第7章高強(qiáng)混凝土及配合比

1、鳥巢是一個(gè)大跨度的曲線結(jié)構(gòu)，有大量的曲線箱形結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)和安裝均鳥巢是一個(gè)大跨度的曲線結(jié)構(gòu)，有大量的曲線箱形結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)和安裝均有很大挑戰(zhàn)性，在施工過程中處處離不開科技支持。有很大挑戰(zhàn)性，在施工過程中處處離不開科技支持?！傍B巢鳥巢”采用了當(dāng)采用了當(dāng)今先進(jìn)的建筑科技，全部工程共有二三十項(xiàng)技術(shù)難題，其中，鋼結(jié)構(gòu)是今先進(jìn)的建筑科技，全部工程共有二三十項(xiàng)技術(shù)難題，其中，鋼結(jié)構(gòu)是世界上獨(dú)一無二的。世界上獨(dú)一無二的?！?鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（鳥巢）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（鳥巢） 大跨度鋼梁屋頂結(jié)構(gòu) 中央電視塔采中央電視塔采取的是取的是混凝土混凝土整體澆注法整體澆注法，提高塔的整體提高塔的整體穩(wěn)定性和抗震穩(wěn)定性和抗震性能性能

2、, ,達(dá)到抵抗達(dá)到抵抗九級(jí)地震的要九級(jí)地震的要求。求。中央廣播電視中央廣播電視塔高塔高386.5386.5米，米，加避雷針總高加避雷針總高405405米，總重米，總重5 5萬噸。萬噸。 中央廣播電視塔 n 僅就使用的混凝土最高強(qiáng)度等級(jí)而言，在工業(yè)發(fā)達(dá)僅就使用的混凝土最高強(qiáng)度等級(jí)而言，在工業(yè)發(fā)達(dá)的西方國家，的西方國家，C60的混凝土已普遍采用，的混凝土已普遍采用，C80以上的混以上的混凝土用量不斷增加。而且，美、日、俄、德等國都已制凝土用量不斷增加。而且，美、日、俄、德等國都已制成成C100以上的混凝土，并分別用于大跨度橋梁、空間桁以上的混凝土，并分別用于大跨度橋梁、空間桁架以及高層建筑等重要結(jié)

3、構(gòu)物上。我國一些單位也己分架以及高層建筑等重要結(jié)構(gòu)物上。我國一些單位也己分別在試驗(yàn)室條件下配制出別在試驗(yàn)室條件下配制出C100以上的混凝土，與此同時(shí)，以上的混凝土，與此同時(shí)，在普通施工條件下采用優(yōu)質(zhì)骨料、減水劑，也較容易獲在普通施工條件下采用優(yōu)質(zhì)骨料、減水劑，也較容易獲得得C60C80混凝土?；炷痢２捎酶邚?qiáng)混凝土的好處：采用高強(qiáng)混凝土的好處：1 1、可以減小結(jié)構(gòu)斷面、可以減小結(jié)構(gòu)斷面、2 2、減輕建筑物自重、減輕建筑物自重, ,3 3、增加使用空間、增加使用空間、4 4、降低構(gòu)筑物高度特別是能夠降低城市立交、降低構(gòu)筑物高度特別是能夠降低城市立交橋的標(biāo)高，獲得較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。橋的標(biāo)高

4、，獲得較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。一、高強(qiáng)混凝土的定義一、高強(qiáng)混凝土的定義 過去認(rèn)為過去認(rèn)為 1:把其強(qiáng)度超過所采用水泥的實(shí)際強(qiáng)度者認(rèn)作高強(qiáng)混凝土。把其強(qiáng)度超過所采用水泥的實(shí)際強(qiáng)度者認(rèn)作高強(qiáng)混凝土。 2:與此同時(shí)，也有些國家是把強(qiáng)度的下限等于與此同時(shí)，也有些國家是把強(qiáng)度的下限等于40MPa或或50MPa的混凝土稱作高強(qiáng)混凝土。的混凝土稱作高強(qiáng)混凝土。 ?假如承認(rèn)第一定義正確，那么，當(dāng)水泥標(biāo)號(hào)為假如承認(rèn)第一定義正確，那么，當(dāng)水泥標(biāo)號(hào)為325號(hào)時(shí)、號(hào)時(shí)、用碎石制成的強(qiáng)度為用碎石制成的強(qiáng)度為C35混凝土，當(dāng)屬高強(qiáng)混凝土，而當(dāng)混凝土，當(dāng)屬高強(qiáng)混凝土，而當(dāng)水泥標(biāo)號(hào)為水泥標(biāo)號(hào)為625號(hào)時(shí)制成的號(hào)時(shí)制成的C6

5、0混凝土反屬普通混凝土混凝土反屬普通混凝土的范疇了。的范疇了。 假如我們采用假如我們采用P.O 32.5與與P.O 52.5號(hào)普通硅酸鹽水號(hào)普通硅酸鹽水泥在兩種情況下同時(shí)制備泥在兩種情況下同時(shí)制備C40混凝土，混凝土， 1當(dāng)水泥強(qiáng)度較低當(dāng)水泥強(qiáng)度較低(如如325號(hào)水泥號(hào)水泥)時(shí)，混凝土混合物干時(shí)，混凝土混合物干硬，水灰比較??；當(dāng)水泥標(biāo)號(hào)較高硬，水灰比較??；當(dāng)水泥標(biāo)號(hào)較高(如如525號(hào)水泥號(hào)水泥)時(shí)，時(shí)，混凝土混合物則是呈現(xiàn)為塑性或低流動(dòng)性，即水灰比混凝土混合物則是呈現(xiàn)為塑性或低流動(dòng)性，即水灰比較大。較大。 2在振動(dòng)密實(shí)這些混合物時(shí)前者要采用高頻率低振在振動(dòng)密實(shí)這些混合物時(shí)前者要采用高頻率低振幅

