客运专线高强混凝土

1、高 强 混 凝 土,一、概述,混凝土按强度分为: 1.普通混凝土:强度 50MPa； 2.高强混凝土:强度 50MPa； 3.高强混凝土:强度 100MPa 高强混凝土发展经历了个阶段： 1、靠压力振动和降低水灰比获取高强度； 2、使用高效减水剂； 3、高效减水剂和矿物质粉料并用应,二、原材料,一）水泥 1.品种：应首选硅酸盐水泥，有利于提高强度，如果设计强度不很高，普通水泥、矿渣水泥也能满足要求。 2.矿物成分：C3A 的含量不宜超过8%， C3S含量比较低的水泥更适合高强混凝土。 3.强度等级：水泥强度等级应不低于42.5MPa .应选用需水量小（依据标准稠度判断）、水化热小的水泥,作用：

2、增加强度，延缓凝结或提高混凝土耐久性。 .品种：常用的外加剂品种有缓凝高效减水剂，高效减水剂，缓凝剂，引气剂和早强剂等。上述外加剂可以单独使用，也可以根据实际情况，有选择地复合使用。 .在选用外加剂时应考虑的几个因素： （）首先要考虑外加剂和水泥的适应（相容）性，可以通过减水率和增强的效果来简单判断。 （）外加剂的选用必须要用工程实际使用的材料经过试验确定。 （）检查外加剂对增加强度，延缓凝结时间，加快强度发展，提高耐久性等方面是否能满足工程要求。 （）减水剂的掺量不能过大，这一点在订货时要特别注意，防止将有害物质（如碱）带如混凝土中,二）外加剂,高效减水剂主要有两大类： a.磺化焦油系减水剂

3、，产品有NF、EDN、 UNF、WF、SN-等； b.树脂系减水剂，如SM等，因价格较贵，很少使用。 掺高效减水剂后，混凝土坍落度损失加快，在加入高效减水剂的同时掺加缓凝剂，或使用缓凝高效减水剂，或某些低坍落度损失的高效减水剂。高效减水剂既可用于增加强度，也可用来同时增加混凝土的流动性。掺加高效减水剂要充分拌和均匀，采用后加法加入高效减水剂，可使高效减水剂减水作用增高，使混凝土流动性增加。在温度低于810时，高效减水剂虽能增加和易性，但增加强度的作用大大降低，此时应同时掺加高效减水剂和早强剂，夏季则宜同时掺加高效减水剂和缓凝剂,1高效减水剂,品种：常用的缓凝减水剂和缓凝剂有含糖量较高的木质素磺

4、酸钙，糖密，柠檬酸，蔗糖，多糖，羟基羧酸和磷酸盐等。 ）作用：掺加缓凝剂有利于控制早期水化。结构复杂或配筋密集的构件，常会影响混凝土的浇筑速度，掺加缓凝剂有利于避免形成冷缝，方便施工安排。 ）掺量：一般来说，用低掺量的缓凝剂会延缓混凝土凝结，也不影响混凝土的强度，掺量大时虽延缓凝结时间较长，但降低早期强度。 缓凝剂的掺量需要根据温度变化进行调整，温度升高会降低混凝土的后期强度，掺加缓凝剂可缓和温度升高引起的混凝土强度的变化,2缓凝剂,没有特别的早强要求时，高强混凝土一般不用早强剂。早强剂能加快强度发展，但一般会降低混凝土后期强度。 4引气剂 引气剂增加混凝土的抗冻性但会降低强度，除非混凝土有抗

5、冻要求，否则不必掺加引气剂，高强混凝土的低水灰比和高强度，空气含量较普通混凝土会适当降低。 .质量标准 外加剂的质量应符合表1的要求。在生产厂提供出厂检验报告单，并出据产品鉴定证书及使用说明的前提下，外加剂的匀质性试验可免做,3早强剂,外加剂的匀质性指标（GB80761997) 表1,三）矿物掺合料,作用：增加强度、减少用水量、改善和易性、改善微观结构、降低水化热、提高耐久性等。 1粉煤灰 作用：能有效地提高混凝土的抗渗性，并有显著的减水作用，有利于改善拌和物的和易性。 掺量：不超过水泥质量的25%，过多会严重削弱混凝土的早期强度，应经过比较试验确定。 质量标准：符合国家标准粉煤灰混凝土应用技

6、术规范(GB14690)的要求（见表2），最好用一级灰，烧失量小，有较小的细度，质量均匀，高火山灰活性，并且与工程所用材料相适应,粉煤灰的质量标准 表2,特性：硅灰含有90以上的SiO2，细度约为20m2g25m2g，粒径比水泥小两个数量级，掺硅灰混凝土抗压强度可达80MPa120MPa。 作用：增强、改善微观结构，提高耐久性。 掺量：硅灰的需水量比水泥大，掺加硅灰可使混凝土变得粘稠，和易性降低。在极高的和易性的条件下，适当掺加（13）硅灰的混凝土拌和物仍具有良好的稳定性和可泵性， 掺硅灰混凝土特性：电导率低、氯离子渗透性很小，可防止钢筋锈蚀。 质量标准：硅灰目前还未看到技术标准，表3是不同产

