高性能混凝土的配制与应用 本文简介：
高性能混凝土的配制与应用目?录???????????????????一、高性能混凝土的基本概念……………………………………………………1???（一）出现背景………………………………………………………………1???（二）定义……………………………………………………………………1???（三）特点…………
高性能混凝土的配制与应用 本文内容：
高性能混凝土的配制与应用
目?
录???????????????????
一、高性能混凝土的基本概念……………………………………………………1
???
（一）出现背景………………………………………………………………1
???
（二）定义……………………………………………………………………1
???
（三）特点……………………………………………………………………1
???
（四）应用……………………………………………………………………2
二、高性能混凝土的配制…………………………………………………………5
???
（一）技术要求………………………………………………………………5
???
（二）技术路线………………………………………………………………5
三、优选原材料……………………………………………………………………6
???
（一）水泥……………………………………………………………………6
???
（二）砂子……………………………………………………………………6
???
（三）石子……………………………………………………………………6
???
（四）外加剂…………………………………………………………………6
???
（五）矿物细掺料(掺合料)…………………………………………………7
四、优选混凝土配合比…………………………………………………………11
???
（一）配合比设计的基本原理………………………………………………11
???
（二）配合比设计方法……………………………………………………12
???
（三）配制的三大技术关键………………………………………………13
五、精心施工………………………………………………………………………14
六、技术性能及其检测……………………………………………………………14
???
（一）工作性………………………………………………………………14
???
（二）强度…………………………………………………………………18
???
（三）耐久性………………………………………………………………19
七、发展前景………………………………………………………………………23
青藏线高性能砼的技术要求…………………………………………………25
主要参考文献……………………………………………………………………27
?
?
?
一、高性能混凝土的基本概念
?
???
（一）出现背景
???
当代大跨、高层、海洋、军事工程结构的发展对混凝土提出的更高要求；
???
处在恶劣环境下既有建筑不断劣化、退化导致过早失效、退役甚至出现恶性事故造成巨大损失的严重恶果；
???
原材料生产、开采造成的生态环境恶化以及砂石料枯竭、资源短缺严重影响进一步发展的严酷现实。
???
这就要求混凝土不断提高以耐久性为重点的各项性能，多使用天然材料及工业废渣保护环境，走可持续发展的道路，高性能混凝土就是在这种背景下出现并逐步完善与发展的。现在全球砼消费量88亿吨/年，约1.5吨/人，其中我国24亿吨/年，房建3.5亿，三峡1600万M3今后若干年仍是热销的大宗材料。
???
（二）定义
???
高性能混凝土（High
Performance
Concrete简写为HPC）一词是20世纪90年代前后提出的，目前尚未统一认识，各国学者各有不同的看法，主要的有：
???
美、加学派认为：高性能混凝土是一种符合特殊性能组合和匀质性要求的混凝土，所谓特殊性能组合是指易于浇筑而不离析的工作性，好的长期力学性能、早强、韧性、体积稳定性以及严酷环境下的高耐久性等性能的组合；
???
欧洲学派认为：高性能混凝土是一种水胶比小于0.4的新型混凝土；
???
日本学派认为：高性能混凝土是一种高流态、自密实、免振的混凝土；
???
我国学者认为：高性能混凝土是一种以耐久性和可持续发展为基本要求并适合工业化生产与施工的混凝土，是一种环保型、集约型的绿色混凝土。
???
从上可知，欧洲学派强调的是低水胶比条件下高强，高耐久性的特点，而日本学派强调的是良好的工作性能，我国学者则从发展的角度强调可持续发展与工业化生产，各有所侧重而美、加学派阐述的比较全面，总之，高性能混凝土是具有高强度、高耐久、高流动性等多方面优越性能的新型混凝土。随着高性能混凝土的不断发展和完善，各国学派的观点也会逐步统一起来。
???
（三）特点
???
从目前实际应用的高性能混凝土的情况来分析，归纳起来和传统的普通混凝土（简称OPC）相比有以下几个特点：
???
1.
原材料上，除了常规的水泥、水、砂、石四种材料外，必需使用化学外加剂和矿物细掺料，一共是六种必不可少的材料，而且后两种可以是一种也可以是多种复合，这在选材上就要求与水泥具有良好的相容性，多种的外加剂之间（或细掺料之间）要求合理匹配，使具有黄金搭配，叠加效应的效果，增加了选材的复杂性；
???
2.
配比上，为了适应高耐久、高强的要求，使用的是低用水量（<180kg/m3），低水胶比（一般为0.28~0.40），控制胶结材总量≯550kg/m3；
???
3.
性能上，具有高耐久性（抗渗、抗冻、抗蚀、抗碳化、抗碱骨料反应，耐磨等）；良好的施工性（大流动，可灌性、可泵性、均匀性等）；良好的力学性能，早强后强均高；良好的尺寸稳定性；合理的适用性与经济性等。总之，具有良好的综合技术性能，能满足各种工程结构的使用要求。
???
（四）应用
???
高性能混凝土适用于大跨度桥梁、高层建筑、海洋平台、宇宙航天、核能工程，军事防护，抗害防灾以及载重大处于恶劣环境下的特殊结构，世界各国都相继用于不同的工程结构中，最有代表性的见表1~表4。
表1?
世界超高层混凝土建筑
名?
称???????
地?
点???????
高度（m）???????
强度fcm或等级（MPa）???????
完成年代
**大厦???????
**坡城???????
452???????
100???????
1996
中央广场???????
香港???????
374???????
-???????
1992
中天大厦???????
**???????
322???????
C60???????
311号塔楼?
??????芝加哥???????
292???????
84???????
1989
赛格广场???????
**???????
292???????
C60???????
桃树中心???????
亚特兰大???????
263???????
83???????
1991
水塔广场大厦???????
芝加哥???????
262???????
C70???????
1976
麦色顿大厦???????
法兰克福???????
253???????
－???????
1990
帝国大厦???????
纽约?
??????248???????
－???????
1988
Rialto中心???????
墨尔本???????
243???????
－???????
1987
中银大厦???????
**???????
238???????
C60???????
中华广场???????
**???????
236???????
C70???????
联合广场???????
西雅图???????
220???????
115???????
1989
世界贸易中心???????
重庆???????
210?????
??C60???????
银行大厦???????
德国???????
186???????
85???????
1993
日本中心???????
法兰克福???????
115???????
105???????
1994
表2?
计划建造的摩天大楼
名?
称???????
地?
点???????
高度（m）
伦敦千年中心???????
伦敦???????
376
上海金融中心???????
上海???????
460
纽约存款交易中心???????
纽约???????
546
孟买电视中心??????
?孟买???????
560
东京千年大厦???????
东京???????
840
直布罗陀海峡大桥塔门???????
西班牙-摩洛哥???????
1350
表3?
国内高层建筑
建筑名称???????
层数???????
高度（m）???????
用途???????
强度等级???????
年代
北京新世纪饭店???????
31???????
110???????
RC柱???????
C60???????
1998
北京四川大厦???????
32???????
100???????
RC柱??
?????C60???????
**中银大厦???????
53???????
238???????
RC柱???????
C60???????
**中天大厦???????
80???????
322???????
RC柱???????
C60???????
**财政金融中心???????????????
200???????