6、振動(dòng)，時(shí)間較長(zhǎng)，而后者則僅需要短時(shí)間的普通方幅振動(dòng)，時(shí)間較長(zhǎng)，而后者則僅需要短時(shí)間的普通方式的振動(dòng)即可活化。但如后者也采用與前者相同的水式的振動(dòng)即可活化。但如后者也采用與前者相同的水灰比和振動(dòng)方式，則可不同程度地制出灰比和振動(dòng)方式，則可不同程度地制出60100MPa的混凝土。的混凝土。n高強(qiáng)混凝土并沒有確切而固定的含義，不同國家、高強(qiáng)混凝土并沒有確切而固定的含義，不同國家、不同地區(qū)因混凝土技術(shù)發(fā)展水平不同而有差異，不同地區(qū)因混凝土技術(shù)發(fā)展水平不同而有差異，一般是指強(qiáng)度等級(jí)為一般是指強(qiáng)度等級(jí)為C60及及C60以上的混凝土。以上的混凝土。 n在我國，在我國，高強(qiáng)混凝土高強(qiáng)混凝土是指采用通用水泥、是

7、指采用通用水泥、普通的砂石為原材料普通的砂石為原材料,使用一般的制作工藝使用一般的制作工藝,主要依靠摻加新型高效減水劑和礦物質(zhì)超主要依靠摻加新型高效減水劑和礦物質(zhì)超細(xì)粉細(xì)粉,使新拌混凝土擁有良好的和易性使新拌混凝土擁有良好的和易性,硬化硬化后強(qiáng)度等級(jí)為后強(qiáng)度等級(jí)為C60 及其以上的混凝土。及其以上的混凝土。二、高強(qiáng)混凝土的特點(diǎn)二、高強(qiáng)混凝土的特點(diǎn)n 在普通結(jié)構(gòu)中，有應(yīng)用高強(qiáng)混凝土的趨勢(shì)，其在普通結(jié)構(gòu)中，有應(yīng)用高強(qiáng)混凝土的趨勢(shì)，其28d齡齡期抗壓強(qiáng)度超過期抗壓強(qiáng)度超過55Mpa。混凝土在?；炷猎?570Mpa范圍內(nèi)范圍內(nèi)可以由預(yù)拌混凝土工廠可以由預(yù)拌混凝土工廠(商品混凝土商品混凝土)提供。有資

8、料表提供。有資料表明，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，可制成抗壓強(qiáng)度高達(dá)明，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，可制成抗壓強(qiáng)度高達(dá)1000MPa的混的混凝土。在預(yù)制和預(yù)應(yīng)力混凝土工廠中應(yīng)用高強(qiáng)度混凝凝土。在預(yù)制和預(yù)應(yīng)力混凝土工廠中應(yīng)用高強(qiáng)度混凝土，可加速生產(chǎn)并減少澆灌時(shí)的產(chǎn)品損失。在高層建土，可加速生產(chǎn)并減少澆灌時(shí)的產(chǎn)品損失。在高層建筑中，筑中，高強(qiáng)混凝土的優(yōu)點(diǎn)是能減少靜荷載，混凝土斷高強(qiáng)混凝土的優(yōu)點(diǎn)是能減少靜荷載，混凝土斷面可較薄，跨度可較長(zhǎng)。高強(qiáng)混凝土的缺點(diǎn)是性能較面可較薄，跨度可較長(zhǎng)。高強(qiáng)混凝土的缺點(diǎn)是性能較脆。脆。高強(qiáng)混凝土的特點(diǎn)高強(qiáng)混凝土的特點(diǎn)n優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：q強(qiáng)度高強(qiáng)度高q耐久性好耐久性好q變形小，能適應(yīng)現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)向大跨度、

9、重載、高變形小，能適應(yīng)現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)向大跨度、重載、高聳發(fā)展和承受惡劣環(huán)境條件的需要。聳發(fā)展和承受惡劣環(huán)境條件的需要。q使用高強(qiáng)混凝土可獲得顯著的工程效益和經(jīng)濟(jì)效益。使用高強(qiáng)混凝土可獲得顯著的工程效益和經(jīng)濟(jì)效益。高強(qiáng)混凝土的特點(diǎn)高強(qiáng)混凝土的特點(diǎn)n缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：q高強(qiáng)混凝土受壓時(shí)呈高度脆性，延性很差高強(qiáng)混凝土受壓時(shí)呈高度脆性，延性很差。q高強(qiáng)混凝土的抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度雖然均隨抗壓高強(qiáng)混凝土的抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度雖然均隨抗壓強(qiáng)度增加而增加，但它們與抗壓強(qiáng)度的比值卻隨強(qiáng)度提高而強(qiáng)度增加而增加，但它們與抗壓強(qiáng)度的比值卻隨強(qiáng)度提高而變得愈來愈小，變得愈來愈小，q高強(qiáng)混凝土受壓時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲

10、線形狀與普通強(qiáng)度混凝土差高強(qiáng)混凝土受壓時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線形狀與普通強(qiáng)度混凝土差別甚大。別甚大。q在相同的橫向約束力作用下，高強(qiáng)混凝土縱向承載力的改善在相同的橫向約束力作用下，高強(qiáng)混凝土縱向承載力的改善要比普通強(qiáng)度混凝土稍差。要比普通強(qiáng)度混凝土稍差。高強(qiáng)混凝土的特點(diǎn)高強(qiáng)混凝土的特點(diǎn)n缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：q高強(qiáng)混凝土的耐火性能不如普通強(qiáng)度混凝土。高強(qiáng)混凝土的耐火性能不如普通強(qiáng)度混凝土。q高強(qiáng)混凝土彈性模量和抗拉強(qiáng)度受骨料品種的影響高強(qiáng)混凝土彈性模量和抗拉強(qiáng)度受骨料品種的影響很大，很大，q高強(qiáng)混凝土的后期強(qiáng)度增長(zhǎng)比例要比普通強(qiáng)度混凝高強(qiáng)混凝土的后期強(qiáng)度增長(zhǎng)比例要比普通強(qiáng)度混凝土小得多。土小得多。 。q高強(qiáng)混凝

11、土的水泥用量通常較高，水化熱的有害影高強(qiáng)混凝土的水泥用量通常較高，水化熱的有害影響不容忽視。響不容忽視。高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn) 高強(qiáng)混凝土的結(jié)構(gòu)性能與普通低強(qiáng)度混凝土有較大不同，高強(qiáng)混凝土的結(jié)構(gòu)性能與普通低強(qiáng)度混凝土有較大不同，在應(yīng)用中應(yīng)予以充分注意。主要表現(xiàn)在如下方面：在應(yīng)用中應(yīng)予以充分注意。主要表現(xiàn)在如下方面： 1. 1.高強(qiáng)混凝土受壓時(shí)呈高度脆性，延性很差。材料的延高強(qiáng)混凝土受壓時(shí)呈高度脆性，延性很差。材料的延性與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性既有聯(lián)系，又不相同。對(duì)于高強(qiáng)混凝土性與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性既有聯(lián)系，又不相同。對(duì)于高強(qiáng)混凝土構(gòu)件的主要受力部位必須加強(qiáng)箍筋等橫向約束作用來改善其構(gòu)

12、件的主要受力部位必須加強(qiáng)箍筋等橫向約束作用來改善其延性。由于塑性變形能力較差，高強(qiáng)混凝土中鋼筋錨固粘結(jié)延性。由于塑性變形能力較差，高強(qiáng)混凝土中鋼筋錨固粘結(jié)應(yīng)力的分布變得更不均勻，所以在鋼筋搭接和錨固部位，也應(yīng)力的分布變得更不均勻，所以在鋼筋搭接和錨固部位，也要加強(qiáng)設(shè)置橫向箍筋。要加強(qiáng)設(shè)置橫向箍筋。 2. 2.高強(qiáng)混凝土的抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度雖然均隨抗高強(qiáng)混凝土的抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度雖然均隨抗壓強(qiáng)度增加而增加，但它們與抗壓強(qiáng)度的比值卻隨強(qiáng)度提高壓強(qiáng)度增加而增加，但它們與抗壓強(qiáng)度的比值卻隨強(qiáng)度提高而變得愈來愈小，所以在處理高強(qiáng)混凝土構(gòu)件的抗剪、沖切而變得愈來愈小，所以在處理高強(qiáng)混凝

13、土構(gòu)件的抗剪、沖切和扭轉(zhuǎn)等問題時(shí)必須慎重。高強(qiáng)混凝土破壞時(shí)的斷裂面穿過和扭轉(zhuǎn)等問題時(shí)必須慎重。高強(qiáng)混凝土破壞時(shí)的斷裂面穿過粗骨料，不象普通強(qiáng)度混凝土那樣沿著骨料界面分開，所以粗骨料，不象普通強(qiáng)度混凝土那樣沿著骨料界面分開，所以高強(qiáng)混凝土受剪斜裂面上的骨料起不到咬合作用而喪失對(duì)抗高強(qiáng)混凝土受剪斜裂面上的骨料起不到咬合作用而喪失對(duì)抗剪的貢獻(xiàn)。國外甚至有試驗(yàn)表明當(dāng)混凝土強(qiáng)度超過剪的貢獻(xiàn)。國外甚至有試驗(yàn)表明當(dāng)混凝土強(qiáng)度超過9090100MPa100MPa后，無腹筋梁的斜截面承載力不再增長(zhǎng)或呈現(xiàn)下降趨后，無腹筋梁的斜截面承載力不再增長(zhǎng)或呈現(xiàn)下降趨勢(shì)?，F(xiàn)行規(guī)范的抗剪強(qiáng)度計(jì)算方法用于高強(qiáng)混凝土?xí)r應(yīng)加修勢(shì)。現(xiàn)

