混凝土原材料及配合比.ppt

混凝土原材料及施工配合比混凝土原材料及施工配合比工程局工程局2008年项目总工程师及项目后备年项目总工程师及项目后备总工程师资格培训材料总工程师资格培训材料水电三局勘测设计研究院:谢凯军介绍内容（一）介绍内容（一）1 1 混凝土原材料简介混凝土原材料简介1.1 1.1 水泥水泥1.2 1.2 掺合料掺合料1.3 1.3 砂石骨料砂石骨料1.4 1.4 混凝土外加剂混凝土外加剂1.5 1.5 水水介绍内容（二）介绍内容（二）2 2 混凝土配合比设计要点混凝土配合比设计要点2.1 2.1 混凝土单位用水量的确定混凝土单位用水量的确定2.2 2.2 混凝土含砂率混凝土含砂率2.3 2.3 混凝土配合计算方法混凝土配合计算方法2.4 2.4 混凝土配合比的应用及调整混凝土配合比的应用及调整2.5 2.5 混凝土的性能试验混凝土的性能试验2.6 2.6 混凝土配合比设计及试验应注意的问题混凝土配合比设计及试验应注意的问题介绍内容（三）介绍内容（三）3 3 高性能混凝土简介高性能混凝土简介3.1 3.1 何谓高性能混凝土何谓高性能混凝土3.2 3.2 混凝土环境作用类别混凝土环境作用类别3.3 3.3 高性能混凝土主要性能高性能混凝土主要性能3.4 3.4 高性能混凝土的施工高性能混凝土的施工 1 混凝土原材料简介混凝土原材料简介1.1 1.1 水泥水泥 水工混凝土常用的水泥有：硅酸盐水泥、普通硅水工混凝土常用的水泥有：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、中热和低热矿渣硅酸盐水泥等，此山灰硅酸盐水泥、中热和低热矿渣硅酸盐水泥等，此外还有快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥、铝酸盐水泥、外还有快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥、铝酸盐水泥、膨胀水泥等膨胀水泥等（P1P1表表3-13-1）。）。当混凝土骨料中含有碱活当混凝土骨料中含有碱活性骨料时，应采用低碱水泥（如中、低热水泥等）。性骨料时，应采用低碱水泥（如中、低热水泥等）。水泥中矿物成份的及其特性见表水泥中矿物成份的及其特性见表1-11-1；水泥熟料的化；水泥熟料的化学成分及特点见表学成分及特点见表1-21-2；水工混凝土常用水泥的适用；水工混凝土常用水泥的适用范围见表范围见表1-31-3。为了加快工程施工，防止大体积混凝。为了加快工程施工，防止大体积混凝土产生裂缝，国内工程上采用了硫酸盐型的低热微膨土产生裂缝，国内工程上采用了硫酸盐型的低热微膨胀水泥和胀水泥和MgOMgO型的的延迟性膨胀水泥。型的的延迟性膨胀水泥。表表1-1 水泥矿物成份及其特性水泥矿物成份及其特性成份成份抗压强度（抗压强度（MPaMPa）水化热（水化热（kJ/kgkJ/kg）3d3d7d7d28d28d90d90d180d180d3d3d7d7d28d28d90d90d180d180dC C3 3S S29.629.632.032.049.649.655.655.662.662.6410410461461477477511511507507C C2 2S S1.41.42.22.24.64.619.419.428.628.680807575184184230230222222C C3 3A A6.06.05.25.24.04.08.08.08.08.0712712787787846846787787913913C C4 4AFAF15.415.416.816.818.618.616.616.619.619.6121121180180201201197197306306表表1-2 水泥熟料的化学成分及作用特点水泥熟料的化学成分及作用特点序序号号化学成分化学成分含量范围含量范围（）（）作用及特点作用及特点（）（）游离游离CaOCaO使水泥安定性不良，提高化合使水泥安定性不良，提高化合CaOCaO含量能增加水泥的强度，加速水泥的含量能增加水泥的强度，加速水泥的硬化过程硬化过程.（）（）它主要与它主要与CaOCaO化合生成硅酸钙，熟料中化合生成硅酸钙，熟料中SiOSiO2 2含量增加，则会使水泥的凝结速度及含量增加，则会使水泥的凝结速度及早期强度的增长变快，并提高水泥的抗腐早期强度的增长变快，并提高水泥的抗腐蚀性。蚀性。