1、高 強(qiáng) 混 凝 土,一、概述,混凝土按強(qiáng)度分為: 1.普通混凝土:強(qiáng)度 50MPa； 2.高強(qiáng)混凝土:強(qiáng)度 50MPa； 3.高強(qiáng)混凝土:強(qiáng)度 100MPa 高強(qiáng)混凝土發(fā)展經(jīng)歷了個(gè)階段： 1、靠壓力振動(dòng)和降低水灰比獲取高強(qiáng)度； 2、使用高效減水劑； 3、高效減水劑和礦物質(zhì)粉料并用應(yīng)。,二、原材料,（一）水泥 1.品種：應(yīng)首選硅酸鹽水泥，有利于提高強(qiáng)度，如果設(shè)計(jì)強(qiáng)度不很高，普通水泥、礦渣水泥也能滿足要求。 2.礦物成分：C3A 的含量不宜超過(guò)8%， C3S含量比較低的水泥更適合高強(qiáng)混凝土。 3.強(qiáng)度等級(jí)：水泥強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)不低于42.5MPa .應(yīng)選用需水量?。ㄒ罁?jù)標(biāo)準(zhǔn)稠度判斷）、水化熱小的水泥。,

2、.作用：增加強(qiáng)度，延緩凝結(jié)或提高混凝土耐久性。 .品種：常用的外加劑品種有緩凝高效減水劑，高效減水劑，緩凝劑，引氣劑和早強(qiáng)劑等。上述外加劑可以單獨(dú)使用，也可以根據(jù)實(shí)際情況，有選擇地復(fù)合使用。 .在選用外加劑時(shí)應(yīng)考慮的幾個(gè)因素： （）首先要考慮外加劑和水泥的適應(yīng)（相容）性，可以通過(guò)減水率和增強(qiáng)的效果來(lái)簡(jiǎn)單判斷。 （）外加劑的選用必須要用工程實(shí)際使用的材料經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定。 （）檢查外加劑對(duì)增加強(qiáng)度，延緩凝結(jié)時(shí)間，加快強(qiáng)度發(fā)展，提高耐久性等方面是否能滿足工程要求。 （）減水劑的摻量不能過(guò)大，這一點(diǎn)在訂貨時(shí)要特別注意，防止將有害物質(zhì)（如堿）帶如混凝土中。,（二）外加劑,高效減水劑主要有兩大類： a.磺化

3、焦油系減水劑，產(chǎn)品有NF、EDN、 UNF、WF、SN-等； b.樹(shù)脂系減水劑，如SM等，因價(jià)格較貴，很少使用。 摻高效減水劑后，混凝土坍落度損失加快，在加入高效減水劑的同時(shí)摻加緩凝劑，或使用緩凝高效減水劑，或某些低坍落度損失的高效減水劑。高效減水劑既可用于增加強(qiáng)度，也可用來(lái)同時(shí)增加混凝土的流動(dòng)性。摻加高效減水劑要充分拌和均勻，采用后加法加入高效減水劑，可使高效減水劑減水作用增高，使混凝土流動(dòng)性增加。在溫度低于810時(shí)，高效減水劑雖能增加和易性，但增加強(qiáng)度的作用大大降低，此時(shí)應(yīng)同時(shí)摻加高效減水劑和早強(qiáng)劑，夏季則宜同時(shí)摻加高效減水劑和緩凝劑。,1高效減水劑,）品種：常用的緩凝減水劑和緩凝劑有含糖

4、量較高的木質(zhì)素磺酸鈣，糖密，檸檬酸，蔗糖，多糖，羥基羧酸和磷酸鹽等。 ）作用：摻加緩凝劑有利于控制早期水化。結(jié)構(gòu)復(fù)雜或配筋密集的構(gòu)件，常會(huì)影響混凝土的澆筑速度，摻加緩凝劑有利于避免形成冷縫，方便施工安排。 ）摻量：一般來(lái)說(shuō)，用低摻量的緩凝劑會(huì)延緩混凝土凝結(jié)，也不影響混凝土的強(qiáng)度，摻量大時(shí)雖延緩凝結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，但降低早期強(qiáng)度。 緩凝劑的摻量需要根據(jù)溫度變化進(jìn)行調(diào)整，溫度升高會(huì)降低混凝土的后期強(qiáng)度，摻加緩凝劑可緩和溫度升高引起的混凝土強(qiáng)度的變化，,2緩凝劑:,沒(méi)有特別的早強(qiáng)要求時(shí)，高強(qiáng)混凝土一般不用早強(qiáng)劑。早強(qiáng)劑能加快強(qiáng)度發(fā)展，但一般會(huì)降低混凝土后期強(qiáng)度。 4引氣劑 引氣劑增加混凝土的抗凍性但會(huì)降低

