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.docx
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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
耐久性砼配合比设计与原材料及施工质量控制
随着技术进步，以混凝土为建筑材料的工程结构得到飞速发展，它已经成为铁路、桥梁、公路和中低层建筑的首选材料。
混凝土材料质量的好坏往往关系工程结构的安全和耐久性的好坏，因此混凝土耐久性问题的严重性日益成为人们关注的问题，为提高混凝土的强度，而片面追求提高混凝土组分的强度（如提高水泥的强度、骨料的强度），实际上这种做法却造成一些负面作用，造成水泥越来越细，水泥中掺入高强、早强的组分越来越多，水泥的水化热越来越大，而混凝土早期的抗裂性越来越差，抗腐蚀性也越来越差，从而耐久性也越来越差。
另外，骨料强度的增加并不能改变骨料之间的胶凝成分的强度和密实程度，所以单纯的增加骨料的强度不能使混凝土强度和耐久性有更大的改善。
现在工程施工中也给了我们一些启示：
为高速施工，混凝土里掺入大量活性高、粉磨细度大的硅酸盐水泥，使混凝土早强，弹性模量增长，而混凝土开裂的原因大部分是因为混凝土早期强度高、弹性模量大和低徐变能力引起的。
很显然，解决办法就是控制因冷却和干燥产生的应变，即控制混凝土温度收缩和干缩。
也就是要求我们采用较低的水胶比、较合理的配比以及必要及时的养护工作。
为解决上述问题应从以下几方面着手：
１、加强混凝土配比设计，强调以降低混凝土水胶比，而不是片面强调水泥的高强、早强为选用原则,减小水胶比是改善混凝土耐久性的重要方法，同时，还应加强混凝土组分中粗、细骨料的均质性；稳定性；较好的骨料粒型（针片状较少）；级配合理；强调不同组分之间的相容性和超叠效应，而不是单个组分的品质；水泥和高效减水剂之间必须要做相容性实验。
２、提高混凝土的耐久性应从防止混凝土的裂缝入手。
因为混凝土有裂缝之后，耐久性将大大降低。
资料表明，近几十年来，基础桥梁、隧道等部位产生的大量裂缝和干燥收缩的关系不是重要的，水化热及温度变化已经成为混凝土开裂的主导原因。
因此防止混凝土裂缝提高混凝土的耐久性，降低混凝土的水化热尤为重要，而降低水化热的办法可以采用降低混凝土新拌温度；加入一定比例的粉煤灰可以提高混凝土的粘聚性改善过度区，同时产生胶凝反应对混凝土有内养护作用，从而改善抗裂性能减少收缩，延缓早期强度发展率。
３、加强养护，控制早期裂缝。
混凝土的裂缝与混凝土的收缩有关。
试验表明，干缩在浇筑２８天收缩４０％，三个月收缩６０％，六个月收缩８０％，干缩与浆骨比有关，当浆骨比一定是与水胶比有关。
由于现代硅酸盐水泥发热量大，细度细，混凝土早期强度高，早期裂缝为６０％，所以控制早期裂缝由为重要。
采取的措施就是及时养护，拆模时间要以混凝土的内外温差来定，不能随意，尤其不能在拆模后才开始浇水养护因为那样会造成混凝土因解除束缚，而内外温差大造成开裂。
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。
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。
表1钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量（kg/m3）
环境类别
环境作
用等级
设计使用年限级别
一（100年）
二（60年）
三（30年）
最大
水胶比
最小胶凝材料用量
最大
水胶比
最小胶凝材料用量
最大
水胶比
最小胶凝材料用量
碳化环境
T1
0.55
280
0.60
260
0.65
260
T2
0.50
300
0.55
280
0.60
260
T3
0.45
320
0.50
300
0.50
300
氯盐环境
L1
0.45
320
0.50
300
0.50
300
L2
0.40
340
0.45
320
0.45
320
L3
0.36
360
0.40
340
0.40
340
化学
侵蚀环境
H1
0.50
300
0.55
280
0.60
260
H2
0.45
320
0.50
300
0.50
300
H3
0.40
340
0.45
320
0.45
320
H4
0.36
360
0.40
340
0.40
340
冻融
破坏环境
D1
0.50
300
0.55
280
0.60
260
D2
0.45
320
0.50
300
0.50
300
D3
0.40
340
0.45
320
0.45
320
D4
0.36
360
0.40
340
0.40
340
磨蚀环境
M1
0.50
300
0.55
280
0.60
260
M2
0.45
320
0.50
300
0.50
300
M3
0.40
340
0.45
320
0.45
320
表2素混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量（kg/m3）
环境类别
环境作
用等级
设计使用年限级别
