高性能混凝土

確定水灰比

(1) 根據(jù)混凝土配制強度和耐久性要求可按下式計算相應的水灰比：

式中 α a ， α b ——回歸系數(shù)

? ce ——水泥 28d 抗壓強度實測值 (MPa)

(2) 當無水泥 28d 抗壓強度實測值時， ? ce 值可按下式確定：

式中 γ c ——水泥強度等級值的富余系數(shù)，可按實際統(tǒng)計資料確定

? ce,g ——水泥強度等級值 (MPa)

(3) 回歸系數(shù) α a 和 α b 宜按下列規(guī)定確定：

1) 回歸系數(shù) α a 和 α b 應根據(jù)工程所使用的水泥、骨料，通過試驗由建立的水灰比與混

凝土強度關系式確定

2) 當不具備試驗統(tǒng)計資料時，回歸系數(shù)可按表 1 采用

用水量

的確定

每立方米混凝土用水量的確定與成型工藝有關。常規(guī)成形工藝的干硬性混凝土或塑性混凝土用水量與粗骨料的品種、粒徑及施工要求的混凝土拌合物稠度有關。水灰比在 0.4

～ 0.8 范圍時，見表 2 和表 3

表 2 、表 3 中用水量系采用中砂時的平均取值。采用細砂時，每立方米混凝土用水量可增加 5 ～ 10kg ；采用粗砂時可減少 5 ～ 10kg 。摻用各種外加劑或摻合料時，用水量應相應調整

(1) 水灰比小于 0.40 的混凝土以及采用特殊成形工藝 ( 如碾壓混凝土等 ) 的混凝土用水量應通過試驗確定

(2) 不摻外加劑的流動性和大流動性混凝土的用水量以表 3 中坍落度 90mm 的用水量為基礎，坍落度每增大 20mm 時用水量增加 5kg 計算

摻外加劑的混凝土用水量可按下式計算：

m wa = m wo (1-β)

式中 m wa ——摻外加劑混凝土每立方米混凝土的用水量 ( ㎏ )

m wo ——未摻外加劑混凝土每立方米混凝土的用水量 ( ㎏ )

β ——外加劑的減水率 ( 應經(jīng)試驗確定 )

確定水泥

用量

根據(jù)用水量和水灰比，便可計算 1m 3 混凝土水泥用量 m c 為

為保證混凝土的耐久性和一定的密實度，采用的水灰比和水泥用量應根據(jù)設計要求或滿足表 4 中最大水灰比和最小水泥用量的要求。如不能滿足時，則應采用表 4 中規(guī)定的數(shù)值，此時，在不影響操作的情況下，用水量可不減，增加水泥用量，但配制普通混凝土的水泥用量不應大于 550kg /m 3

確定砂率

砂率是指砂的重量占砂、石總重量的百分率。砂率可根據(jù)本單位對所用材料的使用經(jīng)驗確定，如無使用經(jīng)驗，可按骨料品種、規(guī)格及混凝土的水灰比參照表 5 選用

確定粗、細

骨料用量

(1) 重量法 重量法是假定混凝土拌合物的表觀密度等于各組成材料的質量和。按以

下兩式計算

式中 m co ——每立方米混凝土的水泥用量 ( ㎏ )

m go ——每立方米混凝土的粗骨料用量 ( ㎏ )

m so ——每立方米混凝土的細骨料用量 ( ㎏ )

m wo ——每立方米混凝土的用水量 ( ㎏ )

β s ——砂率 ( ％ )

m cp —— 1m 3 混凝土拌合物的假定重量 ( ㎏ ) ，其值可取 235 0 ～ 2450kg 聯(lián)立求解即可解得混凝土各組成材料的用量

(2) 體積法 體積法是假定 lm 3 混凝土的體積應等于各組成材料的絕對體積之和。按以下兩式計算

式中 ρ c ——水泥密度 (kg/m 3 ) ，可取 290 0 ～ 3100kg/m 3

ρ g ——粗骨料的表現(xiàn)密度 ( ㎏ /m 3 )

ρ s ——細骨料的表現(xiàn)密度 ( ㎏ /m 3 )

ρ w ——水的密度 ( ㎏ /m 3 ) ，可取 1000kg /m 3

α ——混凝土的含氣量百分率，在不使用引氣型外加劑時， α 可取為 1

聯(lián)立求解式可解得混凝土各組成材料的用量及混凝土的配合比

石子品種

系數(shù)