5、強(qiáng)度，除非混凝土有抗凍要求，否則不必?fù)郊右龤鈩?，高?qiáng)混凝土的低水灰比和高強(qiáng)度，空氣含量較普通混凝土?xí)m當(dāng)降低。 .質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 外加劑的質(zhì)量應(yīng)符合表1的要求。在生產(chǎn)廠提供出廠檢驗(yàn)報(bào)告單，并出據(jù)產(chǎn)品鑒定證書(shū)及使用說(shuō)明的前提下，外加劑的勻質(zhì)性試驗(yàn)可免做。,3早強(qiáng)劑,外加劑的勻質(zhì)性指標(biāo)（GB80761997) 表1,（三）礦物摻合料,作用：增加強(qiáng)度、減少用水量、改善和易性、改善微觀結(jié)構(gòu)、降低水化熱、提高耐久性等。 1粉煤灰 作用：能有效地提高混凝土的抗?jié)B性，并有顯著的減水作用，有利于改善拌和物的和易性。 摻量：不超過(guò)水泥質(zhì)量的25%，過(guò)多會(huì)嚴(yán)重削弱混凝土的早期強(qiáng)度，應(yīng)經(jīng)過(guò)比較試驗(yàn)確定。 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：符合國(guó)

6、家標(biāo)準(zhǔn)粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范(GB14690)的要求（見(jiàn)表2），最好用一級(jí)灰，燒失量小，有較小的細(xì)度，質(zhì)量均勻，高火山灰活性，并且與工程所用材料相適應(yīng)。,粉煤灰的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 表2,特性：硅灰含有90以上的SiO2，細(xì)度約為20m2g25m2g，粒徑比水泥小兩個(gè)數(shù)量級(jí)，摻硅灰混凝土抗壓強(qiáng)度可達(dá)80MPa120MPa。 作用：增強(qiáng)、改善微觀結(jié)構(gòu)，提高耐久性。 摻量：硅灰的需水量比水泥大，摻加硅灰可使混凝土變得粘稠，和易性降低。在極高的和易性的條件下，適當(dāng)摻加（13）硅灰的混凝土拌和物仍具有良好的穩(wěn)定性和可泵性， 摻硅灰混凝土特性：電導(dǎo)率低、氯離子滲透性很小，可防止鋼筋銹蝕。 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：硅灰目前還未

7、看到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，表3是不同產(chǎn)地硅灰的化學(xué)成分。,2硅灰,不同產(chǎn)地硅灰的化學(xué)成分（%） 表3,主要有磨細(xì)沸石巖粉末、磨細(xì)礦渣粉末等。 （）沸石巖粉 由清華大學(xué)研制的F礦粉就是用沸石巖和其它無(wú)機(jī)物磨細(xì)而成，對(duì)改善混凝土拌和物的流動(dòng)性、強(qiáng)度和耐久性都有效果。市場(chǎng)上有供應(yīng)。沸石粉的質(zhì)量要求見(jiàn)表4。 （）高爐礦渣粉 高爐礦渣磨細(xì)到8000cm2/g12000cm2/g，取代等量水泥加入混凝土中，有非常顯著的增強(qiáng)效果，并能減小拌和物坍落度的經(jīng)時(shí)損失，降低水化熱，增強(qiáng)混凝土的密實(shí)性。高爐礦渣的技術(shù)要求見(jiàn)表5。,3. 磨細(xì)礦物粉料,沸石粉的質(zhì)量要求（GB） 表4,高爐礦渣的技術(shù)要求（GB/T180462000）

