C40C50橋梁梁板混凝土課件

1、高速公路橋梁高強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計(jì)李北星 教授、博士武 漢 理 工 大 學(xué)硅酸鹽材料工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第1頁，共53頁。目 錄一、影響混凝土強(qiáng)度的主要因素二、礦物摻合料對高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度發(fā)展的調(diào)節(jié)作用三、高強(qiáng)混凝土配制技術(shù)四、高速公路橋梁常見高強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計(jì)第2頁，共53頁。一、影響混凝土強(qiáng)度的主要因素原材料對混凝土抗壓強(qiáng)度的影響配合比設(shè)計(jì)參數(shù)的影響?zhàn)B生條件的影響試件強(qiáng)度與構(gòu)件強(qiáng)度的關(guān)系回彈強(qiáng)度與構(gòu)件強(qiáng)度的關(guān)系第3頁，共53頁。原材料對混凝土抗壓強(qiáng)度的影響相同水灰比情況下，配制混凝土用水泥的強(qiáng)度越高，混凝土的強(qiáng)度越高；用早期強(qiáng)度較高水泥配制混凝土強(qiáng)度增長較快，但在后期強(qiáng)度增長緩慢；水泥細(xì)度增

2、加，水化速率增大，可導(dǎo)致較高的早期強(qiáng)度增長率，但混凝土的后期強(qiáng)度可能沒有增長，甚至出現(xiàn)強(qiáng)度倒縮現(xiàn)象。水泥的影響第4頁，共53頁。礦物摻和料的影響礦物摻合料已經(jīng)成為高強(qiáng)混凝土的不可缺少的組分；礦物摻合料的加入，起到微觀填充作用，有效改善了骨料和水泥漿界面過渡層結(jié)構(gòu)，降低了水泥石內(nèi)部細(xì)微的孔隙，使混凝土更加致密；礦物摻合料的種類，品質(zhì)和取代數(shù)量對混凝土的抗壓強(qiáng)度有著顯著的影響。 第5頁，共53頁。粗骨料強(qiáng)度的影響 混凝土結(jié)構(gòu)受到分布的靜態(tài)或動態(tài)載荷作用，且未產(chǎn)生局部應(yīng)力集中時(shí)，要求骨料與周圍的水泥漿體有很好的黏結(jié)，以便在骨料顆粒之間進(jìn)行應(yīng)力傳遞。因此要求骨料有較高的強(qiáng)度和剛性，并在應(yīng)力傳遞時(shí)不會產(chǎn)

3、生機(jī)械性破壞或過度的變形，能夠抵御各種靜態(tài)和動態(tài)應(yīng)力、沖擊及磨蝕作用而不會導(dǎo)致性能的下降。無論是高強(qiáng)、中強(qiáng)還是低強(qiáng)基體混凝土，當(dāng)骨料強(qiáng)度低于基體強(qiáng)度時(shí)，粗骨料對混凝土抗壓強(qiáng)度起負(fù)作用；當(dāng)骨料強(qiáng)度高于基體強(qiáng)度時(shí)，粗骨料有利于混凝土抗壓強(qiáng)度的提高。但也并非骨料強(qiáng)度越高越好，骨料與基體兩相之間存在強(qiáng)度和剛度相互匹配的關(guān)系。 粗骨料的影響（1）第6頁，共53頁。粗骨料顆粒形貌的影響 粗骨料的顆粒形狀以圓球或立方體形為最優(yōu)，含有較多的針、片狀顆粒，將增加空隙率，降低混凝土拌和物的和易性，骨料界面粘結(jié)力下降，并且針、片狀顆粒受力時(shí)容易折斷，進(jìn)而影響混凝土的強(qiáng)度。采用525mm級配碎石配制C50混凝土?xí)r，隨