14、行規(guī)范的抗剪強(qiáng)度計(jì)算方法用于高強(qiáng)混凝土?xí)r應(yīng)加修正，特別是跨高比甚大或截面很高的情況。正，特別是跨高比甚大或截面很高的情況。3.3.高強(qiáng)混凝土受壓時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線形狀與普通強(qiáng)度混凝土高強(qiáng)混凝土受壓時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線形狀與普通強(qiáng)度混凝土差別甚大，所以按壓區(qū)混凝土的應(yīng)力分布圖形假定為矩形來差別甚大，所以按壓區(qū)混凝土的應(yīng)力分布圖形假定為矩形來計(jì)算極限狀態(tài)下的正截面承載力時(shí)，對(duì)于彎壓強(qiáng)度計(jì)算極限狀態(tài)下的正截面承載力時(shí)，對(duì)于彎壓強(qiáng)度f fcmcm的取值、的取值、矩形應(yīng)力分布圖高度矩形應(yīng)力分布圖高度x x與中和軸高度與中和軸高度xnxn的比值、以及壓區(qū)混的比值、以及壓區(qū)混凝土極限應(yīng)變凝土極限應(yīng)變cucu的數(shù)值

15、，已再不能沿用現(xiàn)行規(guī)范中的數(shù)據(jù)，的數(shù)值，已再不能沿用現(xiàn)行規(guī)范中的數(shù)據(jù)，否則對(duì)于壓區(qū)混凝土高度靠近界限高度時(shí)的偏心受壓構(gòu)件和否則對(duì)于壓區(qū)混凝土高度靠近界限高度時(shí)的偏心受壓構(gòu)件和受彎構(gòu)件，就會(huì)得出很不安全的結(jié)果。受彎構(gòu)件，就會(huì)得出很不安全的結(jié)果。 4. 4.在相同的橫向約束力作用下，高強(qiáng)混凝土縱向承載力的在相同的橫向約束力作用下，高強(qiáng)混凝土縱向承載力的改善要比普通強(qiáng)度混凝土稍差，所以在計(jì)算配有間接鋼筋的改善要比普通強(qiáng)度混凝土稍差，所以在計(jì)算配有間接鋼筋的螺旋箍筋柱和局部承壓等承載能力時(shí)，表示橫向約束作用貢螺旋箍筋柱和局部承壓等承載能力時(shí)，表示橫向約束作用貢獻(xiàn)的部分也要作出修正。高強(qiáng)混凝土有易遭劈裂

16、的傾向，因獻(xiàn)的部分也要作出修正。高強(qiáng)混凝土有易遭劈裂的傾向，因此在設(shè)計(jì)局部承壓時(shí)還應(yīng)驗(yàn)算此在設(shè)計(jì)局部承壓時(shí)還應(yīng)驗(yàn)算抗裂強(qiáng)度抗裂強(qiáng)度，在配置鋼筋時(shí)要避，在配置鋼筋時(shí)要避免造成容易引起劈裂的構(gòu)造方法。免造成容易引起劈裂的構(gòu)造方法。 5.5.高強(qiáng)混凝土的耐火性能不如普通強(qiáng)度混凝土高強(qiáng)混凝土的耐火性能不如普通強(qiáng)度混凝土，在，在100100350350高溫下的強(qiáng)度損失約為高溫下的強(qiáng)度損失約為202030%30%，而普通強(qiáng)度混凝土在，而普通強(qiáng)度混凝土在這一溫度下的強(qiáng)度甚至能有稍許提高；但在更高溫度下，二這一溫度下的強(qiáng)度甚至能有稍許提高；但在更高溫度下，二者的強(qiáng)度損失比值則大體相同。高強(qiáng)混凝土在火災(zāi)下還易產(chǎn)

17、者的強(qiáng)度損失比值則大體相同。高強(qiáng)混凝土在火災(zāi)下還易產(chǎn)生表皮局部崩落，但用于一般建筑物仍能滿足防火要求。德生表皮局部崩落，但用于一般建筑物仍能滿足防火要求。德國曾結(jié)合在法蘭克福建造的一幢歐洲最高的混凝土建筑國曾結(jié)合在法蘭克福建造的一幢歐洲最高的混凝土建筑( (高高186m)186m)，對(duì)其強(qiáng)度為，對(duì)其強(qiáng)度為85MPa85MPa的混凝土柱進(jìn)行了足尺抗火試驗(yàn)。的混凝土柱進(jìn)行了足尺抗火試驗(yàn)。結(jié)果認(rèn)為在初始結(jié)果認(rèn)為在初始30min30min內(nèi)有某些表皮剝落，但全部試件均滿足內(nèi)有某些表皮剝落，但全部試件均滿足規(guī)程規(guī)定的耐火規(guī)程規(guī)定的耐火180min180min的要求。的要求。 6.6.高強(qiáng)混凝土彈性模量和