碎石

卵石

α a

0.46

0.48

α b

0.07

0.33

拌合物稠度

卵石最大粒徑 / ㎜

碎石最大粒徑 / ㎜

項目

指標

10

20

40

16

20

40

維勃稠度 /s

1 6 ～ 20

175

160

145

180

170

155

1 1 ～ 15

180

165

150

185

175

160

5 ～ 10

185

170

155

190

180

165

拌合物稠度

卵石最大粒徑 / ㎜

碎石最大粒徑 / ㎜

項目

指標

10

20

31.5

40

16

20

31.5

40

坍落度 / ㎜

1 0 ～ 30

190

170

150

200

185

175

165

3 5 ～ 50

200

180

160

210

195

185

175

5 5 ～ 70

210

190

170

220

205

195

185

7 5 ～ 90

215

195

175

230

215

205

195

環(huán)境條件

結構物類別

最大水灰比

最小水泥用量 / ㎏

素混凝土

鋼筋混凝土

預應力混凝土

素混凝土

鋼筋混凝土

預應力混凝土

干燥環(huán)境

正常的居住或辦公用房屋內部件

不作規(guī)定

0.65

0.60

200

260

300

潮濕環(huán)境

無凍害

高濕度的室內部件

室外部件

在非侵蝕性土和 ( 或 ) 水中的部件

0.70

0.60

0.60

225

280

300

潮濕環(huán)境

有凍害

經(jīng)受凍害的室外部件

在非侵蝕性土和 ( 或 ) 水中且經(jīng)受凍害的部件

高濕度且經(jīng)受凍害的室內部件

0.55

0.55

0.55

250

280

300

水灰比 /(m w /m c )

碎石最大粒徑 / ㎜

卵石最大粒徑 / ㎜

15

20

40

10

20

40

0.40

3 0 ～ 35

2 9 ～ 34

2 7 ～ 32

2 6 ～ 32

2 5 ～ 31

2 4 ～ 30

0.50

3 3 ～ 38

3 2 ～ 37

3 0 ～ 35

3 0 ～ 35

2 9 ～ 34

2 8 ～ 33

0.60

3 6 ～ 41

3 5 ～ 40

3 3 ～ 38

3 3 ～ 38

3 2 ～ 37

3 1 ～ 36

0.70

3 9 ～ 44

3 8 ～ 43

3 6 ～ 41

3 6 ～ 41

3 5 ～ 40

3 4 ～ 39

流動性

指混凝土拌合物在自重或機械振動作用下能產生流動，并均勻、密實地填滿模板的性能。

流動性的大小反映拌合物的稠稀，它影響施工難易及混凝土結構質量

粘聚性

指混凝土拌合物中各種組成材料之間有較好的粘聚能力，在運輸和澆筑過程中，不致產生分層離析，使混凝土保持整體均勻的性能。粘聚性差的拌合物中水泥漿或砂漿與石于易分離，混凝土硬化后會出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞等不密實現(xiàn)象。嚴重影響混凝土結構質量

保水性

指混凝土拌合物保持水分，不易產生泌水的性能。保水性差，泌水傾向加大，振搗后拌合物中的水分泌出、上浮，使水分流經(jīng)的地方形成毛細孔隙，成為滲水通道；上浮到表面的水分，形成疏松層，如上面繼續(xù)澆灌混凝土，則新舊混凝土之間形成薄弱的夾層；上浮過程中積聚在石子和鋼筋下面的水分，形成水隙，影響水泥漿與石子和鋼筋的粘結

用水量

用水量是決定混凝土拌合物流動性的主要因素。分布在水泥漿中的水量，決定了拌合物的流動性。拌合物中，水泥漿應填充骨料顆粒間的空隙，并在骨料顆粒表面形成潤滑層以降低摩擦，由此可見，為了獲得要求的流動性，必須有足夠的水泥漿。實驗表明，當混凝土所用粗、細骨料一定時，即使水泥用量有所變動，為獲得要求的流動性，所用水量基本是一定的。流動性與用水量的這一關系稱為恒定用水量法則。這給混凝土配合比設計帶來很大方便

水灰比

水灰比決定著水泥漿的稀稠。為獲得密實的混凝土，所用的水灰比不宜過??；為保證拌合物有良好的粘聚性和保水性，所用的水灰比又不能過大。水灰比一般在 0.5 ～ 0.8 。在此范圍內，當混凝土中用水量一定時，水灰比的變化對流動性影響不大

砂率

砂率是指混凝土中砂的用量占砂、石總量的質量百分率。當砂率過大時，由于骨料的空隙率與總表面積增大，在水泥漿用量一定的條件下，包覆骨料的水泥漿層減薄，流動性變差；若砂率過小，砂的體積不足以填滿石子的空隙，要用部分水泥漿填充，使起潤滑作用的水泥漿層減薄，混凝土變得粗澀，和易性變差，出現(xiàn)離析、潰散現(xiàn)象。而在合理砂率下，在水泥漿量一定的情況下，使混凝土拌合物有良好的和易性?；蛘哒f，當采用合理砂率時，在混凝土拌合物有良好的和易性條件下，使水泥用量最少?？梢姾侠砩奥?，就是保持混凝土拌合物有良好粘聚性和保水性的最小砂率