4、骨料中針片狀顆粒含量的增加，混凝土強(qiáng)度降低，當(dāng)針片狀顆粒從0增加到6.5時(shí)，混凝土強(qiáng)度下降了約11。 粗骨料的影響（2）第7頁，共53頁。粗骨料的粒徑影響 在低強(qiáng)度或膠凝材料用量較少的混凝土中，骨料的粒徑越大，對水泥漿的需求量越小。對于給定的工作性和水泥用量，可以降低用水量，因此填充料粒徑越大，混凝土的強(qiáng)度越高。但對于高強(qiáng)度混凝土情況則不同，研究表明：配制高強(qiáng)混凝土必須選擇粒徑較小的骨料，例如C60混凝土骨料最大粒徑一般不超過25mm，C80一般不超過20mm，這就是骨料在混凝土中的“尺寸效應(yīng)”。 粗骨料的影響（3）第8頁，共53頁。粗骨料表面包裹石粉的影響 粗骨料表面粘附的石粉，料徑大部分為

5、小于0.16mm的顆粒，即使延長攪拌時(shí)間也無法使表面石粉完全脫離，勢必在水泥砂漿與粗骨料表面形成一個(gè)較薄弱的結(jié)合面，此薄弱面使骨料與混凝土中的砂漿粘結(jié)力減弱，抗壓將下降。研究表明，表面包裹石粉骨料配制出混凝土早期和后期強(qiáng)度均低于用清洗后骨料配制的混凝土，尤其是早期強(qiáng)度降低約1014。粗骨料的影響（4）第9頁，共53頁。不同品質(zhì)外加劑對混凝土抗壓強(qiáng)度增長貢獻(xiàn)不同；減水劑分散作用可以強(qiáng)化水泥的水化程度，提高硬化水泥石的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的密實(shí)性,但不同減水劑增強(qiáng)作用不同；緩凝劑對混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展不利，但后期強(qiáng)度略有提高。早強(qiáng)劑與速凝劑可以提高早期強(qiáng)度，但對后期強(qiáng)度發(fā)展不力，尤其是速凝劑可使后期強(qiáng)度損失10

6、30%；引氣劑增加了混凝土中的氣泡，減小了水泥漿體的有效面積，消弱了水泥石與集料間的粘結(jié)強(qiáng)度，造成了混凝土抗壓強(qiáng)度的降低。一般混凝土含氣量每增加1，混凝土的抗壓強(qiáng)度約降低510。外加劑的影響第10頁，共53頁。配合比設(shè)計(jì)參數(shù)的影響水膠比及水泥用量的影響 混凝土強(qiáng)度的水灰比定律：“對于給定的材料，強(qiáng)度只取決于一個(gè)因素水灰(膠)比?！边@是因?yàn)樗?(膠)比決定水泥漿體的孔隙率。 對更高強(qiáng)度的混凝土，如果不摻加活性摻合料是難以實(shí)現(xiàn)的，水泥用量越多，并不是強(qiáng)度就越高，這是因?yàn)樗嘤昧吭蕉?，收縮越大，收縮應(yīng)力增大，在骨料界面產(chǎn)生收縮裂紋，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低；混凝土的收縮對于混凝土結(jié)構(gòu)起著不利的影響。同時(shí)

7、，礦物摻和料可以改善物理填充和界面結(jié)構(gòu)，并增強(qiáng)耐久性。第11頁，共53頁。砂率的影響 配制C50混凝土，砂率在3339間變化對強(qiáng)度無明顯影響。據(jù)日本資料介紹，平均坍落度每提高20mm，砂率相應(yīng)增加1，而強(qiáng)度無明顯變化?；炷恋墓ぷ餍阅艿挠绊?混凝土拌合物的粘聚性、保水性、流動性決定了混凝土混合料是否容易振搗密實(shí)以及抵抗離析、泌水的能力?；炷凛p微的泌水，可降低混凝土內(nèi)的水灰比，提高強(qiáng)度，減少混凝土表面的干縮。但嚴(yán)重的泌水，會在成型后的混凝土內(nèi)形成大量的遷移水的通道，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低。過粘，氣泡難以排出，降低強(qiáng)度。第12頁，共53頁?；貜棌?qiáng)度與構(gòu)件強(qiáng)度的關(guān)系 回彈法是目前國內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)