18、抗拉強(qiáng)度受骨料品種的影響很大。高強(qiáng)混凝土彈性模量和抗拉強(qiáng)度受骨料品種的影響很大。相同抗壓強(qiáng)度的高強(qiáng)混凝土由于粗骨料的堅(jiān)硬不同、砂率相同抗壓強(qiáng)度的高強(qiáng)混凝土由于粗骨料的堅(jiān)硬不同、砂率不高、含氣量不同而在彈性模量上呈現(xiàn)重大差別。所以設(shè)不高、含氣量不同而在彈性模量上呈現(xiàn)重大差別。所以設(shè)計(jì)中如需準(zhǔn)確定出彈性模量和抗拉強(qiáng)度的數(shù)值時(shí)，應(yīng)該通計(jì)中如需準(zhǔn)確定出彈性模量和抗拉強(qiáng)度的數(shù)值時(shí)，應(yīng)該通過實(shí)測(cè)得出。泵送混凝土往往采用偏高的砂率、較多的水過實(shí)測(cè)得出。泵送混凝土往往采用偏高的砂率、較多的水泥漿以及引氣，因而彈性模量可能顯著偏低，收縮量偏大。泥漿以及引氣，因而彈性模量可能顯著偏低，收縮量偏大。7.7.盡管高強(qiáng)

19、混凝土的持久強(qiáng)度系數(shù)盡管高強(qiáng)混凝土的持久強(qiáng)度系數(shù)( (持久抗壓強(qiáng)度與暫時(shí)抗壓持久抗壓強(qiáng)度與暫時(shí)抗壓強(qiáng)度的比值強(qiáng)度的比值) )要高于普通強(qiáng)度混凝土，但是高強(qiáng)混凝土的后期要高于普通強(qiáng)度混凝土，但是高強(qiáng)混凝土的后期強(qiáng)度增長(zhǎng)比例要比普通強(qiáng)度混凝土小得多。尤其是處于空氣強(qiáng)度增長(zhǎng)比例要比普通強(qiáng)度混凝土小得多。尤其是處于空氣環(huán)境中的摻硅粉混凝土，后期強(qiáng)度很少增加，不過摻粉煤灰環(huán)境中的摻硅粉混凝土，后期強(qiáng)度很少增加，不過摻粉煤灰的混凝土則例外。的混凝土則例外。8.8.高強(qiáng)混凝土的水泥用量通常較高，水化熱的有害影響不容高強(qiáng)混凝土的水泥用量通常較高，水化熱的有害影響不容忽視。水化熱易造成混凝土開裂，另外當(dāng)引起的溫

20、度超過忽視。水化熱易造成混凝土開裂，另外當(dāng)引起的溫度超過70708080時(shí)，還會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度。如結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面或時(shí)，還會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度。如結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面或體積較大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)水化熱的影響作出估算，并提出相應(yīng)體積較大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)水化熱的影響作出估算，并提出相應(yīng)的施工方案和措施。的施工方案和措施。 三、高強(qiáng)混凝土的分類三、高強(qiáng)混凝土的分類n高強(qiáng)混凝土根據(jù)不同的工作性、水灰比及成型方式，高強(qiáng)混凝土根據(jù)不同的工作性、水灰比及成型方式，可分為：可分為：n高工作性的高強(qiáng)混凝土、高工作性的高強(qiáng)混凝土、n正常工作性的高強(qiáng)混凝土、正常工作性的高強(qiáng)混凝土、n工作性非常低的高強(qiáng)混凝土、工作性非常低的高強(qiáng)混凝土

21、、n壓實(shí)高強(qiáng)混凝土以及壓實(shí)高強(qiáng)混凝土以及n低水灰比高強(qiáng)混凝土。低水灰比高強(qiáng)混凝土。n這些混凝土的分類綜合于表這些混凝土的分類綜合于表2.1。表表7.1 高強(qiáng)混凝土的類型高強(qiáng)混凝土的類型類型類型水灰比水灰比（W/C）28d抗壓強(qiáng)抗壓強(qiáng)度度fc28/Mpa注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)大流動(dòng)性高強(qiáng)混凝土大流動(dòng)性高強(qiáng)混凝土正常稠度高強(qiáng)混凝土正常稠度高強(qiáng)混凝土無坍落度高強(qiáng)混凝土無坍落度高強(qiáng)混凝土低水灰比高強(qiáng)混凝土低水灰比高強(qiáng)混凝土壓實(shí)高強(qiáng)混凝土壓實(shí)高強(qiáng)混凝土0.250.400.350.450.300.400.200.350.050.3040.070.045.080.045.080.0100.0170.070.024

22、0.01520cm坍落度，坍落度，C用量大用量大50100mm坍落度，坍落度， C用量用量大大坍落度小于坍落度小于25mm，C正常采正常采用外加劑用外加劑加壓加壓70.0Mpa，甚至更大，甚至更大 四、高強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計(jì)和選擇四、高強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計(jì)和選擇n 高強(qiáng)混凝土的配合比應(yīng)按照新拌混凝土的工作性和指高強(qiáng)混凝土的配合比應(yīng)按照新拌混凝土的工作性和指定齡期的強(qiáng)度要求而科學(xué)設(shè)計(jì)，高強(qiáng)混凝土的配制以滿足定齡期的強(qiáng)度要求而科學(xué)設(shè)計(jì)，高強(qiáng)混凝土的配制以滿足強(qiáng)度保證率為前提，水膠比確定需具體考慮混凝土等級(jí)，強(qiáng)度保證率為前提，水膠比確定需具體考慮混凝土等級(jí)，外加劑的減水效率，混凝土工作性要求等因素而定，