8、 表5,1細(xì)集料 細(xì)集料的粗細(xì)種類、級(jí)配應(yīng)由其對(duì)混凝土需水量的影響確定，由于高強(qiáng)混凝土的水泥用量比較大，還有礦物粉料，以應(yīng)用粗砂為宜。用細(xì)度模數(shù)小于2.5的砂拌制的混凝土顯得粘稠，難于搗實(shí)，應(yīng)用細(xì)度模數(shù)大于.的粗砂，可獲得最好的和易性和最高的強(qiáng)度。 由于高強(qiáng)混凝土含有較多的膠凝材料，與普通混凝土比較，集料級(jí)配就顯得不那么重要了，但增加砂的細(xì)度模數(shù)是有益的，細(xì)集料中細(xì)粒級(jí)部分應(yīng)該少一些，質(zhì)量應(yīng)滿足類砂（C60以上混凝土）或類砂（C50混凝土）的技術(shù)要求。,（四）集 料,最大粒徑：不大于25mm的粗集料可獲得良好的抗壓強(qiáng)度，配制C70C80的混凝土?xí)r應(yīng)選用粒徑小于20mm的碎石，對(duì)于C60C70的

9、混凝土，最大粒徑可到25mm。 粒形：粒形接近立方體、有棱角、針、片狀顆粒含量小。質(zhì)量應(yīng)滿足類碎石（C60以上混凝土）或類碎石（C50混凝土）的技術(shù)要求。 強(qiáng)度：理想的粗集料應(yīng)是石灰?guī)r碎石，母巖的抗壓強(qiáng)度不應(yīng)小于混凝土強(qiáng)度的.-2倍。 強(qiáng)度：考慮到連續(xù)級(jí)配能改善混凝土的和易性，一般仍采用連續(xù)級(jí)配，但間斷級(jí)配對(duì)提高強(qiáng)度有利。,2粗集料,與普通混凝土相比，高強(qiáng)混凝土在配合比方面的區(qū)別是低水灰比、多組分。降低水灰比是提高混凝土密實(shí)度、達(dá)到高強(qiáng)的主要途徑。但降低水灰比對(duì)和易性有不利影響，而提高和易性的途徑是摻用高效減水劑，并通過(guò)摻加粉煤灰、硅灰等礦物摻合料改善拌和物的和易性和混凝土的微觀結(jié)構(gòu)。 由于高

10、強(qiáng)混凝土的多組分特點(diǎn)，鮑羅米水灰比定則不再適用，目前還沒(méi)有成熟的配合比設(shè)計(jì)方法，只能參照有關(guān)資料或經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)來(lái)確定。對(duì)重要工程應(yīng)采用正交設(shè)計(jì)來(lái)確定配合比。下面介紹兩個(gè)有關(guān)配合比設(shè)計(jì)的方法，僅供參考：,三、配合比設(shè)計(jì),（1）.計(jì)算配制強(qiáng)度：按普通混凝土配制強(qiáng)度計(jì)算公式計(jì)算，式中取6MPa。 （2）.確定水灰（膠）比：對(duì)C50、C60級(jí)混凝土，水灰（膠）比宜控制在0.240.38范圍內(nèi)，強(qiáng)度等級(jí)越高，水灰（膠）比應(yīng)越小，對(duì)C80混凝土水灰（膠）比最好小于0.30。 （3）.確定砂率：較低的砂率可以充分發(fā)揮粗集料的骨架作用，也可以降低水泥用量和用水量。高強(qiáng)混凝土的砂率一般宜在28%34%范圍

11、內(nèi)，采用泵送時(shí)可為32%40%。從理論上講，應(yīng)是強(qiáng)度等級(jí)越高，砂率越低。 （4）.確定砂、石用量：用絕對(duì)體積法或假定密度法計(jì)算。,配合比設(shè)計(jì)方法,該方法認(rèn)為水泥漿占混凝土體積的5為最優(yōu)，還認(rèn)為高強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度與用水量成線性關(guān)系，平均強(qiáng)度為75、85、100、115MPa的混凝土，用水量依次為160、150、140、130kg/m3。以試配強(qiáng)度為75MPa說(shuō)明計(jì)算方法。 （1）.計(jì)算膠結(jié)材料用量：試配強(qiáng)度為75MPa，用水量取160kg/m3，其體積為0.16m3，若漿體中約有2的空氣，其體積為0.02m3，這樣在35體積（或0.35m3）的漿體中，膠結(jié)材料總體積為0.17m3； 將膠結(jié)料總體積