8、混凝土抗壓強(qiáng)度檢測方法，一般為結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強(qiáng)度檢測的首選方法；回彈值高，表面硬度高，混凝土強(qiáng)度高；回彈值低，表面硬度低，混凝土強(qiáng)度低； 優(yōu)點(diǎn)1：對結(jié)構(gòu)沒有損傷； 優(yōu)點(diǎn)2：儀器輕巧，使用方便；優(yōu)點(diǎn)3：測試速度快；優(yōu)點(diǎn)4：測試費(fèi)用相對較低；優(yōu)點(diǎn)5：可以基本反映結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強(qiáng)度規(guī)律特別是強(qiáng)度的均勻性；缺點(diǎn)：方法本身有時(shí)有系統(tǒng)不確定性問題?；貜椃ǖ奶攸c(diǎn)：第13頁，共53頁。影響構(gòu)件混凝土回彈強(qiáng)度的因素（1）砼回彈強(qiáng)度只代表混凝土表層質(zhì)量，檢測準(zhǔn)確度受砼均質(zhì)性影響大；各種原因造成混凝土不均勻、表面砂漿富余或靠近模板內(nèi)表面水灰大、氣泡多，致使混凝土強(qiáng)度形成一定的梯度而不均勻，回彈強(qiáng)度值將偏低； 粉煤灰

9、砼，粉煤灰輕，過振后上浮，砼表面硬度下降、強(qiáng)度降低 ；泵送混凝土：拌和物流動性大、砂率大、富漿設(shè)計(jì)，砂漿易集中在混凝土表面，骨料易沉降，回彈強(qiáng)度便低；第14頁，共53頁?；貜梼x的影響：要求檢定合格和按規(guī)程保養(yǎng)、維護(hù)和操作。有下列情況之一時(shí)，不能使用：新回彈儀啟用前；經(jīng)常規(guī)保養(yǎng)后鋼砧率定不合格；超過檢定有效期限；累計(jì)彈擊次數(shù)超過6000次；遭受嚴(yán)重撞擊或其他損害。否則會造成檢測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。隨著混凝土抗壓強(qiáng)度的增大，比較其他檢測方法，回彈法的測量值越來越偏低，另從大量的現(xiàn)場檢測比對中也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)構(gòu)件的混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級較高，或碳化深度較大時(shí)，回彈強(qiáng)度推定值比鉆芯強(qiáng)度低的現(xiàn)象更加突出。影響構(gòu)件混凝土回

10、彈強(qiáng)度的因素（2）第15頁，共53頁?；炷翉?qiáng)度的影響：許多工程實(shí)踐證明，低強(qiáng)度短齡期混凝土的強(qiáng)度推定值偏大、而高強(qiáng)度混凝土的強(qiáng)度推定值偏小的系統(tǒng)誤差。鑒于建立規(guī)程的母體試塊為80年代初期且絕大多數(shù)為低標(biāo)號的混凝土試塊，低標(biāo)號混凝土較高標(biāo)號混凝土含石量高，因此往往造成低標(biāo)號混凝土回彈強(qiáng)度推定值偏大；又因?yàn)橐?guī)程附錄B“泵送混凝土測區(qū)混凝土強(qiáng)度推算值的修正值”中,當(dāng)碳化為0-1mm時(shí)，小于40MPa的測區(qū)混凝土強(qiáng)度可增加4.5MPa，大于55MPa時(shí)修正值為0MPa,混凝土強(qiáng)度越高則修正值遞減,即現(xiàn)規(guī)程對低強(qiáng)混凝土強(qiáng)度推定值有偏大的趨向。影響構(gòu)件混凝土回彈強(qiáng)度的因素（3）第16頁，共53頁。潮濕混