一（100年）
二（60年）
三（30年）
最大
水胶比
最小胶凝材料用量
最大
水胶比
最小胶凝材料用量
最大
水胶比
最小胶凝材料用量
碳化环境
T1、T2、T3
0.60
280
0.65
260
0.65
260
氯盐环境
L1、L2、L3
0.60
280
0.65
260
0.65
260
化学
侵蚀环境
H1
0.50
300
0.55
280
0.60
260
H2
※
※
0.50
300
0.50
300
H3
※
※
※
※
※
※
H4
※
※
※
※
※
※
冻融
破坏环境
D1
0.50
300
0.55
280
0.60
260
D2
※
※
0.50
300
0.50
300
D3
※
※
※
※
※
※
D4
※
※
※
※
※
※
磨蚀环境
M1
0.55
280
0.60
260
0.65
260
M2
0.50
300
0.55
280
0.60
260
M3
※
※
0.50
300
0.50
300
注：
“※”表示不宜采用素混凝土结构。
表3硫酸盐侵蚀环境下混凝土胶凝材料的要求
环境作用等级
水泥品种
水泥熟料中的C3A含量（%）
粉煤灰或磨细矿渣粉的掺量（%）
最小胶凝材料用量（kg/m3）
H1
普通硅酸盐水泥
≤8
≥20
300
中抗硫酸盐硅酸盐水泥
≤5
—
300
H2
普通硅酸盐水泥
≤8
≥25
330
中抗硫酸盐硅酸盐水泥
≤5
≥20
300
高抗硫酸盐硅酸盐水泥
≤3
—
300
H3、H4
普通硅酸盐水泥
≤6
≥30
360
中抗硫酸盐硅酸盐水泥
≤5
≥25
360
高抗硫酸盐硅酸盐水泥
≤3
≥20
360
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。
表4混凝土含气量要求
环境条件
无抗冻要求混凝土
有抗冻要求混凝土
D1
D2、D3
D4
含气量（%）
≥2.0
≥4.0
≥5.0
≥5.5
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
设计使用年限级别
一（100年）
二（60年）、三（30年）
56d电通量
（C）
＜C30
＜2000
＜2500
C30～C45
＜1500
＜2000
≥C50
＜1000
＜1500
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。
表6氯盐环境下混凝土的电通量
设计使用年限级别
一（100年）
二（60年）、三（30年）
环境作用等级
L1
L2、L3
L1
L2、L3
56d电通量（C）
＜1000
＜800
＜1500
＜1000
表7化学侵蚀环境下混凝土的电通量
设计使用年限级别
一（100年）
二（60年）、三（30年）
环境作用等级
H1、H2
H3、H4
H1、H2
H3、H4
56d电通量（C）
＜1200
＜1000
＜1500
＜1000
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。
表8冻融破坏环境下混凝土的抗冻性
设计使用年限级别
一（100年）
二（60年）
三（30年）
环境作用等级
D1、D2、D3、D4
D1、D2、D3、D4
D1、D2、D3、D4
抗冻等级（56d）
≥F300
≥F250
≥F200
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。
表9混凝土最大碱含量（kg/m3）
设计使用年限级别
一（100年）
二（60年）
三（30年）
环境条件
干燥环境
3.5
3.5
3.5
潮湿环境
3.0
3.0
3.5
含碱环境
※
3.0
3.0
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。
粉煤灰的可溶性碱含量取粉煤灰总碱含量的1/6，矿渣粉的可溶性碱含量取矿渣粉总碱含量的1/2，硅灰的可溶性碱含量取硅灰总碱含量的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
序号
技术要求
检验规定
质量证明文件检查
新选料源检验
过程检验
项目
技术指标
供应商应提供指标
要求说明
施工单位提供指标
要求说明
施工单位提供指标
要求说明
1
比表面积
≤350m2/kg（对硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥）
√
每厂家、每品种、每批号检查供应商提供的质量证明文件。
施工单位、监理单位均全部检查。
√
下列情况之一时，检验一次：
①任何新选料源；
②使用同厂家、同批号、同品种的水泥达3个月及出厂日期达3个月的水泥。
施工单位试验检验；
监理单位见证取样检测或平行检验。
同厂家、同批号、同品种、同强度等级、同出厂日期且连续进厂的散装水泥每500t（袋装水泥每200t）为一批，不足上述数量时也按一批计。
施工单位每批抽样一次；监理单位平行检验或见证取样检测的次数为施工单位抽样试验次数的10%或20%，但至少一次。
2
烧失量
≯5.0%
√
√
3
游离CaO含量
≤1.0%
√
√