23、評(píng)估外加劑的減水效率，混凝土工作性要求等因素而定，評(píng)估水泥單位用量時(shí)，必須綜合考慮水泥，火山灰材料和砂的水泥單位用量時(shí)，必須綜合考慮水泥，火山灰材料和砂的影響，并盡量降低配合比中的水泥用量，配制大坍落度混影響，并盡量降低配合比中的水泥用量，配制大坍落度混凝土則應(yīng)選擇較大的砂率。并應(yīng)采取一切能提高混凝土強(qiáng)凝土則應(yīng)選擇較大的砂率。并應(yīng)采取一切能提高混凝土強(qiáng)度的措施。度的措施。1、 高強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本要求高強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本要求 n1) 滿足結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求。滿足結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求。n不論混凝土路面、橋梁或隧道等不論混凝土路面、橋梁或隧道等,在設(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)對(duì)不在設(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)對(duì)不同的結(jié)

24、構(gòu)部位提出不同的設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。混凝土的配同的結(jié)構(gòu)部位提出不同的設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。混凝土的配制強(qiáng)度必須大于設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，以滿足強(qiáng)度制強(qiáng)度必須大于設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，以滿足強(qiáng)度保證率的要求，超出的數(shù)值應(yīng)根據(jù)混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差保證率的要求，超出的數(shù)值應(yīng)根據(jù)混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差確定，當(dāng)缺乏可靠的強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)，確定，當(dāng)缺乏可靠的強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)，C50和和C60混混凝土配制強(qiáng)度不低于強(qiáng)度等級(jí)值的凝土配制強(qiáng)度不低于強(qiáng)度等級(jí)值的1.15倍，倍，C70和和C80混凝土的配制強(qiáng)度應(yīng)不低于強(qiáng)度等級(jí)的混凝土的配制強(qiáng)度應(yīng)不低于強(qiáng)度等級(jí)的1.12倍。倍。n2) 滿足高施工性的要求。滿足高施工性的要求。n高強(qiáng)混凝土大多用

25、于大跨度橋梁、長(zhǎng)隧道和高層鋼筋混凝土建高強(qiáng)混凝土大多用于大跨度橋梁、長(zhǎng)隧道和高層鋼筋混凝土建筑物等中筑物等中,這些建筑物配筋率大這些建筑物配筋率大,混凝土澆筑困難混凝土澆筑困難,坍落度若小于坍落度若小于15 cm ,施工很困難施工很困難,故一般都采用故一般都采用18 cm 的坍落度。的坍落度。 n3) 滿足高耐久性的要求。滿足高耐久性的要求。n為了提高高強(qiáng)混凝土的抗碳化、抗?jié)B性、抗凍性、耐磨性和抗為了提高高強(qiáng)混凝土的抗碳化、抗?jié)B性、抗凍性、耐磨性和抗化學(xué)腐蝕性等化學(xué)腐蝕性等,要求高強(qiáng)混凝土必須具有高耐久性。要求高強(qiáng)混凝土必須具有高耐久性。 4) 滿足經(jīng)濟(jì)的要求。滿足經(jīng)濟(jì)的要求。n在滿足高強(qiáng)度、

26、高施工性和高耐久性的前提下在滿足高強(qiáng)度、高施工性和高耐久性的前提下,配合比設(shè)計(jì)中應(yīng)配合比設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量降低高價(jià)材料的用量盡量降低高價(jià)材料的用量,降低工程造價(jià)降低工程造價(jià),同時(shí)同時(shí),盡量減少配合比盡量減少配合比設(shè)計(jì)中的試驗(yàn)次數(shù)設(shè)計(jì)中的試驗(yàn)次數(shù),降低試驗(yàn)成本。降低試驗(yàn)成本。 2、 高強(qiáng)混凝土的原材料選擇高強(qiáng)混凝土的原材料選擇n混凝土硬化體組成混凝土硬化體組成：包含粗、細(xì)骨料、未水化的水泥：包含粗、細(xì)骨料、未水化的水泥顆粒、氫氧化鈣及其他結(jié)晶顆粒、水泥凝膠、凝膠孔顆粒、氫氧化鈣及其他結(jié)晶顆粒、水泥凝膠、凝膠孔隙、毛細(xì)管、孔隙水及氣泡等各種組分。隙、毛細(xì)管、孔隙水及氣泡等各種組分。n 影響混凝土強(qiáng)度的因

27、素影響混凝土強(qiáng)度的因素也是非常復(fù)雜的，要配制出也是非常復(fù)雜的，要配制出高強(qiáng)度的混凝土，首先必須研究影響強(qiáng)度的主要因素高強(qiáng)度的混凝土，首先必須研究影響強(qiáng)度的主要因素及其規(guī)律，比如，原材料不同的混凝土，其強(qiáng)度高低及其規(guī)律，比如，原材料不同的混凝土，其強(qiáng)度高低差異也很大。差異也很大。n配制高強(qiáng)混凝土?xí)r配制高強(qiáng)混凝土?xí)r (C50至至C80) ：q應(yīng)選擇強(qiáng)度等級(jí)不低于應(yīng)選擇強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5級(jí)的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水級(jí)的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。泥。q應(yīng)摻用活性較好的礦物摻合料，且宜復(fù)合使用礦物摻合料。應(yīng)摻用活性較好的礦物摻合料，且宜復(fù)合使用礦物摻合料。超細(xì)礦物摻合料是專門用于配置高強(qiáng)、超高強(qiáng)混