钢骨混凝土柱???????
C60???????
**鸿昌广场大厦???????
59???????
218???????
RC柱???????
C60???????
92～94
上海金茂大厦???????
88???????
382???????
钢柱加混凝土???????
C60???????
95～97
辽宁物产大厦???????
27???????
102???????
RC柱、墙???????
C80???????
95
**868公寓???????
68???????
260???????
RC柱???????
C60???????
山东齐鲁宾馆???????
44???????
153???????
RC柱???????
C60???????
93～95
**电力大楼???????
44???????
156???????
RC柱???????
C60???????
北京航华科贸中心主楼???????
34???????
142.5???????
RC柱???????
C60???????
**彭年广场???????
52???????
186???????
RC柱???????
C60???????
**中亚发展中心???????
27???????
128???????
RC柱???????
C60???????
****二区大厦???????
32
???????108???????
RC柱???????
C60???????
上海东方实业大厦???????????????
150???????
RC柱???????
C60???????
**英海大厦???????
35???????
132???????
RC柱???????
C60???????
95
**邮政中心???????????????
124???????
RC柱???????
C60???????
**国际留易金融中心???????
50???????
171???????
RC柱???????
C60???????
天津今晚报大厦???????
38???????
137???????
钢管混凝土柱???????
C60???????
**赛格广场???????
72???????
292???????
钢管混凝土柱???????
C60???????
重庆世界贸易中心???????
55???????
210???????
钢管混凝土柱???????
C60???????
**邦克大厦???????
36???????
126???????
钢管混凝土柱???????
C60???????
**环球广场???????
36???????
122???????
钢管混凝土柱???????
C60???????
**南航大厦???????
61???????
204???????
钢管混凝土柱???????
C60???????
广东邮电通讯枢纽综合楼???????
68???????
248???????
钢管混凝土柱???????
C60???????
**中华广场???????
65???????
236???????
钢管混凝土柱???????
C70???
????
**合银广场???????
56???????
213???????
钢管混凝土柱???????
C80???????
1998
**新中国大厦???????
51???????
202???????
钢管混凝土柱???????
C80???????
**富林大厦???????
32???????????????
钢管混凝土柱???????
C90???????
2001
表4?
国内铁路工程
建筑名称???????
强度等级???????
年?
代???????
备?
注
斜拉桥??????
?C50???????
199???????
?
?
**黄河大桥???????
C60???????
1984???????
京广复线江村南桥???????
C80???????
1986???????
**黄河大桥???????
C60???????
1991???????
50m跨度
秦沈高速铁路预
应力24m、32m梁???????
C50???????
1999???????
采用粉煤灰与NSF减水剂双掺技术
青藏线24m、32m梁???????
C50???????
2001???????
采用粉煤灰与NSF减水剂双掺技术
预应力轨枕???????
C60???????
2003???????
???
以上说明我国应用高性能混凝土的数量日益增多，技术水平日益提高，可以设想今后我国高性能混凝土的研究与应用会有一个更大的发展。
二、高性能混凝土的配制
???
（一）技术要求
???
配制普通混凝土的技术指标是和易性、强度、耐久性与经济四项基本要求，大家已熟悉，但对配制高性能混凝土除了上述四项基本要求外还要加上坍落度的经时损失，可泵性指标以及抗裂性指标等。
???
（二）技术路线
上述配制要求主要是通过优选原材料、优选配合比与精心施工三条途径来达到。
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三、优选原材料
???
根据中国土木工程学会高强与高性能混凝土委员会主编的“高强混凝土结构设计与施工指南”（以下简称高强指南）（HSCC-99）第二版中的有关规定，简介如下：
???
（一）水泥
???
宜用525#
以上硅酸盐水泥或普硅水泥，选用时水泥的流变性比强度更重要，与减水剂相容性要好，因此C3A与含碱量要低，不宜用立窑水泥、早强水泥或其他掺混合材水泥；
???
（二）砂子
???
宜用地质坚硬、级配良好的河砂或人工砂，细度模数Mx≮2.6，含泥量≯1.5%（强度>C70级的混凝土≯1.0%且不容许有泥块存在）；
???
（三）石子
???
宜用质地坚硬，级配良好的石灰岩，花岗岩，辉绿岩等碎石或碎卵石，母岩的立方抗压强度fg>1.2fou以上，针、片状≯5%，不得混入软弱颗粒，一般最大粒径Dmax≯25mm，配制C80~C100级时，Dmax≯20mm，对超过C100级以上时，Dmax≯12mm，因为粒径小时，界面周长小，厚度也小，难以形成大缺陷，不仅有利于界面强度，也有利于抗渗性。含泥量≯1%，（配制C80级以上时，≯0.5%），吸水率<1%，石子的粒型、表面性质，石粉含量也很重要，应严格控制。
???
（四）外加剂
???
常用的有高效减水剂、缓凝剂、引气剂、膨胀剂等。
???
1.
高效减水剂
???
宜选用减水率高（>20%），与水泥相容性好，含碱低，坍落度经时损失小的品种，如接枝共聚物、聚羟基羧酸系、胺基磺酸盐类等，两种复合的效果比单一的好，掺量一般为胶结材总量的1.5~2.0%，掺量太多，超过饱和点后，不再提高减水率，并延缓凝结时间；
???
2.
缓凝剂
???
主要用于控制混凝土的凝结时间和硬化速度，以减少坍落度损失，降低放热量，防止早期开裂，对于C3A与含碱量低的水泥，缓凝效果较好，但掺量不宜过多，要严加控制；
???
3.
引气剂
???
掺入引气剂可提高混凝土的流动性、减少离析、泌水，对保证混凝土拌合物的均匀性和硬化后的耐久性很有利，但引气剂要降低强度，故不宜多加，一般以含气量=3~4%来控制其掺量；
???
4.
膨胀剂
???
主要是为了补偿水泥的干缩和自收缩，增加抗裂性并在约束条件下增长强度，我国膨胀剂产品主要是钙矾石类的如UEA、EA、明矾石膨胀剂等，有些复配的产品，其中掺有高效减水剂、缓凝剂甚至矿物细掺料等组合，选用时要注意，这类复配的膨胀剂对水泥也有相容性问题，使用前必须严格检验。另外还要检验掺膨胀剂混凝土，膨胀结束后的收缩量，如果和不掺膨胀剂时的相同，开裂仍然会产生，起不到减缩、防裂作用，因此应选用膨胀结束后收缩量比不掺的小的膨胀剂，掺膨胀剂的混凝土搅拌要均匀，养护要充分，约束条件要保证，否则，也起不到减缩防裂作用，有时反而开裂更甚。
高性能混凝土因水胶比低，早强高，一般不宜掺早强剂，由于防冻剂掺入后，会降低强度，故通常也不宜用。
???
京**高速铁路高性能混凝土技术条件（送审稿）（以下简称送审稿）对原材料的品质更有详细的规定，此处从略。
???
（五）矿物细掺料（掺合料）
???
常用的有粉煤灰，磨细矿渣、沸石粉、硅灰等活性矿物细掺料，现分别简单介绍如下：
???
1.
粉煤灰（F.A）
???