2 23 3（）（）它的含量增加时，水泥的凝结及硬化速度它的含量增加时，水泥的凝结及硬化速度变快，后期强度的增长变慢，并降低水泥变快，后期强度的增长变慢，并降低水泥的抗流酸盐性。的抗流酸盐性。（）（）含氧化铁高的水泥比含氧化铝高的水泥有含氧化铁高的水泥比含氧化铝高的水泥有较好的抗硫酸盐性较好的抗硫酸盐性.（）（）含量过高，会使水泥安定性不良含量过高，会使水泥安定性不良表表1-3 常用水泥的适用范围常用水泥的适用范围水泥水泥水泥水泥种类种类种类种类硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥普通水泥普通水泥普通水泥普通水泥矿渣水泥矿渣水泥矿渣水泥矿渣水泥火山灰水泥火山灰水泥火山灰水泥火山灰水泥粉煤灰水粉煤灰水粉煤灰水粉煤灰水泥泥泥泥特特性性早期强度高早期强度高水化热较高水化热较高抗冻性较好抗冻性较好耐热性较差耐热性较差耐腐蚀性较差耐腐蚀性较差早期强度较高早期强度较高水化热较大水化热较大耐冻性好耐冻性好耐热性较差耐热性较差耐腐蚀与耐水耐腐蚀与耐水性较差性较差早期强度低、后早期强度低、后期强度增长较快期强度增长较快,水化热较低水化热较低,耐热耐热性较好性较好,耐硫酸盐耐硫酸盐侵蚀和耐水性较侵蚀和耐水性较好好,抗冻性较差抗冻性较差,易泌水易泌水,干缩性大干缩性大抗渗性好抗渗性好耐热性较差耐热性较差不易泌水其不易泌水其它同矿渣水它同矿渣水泥泥干缩性较干缩性较好，抗裂好，抗裂性较好，性较好，抗碳化能抗碳化能力差，其力差，其它同火山它同火山灰水泥灰水泥适适用用范范围围 快硬早强的工快硬早强的工程程,配制高强度配制高强度等级砼等级砼,预应力预应力构件构件,地下工程地下工程的喷射里衬等的喷射里衬等一般土建工程一般土建工程砼及预应力钢砼及预应力钢筋砼结构筋砼结构,受反受反复冰冻作用的复冰冻作用的结构结构,拌制高强拌制高强度的砼度的砼大体积砼结构大体积砼结构,耐耐热要求的砼结构热要求的砼结构,地上地下和水中地上地下和水中的一般砼有抗硫的一般砼有抗硫酸盐侵蚀要求的酸盐侵蚀要求的工程工程地下水中大地下水中大体积砼结构体积砼结构和有抗渗要和有抗渗要求的砼求的砼,有抗有抗硫酸盐侵蚀硫酸盐侵蚀要求的工程要求的工程地上地下地上地下水中大体水中大体积砼结构积砼结构,有抗硫酸有抗硫酸盐侵蚀要盐侵蚀要求的工程求的工程 不不 适适 用用 范范 围围大体积砼工程，大体积砼工程，受化学侵蚀水受化学侵蚀水及海水侵蚀的及海水侵蚀的工程工程受水压作用的受水压作用的工程工程大体积砼工程，大体积砼工程，受化学侵蚀水受化学侵蚀水及海水侵蚀的及海水侵蚀的工程工程受水压作用的受水压作用的工程工程早期强度要求较早期强度要求较高的工程，严寒高的工程，严寒地区，处在水位地区，处在水位升降范围内的砼升降范围内的砼结构结构处在干燥环处在干燥环境的工程，境的工程，有耐磨性要有耐磨性要求的工程，求的工程，其它同矿渣其它同矿渣水泥水泥有抗碳化有抗碳化要求的工要求的工程，其它程，其它同火山灰同火山灰水泥水泥水泥选择应注意的问题水泥选择应注意的问题水泥中的水泥中的MgOMgO含量不得超过含量不得超过5.0%5.0%，经压蒸合格，经压蒸合格后可以放宽到后可以放宽到6.0%6.0%。无论外掺和内含均按此要求。无论外掺和内含均按此要求限定。限定。水泥中的水泥中的SOSO3 3含量不得超过含量不得超过3.5%3.5%，SOSO3 3含量对水含量对水泥的强度有较大的影响，每种水泥泥的强度有较大的影响，每种水泥SOSO3 3合适的量有合适的量有一定差异，一般来说中热水泥由于其一定差异，一般来说中热水泥由于其C C3 3A A含量较含量较低低(6%)(6%)，其，其SOSO3 3合适的量要偏低一些，以三峡合适的量要偏低一些，以三峡中使用的石门中热中使用的石门中热525#525#水泥为例，其水泥为例，其SOSO3 3合适的合适的量在量在2.5%2.5%左右。左右。从水泥成本角度考虑：有特殊要求的水泥售价较从水泥成本角度考虑：有特殊要求的水泥售价较高，在同强度等级水泥中，中热硅酸盐水泥价格高，在同强度等级水泥中，中热硅酸盐水泥价格较普通硅酸盐水泥高，如工程混凝土无其它特殊较普通硅酸盐水泥高，如工程混凝土无其它特殊要求，应尽量选择价格较低的水泥。要求，应尽量选择价格较低的水泥。水泥的等级水泥的等级（见（见P3P3表表3-33-3）。）。水泥是混凝土中水化热的主要来源，如果没有特水泥是混凝土中水化热的主要来源，如果没有特殊的原因（如堵漏、抢险等）尽量不选用早强型殊的原因（如堵漏、抢险等）尽量不选用早强型水泥，避免因早期发热量高而使用混凝土产生过水泥，避免因早期发热量高而使用混凝土产生过多的裂缝。