12、的25用粉煤灰代替，則粉煤灰體積為0.0425m3，乘粉煤灰的密度2500kgm3，得粉煤灰質(zhì)量為106kgm3，水泥占膠結(jié)料 75%，其體積為0.1275m3，乘水泥密度3140kgm3，得水泥質(zhì)量為400kgm3；,配合比設(shè)計(jì)方法,（2）計(jì)算集料用量：集料的體積占混凝土總體積的65%，若取砂率為0.4，則在每1立方米混凝土中，細(xì)集料體積為0.26m3，乘細(xì)集料的表觀密度2654 kgm3，得細(xì)集料的質(zhì)量為690kgm3，粗集料體積為0.39m3，乘粗集料的表觀密度2692 kgm3，得粗集料的質(zhì)量為1050kgm3。 （3）.高效減水劑摻量：膠結(jié)料總量為506kgm3，取高效減水劑摻量為膠

13、結(jié)料的1%，即5kgm3。 （4）.水灰（膠）比：水膠比為0.316，水灰比0.4 3. 配合比實(shí)驗(yàn)室調(diào)整 初步配合比確定后，應(yīng)進(jìn)行試拌調(diào)整，除調(diào)整和易性、復(fù)核強(qiáng)度外，還應(yīng)與基準(zhǔn)配合比相比較，進(jìn)行表6所列項(xiàng)目的試驗(yàn)。以評(píng)價(jià)摻外加劑后混凝土的性能。,摻外加劑混凝土性能試驗(yàn)項(xiàng)目 （GB 80761997） 表6,四、高強(qiáng)混凝土施工,高強(qiáng)混凝土與普通混凝土相比，其變化主要在原材料的選用和配合比設(shè)計(jì)上，對(duì)施工工藝主要是嚴(yán)格要求，一般應(yīng)注意下列問(wèn)題： 1.嚴(yán)控進(jìn)場(chǎng)原材料的質(zhì)量，定期進(jìn)行測(cè)試，尤其砂、石含水量。 .各種原材料計(jì)量必須準(zhǔn)確，尤其嚴(yán)格控制用水量。 .應(yīng)采用強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)拌和，攪拌時(shí)間可適當(dāng)

14、延長(zhǎng)。 .高效減水劑采用后加法，不能與干水泥接觸。 .應(yīng)盡量縮短運(yùn)輸時(shí)間，以保證混凝土拌合物有良好的和易性。 .長(zhǎng)距離運(yùn)輸應(yīng)注意監(jiān)測(cè)混凝土拌合物中的空氣含量變化。 .宜用高頻振動(dòng)器振搗，即使有較大坍落度，也應(yīng)充分振搗。 . 在澆筑后8h內(nèi)應(yīng)覆蓋并澆水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)不少于14d。 . 高強(qiáng)混凝土水化熱大，水化熱升溫較多，避免在炎熱條件下施工。,.泵送施工 為改善高強(qiáng)混凝土的泵送性能，可采取下列一些措施： （）摻加活性礦物摻合料：通過(guò)摻加活性礦物摻合料，控制水泥用量，使單位水泥用量不超過(guò)500kgm3， (2) 摻粉煤灰：摻加水泥質(zhì)量510的磨細(xì)粉煤灰，可有力地改善混凝土的泵送性能。摻粉煤灰還可

15、改善混凝土的和易性，減少泌水率。 (3) 選擇適宜的外加劑：宜選用減水率高、有一定緩凝作用、有少量引氣作用的復(fù)合型減水劑。 (4) 適當(dāng)控制砂率，砂率選擇要兼顧強(qiáng)度、和易性和泵送施工要求。在滿足泵送要求的前提下，砂率宜控制在38以內(nèi)。,（一）、拌和物試驗(yàn)檢測(cè) 1.坍落度試驗(yàn)：隨時(shí)進(jìn)行，控制在要求的范圍內(nèi)。對(duì)泵送混凝土應(yīng)參考表7的規(guī)定控制坍落度。當(dāng)管路轉(zhuǎn)彎、接頭較多，壓力損失大時(shí)，坍落度宜適當(dāng)增大。向下泵送時(shí)，為了防止混凝土因自重下落而引起堵管，坍落度宜適當(dāng)減小；向上泵送時(shí)，為避免過(guò)大的倒流壓力，坍落度也不宜過(guò)大。,五、試驗(yàn)檢測(cè),2: 泌水及壓力泌水試驗(yàn) 混凝土的可泵性包括良好的和易性，不離析、