主要活性成分是Sio2,Al2O3，含量越多，活性越高。按CaO含量的多少分为两类，Cao>10%的为高钙灰（C级），具有轻微的自硬性，但因游离Cao高，易造成体积不**使用时要慎重，故应用不广，
Cao<10%的为低钙灰（F级）依其品质又分I、II、III三个级别，见表5。
表5?
GB1596-91
项?
目???????
I???????
II???????
III
细度（45mm筛余）≯%???????
12???????
20????
???45
需水量比≯%???????
95???????
105???????
115
烧失量≯%???????
5???????
8???????
15
SO3≯%???????
3???????
3???????
3
含水率≯%???????
1???????
1???????
/
说明：据初步调查，国内普遍存在的问题是细度不合格，烧失量太大，质量不稳定，正在采取措施加以解决。
???
用于高性能混凝土的粉煤灰通常是I级灰，质量较好的II级灰也可用，《高强指南》规定的高性能混凝土用粉煤灰技术条件（表5）
强度等级???????
需水量比%???????
烧失量%???????
细度（45mm筛）%???????
SO%???????
含水量%
C50~C60???????
≤100???????
≤3???????
≤15???????
≤3???????
≤1
C70???????
≤95???????
≤2???????
≤12???????
≤3???????
≤1
C80???????
≤90???????
≤1???????
≤10???????
≤3???????
≤1
《送审稿》规定粉煤灰品质指标（表6）
?
强度等级???????
需水量比%???????
烧失量%???????
细度%???????
SO3%???????
含水量%???????
Cl￠%???????
活性指标%
???????????????????????????????????????????????????????
7d???????
28d
C30???????
≤100???????
≤3???????
≤12???????
≤3???????
≤1???????
≤0.02???????
≥60?????
??≥75
>C30???????
≤95???????
≤3???????
≤12???????
≤3???????
≤1???????
≤0.02???????
≥65???????
≥80
其中有两项指标要引起注意，一是需水量比应<100%，因它影响流动性和早期收缩，二是烧失量最好<3%，因烧失量大意味着含碳量高，含碳量高吸水率就大，强度低且易风化。对高性能混凝土更加敏感，因此要严加控制，只要含碳量低，细度不必苛求，达不到要求时，可通过粉磨提高。
???
研究表明：掺入粉煤灰后，它对混凝土有以下四种功效。
???
（1）火山灰反应，强度效应（活性效应），粉煤灰中的活性成分与水泥水化生成的Ca（OH）2及含有的硫酸盐产生碱性激发与硫酸盐激发两种反应，即：
???
碱性：xSiO2+yCa(OH)2+zHzO?yCao?xSiO2?zH2O?
(CSH)
?????????
mAl2O3+nCa(OH)2+iH2O?nCao?mAl2O3?iH2O?
(CAH)
???
硫酸盐性：Al2O3+3Ca(OH)2+3(CaSO4?2H2O)+19H2O?3CaO?Al2O3?3CaSO4?31H2O(AFt)
???
并能改变CSH相的形貌，降低Ca/Si比，有利于后强的发挥与耐久性的改善。
???
（2）形态效应，减水作用，粉煤灰多是园珠型颗粒，表面光滑，微珠润滑，且有吸附分散作用对水泥浆起解絮增塑作用，若保持流动性不变即可起到减水作用。
???
（3）微集料效应，增密作用，研究表明粉煤灰粒度分布合理，总体粒度为0.5~300mm，其中玻璃微珠为0.5~100mm,大部分<45mm，其含量约占50~70%，是粉煤灰中的主体，还有一部分漂珠>45mm，及少量粗粒的海绵颗粒10~300mm，大部分>45mm，可见自身颗粒级配良好，其中比水泥颗粒细的粒子则可填充水泥空隙，增加密实度，细化孔径，改善均匀性。
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（4）稳定效应，益化作用，通过上述的火山灰反应，大量消耗掉自由态的Ca(OH)2，使变成结合态，大大降低液相的碱度，从而提高混凝土的耐蚀性。另外还可减少放热、收缩和徐变，提高体积稳定性和抗裂性，有利于耐久性。但却降低了抗碳化的能力。
???
通过上述分析，充分说明，粉煤灰在混凝土中能发挥四大功效，起着不亚于水泥的胶凝作用，是混凝土必不可少的第六组分。问题是要选好、用好、控制好粉煤灰，充分发挥它在混凝土中的有利作用。其掺量通常采用超量取代水泥法（超量系数=1.2）进行配制。
???
2.
粒化高炉矿渣（P.S）
???
粒化高炉矿渣是炼铁高炉排渣时通过水淬（急冷）成粒后，再经磨细而得，主要化学成分有SiO2,Al2O3,CaO与MgO等，通过水淬可以形成大量的玻璃体，另外还含有少量的硅酸—钙或硅酸二钙结晶组分，因此碱性矿渣具有轻微的自硬性，矿渣的活性与碱度，玻璃体含量及细度等因素有关，
???????????????????????
碱度
???
碱度b越大，活性越高，我国的大多数矿渣b>1.8以上。
???
玻璃体含量可以用玻璃化率来表达，玻璃化率a可通过x射线衍射法测**晶化率，再按下式计算。
????????????????????
???玻璃化率a=（1－结晶化率）×100%
???
玻璃化率a越大，活性越高，我国的矿渣多数都在98%以上。美国对掺入混凝土中矿渣的活性指标是，通过28天胶砂强度比来表示的
活性指标
???
fp——在硅酸盐水泥
:
矿渣
:
标准砂=1:1:2.75配比下标养28天的抗压强度；
???
fc——在硅酸盐水泥
:
标准砂=1:2.75配比下标养28天的抗压强度。
???
用水量均按胶砂流动度为110±5%来决定，根据活性指标的大小把矿渣分为80级、100级与120级三个等级，指标越大，等级越高，表示活性越高。
???
研究表明，矿渣粒径>45mm的颗粒很难参与水化反应，所以要磨细，用于高性能混凝土的矿渣要磨细到比表面积超过4000cm2/g，才能充分发挥其活性，减小泌水性，细度越大，活性越高，但磨得太细，早期水化热大不利于降低混凝土的温升，而且混凝土早期的自身收缩也会随着磨细矿渣掺量的增加而增大，况且粉磨矿渣要提高成本，所以不宜磨得太细，但磨细矿渣比普通矿渣优越，掺入混凝土中可以取代部分水泥，可提高流动度，降低泌水性，早强相当，但后强高耐久性好，掺30%时，可提高强度22%左右，试验表明，磨细矿渣的最佳掺量是30~50%，最大掺量可到70%，此时水化热可降低，自身收缩也可减小。
???
《高强指南》规定，用于高强高性能混凝土的磨细矿渣，应符合下列质量要求：
???
比表面积>4000cm2/g
???
需水量比≯105%
???
烧失量≯5%
《送审稿》规定矿渣粉品质指标（表7）
比表面积≥4000cm2/g
流动度比≥100%
烧失量≤1%???????
活性指标
???????
7d???????
28d
???????
≥75%???????
≥95%
《送审稿》规定，掺合料的掺量要求如下表（表8）
强度等级???????
50%粉煤灰+50%矿渣粉%???????
矿渣粉%???????
粉煤灰%
C30~C45???????
20~40???????
25~35???????
20~25
C50???????
20~30???????
20~30???????
