有耐久性设计要求混凝土配合比设计与生产质量、施工质量控制

有耐久性设计要求的混凝土配合比设计与生产质量、施工质量控制一、混凝土配合比设计依据1、混凝土强度等级有耐久性设计要求的混凝土配合比设计时，需采用设计规定\的强度等级。

（不是按强度等级，是按使用年限来确定的）。

2、混凝土耐久性设计参数掌握设计文件中有关对混凝土耐久性设计要求，并参照《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》选用。

⑴. 基本规定①C30及以下的混凝土的胶凝材料总量不宜高于400kg/m3，C35～C40混凝土不宜高于450kg/m3，C50及以上混凝土不宜高于500kg/m3。

②一般情况下，混凝土中的矿物掺合料掺量不宜小于20%。

混凝土中粉煤灰掺量大于30%时，混凝土水胶比不宜大于0.45。

预应力混凝土以及处于冻融环境的混凝土中粉煤灰的掺量不宜大于30%。

③选用多功能复合外加剂。

⑵. 最大水胶比和最小胶凝材料用量有耐久性设计要求的混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量应符合表1～表3规定。

33注：“※”表示不宜采用素混凝土结构。

⑶. 混凝土含气量有耐久性设计要求的混凝土的含气量应符合表4的规定。

⑷. 混凝土电通量q有耐久性设计要求的混凝土的电通量应符合表5～表7的规定。

表5 混凝土的电通量注：本表是对所有有耐久性要求的混凝土的基本要求。

当混凝土处于氯盐环境、化学侵蚀环境或冻融破坏环境时，混凝土的耐久性指标还应满足表6、表7的规定。

（14、28、56天我们可以找出规律）。

（砼梁一般＜1000、墩台身一般＜1500）。

表6 氯盐环境下混凝土的电通量表7 化学侵蚀环境下混凝土的电通量⑸. 混凝土的抗冻性有耐久性设计要求的冻融破坏环境下的混凝土结构，混凝土的抗冻性应符合表8的规定。

（混凝土的抗冻一百年≥F300次）快冻法。

表8 冻融破坏环境下混凝土的抗冻性⑹. 混凝土中的碱含量有耐久性设计要求的混凝土中的碱含量应符合设计要求。

设计无具体要求的，当骨料的碱—硅酸反应砂浆棒膨胀率在0.10%～0.20%时，混凝土中的碱含量应符合表9的规定；当骨料的砂浆棒膨胀率在0.20%～0.30%时，除了混凝土的碱含量应符合表9的规定外，应在混凝土中掺加具有明显抑制效能的矿物掺和料和外加剂，并经试验证明抑制有效。

3注：①带※号项目混凝土必须换用非碱活性骨料。

②混凝土的总碱含量包括水泥、矿物掺合料、外加剂及水的碱含量之和。

其中，矿物掺合料的碱含量以其所含可溶性碱计算。

粉煤灰的可溶性碱量取粉煤灰总碱量的1/6，矿渣粉的可溶性碱量取矿渣粉总碱量的1/2，硅灰的可溶性碱量取硅灰总碱量的1/2。

③干燥环境是指不直接和水接触、空气平均相对湿度长期不大于76%的环境；潮湿环境是指与水直接接触、干湿交替变化的环境、水下或与潮湿土壤接触以及空气平均相对湿度长期大于75%的环境；含碱环境是指直接与海水、含碱工业废水、钾（钠）盐等接触的环境；干燥环境或潮湿环境与含碱环境交替变化时，均按含碱环境对待。

④处于含碱环境中的设计年限为60年、30年的混凝土工程，在限制混凝土碱含量的同时，应对混凝土表面作防水、防碱涂层处理，否则应换用非碱活性骨料。

3、原材料品质指标和检验批次控制要求⑴. 水泥宜选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，水泥的混合材宜为矿渣或粉煤灰，有耐硫酸盐侵蚀要求的混凝土也可选用中抗硫酸盐硅酸盐水泥或高抗硫酸盐硅酸盐水泥，不宜使用早强水泥。