16、不泌水，一般用壓力泌水試驗(yàn)結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行控制，即用10s時(shí)的相對(duì)壓力泌水率S10控制，S10不宜超過(guò)40%。計(jì)算式如下： S10=V10/V140 式中：S10相對(duì)壓力泌水率； V10、V140分別為加壓至10s和140s時(shí)，測(cè)得的壓力泌水率。 .含氣量試驗(yàn)：運(yùn)輸過(guò)程中混凝土的含氣量會(huì)增加，開(kāi)始執(zhí)行新配合比時(shí)，對(duì)運(yùn)輸?shù)綕沧⒌攸c(diǎn)的拌和物應(yīng)進(jìn)行此試驗(yàn)。,.抽檢抗壓強(qiáng)度：150mm立方體，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，28d齡期。 2. .工藝抗壓強(qiáng)度：與構(gòu)件同條件養(yǎng)護(hù)至適當(dāng)?shù)凝g期。 .混凝土構(gòu)件強(qiáng)度檢測(cè) 1）.芯樣強(qiáng)度試 圓柱體與立方體抗壓強(qiáng)度的換算系數(shù)見(jiàn)表8。,（二）、硬化混凝土試驗(yàn)檢測(cè),2）.回彈儀法(JCJ/

17、T232001),回彈法是用彈簧驅(qū)動(dòng)重錘，通過(guò)彈擊桿彈擊混凝土表面，并測(cè)出重錘被反彈回來(lái)的距離，置以回彈值(反彈距離與彈簧初始長(zhǎng)度之比)作為與強(qiáng)度相關(guān)的指標(biāo)，來(lái)推定混凝土強(qiáng)度的一種方法。 最新修訂的回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程于2001年10月1日施行，已解決了回彈法使用精度不高和不能普遍推廣的關(guān)鍵問(wèn)題。 過(guò)去一致認(rèn)為回彈儀法測(cè)強(qiáng)結(jié)果離散，主要是普通混凝土砂漿和石子的強(qiáng)度差別比較大，但對(duì)對(duì)高強(qiáng)混凝土，由于砂漿的強(qiáng)度高，所以試驗(yàn)結(jié)果的可信度相應(yīng)也高。,混凝土超聲檢測(cè)是混凝土無(wú)損檢測(cè)技術(shù)中一項(xiàng)十分重要的檢測(cè)方法，檢測(cè)范圍非常廣泛，探測(cè)距離已達(dá)20m，是一種極具生命力的檢測(cè)方法。其用途包括: a

18、.混凝土的強(qiáng)度； b.混凝土裂縫； c.混凝土均勻性； d.混凝土結(jié)合面質(zhì)量； e.混凝土中不密實(shí)區(qū)和空洞； f.混凝土破壞層厚度； g.混凝土彈性參數(shù)等。,3） 超聲法（CECS212000）,超聲回彈綜合法是指采用超聲儀和回彈儀，在結(jié)構(gòu)混凝土同一測(cè)區(qū)分別測(cè)量聲時(shí)值和回彈值，然后利用已建立起來(lái)的測(cè)強(qiáng)公式推算該測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度的一種方法。與單一回彈法或超聲法相比，超聲回彈綜合法具有受混凝土齡期和含水率的影響小、測(cè)試精度高、適用范圍廣、能夠較全面地反映結(jié)構(gòu)混凝土的實(shí)際質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。,4） 超聲回彈綜合法(CECS02：88),六、問(wèn)題與對(duì)策,1.外加劑與水泥適應(yīng)（相容）性 外加劑與水泥適應(yīng)性是選擇外加劑時(shí)必須充分考慮的問(wèn)題，下面兩種判斷方法可供參考。 1）.標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法GB501192003附錄A 該方法將摻外加劑水泥凈漿裝入截頭錐體試模中，測(cè)不同時(shí)間漿體的流動(dòng)度，繪制摻量與流動(dòng)度關(guān)系曲線，摻量低、流動(dòng)度損失小，則外加劑與水泥適應(yīng)性好。 2）.坍落度法 拌制混凝土拌和物，經(jīng)常規(guī)調(diào)整后，測(cè)坍落度，如果流動(dòng)性、保水性、粘聚性均好，說(shuō)明外加劑與水泥適應(yīng)性好。如果出現(xiàn)離析，有明顯的泌