11、凝土的回彈值小于同強(qiáng)度干混凝土的回彈值而導(dǎo)制混凝土的強(qiáng)度推定值顯著偏低的結(jié)果 從上述分析來看，結(jié)構(gòu)實(shí)體的高強(qiáng)混凝土回彈強(qiáng)度與同條件養(yǎng)護(hù)試塊強(qiáng)度的相關(guān)性較差。采用回彈法進(jìn)行構(gòu)件強(qiáng)度驗(yàn)收，對低強(qiáng)混凝土偏不安全，而對高強(qiáng)混凝土是偏安全的。高強(qiáng)混凝土的回彈結(jié)果應(yīng)進(jìn)行修正，減少單一方法而引起的誤判?？刹捎猛瑮l件試件或鉆取混凝土芯樣進(jìn)行修正，試件或鉆取芯樣數(shù)量不應(yīng)少于6個(gè)。鉆取芯樣時(shí)，每個(gè)部位應(yīng)鉆取一個(gè)芯樣，計(jì)算時(shí)，測區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值應(yīng)乘于修正系數(shù)。影響構(gòu)件混凝土回彈強(qiáng)度的因素（4）第17頁，共53頁。表層質(zhì)量應(yīng)具有代表性； 1 清潔、平整、無污物、無明顯缺陷； 2 無損傷（化學(xué)侵蝕、凍害、火災(zāi)或高溫?fù)p

12、傷）； 3 干燥面；不適用超過齡期（1000天）, 碳化過深（既有結(jié)構(gòu)）；不適用強(qiáng)度過高（C50,60MPa)；不適用泵送混凝土（細(xì)骨料和粉料多，碳化快）；高強(qiáng)混凝土：應(yīng)取芯或取芯+回彈回彈法測強(qiáng)注意事項(xiàng)：第18頁，共53頁。試件強(qiáng)度與構(gòu)件強(qiáng)度的關(guān)系原材料的波動計(jì)量的精度混凝土的勻質(zhì)性和密實(shí)性混凝土的養(yǎng)護(hù)條件第19頁，共53頁。潮濕養(yǎng)護(hù)對混凝土強(qiáng)度發(fā)展影響顯著。存放于水中混凝土，要比在空氣中存放一定時(shí)間，或一直在空氣中的混凝土強(qiáng)度高。因此應(yīng)該使混凝土在硬化初期保持至少7d潮濕狀態(tài)。濕度不夠（暴露干空），混凝土?xí)稍锒绊懰嗨＿M(jìn)行，甚至停止水化，嚴(yán)重降低砼強(qiáng)度，而且使砼結(jié)構(gòu)疏松，形成

13、干縮裂縫，增大了滲水性，從而影響混凝土的耐久性。養(yǎng)護(hù)濕度的影響（1）第20頁，共53頁。早期維持濕養(yǎng)護(hù)對水灰比0.4以下混凝土比對0.5水灰比以上混凝土強(qiáng)度影響更大。（后者體內(nèi)有足夠水分，用塑料膜密封防止水分蒸發(fā)即可，而前者體內(nèi)水分不足且易出現(xiàn)自干燥現(xiàn)象）。普通混凝土澆筑完畢后，應(yīng)在12h內(nèi)進(jìn)行覆蓋，以防止水分蒸發(fā)過快。在夏季施工混凝土進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)時(shí)，使用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥，澆水保濕應(yīng)不少于7d；使用火山灰水泥和粉煤灰水泥、摻有礦物摻合料或在施工中摻用緩凝型外加劑或有抗?jié)B要求時(shí)，應(yīng)不少于14d。養(yǎng)護(hù)濕度的影響（2）第21頁，共53頁?；炷翉?qiáng)度與保濕時(shí)間的關(guān)系第22頁，共53頁。溫度和

14、濕度對高強(qiáng)混凝土發(fā)展的影響更為顯著。大尺寸高強(qiáng)混凝土構(gòu)件經(jīng)受水化熱高溫，其內(nèi)部混凝土又缺水，所以實(shí)際構(gòu)件中的混凝土和標(biāo)準(zhǔn)尺寸小試件所處的環(huán)境有很大不同。 摻合料可調(diào)節(jié)混凝土內(nèi)部實(shí)際強(qiáng)度及其發(fā)展。普通混凝土實(shí)際強(qiáng)度隨其內(nèi)部溫度升高而隨齡期下降，摻入礦物摻和料后，則強(qiáng)度提高并持續(xù)發(fā)展。二、礦物摻合料對高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度發(fā)展的調(diào)節(jié)作用養(yǎng)生溫度的影響第23頁，共53頁。不同溫度下養(yǎng)護(hù)的硅酸鹽水泥 混凝土抗壓強(qiáng)度發(fā)展（W/C=0.4）第24頁，共53頁。摻30%摻粉煤灰的混凝土在不同溫度下抗壓強(qiáng)度的發(fā)展第25頁，共53頁?；炷琉B(yǎng)護(hù)溫度對抗壓強(qiáng)度的影響第26頁，共53頁。粉煤灰混凝土純水泥混凝土礦物摻合料的