28、凝土的特種超細(xì)礦物摻合料是專門用于配置高強(qiáng)、超高強(qiáng)混凝土的特種摻合料，可等量取代部分水泥。摻合料，可等量取代部分水泥。q混凝土的水泥用量不應(yīng)大于混凝土的水泥用量不應(yīng)大于550kgm3；q水泥和礦物摻合料的總量不應(yīng)大于水泥和礦物摻合料的總量不應(yīng)大于600kgm3。q配制混凝土?xí)r，應(yīng)摻用高效減水劑或緩凝高效減水劑。配制混凝土?xí)r，應(yīng)摻用高效減水劑或緩凝高效減水劑。q優(yōu)先選用粒徑小的粗骨料，對(duì)強(qiáng)度等級(jí)高于優(yōu)先選用粒徑小的粗骨料，對(duì)強(qiáng)度等級(jí)高于C60級(jí)的混凝土，級(jí)的混凝土，其粗骨料的最大粒徑不應(yīng)大于其粗骨料的最大粒徑不應(yīng)大于25mm；配制；配制C80及其以上等及其以上等級(jí)的混凝土?xí)r，粗骨料最大粒徑不宜大

29、于級(jí)的混凝土?xí)r，粗骨料最大粒徑不宜大于20 mm。其中，針、。其中，針、片狀顆粒含量不宜大于片狀顆粒含量不宜大于50；含泥量不應(yīng)大于；含泥量不應(yīng)大于05，泥，泥塊含量不宜大于塊含量不宜大于02；其他質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)符合現(xiàn)行；其他質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)符合現(xiàn)行建筑用建筑用碎石、卵石碎石、卵石(GBT146852001)的規(guī)定。的規(guī)定。 q 細(xì)骨料應(yīng)采用中砂，細(xì)度模數(shù)以細(xì)骨料應(yīng)采用中砂，細(xì)度模數(shù)以2.7-3.0為宜，含泥量不應(yīng)為宜，含泥量不應(yīng)大于大于20，泥塊含量不應(yīng)大于，泥塊含量不應(yīng)大于05。其他質(zhì)量指標(biāo)也應(yīng)。其他質(zhì)量指標(biāo)也應(yīng)符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 n高強(qiáng)混凝土配合比的計(jì)算方法和步驟可按高強(qiáng)混凝

30、土配合比的計(jì)算方法和步驟可按普通混凝土普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程配合比設(shè)計(jì)規(guī)程中中(JGJ552011)的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。3、 高強(qiáng)混凝土配合比高強(qiáng)混凝土配合比 高強(qiáng)混凝土的配合比應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所要求的強(qiáng)度高強(qiáng)混凝土的配合比應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所要求的強(qiáng)度和耐久性、施工工藝所要求的拌料工作度與凝結(jié)時(shí)和耐久性、施工工藝所要求的拌料工作度與凝結(jié)時(shí)間、并充分考慮施工運(yùn)輸和環(huán)境溫度等條件通過試間、并充分考慮施工運(yùn)輸和環(huán)境溫度等條件通過試配確定，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確認(rèn)合格后，方可正式使用。配確定，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確認(rèn)合格后，方可正式使用。 混凝土的施工配制強(qiáng)度必須超過設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值混凝土的施工配制強(qiáng)度必須

31、超過設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值以滿足強(qiáng)度保證率的需要，其超出的數(shù)值應(yīng)根據(jù)混凝土強(qiáng)度以滿足強(qiáng)度保證率的需要，其超出的數(shù)值應(yīng)根據(jù)混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差而定。當(dāng)無可靠的強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)差數(shù)值時(shí)，混標(biāo)準(zhǔn)差而定。當(dāng)無可靠的強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)差數(shù)值時(shí)，混凝土的施工配制強(qiáng)度凝土的施工配制強(qiáng)度( (平均值平均值) )對(duì)于對(duì)于C50C50和和C60C60混凝土應(yīng)不低于混凝土應(yīng)不低于強(qiáng)度等級(jí)值的強(qiáng)度等級(jí)值的1.151.15倍倍，對(duì)于對(duì)于C70C70和和C80C80混凝土應(yīng)不低于強(qiáng)度等混凝土應(yīng)不低于強(qiáng)度等級(jí)值的級(jí)值的1.121.12倍倍。 配制高強(qiáng)混凝土所用的水膠比配制高強(qiáng)混凝土所用的水膠比( (水與膠結(jié)料的重量比，水與膠結(jié)

32、料的重量比，后者包括水泥及摻合料的重量后者包括水泥及摻合料的重量) )宜控制在宜控制在0.240.240.380.38的范圍內(nèi)，的范圍內(nèi)，強(qiáng)度等級(jí)愈高，水膠比及用水量應(yīng)愈低。強(qiáng)度等級(jí)愈高，水膠比及用水量應(yīng)愈低。 配制高強(qiáng)混凝土所用的硅酸鹽水泥量不宜超過配制高強(qiáng)混凝土所用的硅酸鹽水泥量不宜超過450450500kg500kgm m3 3，水泥與摻合料的膠結(jié)材料總量不超過，水泥與摻合料的膠結(jié)材料總量不超過550550600kg600kgm m3 3。 粉煤灰摻量一般不超過膠結(jié)料總量的粉煤灰摻量一般不超過膠結(jié)料總量的30%30%，天然沸石巖粉，天然沸石巖粉的摻量不宜超過膠結(jié)料總量的的摻量不宜超過膠結(jié)