水泥強度和水灰比

混凝土強度主要決定于水泥石與粗骨料界面的粘結強度。而粘結強度又取決于水泥石強度。水泥石強度愈高，水泥石與粗骨料界面強度也愈高。至于水泥石強度，則取決于水泥強度和水灰比。這是因為：水泥強度愈高，水泥石強度愈高，粘結力愈強，混凝土強度愈高。在水泥強度相同的情況下，混凝土強度則隨水灰比的增大有規(guī)律的降低。但水灰比也不是愈小愈好，當水灰比過小時，水泥漿過于干稠，混凝土不易被振密實，反而導致混凝土強度降低

齡期

混凝土在正常情況下，強度隨著齡期的增加而增長，最初的 7 ～ 14d 內較快，以后增長逐漸緩慢， 28d 后強度增長更慢

養(yǎng)護溫度和濕度

混凝土澆搗后，必須保持適當?shù)臏囟群妥銐虻臐穸?，使水泥充分水化，以保證混凝土強度的不斷發(fā)展。一般規(guī)定，在自然養(yǎng)護時，對硅酸鹽水泥、普通水泥、礦渣水泥配制的混凝土，澆水保濕養(yǎng)護日期不少于 7d ；火山灰水泥、粉煤灰水泥、摻有緩凝型外加劑或有抗?jié)B性要求的混凝土，則不得少于 14d

施工質量

施工質量是影響混凝土強度的基本因素。若發(fā)生計量不準，攪拌不均勻，運輸方式不當造成離析，振搗不密實等現(xiàn)象時，均會降低混凝土強度。因此必須嚴把施工質量關

化學收縮

混凝土在硬化過程中，水泥水化后的體積小于水化前的體積，致使混凝土產生收縮，這種收縮稱為化學收縮

干濕變形

當混凝土在水中硬化時，會引起微小膨脹，當在干燥空氣中硬化時，會引起干縮。干縮變形對混凝土危害較大，它可使混凝土表面開裂，造成混凝土的耐久性嚴重降低。影響干濕變形的因素主要有：用水量 ( 水灰比一定的條件下，用水量越多，干縮越大 ) 、水灰比 ( 水灰比大，干縮大 ) 、水泥品種及細度 ( 火山灰干縮大、粉煤灰干縮??；水泥細，干縮大 ) 、養(yǎng)護條件 ( 采用濕熱處理，可減小干縮 )

溫度變形

溫度縮降 1 ℃ ，每米脹縮 0.01mm 。溫度變形對大體積混凝土極為不利。在混凝土硬化初期，放出較多的水化熱，當混凝土較厚時，散熱緩慢，致使內外溫差較大，因而變形較大

荷載作用下的變形

混凝土的變形分為彈性變形和塑性變形?；炷猎诔掷m(xù)荷載作用下，隨時間增長的變形稱為徐變。徐變變形初期增長較快，然后逐漸減慢，一般持續(xù) 2 ～ 3 年才逐漸趨于穩(wěn)定。徐變可消除鋼筋混凝土內的應力集中，使應力較均勻的重新分布，對大體積混凝土能消除一部分由于溫度變形所產生的破壞應力。但在預應力混凝土結構中，徐變將使混凝土的預加應力受到損失。一般條件下，水灰比較大時，徐變較大；水灰比相同，用水量較大時，徐變較大；骨料級配好，最大粒徑較大，彈性模量較大時，混凝土徐變較小；當混凝土在較早齡期受荷時，產生的徐變較大