7、地硅灰的化学成分,2硅灰,不同产地硅灰的化学成分（%） 表3,主要有磨细沸石岩粉末、磨细矿渣粉末等。 （）沸石岩粉 由清华大学研制的F矿粉就是用沸石岩和其它无机物磨细而成，对改善混凝土拌和物的流动性、强度和耐久性都有效果。市场上有供应。沸石粉的质量要求见表4。 （）高炉矿渣粉 高炉矿渣磨细到8000cm2/g12000cm2/g，取代等量水泥加入混凝土中，有非常显著的增强效果，并能减小拌和物坍落度的经时损失，降低水化热，增强混凝土的密实性。高炉矿渣的技术要求见表5,3. 磨细矿物粉料,沸石粉的质量要求（GB） 表4,高炉矿渣的技术要求（GB/T180462000） 表5,1细集料 细集料的粗细

8、种类、级配应由其对混凝土需水量的影响确定，由于高强混凝土的水泥用量比较大，还有矿物粉料，以应用粗砂为宜。用细度模数小于2.5的砂拌制的混凝土显得粘稠，难于捣实，应用细度模数大于.的粗砂，可获得最好的和易性和最高的强度。 由于高强混凝土含有较多的胶凝材料，与普通混凝土比较，集料级配就显得不那么重要了，但增加砂的细度模数是有益的，细集料中细粒级部分应该少一些，质量应满足类砂（C60以上混凝土）或类砂（C50混凝土）的技术要求,四）集 料,最大粒径：不大于25mm的粗集料可获得良好的抗压强度，配制C70C80的混凝土时应选用粒径小于20mm的碎石，对于C60C70的混凝土，最大粒径可到25mm。 粒

9、形：粒形接近立方体、有棱角、针、片状颗粒含量小。质量应满足类碎石（C60以上混凝土）或类碎石（C50混凝土）的技术要求。 强度：理想的粗集料应是石灰岩碎石，母岩的抗压强度不应小于混凝土强度的.-2倍。 强度：考虑到连续级配能改善混凝土的和易性，一般仍采用连续级配，但间断级配对提高强度有利,2粗集料,与普通混凝土相比，高强混凝土在配合比方面的区别是低水灰比、多组分。降低水灰比是提高混凝土密实度、达到高强的主要途径。但降低水灰比对和易性有不利影响，而提高和易性的途径是掺用高效减水剂，并通过掺加粉煤灰、硅灰等矿物掺合料改善拌和物的和易性和混凝土的微观结构。 由于高强混凝土的多组分特点，鲍罗米水灰比定

10、则不再适用，目前还没有成熟的配合比设计方法，只能参照有关资料或经验，通过对比试验来确定。对重要工程应采用正交设计来确定配合比。下面介绍两个有关配合比设计的方法，仅供参考,三、配合比设计,1）.计算配制强度：按普通混凝土配制强度计算公式计算，式中取6MPa。 （2）.确定水灰（胶）比：对C50、C60级混凝土，水灰（胶）比宜控制在0.240.38范围内，强度等级越高，水灰（胶）比应越小，对C80混凝土水灰（胶）比最好小于0.30。 （3）.确定砂率：较低的砂率可以充分发挥粗集料的骨架作用，也可以降低水泥用量和用水量。高强混凝土的砂率一般宜在28%34%范围内，采用泵送时可为32%40%。从理论上

11、讲，应是强度等级越高，砂率越低。 （4）.确定砂、石用量：用绝对体积法或假定密度法计算,配合比设计方法,该方法认为水泥浆占混凝土体积的5为最优，还认为高强混凝土的强度与用水量成线性关系，平均强度为75、85、100、115MPa的混凝土，用水量依次为160、150、140、130kg/m3。以试配强度为75MPa说明计算方法。 （1）.计算胶结材料用量：试配强度为75MPa，用水量取160kg/m3，其体积为0.16m3，若浆体中约有2的空气，其体积为0.02m3，这样在35体积（或0.35m3）的浆体中，胶结材料总体积为0.17m3； 将胶结料总体积的25用粉煤灰代替，则粉煤灰体积为0.04

12、25m3，乘粉煤灰的密度2500kgm3，得粉煤灰质量为106kgm3，水泥占胶结料 75%，其体积为0.1275m3，乘水泥密度3140kgm3，得水泥质量为400kgm3,配合比设计方法,2）计算集料用量：集料的体积占混凝土总体积的65%，若取砂率为0.4，则在每1立方米混凝土中，细集料体积为0.26m3，乘细集料的表观密度2654 kgm3，得细集料的质量为690kgm3，粗集料体积为0.39m3，乘粗集料的表观密度2692 kgm3，得粗集料的质量为1050kgm3。 （3）.高效减水剂掺量：胶结料总量为506kgm3，取高效减水剂掺量为胶结料的1%，即5kgm3。 （4）.水灰（胶）