多的裂缝。水工混凝土工程量巨大，技术要求高，水泥用量水工混凝土工程量巨大，技术要求高，水泥用量大且集中，选择水泥时需要从技术、经济和管理大且集中，选择水泥时需要从技术、经济和管理上综合进行考虑，要求厂家尽量固定，水泥品种上综合进行考虑，要求厂家尽量固定，水泥品种和强度等级尽可能单一。和强度等级尽可能单一。1.2 1.2 掺和料掺和料为了改善混凝土性能、减少水泥用量及降低水化为了改善混凝土性能、减少水泥用量及降低水化热而掺入混凝土中的活性或惰性材料称为掺合料。热而掺入混凝土中的活性或惰性材料称为掺合料。掺合料分活性和非活性两大类。活性掺合料以氧掺合料分活性和非活性两大类。活性掺合料以氧化硅、氧化铝为主要活性成份，本身不具有或只化硅、氧化铝为主要活性成份，本身不具有或只有极低的胶凝特性，但在常温下能与水泥水化产有极低的胶凝特性，但在常温下能与水泥水化产物氢氧化钙生成胶凝性水化物，并在空气中或水物氢氧化钙生成胶凝性水化物，并在空气中或水中硬化。非活性掺合料是不具有活性或活性极低中硬化。非活性掺合料是不具有活性或活性极低的人工或天然的矿物材料。的人工或天然的矿物材料。掺合料品种和掺量选择，应根据当地的资源条件、掺合料品种和掺量选择，应根据当地的资源条件、混凝土技术要求等通过试验论证确定。混凝土技术要求等通过试验论证确定。在我国水工混凝土施工中常用的掺合料有：粉煤在我国水工混凝土施工中常用的掺合料有：粉煤灰、矿渣、火山灰质材料、硅粉和岩石粉等。灰、矿渣、火山灰质材料、硅粉和岩石粉等。粉煤灰：粉煤灰：是从燃煤火电厂锅炉烟道中收集的粉尘，是从燃煤火电厂锅炉烟道中收集的粉尘，是一种人工火山灰质材料，具有火山灰活性。粉是一种人工火山灰质材料，具有火山灰活性。粉煤灰混凝土的早期强度较低，后期强度增长率高。煤灰混凝土的早期强度较低，后期强度增长率高。利用粉煤灰混凝土后期强度可以充分发挥粉煤灰利用粉煤灰混凝土后期强度可以充分发挥粉煤灰的活性效应。用于水泥和混凝土中的粉煤灰的活性效应。用于水泥和混凝土中的粉煤灰 技术技术要求见表要求见表1-41-4。粒化高炉矿渣粉：凡在高炉冶炼生铁时，所得到粒化高炉矿渣粉：凡在高炉冶炼生铁时，所得到硅酸钙与铝酸钙为主要成份的熔融物，经淬冷成硅酸钙与铝酸钙为主要成份的熔融物，经淬冷成粒后，即为粒化高炉矿渣，简称矿渣。其主要化粒后，即为粒化高炉矿渣，简称矿渣。其主要化学成份是学成份是CaOCaO、SiOSiO2 2和和AlAl2 2OO3 3，占总量的，占总量的90%90%以上。以上。矿渣粉能优化混凝土孔结构，提高抗渗性能，降矿渣粉能优化混凝土孔结构，提高抗渗性能，降低氯离子扩散速度，减少体系内的低氯离子扩散速度，减少体系内的Ca(OH)Ca(OH)2 2，抑制，抑制碱骨料碱骨料 反应，提高抗硫酸盐腐蚀能力，使混凝土耐久性反应，提高抗硫酸盐腐蚀能力，使混凝土耐久性得到较大改善。大掺量矿渣粉可降低混凝土水化得到较大改善。大掺量矿渣粉可降低混凝土水化热峰值延迟温峰发生时间。热峰值延迟温峰发生时间。火山灰质掺合料火山灰质掺合料:凡天然的或人工的以氧化硅、氧凡天然的或人工的以氧化硅、氧化铝为主要成份的矿物质材料，本身磨细加水拌化铝为主要成份的矿物质材料，本身磨细加水拌和并不硬化，但与气硬性石灰混合后，再加水拌和并不硬化，但与气硬性石灰混合后，再加水拌和，则不但能在空气中硬化，而且能在水中继续和，则不但能在空气中硬化，而且能在水中继续硬化者，称为火山灰质掺合料。硬化者，称为火山灰质掺合料。硅粉硅粉:硅粉亦称硅灰，是从冶炼硅铁和其他硅金属硅粉亦称硅灰，是从冶炼硅铁和其他硅金属工厂的废烟气中经收尘装置收集而得的粉尘。硅工厂的废烟气中经收尘装置收集而得的粉尘。硅粉的颗粒极细，是水泥粒径的粉的颗粒极细，是水泥粒径的1/501/501/1001/100，其主，其主要成份是二氧化硅。硅粉掺入混凝土中，能改善要成份是二氧化硅。硅粉掺入混凝土中，能改善新拌混凝土的泌水性和粘聚性，大幅度提高混凝新拌混凝土的泌水性和粘聚性，大幅度提高混凝土的强度及抗渗、抗冲磨、抗空蚀等性能。还具土的强度及抗渗、抗冲磨、抗空蚀等性能。还具有抑制碱骨料反应和防止钢有抑制碱骨料反应和防止钢 筋锈蚀的作用。硅粉还可以减少混凝土硬化过程中的筋锈蚀的作用。硅粉还可以减少混凝土硬化过程中的发热量。发热量。硅粉活性很高，与高效减水剂联合使用时，可显著提硅粉活性很高，与高效减水剂联合使用时，可显著提高混凝土抗压强度。