15、影響第27頁，共53頁。跟蹤養(yǎng)護(hù)考察不同混凝土內(nèi)部實(shí)際強(qiáng)度的發(fā)展跟蹤養(yǎng)護(hù)：預(yù)埋溫度傳感器實(shí)測混凝 土內(nèi)部溫度，依此變化混 凝土試件養(yǎng)護(hù)溫度第28頁，共53頁。用于溫度跟蹤養(yǎng)護(hù)實(shí)驗(yàn)的不同強(qiáng)度混凝土配合比主要參數(shù)強(qiáng)度等級(MPa)水(kg/m3)普通水泥(kg/m3)粉煤灰(kg/m3)粉煤灰摻量（%）W/B201802350.76620160170100370.593401853300.56140165255100280.465601904350.43760170375100210.357第29頁，共53頁。不同養(yǎng)護(hù)制度下硅酸鹽水泥 混凝土抗壓強(qiáng)度發(fā)展（W/C=0.4）第30頁，共53頁。摻粉煤

16、灰的混凝土在不同養(yǎng)護(hù)制度下抗壓強(qiáng)度的發(fā)展第31頁，共53頁?！皽囟雀欚B(yǎng)護(hù)” 與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)度 實(shí)驗(yàn)對比結(jié)果溫度跟蹤養(yǎng)護(hù)得到的無粉煤灰的混凝土試件強(qiáng)度(接近于構(gòu)件內(nèi)部實(shí)際強(qiáng)度)在3d以前高于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件的強(qiáng)度，而3d以后隨齡期的發(fā)展越來越低于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件的強(qiáng)度。強(qiáng)度越高，齡期越長，這種差距越大。而對于摻有粉煤灰的混凝土，跟蹤養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)度一直高于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件的強(qiáng)度值。因此，混凝土內(nèi)部溫升不利于純硅酸鹽水泥混凝土強(qiáng)度的發(fā)展，混凝土越早強(qiáng)、強(qiáng)度等級越高，水化熱溫升對其28d及后期強(qiáng)度在實(shí)際工程中的發(fā)展越不利。而有利于摻有礦物細(xì)摻料混凝土強(qiáng)度的發(fā)展，構(gòu)件內(nèi)部實(shí)際強(qiáng)度始終高于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的強(qiáng)度。由以上分析

17、可見，用現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)條件養(yǎng)護(hù)的試件評價(jià)結(jié)構(gòu)中混凝土的實(shí)際強(qiáng)度，對摻有粉煤灰的高強(qiáng)混凝土比對純硅酸鹽水泥高強(qiáng)混凝土安全。第32頁，共53頁。提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性根本途徑：增強(qiáng)混凝土密實(shí)度，防止或控制混凝土開裂，阻止水分的侵入；加大混凝土保護(hù)層的厚度，防止混凝土保護(hù)層碳化引起鋼筋鈍化膜的破壞；對低強(qiáng)混凝土：應(yīng)控制最大水灰比（水膠比）和最小水泥（或膠凝材料）用量；對高強(qiáng)混凝土：應(yīng)盡可能降低水泥（或膠凝材料）用量和用水量；嚴(yán)格控制施工工藝，保證混凝土質(zhì)量。第33頁，共53頁。三、高強(qiáng)混凝土配制技術(shù)措施 應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求使用部位及施工中的輸送方式、振搗方式、澆筑等，合理擬定配制混凝土的技術(shù)要求，并根據(jù)這些選