15~25
C60???????
25~35???????
30~40???????
20~30
???
3.
沸石粉（F矿粉）
???
一种天然的碱金属和碱土金属的含水铝硅酸盐矿物，常用的是斜发沸石与丝光沸石，经磨细而成。
???
主要成分有SiO2,Al2O3,Fe2O3,CaO等，是一种结晶矿物，其中含部分可溶性SiO2与Al2O3，参予火山灰反应。
???
构造上具有含水微晶质架状构造，开放性较大，有很多大小均匀的孔道和空腔的特点，因此具有良好的选择吸附，离子交换和催化的特性，其化学活性很大。
???
其掺量：最佳15~20%，适宜25~30%，极限35~45%，超过45%强度开始下降。
???
4.
硅粉（S.F）：是生产硅铁，电收尘所得废料。
???
主要成分是SiO2=86~95%，无定形物质，活性极高。
???
表观密度250~300kg/m3，密度2.2，空隙率高达90%以上，为细小球状颗粒d平=0.1~0.2mm
，比表面积S=18~22m2/g，是水泥的20~30倍，需水量比高达134%，SF取代水泥每增加1%（约5kg），需水量增加7kg，SF取代水泥每增加1%，减水剂增加0.05%。
???
品质标准可参照我国水工混凝土暂行标准执行
???
SiO2≥85%,W≤3%，烧失量≤6%
???
火山灰活性指数≥90%，细度45mm筛余≤10%,比表面积S>15m2/g
???
均匀性指标，密度与均值偏差≤5%，细度与均值偏差≤5%
???
掺量：以7~9%最佳，适宜量5~15%，极限量10~20%，超过20%不经济，作用不大。
???
研究表明：上述几种矿物细掺料的使用宜采取以下几种措施效果更好。
???
即：超细粉磨，多种复合，开发势能作用，大掺量的应用，建立可持续发展战略。
???
（1）超细粉磨：磨细至8000~10000cm2/g，d平=10~8mm.
???
特点：充分发挥潜在势能——比表面积大，促进火山灰反应，发挥其潜在活性。
???
显著提高“三大效应”——即提高“活性、粒形、微集料”三大效应，改善微级配密实化。
???
充分发挥粉体效应——降低泌水，增加粘稠性，减少坍落度损失改善界面结构。
???
（2）多种复合：将粗细不同的不同种类的掺合料复合，利用各自的特点，取长补短，各发挥各自的优势、优势互补。
???
特点：改善微结构和微级配——调整相组成和微级配，结构更加密实和强化改善界面结构和孔结构——缩小过渡带，提高均匀性，减小孔径，充分发挥“三大效应”：
???
①
强度效应——W/C<0.4，不能全部水化，若加入超细粉体，可吸收CH，捉进水泥水化，提高水化率。
②
粒形效应——硅灰多为球状，掺量≤5%时，是高稀度悬浮体，能阻止水泥沉淀更易于流动，产生“滚珠效应”，可增大流动性，改善可泵性，减少坍落度损失，但掺量太多>5%，将因比表面积太大而增加需水量，使流动性降低，阻力增大，可泵性变差。
③
微集料效应——从粒径分析，硅灰最细，磨细粉料次之，水泥最粗，三种材料组合，互相填充，可达到最密实，三者之间存在一个最佳配合可通过试验确定。
???
《高强指南》与《送审稿》都规定，为了防止产生碱骨料反应，所有原材料中的总含碱量1M3混凝土中不得超过3kg，为了防止钢筋锈蚀，所有原材料中的Cl离子总含量，
对一般条件下的钢筋混凝土结构≯0.2%?C
???
处于朝湿条件下的钢筋混凝土结构≯0.1%?C
???
对预应力钢筋混凝土结构≯0.06%?C
???
对上述所用的六项材料（包括水）初步选定后，需按国家标准或规范严格进行检验，品质合格后方能使用。
?
?
四、优选混凝土配合比
???
（一）配合比设计的基本原理
???
根据前述配制高性能混凝土的技术路线，混凝土配合比设计的目标，是要确定能满足工程技术要求的各种材料用量，配合比设计原理与普通混凝土基本相同，仍然依据三大法则，但也有不同之处。
???
1.
水灰比（或灰水比）法则
???
水灰比法则是指混凝土强度与水泥强度成正比，与水灰比成反比，具体可用强度公式表示如
根据这一法则确定水灰比，以保证混凝土的强度和耐久性，对高性能混凝土，由于将矿物细掺料当作胶结材的一部分因此计算的应该是水胶比（或胶水比）。
???
2.
最大密实度法则
???
该法则的基本思路是各项材料互相填充空隙，以达到混凝土密实度最大，换言之就是各项材料的密实体积总和等于1M3绝对密实的混凝土，即：
???????????????????????
V水泥+V掺合料+V砂+V石+V水+V气
=
1M3的混凝土。
根据这一法则可确定配合比中的浆集比与砂率，以确保混凝土的强度、耐久性与经济性。
???
3.
最小单位用水量法则
???
根据这一法则，可在水胶比一定及原材料一定的情况下，确定能满足混凝土工作性的最小用水量，这和普通混凝土中的恒用水量法则相似。
???
对高性能混凝土，由于骨料最大粒径和坍落度的波动范围很小，（分别是10~25mm与18~22cm），而且坍落度还可通过调整高效减水剂来控制，因此普通混凝土的恒用水量法则对高性能混凝土就不太适用，而改用最小单位用水量法则，但出发点两者是相同的。
???
根据上述三大法则，可以初步确定混凝土配合比中的水胶比、浆集比、砂率与最小单位用水量这四个最基本的参数，再通过一定的方法，根据经验和试配确定外加剂和掺合料的用量。
???
（二）配合比设计方法
???
由于高性能混凝土使用的原材料较多，技术要求较高，目前尚无统一的计算方法，各国都是根据本国的实际情况提出的设计方法，而且都是经验试验法，虽然各国的设计方法各种各样，但都遵循上述三大法则，所以方法并不重要，重要的是上述三大法则，这是基础，方法很多，下面只介绍一种常用的方法供参考。
???
该法也是一个经验—试验法，具体思路是将混凝土按密实体积分为两大部分：
???
胶结材料浆体
=
水泥
+
水
+
外加剂
+
掺合料
???
骨料基体
=
砂
+
石子
???
需要确定的参数为：水胶比、用水量、浆集比、砂率、外加剂掺量、掺合料掺量等6项。
???
具体可分三大步骤1.
先计算空白混凝土的初步配合比，2.
根据经验初步确定外加剂与细掺料的掺量，通过流动性的试验调整，和抗裂性的对比试验确定基准配合比，3.
再经过强度与耐久性试验调整，确定试验室理论配合比，最后通过含水率的换算确定施工配合比。
???
《送审稿》对混凝土配合比参数的限值提出了如下的要求
表9
结构类型???????
最低强度等级???????
最大水胶比???????
最小水泥用量kg/m3???????
最低胶结材总量kg/m3
灌注桩???????
C30???????
0.39???????
275???????
400
承台，墩台，隧道，涵洞???????
C30???????
0.39???????
275???????
380
涵洞盖板???????
C30???????
0.38???????
275???????
360
支撑垫石???????
C40???????
0.38???????