水工混凝土对硅粉的技术要求见高混凝土抗压强度。水工混凝土对硅粉的技术要求见表表1-51-5。表表1-5 水工混凝土用硅粉品质指标水工混凝土用硅粉品质指标项 目指 标二氧化硅含量（%）85含水量（%）3烧失量（%）6火山灰活性指数（%）90细度45m筛余量（%）10比表面积（m2/g）15均匀性密度（与均值的偏差）（%）5细度（与均值的偏差）（%）5表表1-4 拌制混凝土和砂浆用粉煤灰技术要求拌制混凝土和砂浆用粉煤灰技术要求项项 目目 技技 术术 要要 求求 级级细度（方孔筛筛细度（方孔筛筛余）不大于余）不大于粉煤灰粉煤灰12.012.025.025.045.045.0粉煤灰粉煤灰需水量比，不大于需水量比，不大于粉煤灰粉煤灰9595 105105115115粉煤灰粉煤灰烧失量，不大于烧失量，不大于粉煤灰粉煤灰5.05.08.08.015.015.0粉煤灰粉煤灰含水量，不大于含水量，不大于粉煤灰粉煤灰1.01.0粉煤灰粉煤灰三氧化硫，不大于三氧化硫，不大于粉煤灰粉煤灰3.03.0粉煤灰粉煤灰游离氧化钙，不大于游离氧化钙，不大于粉煤灰粉煤灰1.01.0粉煤灰粉煤灰4.04.0安定性安定性粉煤灰粉煤灰5.05.0n1.3 砂石骨料砂石骨料混凝土中的砂石骨料约占混凝土总体积的混凝土中的砂石骨料约占混凝土总体积的80%80%左右，左右，骨料的物理力学性能、级配组合和成份直接或间接骨料的物理力学性能、级配组合和成份直接或间接影响着混凝土的性能。影响着混凝土的性能。在水工混凝土中选择砂石骨料必须质地坚硬、致密、在水工混凝土中选择砂石骨料必须质地坚硬、致密、耐久、无裂缝，骨料中不应含有大量的粘土、淤泥、耐久、无裂缝，骨料中不应含有大量的粘土、淤泥、粉屑、碎末及有机物或其他有害杂质。在大体积混粉屑、碎末及有机物或其他有害杂质。在大体积混凝土工程中，选择骨料时，除考虑软弱颗粒含量外，凝土工程中，选择骨料时，除考虑软弱颗粒含量外，也要考虑骨料的弹性性质，总之选择水工混凝土砂也要考虑骨料的弹性性质，总之选择水工混凝土砂石骨料时，应选择既能提高抗裂能力又能满足强度、石骨料时，应选择既能提高抗裂能力又能满足强度、抗冻、耐腐以及抗风化等性能的骨料，需进行技术抗冻、耐腐以及抗风化等性能的骨料，需进行技术经济综合考虑。砂的见表经济综合考虑。砂的见表1-3.11-3.1、颗粒级配见表、颗粒级配见表1-3.21-3.2，粗骨料的质量要求见表，粗骨料的质量要求见表1-3.31-3.3。表表1-3.1 细骨料（砂）质量要求细骨料（砂）质量要求 项目项目指标指标备注备注天然砂中含泥量天然砂中含泥量3%3%含泥量系指粒径小于含泥量系指粒径小于0.08mm0.08mm的细屑的细屑人工砂中石粉含量人工砂中石粉含量6%6%17%17%小于小于0.16mm0.16mm的颗粒的颗粒坚固性坚固性8%8%有抗冻要求的混凝土有抗冻要求的混凝土10%10%无抗冻要求的混凝土无抗冻要求的混凝土云母含量云母含量2%2%表观密度表观密度2500(kg/m3)2500(kg/m3)轻物质含量轻物质含量1%1%视密度小于视密度小于2000kg/m32000kg/m3硫化物及硫酸盐硫化物及硫酸盐1%1%按重量折算成按重量折算成SO3SO3含量含量有机质含量有机质含量浅于标准色浅于标准色如深于标准色，应配成砂浆如深于标准色，应配成砂浆进行对比试验进行对比试验表表1-3.2 砂子颗粒级配区砂子颗粒级配区筛孔尺寸筛孔尺寸（mmmm）级配区级配区 一一 区区二二 区区三三 区区累计筛余（）累计筛余（）10.0(10.0(圆孔圆孔)0 00 00 05.0(5.0(圆孔圆孔)1001001001001001002.5(2.5(圆孔圆孔)3553552502501501501.25(1.25(方孔方孔)66356635501050102502500.63(0.63(方孔方孔)8571857170417041401640160.315(0.315(方孔方孔)9580958092709270855585550.16(0.16(方孔方孔)100901009010090100901009010090表表1-3.3 粗骨料的质量要求粗骨料的质量要求 项项项项 目目目目指指指指 标标标标备备备备 注注注注含泥量含泥量D20D20、D40D40粒径级粒径级 1%D801%D80、D150D150（或（或D120D120）粒径级）粒径级 