13、比：水胶比为0.316，水灰比0.4 3. 配合比实验室调整 初步配合比确定后，应进行试拌调整，除调整和易性、复核强度外，还应与基准配合比相比较，进行表6所列项目的试验。以评价掺外加剂后混凝土的性能,掺外加剂混凝土性能试验项目 （GB 80761997） 表6,四、高强混凝土施工,高强混凝土与普通混凝土相比，其变化主要在原材料的选用和配合比设计上，对施工工艺主要是严格要求，一般应注意下列问题： 1.严控进场原材料的质量，定期进行测试，尤其砂、石含水量。 .各种原材料计量必须准确，尤其严格控制用水量。 .应采用强制式混凝土搅拌机拌和，搅拌时间可适当延长。 .高效减水剂采用后加法，不能与干水泥接触

14、。 .应尽量缩短运输时间，以保证混凝土拌合物有良好的和易性。 .长距离运输应注意监测混凝土拌合物中的空气含量变化。 .宜用高频振动器振捣，即使有较大坍落度，也应充分振捣。 . 在浇筑后8h内应覆盖并浇水养护，养护时间应不少于14d。 . 高强混凝土水化热大，水化热升温较多，避免在炎热条件下施工,泵送施工 为改善高强混凝土的泵送性能，可采取下列一些措施： （）掺加活性矿物掺合料：通过掺加活性矿物掺合料，控制水泥用量，使单位水泥用量不超过500kgm3， (2) 掺粉煤灰：掺加水泥质量510的磨细粉煤灰，可有力地改善混凝土的泵送性能。掺粉煤灰还可改善混凝土的和易性，减少泌水率。 (3) 选择适宜的

15、外加剂：宜选用减水率高、有一定缓凝作用、有少量引气作用的复合型减水剂。 (4) 适当控制砂率，砂率选择要兼顾强度、和易性和泵送施工要求。在满足泵送要求的前提下，砂率宜控制在38以内,一）、拌和物试验检测 1.坍落度试验：随时进行，控制在要求的范围内。对泵送混凝土应参考表7的规定控制坍落度。当管路转弯、接头较多，压力损失大时，坍落度宜适当增大。向下泵送时，为了防止混凝土因自重下落而引起堵管，坍落度宜适当减小；向上泵送时，为避免过大的倒流压力，坍落度也不宜过大,五、试验检测,2: 泌水及压力泌水试验 混凝土的可泵性包括良好的和易性，不离析、不泌水，一般用压力泌水试验结合施工经验进行控制，即用10s

16、时的相对压力泌水率S10控制，S10不宜超过40%。计算式如下： S10=V10/V140 式中：S10相对压力泌水率； V10、V140分别为加压至10s和140s时，测得的压力泌水率。 .含气量试验：运输过程中混凝土的含气量会增加，开始执行新配合比时，对运输到浇注地点的拌和物应进行此试验,抽检抗压强度：150mm立方体，标准养护，28d龄期。 2. .工艺抗压强度：与构件同条件养护至适当的龄期。 .混凝土构件强度检测 1）.芯样强度试 圆柱体与立方体抗压强度的换算系数见表8,二）、硬化混凝土试验检测,2）.回弹仪法(JCJ/T232001,回弹法是用弹簧驱动重锤，通过弹击杆弹击混凝土表面，

17、并测出重锤被反弹回来的距离，置以回弹值(反弹距离与弹簧初始长度之比)作为与强度相关的指标，来推定混凝土强度的一种方法。 最新修订的回弹法检测混凝土抗压强度技术规程于2001年10月1日施行，已解决了回弹法使用精度不高和不能普遍推广的关键问题。 过去一致认为回弹仪法测强结果离散，主要是普通混凝土砂浆和石子的强度差别比较大，但对对高强混凝土，由于砂浆的强度高，所以试验结果的可信度相应也高,混凝土超声检测是混凝土无损检测技术中一项十分重要的检测方法，检测范围非常广泛，探测距离已达20m，是一种极具生命力的检测方法。其用途包括: a.混凝土的强度； b.混凝土裂缝； c.混凝土均匀性； d.混凝土结合

18、面质量； e.混凝土中不密实区和空洞； f.混凝土破坏层厚度； g.混凝土弹性参数等,3） 超声法（CECS212000,超声回弹综合法是指采用超声仪和回弹仪，在结构混凝土同一测区分别测量声时值和回弹值，然后利用已建立起来的测强公式推算该测区混凝土强度的一种方法。与单一回弹法或超声法相比，超声回弹综合法具有受混凝土龄期和含水率的影响小、测试精度高、适用范围广、能够较全面地反映结构混凝土的实际质量等优点,4） 超声回弹综合法(CECS02：88,六、问题与对策,1.外加剂与水泥适应（相容）性 外加剂与水泥适应性是选择外加剂时必须充分考虑的问题，下面两种判断方法可供参考。 1）.标准试验方法GB501192003附录A 该方法将掺外加剂水泥净浆装入截头锥体试模中，测不同时间浆体的流动度，绘制掺量与流动度关系曲线，掺量低、流动度损失小，则外加剂与水泥适应性好。 2）.坍落度法 拌制混凝土拌和物，经常规调整后，测坍落度，如果流动性、保水性、粘聚性均好，说明外加剂与水泥适应性好。如果出现离析，有明显的泌