33、料總量的10%10%，硅粉的摻量不宜超過膠結(jié)，硅粉的摻量不宜超過膠結(jié)料總量的料總量的8 810%10%。 混凝土的砂率一般宜控制在混凝土的砂率一般宜控制在282834%34%的范圍內(nèi)，采用泵送的范圍內(nèi)，采用泵送工藝時(shí)可為工藝時(shí)可為323240%40%。 高效減水劑的摻量一般為膠結(jié)材料的高效減水劑的摻量一般為膠結(jié)材料的0.50.51.8%1.8%。為減少。為減少混凝土坍落度在運(yùn)輸、澆筑過程中的損失，可采用載體流化劑、混凝土坍落度在運(yùn)輸、澆筑過程中的損失，可采用載體流化劑、復(fù)合緩凝高效減水劑、以及將減水劑分二次或多次添加的方法。復(fù)合緩凝高效減水劑、以及將減水劑分二次或多次添加的方法。 已有已有牌牌

34、52.5硅酸鹽水泥，水泥的密度為硅酸鹽水泥，水泥的密度為3250kgm3，碎石粗骨料粒徑，碎石粗骨料粒徑520mm，表觀密度為，表觀密度為2700kgm3，砂子為中粗河砂，表觀密度為，砂子為中粗河砂，表觀密度為2650kgm3，采用粉狀，采用粉狀NF高效減水劑，摻量高效減水劑，摻量0.51%水泥水泥重，按初選水泥重量的重，按初選水泥重量的20%摻粉煤灰，等量取代摻粉煤灰，等量取代(1 1)部分水泥，要求配制坍落度部分水泥，要求配制坍落度1216cm，強(qiáng)度，強(qiáng)度80MPa的高強(qiáng)混凝土。的高強(qiáng)混凝土。配比設(shè)計(jì)示例配比設(shè)計(jì)示例解：解： 采用絕對(duì)體積法采用絕對(duì)體積法 1)取水泥重取水泥重 C=550k

35、gm3,水灰比水灰比 0.30(應(yīng)多選幾應(yīng)多選幾組試配組試配) 用水量用水量 W=0.3550=165 kgm3 2)取砂率取砂率 0.30，砂重為，砂重為 S，碎石重為，碎石重為 G。 按絕對(duì)體積法有：按絕對(duì)體積法有： 30.01GSSGSWCGswc 將已知條件代入得：將已知條件代入得： S=532 kgm3 G=1241kgm3 3)初選初選 NF 高效減水劑高效減水劑 1.0%水泥量，即水泥量，即 5.5kgm3 4)粉煤灰取代粉煤灰取代 20%水泥量，粉煤灰用量水泥量，粉煤灰用量 55020%=110kgm3 水泥用量：水泥用量： C=550-110=440kgm3 水膠比：水膠比：

36、3.0550165440110165CBW 水灰比：水灰比：375. 0440165CW 5)初步確定的配合比：初步確定的配合比： 水泥水泥 ： 水水 ： 砂砂 ： 石石 ： 粉煤灰粉煤灰 ： NF 440 ： 165： 532：1241： 110 ： 5.5 初步確定的配比須經(jīng)試配后測(cè)試各項(xiàng)性能看能否滿足需初步確定的配比須經(jīng)試配后測(cè)試各項(xiàng)性能看能否滿足需要，實(shí)際應(yīng)用時(shí)需設(shè)計(jì)多組配比，最終對(duì)比后選擇較滿意的配要，實(shí)際應(yīng)用時(shí)需設(shè)計(jì)多組配比，最終對(duì)比后選擇較滿意的配比。比。 五、高強(qiáng)混凝土施工工藝及質(zhì)量控制五、高強(qiáng)混凝土施工工藝及質(zhì)量控制1 1 、混凝土拌制、混凝土拌制 拌制高強(qiáng)混凝土必須使用強(qiáng)制

37、式攪拌機(jī)。拌制高強(qiáng)混凝土必須使用強(qiáng)制式攪拌機(jī)。 混凝土原材料的定量均按重量計(jì)，稱量的允許偏差不應(yīng)混凝土原材料的定量均按重量計(jì)，稱量的允許偏差不應(yīng)超過下列限值：水泥和摻合料為超過下列限值：水泥和摻合料為1%，粗細(xì)骨料為，粗細(xì)骨料為2%，水及化學(xué)外加劑為水及化學(xué)外加劑為1%。 配制高強(qiáng)混凝土必須準(zhǔn)確控制用水量，砂石中的含水量配制高強(qiáng)混凝土必須準(zhǔn)確控制用水量，砂石中的含水量應(yīng)仔細(xì)測(cè)定后從用水量中扣除。高強(qiáng)混凝土在攪拌站配料時(shí)應(yīng)仔細(xì)測(cè)定后從用水量中扣除。高強(qiáng)混凝土在攪拌站配料時(shí)宜采用自動(dòng)稱量裝置，通過砂石含水量的自動(dòng)檢測(cè)儀器，自宜采用自動(dòng)稱量裝置，通過砂石含水量的自動(dòng)檢測(cè)儀器，自動(dòng)調(diào)整攪拌用水。動(dòng)調(diào)整攪拌用水。 高效減水劑可用粉劑