275???????
360
挡土墙???????
C30???????
0.38???????
275???????
360
梁???????
C50???????
0.35???????
300???????
480
轨枕，轨枕板???????
C60???????
0.32???????
300???????
480
电杆，接触网支柱???????
C50~C55???????
0.32???????
300???????
480
管桩???????
C80???????
0.32???????
300???????
480
小型预制构件、块???????
C30???????
0.32???????
275???????
380
梁面防水保护层???????
C40???????
0.37???????
275???????
400
桥梁封端???????
C50???????
0.32???????
275???????
480
（三）配制的三大技术关键
???
在配合比设计过程中两次试验调整是很重要的两个阶段，要解决好两次试验调整，必需掌握三大技术关键。
???
1.
合理使用各种外加剂的技术，包括外加剂的选用，各种外加剂间的复合，外加剂的最佳掺量，如何达到与水泥间的相容性良好，混凝土坍落度经时损失小的要求，可先确定不同的组合，通过与水泥的相容性对比试验，进行优选，因此相容性对比试验很关键。
???
2.
合理使用掺合料的技术，包括掺合料的选用，各种掺合料间的复合，掺合料的掺量，可选确定不同的方案，通过流动性，抗裂性，强度与耐久性对比试验，进行优选，其中流动性与抗裂性对比试验最关键。
???
3.
卓有成效地控制混凝土开裂和防裂的技术，包括原材料选用，水化热控制，配合比参数（水胶比，用水量）的控制，施工中温度的控制，养护措施的保证等，也是先确定几种方案，通过抗裂性对比试验进行优选。
???
因此为了能配制出优良的高性能混凝土，必需热练掌握这三大技术关键。
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五、精心施工
?
???
搅拌（上料顺序，裹砂石）——运输（保坍）浇注（可泵性指标）——养护（保湿，控温协调好）——拆模（防裂）
???
《送审稿》提出施工控制要点如下：
???
施工前——原材料、配合比检验
???
施工中——工作性，强度，耐久性的型式检验与日常检验。
???
施工后——控制裂缝，普通砼≯0.2mm，预应力砼≯0.1mm，结构实体——非破损测强，在位侧抗渗，钻芯测耐久，以及测保护层厚度等。
?
六、技术性能及其检测
???
（一）工作性
???
《送审稿》对此有明确的规定，高性能混凝土拌合物的性能根据不同结构应满足相应的坍落度、含气量、泌水率与温度的不同要求。
???
普通混凝土的工作性是用坍落度来评价的，从流变学的观点看，坍落度表征的是拌合物的屈服值，只反映其流动能力的大小，而反映不出流动的快慢，这需要用塑性粘度的大小来反映，若坍落度相同，粘度大的流动慢，施工时填充模型的速度就慢，粘度过大就会增大施工难度，粘度小，流动快，施工方便，但粘度过小易产生离析与泌水使均匀性变坏，因此要控制好粘度的大小，对普通混凝土，由于用水量大，水胶比大，振捣施工，粘度的影响并不突出，用坍落度一项指标就够了，但对高性能混凝土来说，由于用水量少，水胶比低，掺有高效减水剂和矿物细掺料，使拌合物呈现出：坍落度大、粘度大、均匀性好（不离析、泌水少）的特点，而且多数是泵送施工，有的还是免振自流平施工，粘度的影响就十分突出，因此单靠坍落度一项指标就不够了，这需要一项表征粘度大小的指标，目前国际上已提出了很多种测试工作性的新方法试图解决这一问题，常用的有
L形流动试验，O形（或V形）漏斗试验、充填性试验、钢筋通过性试验、砂浆流变试验等等。据反映，上述方法尚不理想，正在不断改进完善之中。
???
目前国内一般的作法是：
???
1.
坍落度试验
???
先按正规试验方法，测出坍落度S与扩展度D两个指标；再用倒置的坍落度筒，测定筒内拌合物自由下落的排空时间ts。这就是粘性指标。
???
《高强指南》要求，泵送混凝土坍落度S定为120～200mm，ts是粘度指标，当ts
=
5～25s时，表示拌合物粘度良好，其扩展度D值宜>500mm，当ts<5s时说明粘度太小或>25s时，粘度又太大，都表示粘度不好工作性差，需再作调整。
??
?2.
坍落度经时损失测定
???
随着时间的推移，混凝土中的水分因不断水化和蒸发而被消耗，水泥浆由于不断水化而变稠，使拌合物的流动性不断降低，造成坍落度的经时损失，这是一个正常的物理化学过程，对用水量大，水胶比大的普通混凝土，影响并不很大，但对用水量小，水胶比小的高性能混凝土影响就很大，给施工造成很大困难，减水剂的减水率越大，这种损失越大，温度越高，损失越快，水泥和减水剂的相容性越差，损失也越大，此外，还与减水剂的品种，掺量与掺入方式有关。因此，在作坍落度试验的同时，应作坍落度经时损失的测定，一般分
30min、60min、90min至120min四个档次的测定，根据工程要求确定档次，要求在选定的档次时间内，损失不应大于1～2cm。
???
3.
L形流动试验?
（详细测试方法参见《高强指南》第12章附录C）
???
试验仪简图如图2。测定时，将拌合物一次装入筒内，捣插15次，将表面抹平，快速抽出隔板，并掐表计时，测定拌合物坍落的高度ls，自筒内流出的长度lf及其所需时间tf。
???
ls—L坍落度(mm)???????????????????????
lf—L流动度(mm)，流动速度Vf
=
lf/tf
(mm/s)
?
?
?
?
?
?
?
?
图2?
L形流动仪简图
???
根据不同实际情况，确定合适的指标。
???
对免振自密实混凝土还要进行V形（或O形）漏斗试验，充填性试验及钢筋通过试验等，因这些试验尚未普遍使用，也不稳定，故暂不作介绍。
???
4.
可泵性指标的测定
???
对泵送混凝土的工作性，要求流动性大，粘聚性和保水性好，因此，除了需作上述三项试验外，尚需作压力泌水率的测定，目的是为了防止在泵送过程中，由于管道中压力梯度过大，或管道过于弯曲，管道变径过大而出现的“脱水现象”，导致水分通过骨料空隙渗透使骨料聚结引起阻塞堵管的严重后果，压力泌水率是通过压力泌水率仪进行测定的，测定时，将混凝土拌合物装入筒内，开动千升顶，使拌合物在
3.5MPa的压力下产生泌水，分别经历10秒和140秒时测定泌水体积V10与V140，计算出两者的差值或比值。
???
即：???????
DV
=
V140－V10
???????????????????????????????????????
或???????
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
图3?
压力泌水率差值与坍落度的关系
?
???
差值DV越大，保水性越好，可泵性好，比值S1越小，保水性、稳定性越好，可泵性也越好，比值S2则越大，可泵性越好。对坍落度10～16cm的拌合物，压力泌水率总量宜控制在40～70ml，坍落度>16cm的拌合物，压力泌水率总量宜控制在70～130ml。其差值DV宜控制≮50ml。DV与坍落度的关系如图3所示。图中显示，OP曲线是可泵区与不可泵区的分界线，其差值DV与坍落度的关系一目了然，要使坍落度和DV的交会点处在可泵区才行。
???
5.