0.5%0.5%各粒径级均不含有粘各粒径级均不含有粘土团粒土团粒坚固性坚固性5%5%有抗冻要求的混凝土有抗冻要求的混凝土12%12%无抗冻要求的混凝土无抗冻要求的混凝土硫化物及硫酸硫化物及硫酸盐含量盐含量0.5%0.5%(按重量折算成按重量折算成SO3)SO3)有机质含量有机质含量浅于标准色浅于标准色如深于标准色，应进如深于标准色，应进行混凝土强度对比试行混凝土强度对比试验验表观密度表观密度2550(kg/m3)2550(kg/m3)吸水率吸水率2.5%2.5%针片状颗粒含针片状颗粒含量量15%15%经试验论证，可以放经试验论证，可以放宽至宽至25%25%骨料的强度要求骨料的强度要求粗骨料的强度要求粗骨料的强度要求 采用直径与高均为采用直径与高均为50mm50mm的圆的圆柱体或长、宽、高均为柱体或长、宽、高均为50mm50mm的立方体岩石样品的立方体岩石样品进行试验。在水饱和状态下，其抗压强度不应小进行试验。在水饱和状态下，其抗压强度不应小于于45MPa45MPa，与混凝土抗压强度之比不应小于，与混凝土抗压强度之比不应小于1.51.5倍。倍。用压碎指标控制时，应符合表用压碎指标控制时，应符合表3-143-14要求。要求。碎石或卵石压碎指标与混凝土强度等级的关系碎石或卵石压碎指标与混凝土强度等级的关系 骨料类别骨料类别压碎指标值（压碎指标值（%）C C5555C C4040CC3535碎石碎石沉积岩沉积岩10101616变质岩或深成的变质岩或深成的火成岩火成岩13133030喷出的火成岩喷出的火成岩12122020卵卵 石石12121616骨料的选择骨料的选择在一般情况下，骨料的强度越高、性模量越高，而在一般情况下，骨料的强度越高、性模量越高，而骨料的弹性模量越高，则用这种骨料制成的混凝土骨料的弹性模量越高，则用这种骨料制成的混凝土弹性模量也越高；选择水工混凝土骨料时，不能认弹性模量也越高；选择水工混凝土骨料时，不能认为强度越高越好。骨料的选择原则如下：为强度越高越好。骨料的选择原则如下：（1 1）砂石料以就地取材为原则，用人工骨料应进）砂石料以就地取材为原则，用人工骨料应进行技术经济比较后选定。行技术经济比较后选定。（2 2）应充分利用基坑或地下开挖出来的弃渣加工）应充分利用基坑或地下开挖出来的弃渣加工骨料。天然骨料中的超径部分，也可以破碎后利用。骨料。天然骨料中的超径部分，也可以破碎后利用。（3 3）在施工条件许可的情况下，粗骨料的最大粒）在施工条件许可的情况下，粗骨料的最大粒径应尽量采用较大值，以节约胶凝材料用量。径应尽量采用较大值，以节约胶凝材料用量。（4 4）在选择骨料级配时，应尽可能减少弃料。为）在选择骨料级配时，应尽可能减少弃料。为满足骨料级配要求，卵石亦可破碎后使用。满足骨料级配要求，卵石亦可破碎后使用。选择骨料应注意的问题选择骨料应注意的问题骨料品种对混凝土单位用水量有显著性影响，用水骨料品种对混凝土单位用水量有显著性影响，用水量由低到高依次为：天然骨料量由低到高依次为：天然骨料-灰岩人工骨料砂岩灰岩人工骨料砂岩人工骨料人工骨料-角砾岩人工骨料角砾岩人工骨料-花岗岩人工骨料。花岗岩人工骨料。碱碱-碳酸盐反应碳酸盐反应“ACRACR”主要是指混凝土中的碱与主要是指混凝土中的碱与含白云石的石灰岩的骨料反应，由于白云石含粘土，含白云石的石灰岩的骨料反应，由于白云石含粘土，碱离子通过包裹在细小白云石外的粘土渗入白云石碱离子通过包裹在细小白云石外的粘土渗入白云石颗粒，使之产生去白云石化反应，反应产物不能通颗粒，使之产生去白云石化反应，反应产物不能通过粘土向外扩散，而使骨料膨胀，导致混凝土开裂。过粘土向外扩散，而使骨料膨胀，导致混凝土开裂。根据根据水工混凝土试验规程水工混凝土试验规程的有关规定，采用的有关规定，采用“岩石柱法岩石柱法”进行检验。进行检验。碱碱-硅反应硅反应“ASRASR”是指混凝土中的碱与骨料中的是指混凝土中的碱与骨料中的活性二氧化硅，如微晶质、隐晶质、玻璃质和应活性二氧化硅，如微晶质、隐晶质、玻璃质和应变的石英及玉隧等发生反应，生成碱的硅酸盐凝变的石英及玉隧等发生反应，生成碱的硅酸盐凝胶，吸水后体积膨胀，导致混凝土开裂。由于胶，吸水后体积膨胀，导致混凝土开裂。由于ASRASR和和ACRACR是不同类型的膨胀反应，故检验方法也是不同类型的膨胀反应，故检验方法也不同，不同，水工混凝土试验规程水工混凝土试验规程中采用中采用“砂浆长砂浆长度法度法”和和“压蒸快速法压蒸快速法”等方法来进行检验等方法来进行检验碱碱-活性骨料反应，如碱活性骨料反应，如碱-硅反应，是活性二氧化硅硅反应，是活性二氧化硅与碱之间的反应，活性二氧化硅消耗着液相中的与碱之间的反应，活性二氧化硅消耗着液相中的碱离子，把分散的能量集中于局部（活性颗粒表碱离子，把分散的能量集中于局部（活性颗粒表面），导致局部混凝土承受了很大的膨胀力，引面），导致局部混凝土承受了很大的膨胀力，引起局域毁坏和开裂。