18、定水泥品種、等級；砂的品種、規(guī)格；碎石的最大粒徑；外加劑品種與技術(shù)要求，確定是否摻礦物摻合料。第34頁，共53頁?；炷猎O(shè)計(jì)要求與使用部位工作性強(qiáng) 度凝結(jié)時(shí)間抗裂性表觀質(zhì)量耐久性提出配合比設(shè)計(jì)要求碎石最大粒徑及規(guī)格砂的品種與規(guī)格摻合料的品種與規(guī)格外加劑的品種與規(guī)格優(yōu)選原材料水泥品種與標(biāo)號混凝土配合比初步設(shè)計(jì)混凝土配合比試驗(yàn)與優(yōu)化混凝土室內(nèi)理論配合比第35頁，共53頁。初步計(jì)算配合比 實(shí)驗(yàn)室配合比 基準(zhǔn)配合比 施工配合比調(diào)整和易性校核強(qiáng)度、耐久性扣減工地砂石含水量、調(diào)整砂率配合比設(shè)計(jì)第36頁，共53頁。1、配合比設(shè)計(jì)的四項(xiàng)基本要求新拌混凝土工作性滿足施工要求；硬化混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求；混凝土硬

19、化過程體積穩(wěn)定性，滿足結(jié)構(gòu)要求；硬化混凝土耐久性滿足使用環(huán)境要求；經(jīng)濟(jì)性盡可能采用當(dāng)?shù)夭牧稀?其他：外觀均勻、低水化熱第37頁，共53頁。2、配合比設(shè)計(jì)中的三個(gè)基本參數(shù)水膠比強(qiáng)度和耐久性 原則：滿足強(qiáng)度和耐久性要求下，取較大值（以節(jié)約水泥）。 砂率和易性（流動性、粘聚性和保水性） 原則：滿足粘聚性要求下，取較小值（以節(jié)約水泥）。 單方用水量流動性。 原則：在滿足流動性的要求下，取較小值(保證耐久性)。 第38頁，共53頁。3、高強(qiáng)混凝土制備的技術(shù)途徑和措施 a) 控制水膠比：w/c0.38 b) 改善水泥石的孔結(jié)構(gòu)：采用高效減水劑，降低水灰比，并添加礦物摻和料，減少毛細(xì)孔隙，降低毛細(xì)孔尺寸。

20、c) 改善水泥石集料界面結(jié)構(gòu)：添加礦物摻和料，改善界面微結(jié)構(gòu)，消耗薄弱的水化產(chǎn)物氫氧化鈣，抑制界面過渡層形成。 d) 改善混凝土生產(chǎn)施工工藝： “水泥裹砂攪拌工藝”； “高頻振搗成型工藝” 一般機(jī)械振搗頻率5000120000次，高頻振搗器20000次/分，以消除直徑小于0.07mm以下的氣泡。第39頁，共53頁。4、高強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計(jì)原則 1) 低用水量法則：在滿足工作性情況下盡量減少用水量，這是提高混凝土抗?jié)B性的一條重要措施。為此，應(yīng)選用高效減水劑。 2) 低水泥用量法則：在滿足工作性、強(qiáng)度和耐久性前提下，盡量減少膠凝材料中的硅酸鹽水泥用量，并選用低水化熱、含堿量偏低的水泥，避免使用早期

21、強(qiáng)度較高的水泥和C3A含量高的水泥，這是提高混凝土體積穩(wěn)定性和抗裂性的一條重要措施。 3) 最大堆積密度法則：優(yōu)化混凝土中集料的級配設(shè)計(jì)，特別重視粗集料的級配以及粗集料的粒形要求，獲取最大堆積密度和最小空隙率，以便盡可能減少膠凝材料漿體的用量，達(dá)到降低砂率，減少膠凝材料用量和用水量之目的。 4)（適宜）水膠比法則：在一定范圍內(nèi)減小水膠比，混凝土強(qiáng)度和體積穩(wěn)定性提高，但為保證混凝土的抗裂性能，水膠比應(yīng)適當(dāng)，不宜過小，過小的水膠比易導(dǎo)致混凝土自收縮增大。 5) 雙摻高效減水劑與礦物摻和料法則：使用優(yōu)質(zhì)粉煤灰、礦粉等摻合料，并必須充分發(fā)揮摻合料與高效減水劑的“超疊”效應(yīng)，達(dá)到減小水泥用量和用水量、密