高效减水剂与水泥的相容性
???
拌合物的流动性，普通混凝土主要靠加水量来调整，而高性能混凝土主要靠高效减水剂来调节，因此在低用水量，低水胶比条件下，高效减水剂与水泥间的相容性就十分重要，所谓相容性，就是以低掺量能获得高减水效果，产生大流动性并能保持较长时间而不损失。在选定水泥和高效减水剂品种时，就要考虑两者的相容性，并通过相容性的检测进行优选。
???
《高强指南》第12章附录B提出了相应的检测方法，简单来讲，就是将不同品种的减水剂，用不同掺量掺入水泥净浆中，参照混凝土外加剂匀质性试验方法GB8077-87规定的净浆流动度试验方法试验，即用微形坍落度筒，见图4，测定净浆流出时间tf与流动度D(mm)。
?
?
?
?
?
?
?
图4
???
然后，按加水后10min、20min、30min和60min，分别测定净浆流动度，并绘制流动度随时间变化的曲线，根据减水剂与水泥不同的组合，得出一系列相应的流动度～时间曲线，从中对比优选，以掺量最小流动度损失最小为最佳组合，此时相容性最好。如图5。图6表示的是掺量与流出时间tf的关系，P点是饱和点，表示是最合适的掺量，30min与10min两条曲线间的距离表示流动度的损失，距离越大，损失越大，图6中所示组合1的两条曲线间的距离比组合2的小，且P1
?
?
?
?
?
?
?
?
???
??????图5?
流动度与时间的关系曲线???????????????????????????????????????
图6?
掺量与流出时间关系
?????????????????
组合1比组合2好?????????????????????????????????????????????????????
组合1比组合2好
???
影响相容性的因素主要有：
???
1.
水泥成分：C3A、碱含量与石膏含量越多，相容性越差，硬石膏比二水石膏相容性差。
???
2.
减水剂品种：木钙类，羟基羧酸类的相容性较差。
???
3.
掺合料：粉煤灰相容性最好，其次是矿渣、沸石粉，以硅灰最差。
???
（二）强度
???
《送审稿》规定：对现浇混凝土，要求24h标养试件抗压强度≤12Mpa，目的是为了提高抗裂性，28d标养试件与28d同条件养护试件抗压强度，均要求满足设计要求，56d标养试件抗压强度要求≥110%设计强度值，对预制构件（如轨枕，电杆，预应力梁等），其28d标养与同条件养护的试件强度均应满足设计要求，56d标养试件强度要求≥110%设计强度值。
???
高性能混凝土的强度不仅一般都很高，而且早强也高，高强混凝土多数是高性能混凝土，但高性能混凝土不一定是高强的。由于用水量少，水胶比低，掺有矿物掺合料，在强度发展与检查性试件的测试上，具有与普通混凝土不同的特点。
???
1.
试件强度与结构实际强度的差别
???
按现行规范，结构物的强度都是以标养的试件强度来表征的，这对普通混凝土结构来讲是合适的，但对高性能混凝土来说就不合适了。因为结构物体积大，由于高性能混凝土的水胶比小，用水量低，水泥用量多，内部水化热很大，混凝土温升就很高，一般都大大超过20℃，强度发展就很快，而试件体积小，标养温度为20℃，混凝土温升低，强度发展慢，所以标养强度大大低于结构物实际强度，因此标养的试件强度就不能代表结构物的实际强度，如果采取试件与结构物同条件现场养护，两者强度相差也很大，因此有人提出试件按“温度跟踪养护”（同温养护），即在结构物内部布点测温，按测定的温度养护试件，并随时调整养护温度，使试件与结构物内部始终保持相同温度。这样处于同温养护的试件强度才能代表结构物内部的真实强度。
???
因此《高强指南》指出，对于重要工程，应同时抽取多组标准立方体试件，分别进行标准养护、密封下同温养护和密封下的标准温度（20±3℃）养护，以对实际结构中的混凝土强度作出明确评估。
???
2.
试件破坏特征的变化与尺寸效应
???
研究表明：普通混凝土受压破坏时，当应力达到破坏荷载的30～40%时就出现初裂，随着应力增大，裂缝增多，互相联锁，逐渐破坏，破坏路径绕过粗骨料，破坏面粗糙，无响声，再加上环箍效应的作用，使试件破坏成双锥体形。而高性能混凝土就不同，强度很高，受压时当应力s达到破坏荷载的65～75%时，才开始开裂，初裂出现较迟，当应力达到80～90%时，裂缝主要集中在过渡区彼此并不联锁，当应力达到破坏荷载时，破坏突然发生，有响声，破坏线穿过骨料，破坏面平滑，形成劈裂性破坏，两者受压时的s～e曲线见图7。
?
?
?
?
?
?
?
?
图7?
受压时s～e曲线
???
试验表明，高性能混凝土受压破坏时，增大了各项影响因素的敏感性，如试件尺寸误差，形状规整度，表面光洁度，位置偏心度，试验机的刚度，压钣厚度，球座灵敏度，加荷速度，试件含湿量，试件取出时间长短等因素，对测试结果的影响都十分突出。
???
最后导致试验结果离散性很大，因此要求抽查试件应多留几组，而且试验时要严格仔细，每一步都要规范化，提高试验精度。由于离散性的增大，使尺寸效应也变大，试验表明，不同尺寸的折算系数随强度的增高而变小，《高强指南》规定由10×10×10cm试件，折算成标准尺寸15×15×15cm的折算系数按表10取用。
表10?
混凝土立方抗压强度折算系数K
fcu,10?
(MPa)???????
K???????
fcu,10?
(MPa)???????
K???????
fcu,10?
(MPa)???????
K
<55???????
0.95???????
66～75???????
0.93???????
86～95???????
0.91
56～65???????
0.94????
???76～85???????
0.92???????
>96???????
0.90
???
（三）耐久性
???
混凝土材料的耐久性对结构物的使用寿命、维护和安全具有极重要的作用，历来统计资料表明，结构物在使用过程中的失效、破坏、突发事故的发生，都是由于耐久性不够引起的，而不是强度欠缺所致。就国内来说，据1986年国家统计的和建设部的统计，在46.8亿m2的城镇房屋中，就有半数需要进行修缮和加固，其中有10～12亿m2，需亟待加固改造才能正常使用。另据1995年统计，在60亿m2城镇民用建筑中，有30亿m2需要加固，其中10亿m2急需修理加固。
???
公路方面，据2000年全国公路普查，危桥有9575座，达323,451延米长，每年所需维修费达38亿元。
???
铁路方面，据1994年秋调查统计，铁路桥梁有6137座，存在不同程度的劣化损害，约占桥梁总数的18.8%，有3000多孔发生锈蚀，2300预应力梁顺筋开裂，所需修补加固费约
4亿元，另据2003年秋的调查，全路有失格桥梁7352座，约占桥梁总数的18.15%，其中发生顺筋开裂的3345孔，大面积锈蚀的3390孔，T型梁横隔版断裂的3000多孔，其中兖石线的桥梁，交付使用仅7～8年，就因碱骨料反应而开裂，已投入大量资金进行修补。失格隧道3711座，约占隧道总数的65.5%，其中严重漏水的1763座。导致了钢轨锈蚀，道床翻浆冒泥，电力牵引设备漏电，造成严重的事故隐患，影响正常运行。另外还有严重腐蚀的隧道1948座，其中成昆线的部分区段，交付使用仅3年，就有22座发生腐蚀，近年来，已投入大量资金用于维修，改造和加固。
???