起局域毁坏和开裂。根据这个原理，将活性二氧化硅粉碎成微粒，均根据这个原理，将活性二氧化硅粉碎成微粒，均匀散布与整体的各个部位，将有限的局部化解成匀散布与整体的各个部位，将有限的局部化解成无限多的活性中心，每一个中心都能参与化学反无限多的活性中心，每一个中心都能参与化学反应而消耗碱，能量只能分布而不能集中于局部，应而消耗碱，能量只能分布而不能集中于局部，化解了能量，从而拟制碱化解了能量，从而拟制碱-活性骨料反应。凡在混活性骨料反应。凡在混凝土中具有二次水化反应的活性混合材，如高炉凝土中具有二次水化反应的活性混合材，如高炉水淬粉磨矿渣、粉煤灰和天然火山灰材料等，均水淬粉磨矿渣、粉煤灰和天然火山灰材料等，均有很好的拟制碱有很好的拟制碱-活性骨料反应的效能。混凝土外活性骨料反应的效能。混凝土外加剂为阴离子表面活性剂，外加剂的拟制效能体加剂为阴离子表面活性剂，外加剂的拟制效能体现在均匀分散水泥颗粒，使水泥一次水化反应产现在均匀分散水泥颗粒，使水泥一次水化反应产生的碱离子均匀分布，从而分散了能量。生的碱离子均匀分布，从而分散了能量。碱碱-活性骨料反应是化学反应矛盾的两个侧面，当活性骨料反应是化学反应矛盾的两个侧面，当骨料的选择被局限时，控制水泥含碱量和混凝土总骨料的选择被局限时，控制水泥含碱量和混凝土总碱量就成为防止碱碱量就成为防止碱-活性骨料反应是有效的措施之活性骨料反应是有效的措施之一。一。采用中热水泥，控制水泥含碱量以采用中热水泥，控制水泥含碱量以NaNa2 2OO当量当量（NaNa2 2OO0.658K0.658K2 2OO）0.6%0.6%。由于水泥的含碱。由于水泥的含碱量不是混凝土总碱量的唯一来源，所以还应控制含量不是混凝土总碱量的唯一来源，所以还应控制含钠盐的减水剂和其他来源的碱含量。国际和国内工钠盐的减水剂和其他来源的碱含量。国际和国内工程对混凝土总碱量控制标准如下：程对混凝土总碱量控制标准如下：对于一般活性对于一般活性的岩石和一般混凝土工程，混凝土总碱量的岩石和一般混凝土工程，混凝土总碱量3.0kg(Na3.0kg(Na2 2OO当量当量)mm3；对于高活性的岩石和对于高活性的岩石和重要混凝土工程，混凝土总碱量重要混凝土工程，混凝土总碱量2.0kg(Na2.0kg(Na2 2OO当当量量)mm3。三峡工程对于含有活性骨料的天然骨料，。三峡工程对于含有活性骨料的天然骨料，控制混凝土总碱量控制混凝土总碱量2.0kg(Na2.0kg(Na2 22O2O当量当量)mm3；对；对于非活性的花岗岩人工骨料，控制混凝土总碱量于非活性的花岗岩人工骨料，控制混凝土总碱量2.5kg(Na2.5kg(Na2 2OO当量当量)mm3。1.4 外加剂外加剂在混凝土拌和过程中掺入的，并能按要求改善混在混凝土拌和过程中掺入的，并能按要求改善混凝土性能的，一般掺量不超过水泥重量凝土性能的，一般掺量不超过水泥重量2%2%（特殊（特殊情况除外）的材料称为混凝土外加剂。情况除外）的材料称为混凝土外加剂。在混凝土中合理的掺加一定量的外加剂，可达到在混凝土中合理的掺加一定量的外加剂，可达到提高混凝土早期或各龄期强度，改善施工操作条提高混凝土早期或各龄期强度，改善施工操作条件，延缓或降低水化热，调节凝结时间，改善泵件，延缓或降低水化热，调节凝结时间，改善泵送性，节约水泥用量和节能等。送性，节约水泥用量和节能等。外加剂按功能与作用可分为：外加剂按功能与作用可分为：(1)(1)减水剂：它可以改善混凝土拌和物流动性减水剂：它可以改善混凝土拌和物流动性 或或减减 少用水量。少用水量。(2)(2)引气剂：它可调节或增加混凝土含气量。引气剂：它可调节或增加混凝土含气量。(3)(3)调凝剂：它可调节混凝土凝结时间。调凝剂：它可调节混凝土凝结时间。(4)(4)增强剂：调节混凝土在不同温度下的硬化速度增强剂：调节混凝土在不同温度下的硬化速度及强及强 度增长速度。度增长速度。(5)(5)特性剂：调节混凝土某些特定性能。特性剂：调节混凝土某些特定性能。(6)(6)泵送剂：改善混凝土拌和物泵送性能。泵送剂：改善混凝土拌和物泵送性能。常用外加剂混凝土性能要求见表常用外加剂混凝土性能要求见表1-4.11-4.1。