22、實(shí)混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使混凝土強(qiáng)度持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)展，耐久性得以改善的目的，從而使混凝土具有低滲透成為可能。 第40頁，共53頁。四、高速公路橋梁常見高強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計(jì)第41頁，共53頁。1、技術(shù)要求 1) 配制強(qiáng)度： fcu,k+1.645 6.0 。且實(shí)驗(yàn)室試配28d強(qiáng)度不宜超過強(qiáng)度等級的1.4（C40C55）1.35倍（C60）。 2) 工作性：坍落度，泵送施工的坍落擴(kuò)展度、壓力泌水。坍落度要合理，不宜過大。初凝時(shí)間以滿足連續(xù)施工而不出現(xiàn)施工冷縫為原則（如空心板梁分兩次立模但一次澆筑完成，箱梁分段施工的一次適宜量澆筑量）。 預(yù)制梁板混凝土：坍落度一般為120mm140mm，經(jīng)時(shí)損失后其入模坍落

23、度值不宜低于90mm，且不應(yīng)過黏。 現(xiàn)澆梁板混凝土：吊斗施工時(shí)坍落度為140mm160mm，泵送施工時(shí)坍落度180220mm（鋼筋較密的箱梁取上限），擴(kuò)展度450600mm。 室內(nèi)試驗(yàn)：初始坍落度滿足高限值留調(diào)整余地，坍損一般控制1h30mm。 3) 耐久性：根據(jù)使用環(huán)境級別，確定氯離子擴(kuò)散系數(shù)、抗侵蝕等級、含氣量和抗凍等級等，不宜用壓力水抗?jié)B等級衡量高強(qiáng)抗?jié)B性的好壞。詳見JTG/T B07-01-2006公路工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范、GB-T 50476-2008混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范。 4) 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)：高早期強(qiáng)度、低水化熱溫升、低收縮、 高彈模（40GPa以上）、低徐變等要求。 5

24、）其他要求：緩凝、早強(qiáng)。第42頁，共53頁。水泥： a) 礦物組成：避免使用早強(qiáng)、水化熱較高和高 C3A 含量的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥；水泥中 C3A含量宜控制在 610% ；f-CaO 1.5%。 b) 水泥細(xì)度：350380m2/kg。 c) 改善抗裂要求：控制堿含量0.6%或3.5kg/m3。 d) 強(qiáng)度等級：C50C55宜選42.5水泥，C60及以上應(yīng)選 52.5水泥。 e) 選用旋窯廠生產(chǎn)的質(zhì)量穩(wěn)定的水泥，不宜用立 窯廠水泥。2、原 材 料 要 求第43頁，共53頁。礦物摻合料： a)作為一般情況下的必需組份：活性效應(yīng)、微集料填充效應(yīng)、形貌效應(yīng)、調(diào)節(jié)混凝土內(nèi)部實(shí)際強(qiáng)度及其發(fā)展。 b)

25、 粉煤灰：級灰，適合C50C60泵送混凝土，摻量應(yīng)不少于膠凝材料總量的15%，水膠比并應(yīng)隨粉煤灰摻量增加而減小。關(guān)鍵指標(biāo)：0.045mm篩余12%，需水量比95%，燒失量5%， SO33%，f-CaO1.0%。 c) 礦渣粉：S95級，摻量應(yīng)不少于膠凝材料總量的20%。尤其適合硫酸鹽腐蝕環(huán)境和C60以上高強(qiáng)混凝土。關(guān)鍵指標(biāo)：比表面積宜控制在350500 m2/g；需水量比100%，活性指數(shù)3d55%、7d75%、28d95%；燒失量3%， SO34%。 d) 硅灰：摻量不宜超過8%，并宜與粉煤灰、礦渣粉復(fù)合使用。尤其適合早強(qiáng)、高強(qiáng)、耐磨混凝土，使配制C80以上混凝土更易。 e) 復(fù)合摻和料：其

