應(yīng)根據(jù)實際情況分別進(jìn)行耐久性設(shè)計.鐵路混凝土結(jié)構(gòu)所處環(huán)境類別分別為碳化環(huán)境、氯鹽環(huán)境、化學(xué) 侵蝕環(huán)境、凍融破壞環(huán)境和磨蝕環(huán)境.通灌鐵路DT3標(biāo)段混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境類別及作用等級按以下要求確定.進(jìn)行耐久性混凝土配合比設(shè)計時,對混凝土結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境類 別、作用等級應(yīng)首先根據(jù)設(shè)計文件、設(shè)計圖紙規(guī)定執(zhí)行；設(shè)計文件、 設(shè)計圖紙規(guī)定不明確時按?鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計暫行規(guī)定?鐵 建設(shè)2005157號及鐵建設(shè)2007140號執(zhí)行.根據(jù)確定的環(huán)境類別、作用等級以及通灌鐵路工程設(shè)計使用年限 100年的要求,根據(jù)?鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計暫行規(guī)定?確定

12、電 通量、抗凍性等耐久性指標(biāo).3.2.2混凝土的耐久性指標(biāo)1混凝土的耐久性一般包括混凝土的抗裂性、護(hù)筋性、耐蝕 性、抗凍性、耐磨性及抗堿-骨料反響性等,混凝土耐久性指標(biāo)應(yīng)根 據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限、所處的環(huán)境類別及作用等級等確定.4混凝土配合比設(shè)計步驟4.1 混凝土配合比參數(shù)的選定根據(jù)設(shè)計要求、相關(guān)驗收標(biāo)準(zhǔn)、施工標(biāo)準(zhǔn)等要求,結(jié)合混凝土所 處環(huán)境、使用部位、構(gòu)件狀況、施工方式、當(dāng)?shù)卦牧蠣顩r,編制混 凝土配合比設(shè)計方案,確定混凝土技術(shù)指標(biāo)和原材料種類. 核對供給 商提供的水泥熟料的化學(xué)成分和礦物組成、混合材種類和數(shù)量等資 料,初步選定混凝土的水泥、礦物摻合料、骨料、外加劑、拌和水的 品種以及水膠比

13、、膠凝材料總用量,礦物摻合料和外加劑的摻量.當(dāng) 設(shè)計無明確要求時,按規(guī)定選定.4.2 混凝土配合比設(shè)計方法參照?普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程?JGJ55的規(guī)定計算單方混凝 土中各種原材料組分用量,并核算配合比的水膠比、膠凝材料總量、 總堿含量和氯離子含量是否滿足要求.否那么應(yīng)從新選擇原材料或調(diào)整 計算的配合比,直至滿足要求為止.5混凝土配合比試配和調(diào)整(1)采用工程中實際使用的原材料和攪拌方法,根據(jù)確定的混 凝土配合比,通過適當(dāng)調(diào)整混凝土外加劑用量或砂率,調(diào)配出坍落度、 含氣量、泌水率符合要求的混凝土配合比.試拌時,每盤混凝土的最 小攪拌量應(yīng)在15L以上.該配合比作為基準(zhǔn)配合比.(2)改變基準(zhǔn)配合

14、比的水膠比、膠凝材料用量、礦物摻合料摻 量、外加劑摻量或砂率等參數(shù),調(diào)配出拌合物性能與要求值根本接近 的配合比3-5個(3)按要求對上述不同配合比混凝土制作力學(xué)性能、彈性模量、 耐久性能和抗裂性能比照試件,養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期時進(jìn)行試驗.其中, 抗壓強度試件每種配合比宜制作 4組,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至1d、3d、28d、56d 時試壓,試件的邊長可選擇150m做100mm(強度等級C50及以上的 混凝土試件邊長應(yīng)采用 150mm；抗裂性比照試驗參照?鐵路混凝土 工程施工質(zhì)量驗收補充標(biāo)準(zhǔn)?附錄 C規(guī)定的方法試驗,耐久性能、彈 性模量試件的制作、養(yǎng)護(hù)應(yīng)根據(jù)施工具體要求確定.(4)從上述配合比中優(yōu)選出拌合物性能和抗

15、裂性優(yōu)良、抗壓強 度適宜的一個或多個配合比各成型一組或多組耐久性試件,養(yǎng)護(hù)至規(guī) 定齡期時進(jìn)行試驗.(5.)根據(jù)上述不同配合比對應(yīng)混凝土拌合物的性能、抗壓強度、 抗裂性以及耐久性能試驗結(jié)果,根據(jù)工作性能優(yōu)良、強度和耐久性滿 足要求、經(jīng)濟合理的原那么,從不同配合比中選擇一個最適合的配合比 作為理論配合比.(6)采用工程實際使用的原材料拌合混凝土,測定混凝土的表 觀密度.當(dāng)混凝土拌和物表觀密度實測值與計算值之差的絕對值超過 2%寸,應(yīng)對理論配合比進(jìn)行校正(即以理論配合比中每項材料用量乘 以校正系數(shù)后獲得的配合比作為混凝土配合比).校正系數(shù)按下式計 算：校正系數(shù)=實測拌合物密度值/理論配合比拌合物密度

16、值(7)當(dāng)混凝土的力學(xué)性能或耐久性能試驗結(jié)果不滿足設(shè)計或施 工的要求時,那么應(yīng)重新選擇原材料,按上述步驟重新試拌和調(diào)整混凝土配合比,直至滿足要求為止.(8)當(dāng)混凝土原材料、施工環(huán)境溫度等發(fā)生較大變化時,應(yīng)及 時調(diào)整混凝土配合比.6混凝土配合比選定試驗?鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗收補充標(biāo)準(zhǔn)?規(guī)定混凝土配合比選定試驗的檢測工程應(yīng)符合表6-1的規(guī)定.表6-1混凝土配合比選定試驗的檢測工程序號檢測工程試驗方法1坍落度?普通混凝土拌和物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)?(GB/T5008.必檢2泌水率3含氣量4抗裂性?鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗收補充標(biāo)準(zhǔn)?附錄C5抗壓強度?普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)(GB/T50081)6電通量?鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗收補充標(biāo)準(zhǔn)?附錄H7彈性模量?普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)(GB/T50081)根據(jù)結(jié)構(gòu)所處 環(huán)境類別、設(shè) 計要求等進(jìn)行8抗凍性?普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法?GBJ82試驗.9耐磨性?水泥膠砂耐磨性試