外加剂选择结果根据技术经济效益综合比较确定：外加剂选择结果根据技术经济效益综合比较确定：技术经济效益系数技术经济效益系数K=K=（减水率（减水率抗压强度比）抗压强度比）/（减水剂掺量（减水剂掺量掺量）掺量）同类减水剂同类减水剂K K系数值越大，说明技术经济效益越好。系数值越大，说明技术经济效益越好。表1-4.1 常用外加剂混凝土性能要求 外加剂种类试验项目引气剂普通减水剂早强 减水剂缓凝 减水剂引气 减水剂高效 减水剂缓凝剂缓凝高效减水剂高温 缓凝剂减水率（%）68881215156含气量（%）4.55.52.52.53.04.55.53.02.53.02.5泌水率比（%）709595100709510010095凝结时间(min)初凝-90+1200+90+30+90+120-60+90-60+90-60+90+120+240+300+480终凝-90+1200+900+90+120-60+90-60+90-60+90+120+240+720抗压强度比（%）3d90115130901151301301257d90115115901101251251259028d851101058510512012012010028d收缩率比（%）125125125125125125125125 4 4 4不溶物 mg/L 2000 2000 5000可溶物 mg/L 2000 5000 10000氯化物(以Cl计)mg/L 500*1200 3500硫酸盐(以SO42计)mg/L 600 2700 2700硫化物(以S2计)mg/L 100表1-5.1 物质含量限值 根据骨料品种、粒径、砂率、外加剂的品种及根据骨料品种、粒径、砂率、外加剂的品种及掺量、是否掺用掺合料、及施工要求的坍落度及和掺量、是否掺用掺合料、及施工要求的坍落度及和易性等选择每易性等选择每mm3 3混凝土的用水量，一般可根据本混凝土的用水量，一般可根据本单位对所用材料的使用经验选用。也可参照表单位对所用材料的使用经验选用。也可参照表2-1.12-1.1和表和表2-1.22-1.2选用，最后通过试验确定。选用，最后通过试验确定。表表 2-1.1 2-1.1 混凝土单位用水量参考表混凝土单位用水量参考表 骨料最大粒骨料最大粒径径(mm)(mm)坍坍 落落 度度 (cm)(cm)1313353557577979911911202017017017517518018018518519019040401501501551551601601651651701708080130130135135140140145145150150150150115115120120125125130130135135 2.混凝土配合比设计要点混凝土配合比设计要点n n2-1混凝土单位用水量的确定:2-22-2混凝土含砂率混凝土含砂率 砂率是细骨料在粗、细骨料的实体积中所占的砂率是细骨料在粗、细骨料的实体积中所占的百分率。在砂子与石子的表观密度相近时，常以百分率。在砂子与石子的表观密度相近时，常以砂与石子砂与石子变变 化化 条条 件件调调 整整 值值砂率（砂率（%）用水量（用水量（kg/m3）1.改用碎石+3+5+9+152.采用需水量大的胶凝材料+10+203.坍落度变化1（cm）34.砂率变化1%1.55.砂细度模数变化0.1 0.56.水胶比变化0.05 1.07.混凝土含气量变化1%+1.0+38.采用优质外加剂用水量酌减 表2-1.2 原材料或其他条件变化后的调整参考值的质量来代替实体积求砂率。优质混凝土要求砂率是的质量来代替实体积求砂率。优质混凝土要求砂率是既能使混凝土拌和物具有较好的粘聚性及流动性，满既能使混凝土拌和物具有较好的粘聚性及流动性，满 足施工和易性要求，又足施工和易性要求，又使每使每mm3 3混凝土用水量最小。砂率的选择应通过试拌确定。混凝土用水量最小。砂率的选择应通过试拌确定。n n 2-3混凝土配合比计算方法（1 1）混凝土配制强度的确定混凝土配制强度的确定+.S S（2 2）确定水灰比确定水灰比（3 3）确定用水量确定用水量（4 4）计算水泥用量计算水泥用量（5 5）确定砂率确定砂率（6 6）计算砂石用量计算砂石用量当混凝土配合比的三个参数确定后，便可进行混凝土的当混凝土配合比的三个参数确定后，便可进行混凝土的 初步计算，计算方法有初步计算，计算方法有“假定容重法假定容重法”和和“绝对体积法绝对体积法”两种两种方法：方法：n n 假定容重法：假定容重法：n n 绝对体积法：绝对体积法：2.4 2.4 混凝土配合比的应用及调整混凝土配合比的应用及调整 用假定容重法或绝对体积法计算出材料的用量用假定容重法或绝对体积法计算出材料的用量后，并不说明混凝土的配合比已确定，还要进行后，并不说明混凝土的配合比已确定，还要进行混凝土试拌。