水泥的质量品质指标及检验批次控制应符合表10的要求和规定。

表10 水泥品质指标技术要求及检验批次控制规定6⑵. 粉煤灰粉煤灰的质量品质指标及检验批次控制应符合表11的要求和规定。

表11 粉煤灰品质指标技术要求及检验批次控制规定7⑶. 硅灰硅灰的质量品质指标及检验批次控制应符合表12的要求和规定。

表12 硅灰品质指标技术要求及检验批次控制规定（碱含量一定要做）8⑷. 磨细矿渣粉磨细矿渣粉的质量品质指标及检验批次控制应符合表13的要求和规定。

表13 磨细矿渣粉品质指标技术要求及检验批次控制规定9⑸. 细骨料应选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净天然河砂，也可选用专门机组生产的人工砂，不宜使用山砂，不得使用海砂。

细骨料的质量品质指标及检验批次控制应符合表14的要求和规定。

（颗粒5 0.63一定控制，其他可以方宽到5%为合格）表14 细骨料品质指标技术要求及检验批次控制规定10⑹. 粗骨料应选用级配合理、粒形良好、质地均匀坚固、线胀系数小的洁净碎石，也可采用碎卵石，应采用两级级配粗骨料。

粗骨料的质量品质指标及检验批次控制应符合表15的要求和规定。

⑺. 外加剂应采用减水率高、坍落度损失小、适量引气、质量稳定、能满足混凝土耐久性能的产品。

当将不同功能的多种外加剂复合使用时，外加剂之间以及外加剂与水泥之间应有良好的适应性。

宜选用多功能复合外加剂。

外加剂的质量品质指标及检验批次控制应符合表16的要求和规定。

主控：碱含量 Cl-含量）选定外加剂的掺量做水泥净浆流动度 300ｇ水泥 105ｇ水⑻. 拌和水拌和用水可采用饮用水；不得采用海水。

当采用其他来源的水时，水的质量品质指标及检验批次控制应符合表17的要求和规定。

（抽检：使用一年或季节性水）4、混凝土施工工艺及施工技术要求包括结构尺寸、钢筋疏密程度、混凝土拌和物输送方法等，据以确定粗骨料最大粒径和选择适宜的混凝土拌和物坍落度。

⑴. 粗骨料最大粒径粗骨料的最大粒径不宜超过钢筋混凝土保护层厚度的2/3，且不得超过钢筋最小间距的3/4。

配制强度等级C50及以上预应力混凝土时，粗骨料最大粒径不应大于25㎜。

⑵. 混凝土拌和物坍落度混凝土拌和物坍落度可参考表18选用。

表18 混凝土坍落度选用参考表（坍落度的保留值）二、混凝土配合比设计步骤1、确定初步理论配合比设计参数⑴. 配制强度配制强度f cu，o应根据混凝土设计强度等级f cu，k和施工单位混凝土强度标准差σ按国家现行《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55）中有关混凝土的施工配制强度计算公式确定：f cu，o≥f cu，k＋1.645σ当施工单位无近期同一品种混凝土的资料时，混凝土强度标准差σ值可按表19取用。

但应注意，在进行水下混凝土配合比设计时，其配制强度应较普通混凝土的配制强度提高10%～20%：即f cu，o≥（f cu，k＋1.645σ）×（1.10～1.20）；水泥用量不宜小于350kg/m3；当掺用外加剂、掺合料时，水泥用量可减少，但不得小于350kg/m3。

⑵. 水胶比W0/J①按国家现行《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55）中有关混凝土的水灰比计算公式计算：W0/J=W/C=αa·γc·f ce，g/（f cu，o＋αa·αb·γc·f ce，g）式中W/C——水灰比；αa、αb——回归系数。

采用碎石时分别取0.46、0.07；采用卵石时分别取0.48、0.33；γc——统计系数，按经验可取1.07；f ce，g——水泥强度等级值（MPa）。

②按耐久性设计要求确定。

当按计算所得水胶比值大于按耐久性设计要求确定的水胶比值时，取按耐久性设计要求确定的水胶比值。

⑶. 用水量W0①可参考行业标准《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55）—2000按表20选取。