序號

工程項目

選用目的

選用劑型

1

自然條件下的混凝土工程或構件

改善工作性，提高早期強度，節(jié)約水泥

各種減水劑，常用木質素類

2

太陽直射下施工

緩凝

緩凝減水劑，常用糖蜜類

3

大體積混凝土

減少水化熱

緩凝劑，緩凝減水劑

4

冬期施工

早強防寒、抗凍

早強減水劑

早強劑、抗凍劑

5

流態(tài)混凝土

提高流動度

非引氣型減水劑，常用 FDN 、 UNF-5

6

泵送混凝土

減少坍落度損失

泵送劑、引氣劑、緩凝減水劑，常用 FDN-P 、 UNF-5

7

高強混凝土

C50 以上混凝土

高效減水劑，非引氣減水劑、密實劑

8

灌漿、補強、填縫

防止混凝土收縮

膨脹劑

9

蒸養(yǎng)混凝土

縮短蒸養(yǎng)時間

非引氣高效減水劑、早強減水劑

10

預制構件

縮短生產周期，提高模具周轉率

高效減水劑、早強減水劑

11

滑模工程

夏季宜緩凝

普通減水劑木質素類或糖蜜類

冬季宜早強

高效減水劑或早強減水劑

12

大模板工程

提高和易性，一天強度能拆模

高效減水劑或早強減水劑

13

鋼筋密集的構筑物

提高和易性，利于澆筑

普通減水劑、高效減水劑

14

耐凍融混凝土

提高耐久性

引氣型高效減水劑

15

灌注樁基礎

改善和易性

普通減水劑、高效減水劑

16

商品混凝土

節(jié)約水泥

保證運輸后的和易性

普通減水劑

緩凝型減水劑

普通型減水劑

5%

高效型減水劑

36%

普通型泵送劑

8%

中效型泵送劑

27%

高效型泵送劑

11%

聚羧酸系減水劑

2%

膨脹劑

12%

露筋

要克服露筋，鋼筋綁扎必須牢固，墊塊鋪墊要準確，保護層厚度要按規(guī)范做足，混凝土配合比應準確，對截面小的構件應改換粗骨料的粒徑，模板要支撐好、拼縫嚴密，混凝土下料傾倒高度應小于 2m ，不要振動鋼筋

出現(xiàn)露筋后可做如下處理：

1 ．構件表面露筋

可先將混凝土殘渣及鐵銹清理干凈，將露筋部位用清水沖刷并濕潤，再用 1 ： 2 ～ 1 ： 2.5 的水泥砂漿抹光壓平整

2 ．露筋部位較深

應將軟弱的混凝土層及露石剔除干凈，再用清水沖刷干凈并使之充分濕潤，可用原強度等級的細石混凝土填補，用細鐵棒搗實，并包好草包認真澆水養(yǎng)護

蜂窩

小蜂窩的修整方法為先用鋼絲刷刷清表面，用壓力水沖洗，用水泥漿或 1 ： 2 水泥砂漿填滿抹平。大蜂窩的修整方法為先將松動的石子和突出顆粒鑿去，盡量鑿成喇叭口，然后用水沖洗干凈并濕透，用比原強度等級高一級的細石混凝土搗實，加強養(yǎng)護。對于較深的蜂窩，可采用水泥壓漿的方法

孔洞、夾渣、

疏松

孔洞的處理方法為將空洞 ( 夾渣、疏松 ) 周圍的疏松混凝土和軟弱漿膜鑿去，用壓力水沖洗，支設帶托盒的模板，濕潤后用高一級的細石混凝土拌合物仔細澆筑搗實，注意養(yǎng)護

縫隙

縫隙夾層深度和寬度不大時，可將附近松散混凝土及松動的小石子鑿去，洗刷干凈后，用 1 ： 2 或 1 ： 2.5 水泥砂漿強力填嵌密實。寬而深的縫隙夾層，應清除松散部分和內部夾雜層，用壓力水沖洗干凈后支模，強力灌細石混凝土或在表面封閉后進行壓漿處理

裂縫

對于截面高度或截面有效高度不夠引起的裂縫，應做加固處理，如板加厚，梁截面加大，需作鋼筋混凝土護罩；其他原因引起的裂縫，采取填充的方法，裂縫寬度在 0.1mm 以下，用 1 ： 2 的水泥砂漿填充；裂縫寬度在 0.1mm 以上，可采用環(huán)氧樹脂灌漿修補

外表缺陷

出現(xiàn)外表缺陷后可進行修補，修補前先將外表缺陷部位用鋼絲刷加清水刷洗，并使外表缺陷部位充分濕潤，然后用水泥素漿、 1 ： 2 或 1 ： 2.5 的水泥砂漿抹平，以達到外觀平整順暢

序號

標準號

名稱

1

GB50010 － 2002

混凝土結構設計規(guī)范

2

GB50204 － 2002

混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范

3

JGJ55 － 2000

普通混凝土配合比設計規(guī)程

4

JGJ/T10 － 95

混凝土泵送施工技術規(guī)程

5

JGJ51-90

輕集料混凝土技術規(guī)程

6

CECS ： 28-90

鋼管混凝土結構設計與施工規(guī)程

7

JGJ3-91

鋼筋混凝土高層建筑結構設計與施工規(guī)程

8

JGJ6-99

高層建筑箱形與筏形基礎技術規(guī)范

9

JJ83-91

混凝土輸送管型式與尺寸

10

GB/T13333-91

混凝土泵

11

GB175-1999

硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥

12

GB1344-1999

礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥及粉煤灰硅酸鹽水泥

13

GB/T14685-2001

建筑用卵石、碎石

14

GB/T14684-2001

建筑用砂

15

GB8076-1997

混凝土外加劑

16

GBJ1596-91

用于水泥和混凝土中的粉煤灰