以调整混凝土的用水量及砂率，测混凝土试拌。以调整混凝土的用水量及砂率，测定混凝土的容重，调整混凝土中各材料的用量，定混凝土的容重，调整混凝土中各材料的用量，然后再根据按该配比制做的试件的性能测试结果然后再根据按该配比制做的试件的性能测试结果来确定混凝土的实际配合比。来确定混凝土的实际配合比。2.5 2.5 混凝土的性能试验混凝土的性能试验 由设计计算并完成试配调整的混凝土配合比，由设计计算并完成试配调整的混凝土配合比，能否满足要求，即该配合比能否作为最终的设计能否满足要求，即该配合比能否作为最终的设计配合比，还需根据按该配合比制做的试件的性能配合比，还需根据按该配合比制做的试件的性能测试结果来判定。混凝土性能试验包括：混凝土测试结果来判定。混凝土性能试验包括：混凝土拌合物性能试验、混凝土力学性能试验、混凝土拌合物性能试验、混凝土力学性能试验、混凝土耐久性试验等。耐久性试验等。(1)(1)混凝土拌和物的性能：主要是和易性，它是一混凝土拌和物的性能：主要是和易性，它是一项综合的技术性质，具有流动性、粘聚性、保水项综合的技术性质，具有流动性、粘聚性、保水性三方面的涵义。性三方面的涵义。(2)(2)混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能:抗压强度试验、抗拉抗压强度试验、抗拉强度试验、静力弹性模量试验、抗折强度试验。强度试验、静力弹性模量试验、抗折强度试验。(3)(3)混混凝凝土土的的耐耐久久性性和和变变形形性性能能试试验验主主要要包包括括：抗抗冻冻性性试试验验、冻冻弹弹性性模模量量试试验验、抗抗渗渗性性试试验验、收收缩缩试试验验、受受压压徐徐变变试试验验、碳碳化化试试验验、混混凝凝土土中中钢钢筋筋锈蚀和抗压疲劳强度试验等。锈蚀和抗压疲劳强度试验等。2.6 2.6 混混凝凝土土配配合合比比设设计计及及试试验验应应注注意意的的问问题题 (1)(1)设计混凝土配合比要选择合格的原材料。设计混凝土配合比要选择合格的原材料。(2)(2)混凝土和易性要好混凝土和易性要好,这是便于施工确保工程浇这是便于施工确保工程浇筑质量筑质量的重要条件。的重要条件。(3)(3)要具有工程结构设计或施工进度所要求的强度。要具有工程结构设计或施工进度所要求的强度。(4)(4)选择最小单位用水量。选择最小单位用水量。(5)(5)最大石子粒径。最大石子粒径。(6)(6)最多石子用量。最多石子用量。(7)(7)最佳骨料级配组合。最佳骨料级配组合。(8)(8)经济合理地选择水泥品种和强度等级，优先考经济合理地选择水泥品种和强度等级，优先考虑采用优质、经济的粉煤灰掺和料和外加剂从而虑采用优质、经济的粉煤灰掺和料和外加剂从而节约水泥，降低成本。节约水泥，降低成本。含气量对混凝土性能的影响含气量对混凝土性能的影响含气量对混凝土施工和易性的影响；含气量对混凝土施工和易性的影响；含气量对混凝土耐久性的影响：一般使用优质的含气量对混凝土耐久性的影响：一般使用优质的引气剂后，混凝土中的气泡呈球型，直径多在引气剂后，混凝土中的气泡呈球型，直径多在2020200m200m，国内外资料都认为气泡间距系数，国内外资料都认为气泡间距系数L250mL250m时，混凝土具有良好的抗冻性能。时，混凝土具有良好的抗冻性能。获得合适含气量的途径：获得合适含气量的途径：1 1、合格的引气剂；、合格的引气剂；2 2、合适的掺量；、合适的掺量；3 3、减水剂和、减水剂和引气剂的很好配合；引气剂的很好配合；4 4、掺和料的种类；、掺和料的种类；5 5、拌和、拌和用水等等。用水等等。使用引气剂提高混凝土抗冻性能的原因使用引气剂提高混凝土抗冻性能的原因在混凝土中掺用适量的优质引气剂，当混凝土含在混凝土中掺用适量的优质引气剂，当混凝土含气量合适时可有效地提高混凝土的抗冻耐久性能，气量合适时可有效地提高混凝土的抗冻耐久性能，这是因为：这是因为：(1)(1)含气量中直径和间距系数合适的气泡的混凝土施含气量中直径和间距系数合适的气泡的混凝土施工和易性好，可以使混凝土达到较好的施工密实工和易性好，可以使混凝土达到较好的施工密实度；度；(2)(2)在混凝土中含气量每增加在混凝土中