②通过试验据混凝土拌和物的流动性、黏聚性和泌水性确定。

表20 塑性混凝土用水量参考表（kg/m3）注：①表中用水量系采用中砂时的平均取值。

采用细砂时，每立方米混凝土用水量可增加5～10kg；采用粗砂时，则可减少5～10kg。

②掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。

③流动性和大流动性混凝土用水量，可按表中坍落度90㎜的用水量为基础，按坍落度每增大20㎜用水量增加5㎏，计算出未掺外加剂时的用水量。

掺外加剂时的混凝土用水量可按下式计算：m wa=m w0（1－β）式中m wa—掺外加剂混凝土每立方米混凝土的用水量（㎏）；m w0—未掺外加剂混凝土每立方米混凝土的用水量（㎏）；β—外加剂的减水率（%）。

外加剂的减水率应经试验确定。

⑷. 砂率S P①可参考行业标准《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55）按表21选用。

表21 混凝土砂率选用参考表（%）②通过试验据混凝土拌和物的流动性、黏聚性和泌水性确定。

⑸. 每立方米混凝土假定重量m cp每立方米混凝土假定重量，其值可在2350～2450kg/m3内选定。

一般均采用2450kg/m3。

2、混凝土配合比设计计算进行混凝土配合比设计计算时，所用骨料均以干燥状态骨料为基准（所谓干燥状态骨料系指含水率小于0.5%的细骨料或含水率小于0.2%的粗骨料），所用细骨料均以过10㎜圆孔筛的细骨料为基准。

混凝土配合比设计计算步骤和方法可参照行业标准《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55）执行。

三、混凝土配合比设计举例1、设计已知条件某特大桥钻孔桩混凝土，设计年限为100年，环境作用等级为H4，设计强度等级为C30。

混凝土施工采用集中搅拌、搅拌运输车运输和水下浇筑。

混凝土用原材料为：P.O42.5级水泥；碎石采用5～16㎜与16～31.5㎜两级级配按1：4掺配，其级配、空隙率、含泥量和泥块含量等均符合《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》规定；中砂（河砂），其级配、含泥量和泥块含量等均符合《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》规定；Ⅰ级粉煤灰；聚羧酸多功能外加剂，掺量按胶凝材料质量的0.80%计，其含固量WJJ HGUL为20%。

试为该特大桥钻孔桩混凝土进行配合比设计。

2、设计计算步骤⑴. 确定试配强度f cu，0参考表19取标准差σ值为4.5MPa，并据《铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准》中“水下混凝土配合比设计，其配制强度应较普通混凝土的配制强度提高10%～20%”的规定，确定试配强度为：f cu，0=（f cu，k＋1.645σ）×1.15=（30＋1.645×4.5）×1.15=43.0（MPa）⑵. 确定水胶比W0/J①据已知条件计算，水胶比为：W0/J=αa·γc·f ce，g/（f cu，o＋αa·αb·γc·f ce，g）=0.46×1.07×42.5÷（43.0＋0.46×0.07×1.07×42.5）=0.47②据耐久性设计要求，并参考表1化学环境H4允许最大水胶比为0.36。

故确定水胶比值取0.36。

⑶. 选定用水量W0结合所用粗骨料最大粒径（31.5㎜）和水下浇筑混凝土坍落度要求（200±20㎜）及外加剂的基本减水性能规定（减水率≥20%），参考表20选定用水量W0为160kg/m3。

⑷. 计算胶凝材料用量JJ= W0÷W0/J=160÷0.36=444（kg/m3）所得胶凝材料用量J=444（kg/m3），看似超出C30混凝土规定的最大胶凝材料用量400kg/m3限值，但由于受水下混凝土配制强度和耐久性要求限制，实际强度已达C35以上，故胶凝材料用量可按450（kg/m3）控制。