港工工程腐蚀更为严重，据不完全统计，华东、华南27座**、引桥有74%已腐蚀破坏，华南地区使用7～25年的18座**码头、引桥，其中有腐蚀破坏的就占89%，61座水闸使用了4～20年，有腐蚀破坏的占875，有的码头，建成5～10年就产生腐蚀破坏，从上可知，结构物腐蚀破坏数量之大，范围之广，速度之快是惊人的，这都是耐久性不良造成的，充分说明混凝土耐久性的重要，应引起我们足够重视的。正是由于多年来上述工程结构不耐久，改变过去只重视强度，忽视耐久性的传统观点，大胆提出配制以耐久性设计为中心的高性能混凝土新概念。采用低用水量，低水胶比，掺外加剂和矿物细掺料，都是为了提高耐久性，所以高性能混凝土的核心是耐久性，显然它的耐久性是很好的，耐久性差的不能称为高性能混凝土。无能是抗渗、抗冻、抗蚀、抗碳化、抗碱骨料反应等各方面都比普通混凝土高很多。砼耐久性问题，出现四个新观点。1.
砼结构应以耐久性设计为重点，改变传统的以强度为中心的旧观念。2.
强调耐久性的整体论即多种因素共同作用造成砼的劣化和破坏，改变传统的某个单因素作用的旧观念。
如：荷载+冰冻???????????????
荷载+冰冻+腐蚀
???
荷载+腐蚀???????????????????????
荷载+渗透+碱骨料
???
荷载+渗透
???
荷载+碱骨料反应
???
3.
提出耐久性的定量化设计的新观点，改变传统模糊设计的旧观念，根据不同环境，不同结构确保耐久使用寿命为目标。
???
4.
提出耐久性多个环节的相互配合，共同协作的新观点，改变传统由单个部门负责的旧观念，即要求设计部门，施工部门与运营使用部门三方分工合作，互相配合，共同保证结构物的耐久性。
为了保证高性能混凝土的高耐久性，中国工程院土木水利与建筑学部经过几年的试验、研究与验证，提出了《混凝土结构耐久性设计与施工指南》CCES01-2004）（以下简称耐久性指南），《耐久性指南》规定：结构耐久性包括设计、施工与使用中的维护三方面，从设计上，把结构物的使用寿命按其重要性分为100年、50年与30年三个等级，环境因素按作用程度分为：可忽略（A）、轻度（B）、中度（C）、严重（D）、非常严重（E）与极端严重（F）六个等级。混凝土原材料选用的原则是：尽可能选用C3A与碱含量低，水化热低的水泥；应选用坚固耐久，级配合格，粒形良好的洁净骨料，其中粒形和级配更重要；应选用优质、高效的减水剂和引气剂；应选用优质的矿物细掺料。在混凝土配比上，要求按结构使用寿命等级和环境作用等级，限制最大水胶比和最小胶结材用量，见表11，但同时也要限制胶结材的最大用量和用水量。因用水量少，水胶比就低，在低水胶比（<0.40）的条件下，粉煤灰才能充分发挥作用，对耐久性有利，另外用水量少，整个水泥浆体的体积就小，骨料占的体积就大，对抗渗和抗氯离子扩散很有利，所以关键是要降低用水量。施工方面，也有相应的规定，另外还增加了考虑耐久性的构造措施和裂缝控制，特别是根据使用寿命等级与环境作用等级，提出了保护层的最小厚度和能允许的最大裂缝宽度，见表12。作为施工人员，在施工过程中应设法满足这些要求，以确保混凝土的耐久性。
???
《送审稿》规定，抗冻性要求，56d令期时抗冻融循环次数（快冻法）≮300次，抗渗性要求56d令期时抗渗等级应≮S20，抗cl￠渗透性要求56d令期时cl￠渗透值≯1000库伦，抗中性化要求水/胶≯0.4，抗裂性要求现浇混凝土标养24h抗压强度≯12MPa
，耐腐蚀性要求56d令期时耐环境水或土壤中有害离子腐蚀极限允许浓度≮设计值，体积稳定性要求56d令期时干燥180d收缩值≯5′10-4,徐变度要求加荷180d的徐变度≯40′10-6/MPa，抗压疲劳强度，要求56d令期时，当循环特征系数r为0.15，200万次疲劳后，抗压强度折减系数≮0.6，抗碱骨料反应性要求骨料的碱活性≤0.10%和混凝土的碱含量限值应满足≯3kg/M3。
表11?
最低强度等级、最小水胶比、胶结材最小用量(kg/m3)
???????????
使用年限
环境作用级别???????
一级（100年）???????
二级（50年）???????
三级（30年）
A???????
C30,?
0.55,?
280???????
C25,?
0.60,?
260???????
C25,?
0.65,?
240
B???????
C35,?
0.50,?
300???????
C30,?
0.55,?
280???????
C30,?
0.60,?
260
C???????
C40,?
0.45,?
320???????
C35,?
0.50,?
300???????
C35,?
0.50,?
300
D???????
C40,?
0.40,?
340???????
C40,?
0.45,?
320???????
C40,?
0.45,?
320
E???????
C45,?
0.36,?
360???????
C40,?
0.40,?
340???????
C40,?
0.40,?
340
F???????
C50,?
0.32,?
380???????
C45,?
0.36,?
360???????
C40,?
0.36,?
360
表12?
表面裂缝计算宽度的允许值(mm)
使?
用?
环?
境???????
钢筋混凝土???????
预应力混凝土
氯离子腐蚀环境???????
0.1???????
一级裂缝控制
干湿交替和水冻环境（无氯盐和硫酸盐）???????
0.2???????
二级裂缝控制
水中和土中环境（无氯盐和硫酸盐）???????
0.3???????
二级裂缝控制
干燥环境???????
0.4???????
0.2
???
关于耐久性质量的检验，《耐久指南》规定，从现场拌合物中取样，需测定含气量、抗冻等级与氯离子侵入性三项指标，关于含气量与抗冻等级的测定可按现行标准方法测定，没有变化，但以氯离子侵入性指标表征抗渗性的测定方法有很大变化。由于高性能混凝土密实性的提高，低水胶比（<0.35）的高性能混凝土用现行的抗渗仪测试几乎不透水；甚至超过C30以上等级的高性能混凝土几乎都能符合抗渗标号的要求，说明现行抗渗标号的测定，不能全面反映高性能混凝土对外界水、气的渗透性能，更不能反映氯离子、硫酸根离子等的扩散性能，必须寻求新的测试方法来取代现行的水压法。
???
一种新的方法是气压法测混凝土的渗透性能，基本原理是在一定压力下，测定气体在混凝土介质中渗透、扩散的情况，待稳定后测出渗透过的气体体积Q，按下列公式计算出气体的渗透系数K。
???????????????????????????????
???
L—试件厚度（cm）
???
P1—透气压力(MPa)
???
P2—大气压力（MPa）
A—试件透气面积（cm2）
ga—空气单位容积质量，1.205×10-5(N/cm3)
Q—单位时间平均透气量（cm3/Sec）
???