26、效果通常要明顯優(yōu)于單一的礦物摻和料，宜預(yù)先在工廠加工。第44頁，共53頁。粗集料： a)最大公稱粒徑：不宜大于25mm。配制C80以上，不宜大于20mm。 b) 級配合理：宜采用二級配構(gòu)成的連續(xù)級配碎石（510（16）mm：10（16）25mm=3.5（4）:6.5（6），并分級儲存、運(yùn)輸、計(jì)量 。粗集料松散堆積密度應(yīng)大于1500kg/m3，緊密空隙率宜小于40%，吸水率應(yīng)小于2%。 b) 粒形良好：球形或立方型顆粒最理想(反擊式破碎) d) 針片狀含量：5%。 e) 含泥量：1%。 f)質(zhì)地均勻堅(jiān)硬：壓碎值12%。母巖強(qiáng)度2倍設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級。 g) 硫化物及硫酸鹽含量 (折算成SO3) 0.5

27、%。 *進(jìn)行粗集料料源選擇時(shí)還必須對粗集料的堿活性進(jìn)行檢驗(yàn)，應(yīng)首先采用巖相法檢驗(yàn)，若粗集料含有堿-硅酸反應(yīng)活性礦物，其砂漿棒膨脹率應(yīng)小于0.10%。采用可能發(fā)生堿集料反應(yīng)（AAR）的活性粗集料應(yīng)經(jīng)抑制效果驗(yàn)證，否則不得采用。 第45頁，共53頁。細(xì)集料 a) 顆粒堅(jiān)硬、強(qiáng)度高、耐風(fēng)化、級配合理、吸水率低、空隙率小的潔凈天然河砂或機(jī)制砂； b) 宜用中粗砂(II區(qū)級配)，細(xì)度模數(shù)為2.63.1；泵送混凝土用砂細(xì)度模數(shù)宜為2.92.6； c) 含泥量小于1.5%。 第46頁，共53頁。高效減水劑 a)高減水率：奈系20%，聚羧酸鹽25%， 30min減水率不應(yīng)低于20% ； b)混凝土拌和物坍落度

28、損失??； c)與所用水泥的相容性好； d)低收縮率比。 *外加劑摻量（包括其中的緩凝組分含量）應(yīng)通過試驗(yàn)確定，并根據(jù)使用環(huán)境、施工條件、混凝土原材料的變化進(jìn)行調(diào)整。夏季施工時(shí)應(yīng)采用緩凝型高效減水劑。 推薦： C50及以上泵送混凝土，優(yōu)先采用聚羧酸鹽類減水劑（低堿、高減水率、保坍效果好、收縮率比低） ，有利于降低用水量、降低膠材用量，增加摻和料摻量，改善混凝土的抗裂性與耐久性。第47頁，共53頁。配合比設(shè)計(jì)思路礦物摻合料礦物摻合料與聚羧酸高效減水劑復(fù)摻高強(qiáng)混凝土配合比聚羧酸高效減水劑形態(tài)效應(yīng)火山灰效應(yīng)微集料效應(yīng)降低水泥用量降低用水量降低水膠比減小砂率6、推薦設(shè)計(jì)參數(shù)第48頁，共53頁。a)膠凝材料體系：通常C80以上的混凝土以摻有硅粉的復(fù)合礦物摻合料為主；C60C70混凝土以摻S95級磨細(xì)礦渣粉為主；C40C55混凝土以摻I級粉煤灰、S95級磨細(xì)磷渣粉為主。b)水膠比:高強(qiáng)混凝土的水膠比0.250.38，并隨強(qiáng)度等級的提高而降低。c)在降低水膠比的同時(shí)，必須限制硅酸鹽水泥用量，不足的粉體量用礦物摻合料補(bǔ)充。第49頁，共53頁。配比比較先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)取值: a) 膠凝材料取值：C40、C45預(yù)制空心板梁膠凝材料總量410450kg/m3； C50預(yù)制T梁450480kg/m3；C55、C60現(xiàn)澆箱梁490535kg/m3；