测试精度可达10-12cm/sec，能正确的反映低水胶比**度混凝土的抗渗性能，要求气密性的混凝土，要求渗透系数K达到10-12cm/sec数量级的水平。
???
《耐久指南》附录B提出了“混凝土氯离子扩散系数快速测定方法”，基本原理是利用浓度差，按扩散理论，将试件浸泡在含5%Nacl的KoH溶液中，接上电源，通过电子快速迁移，测出不同时间下的电流电压与温度变化，然后再测出氯离子扩散深度，最后计算出氯离子的扩散系数DRCM（m2/s）。
???
测出DRCM后，再按表13控制。
表13?
混凝土抗氯离子侵入性指标
使用年限级别???????
一级（100年）???????
二级（50年）
作用等级
抗侵入性指标???????
D???????
E???????
F???????
D???????
E???????
F
氯离子扩散系数DRCM(10-12m2/s)28天???????
<8???????
<5???????
<4???????
<10???????
<7???????
<5
电量指标(56天)库仑???????
<1200???????
<800??
?????<800???????
<1500???????
<1000???????
<800
???
另外也可按美国ASTMC1202快速电量测定法，测定的是通过试件的电量，用库仑值表示，当电量小于1000库仑时，认为抗氯离子性能优良，具体控制指标见表14。
七、发展前景
从80年代出现高性能混凝土以来，各国政府都非常重视，投入大量人力、物力、财力进行研究，促进进一步完善和发展，法国1996年提出“高性能混凝土2000”项目，投入550万美元，美国作为长期研究项目从1994年起，10年内投入2亿美元，进行研究和开发，瑞典1991～1997年出资5200万克朗，实施高性能混凝土的研究计划，还有日本，加拿大，挪威等国家，也投入了大量资金在研究，我们虽然也在研究，但资金不足，缺乏统一规划，低水平和重复的研究较多，和欧美比，尚有一定的差距
在研究内容上着重以下五个方面：
（一）原材料，以研究C3A碱含量低的低热水泥，以及高性能水泥。在外加剂方面，正在研究新一代多功能的复合型的高效减水剂，如有机共聚物，接枝共聚物等；
（二）配合比设计：计算机化正在逐步完善；
（三）在性能方面，超高强高性能混凝土的研究，正在各国蓬勃开展，法国已推出抗压强度可达800Mpa的活性细粒混凝土（RPC），引起了人们极大的关注。其次是免振自流平大流动性高性能混凝土的进一步完善和提高，另外，高抗裂性纤维高性能混凝土也是今后发展方向之一，以解决因自收缩开裂和脆性大的问题；
（四）检测方法上，对相容性试验，拌合物的流动性指标、粘性指标，可泵性的测试都需要进一步完善和提高，还有硬化后混凝土抗渗性，氯离子扩散，耐腐蚀性能等一系列的检测技术，都需要研究解决；
（五）应用方面：一个重要方面是如何向绿色高性能混凝土方向发展，尽量少用熟料水泥，多用掺合料，推广大掺量技术，节能、节资源，改善环境，另一方面是要扩大使用范围，尽量向中、低强度等级（C20～C40级）方面延伸扩大，除此之外，结合铁路部门的具体情况，铁科院的某些研究人员提出了以下的要求和希望：
1.
加强新一代氨基磺酸盐系（ASF）和聚羧酸盐系（POC）高效减水剂的推扩应用。特点是掺量小，减水率高，坍落度损失小以及含硫酸钠、总碱量低，且不含氯盐。
2.
推扩适度高掺量（30%）粉煤灰和高效减水剂的双掺技术,目前粉煤灰的掺量较低，未能充分发挥粉煤灰的功效，比水工、建工、港工系统有一定差距。铁科院推出如下的掺量：
C50～C60级结构高性能混凝土???
20～30%
C25～C45级结构高性能混凝土???
20～40%
C10～C20级填充性混凝土???????
30～60%
???
3.
推荐的配合比：粉煤灰掺量20%，FDN0.8%
混凝土等级???????
原材料（kg/m3）???????
水胶比???????
坍落度
（cm）???????
抗压强度
(MPa)
???????
水???????
水泥???????
粉煤灰???????
FDN
减水剂???????????????????????
5d???????
28d
C60???????
165???????
456???????
114???????
4.6???????
0.29???????
18~22???????
61.8???????
79.2
青藏线高性能砼的技术要求
?
一、特殊性能要求：低温早强，高抗冻，高抗渗，低收缩，耐腐蚀，内外温差应力小，耐风蚀，对冻土热扰动小。
二、砼类别：根据结构所处环境及功能不同，可分为：
???
恒负温现浇砼——多年冻上层钻孔灌注桩。
???
正负温现浇砼——承台，扩大基础，墩台等
???
正负温防渗砼——隧道衬砌
???
蒸养混凝土——预制梁，轨枕，涵管，打入桩等。
三、技术对策：
???
1.
采用32.5，42.5级普硅水泥，高抗硫水泥，中热水泥
???
2.
尽量降低水泥用量和水胶比——见表14
???
3.
拌合物的坍落度满足泵送要求。
???
4.
掺加多功能复合型外加剂（减水、早强、防冻、引气，保坍）与矿物细掺料。
???
5.
采用含泥量低，坚固性好，针片状少的连续级配砂石料。
???
6.
加强养护按施工养护环境温度分别为O0，-100C，-200C考虑（正负温现浇砼），蒸养养护温度最高≯500C（桥梁），≯600C（轨枕）
水胶比，水泥用量控制表（表14）
?
砼类别???????
水泥品种???????
水胶比???????
水泥+外加剂+粉煤灰（kg/m3）???????
外加剂(%)???????
粉煤灰(%)
灌注桩???????
32.5普硅???????
≤0.40
≤0.38???????
400~440???????
10???????
10~15
基础???????
32.5普硅???????
≤0.39???????
380~420???????
10???????
10~15
墩台，衬砌???????
32.5普硅???????
≤0.38???????????????????????
挡墙???????
32.5普硅???????
≤0.37???????????????????????
梁体???????
42.5普硅???????
≤0.34???????
480~500???????
10???????
5-15
轨枕???????
42.5普硅???????
≤0.28???????????????????????
电杆???????
42.5普硅?
??????≤0.34???????????????????????
四、推荐使用DZ型高性能砼
???
特点：1.
超塑化，坍落度200mm，不泌水，不离析，便于施工
???
2.
负温增强效果明显，在-200C条件下，7d，28d抗压强度比同期基准砼分别提高20%~40%和10%~25%。
???
3.
对冻上层热扰动小，入模温度在500C时，离钻孔灌注桩表面20cm处冻土的最大温升为30C，1m处为0.660C，2m处为0.210C
???
4.
保坍性好，1h损失20~30mm。
???
5.
凝结时间适宜，初、终凝差一般为30~60min以内。
???
6.
使用温度范围广，10~200C。
???
7.
高耐久性，抗冻>300次，
极限浓度达15000mg/L，Cl渗透值<1000库伦，风蚀磨耗率<0.5kg/m2，碱骨膨胀率下降50%.
高性能混凝土的配制与应用 本文关键词：配制，高性能混凝土
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