4
MgO含量
≯5.0%
√
√
5
SO3含量
≯3.5%
√
√
6
Cl-含量
钢筋混凝土不宜大于0.1%，预应力混凝土≤0.06%
√
√
7
细度（80μm方孔筛筛余）
≤10%（对普通硅酸盐水泥）
√
√
√
8
凝结时间
初凝不得早于45min，终凝不得迟于10h
√
√
√
9
安定性
用沸煮法检验必须合格
√
√
√
10
强度
各龄期强度不得低于商品强度等级的规定值
√
√
√
11
碱含量
≤0.8%
√
√
12
熟料中的C3A含量
非氯盐环境不应超过8%，氯盐环境下不应超过≯10%
√
13
助磨剂名称及掺量
不得超过水泥质量的1%
√
14
石膏名称及掺量
GB/T5483中规定的G类或A类二级（含）以上的石膏或硬石膏
√
15
混合材名称及掺量
6%～15%
√
⑵.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
序号
技术要求
检验规定
质量证明文件检查
新选料源检验
过程检验
项目
技术指标
供应商应提供指标
要求说明
施工单位提供指标
要求说明
施工单位提供指标
要求说明
1
细度（%）
C50以下混凝土（C50及以上混凝土）≤20（12）
√
每品种、每料源检查供应商提供的质量证明文件。
施工单位、监理单位均全部检查。
√
下列情况之一时，检验一次：
①任何新选料源；
②使用同厂家、同批号、同品种的产品达3个月及出厂日期达3个月的产品。
施工单位试验检验；
监理单位见证取样检测或平行检验。
√
同厂家、同批号、同品种、同出厂日期的产品每120t为一批，不足120t时也按一批计。
施工单位每批抽样试验一次；监理单位平行检验或见证取样检测的次数为施工单位抽样试验次数的10%或20%，但至少一次。
2
Cl-含量（%）
不宜大于0.02
√
√
3
需水量比（%）
C50以下混凝土（C50及以上混凝土）≤105（100）
√
√
√
4
烧失量（%）
C50以下混凝土（C50及以上混凝土）≤5.0（3.0）
√
√
√
5
含水率（%）
≤1.0（对干排灰）
√
√
6
SO3含量（%）
≤3
√
√
7
CaO含量（%）
≤10（对于硫酸盐侵蚀环境）
√
√
8
碱含量（%）
√
√
⑶.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
序号
技术要求
检验规定
质量证明文件检查
新选料源检验
过程检验
项目
技术指标
供应商应提供指标
要求说明
施工单位提供指标
要求说明
施工单位提供指标
要求说明
1
烧失量（%）
≤6
√
每品种、每料源检查供应商提供的质量证明文件。
施工单位、监理单位均全部检查。
√
下列情况之一时，检验一次：
①任何新选料源；
②使用同厂家、同批号、同品种的产品达3个月及出厂日期达3个月的产品。
施工单位试验检验；
监理单位见证取样检测或平行检验。
√
同厂家、同批号、同品种、同出厂日期的产品每120t为一批，不足120t时也按一批计。
施工单位每批抽样试验一次；监理单位平行检验或见证取样检测的次数为施工单位抽样试验次数的10%或20%，但至少一次。
2
Cl-含量（%）
不宜大于0.02
√
√
3
SiO2含量（%）
≥85
√
√
4
比表面积（m2/kg）
≥18000
√
√
√
5
需水量比（%）
≤125
√
√
√
6
含水率（%）
≤3.0
√
√
7
活性指数（%）（28d）
≥85
√
√
√
⑷.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
序号
技术要求
检验规定
质量证明文件检查
新选料源检验
过程检验
项目
技术指标
供应商应提供指标
要求说明
施工单位提供指标
要求说明
施工单位提供指标
要求说明
1
MgO含量（%）
≤14
√
每品种、每料源检查供应商提供的质量证明文件。
施工单位、监理单位均全部检查。
√
下列情况之一时，检验一次：
①任何新选料源；
②使用同厂家、同批号、同品种的产品达3个月及出厂日期达3个月的产品。
施工单位试验检验；
监理单位见证取样检测或平行检验。
同厂家、同批号、同品种、同出厂日期的产品每120t为一批，不足120t时也按一批计。
施工单位每批抽样试验一次；监理单位平行检验或见证取样检测的次数为施工单位抽样试验次数的10%或20%，但至少一次。
2
SO3含量（%）
≤3
√
√
3
烧失量（%）
≤3
√
√
√
4
Cl-含量（%）
不宜大于0.02
√
√
5
比表面积（m2/kg）
350～500
√
√
√
6
需水量比（%）
≤100
√
√
√
7
含水率（%）
≤1.0
√
√
8
碱含量（%）
√
√
9
活性指数（%）（28d）
≥95
√
√
⑸.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。
表14细骨料品质指标技术要求及检验批次控制规定
序号
技术要求
检验规定
质量证明文件检查
新选料源检验
过程检验
项目
技术指标
供应商应提供指标
要求说明
施工单位提供指标
要求说明
施工单位提供指标
要求说明
1
细度模数
优先选用3.0～2.3
√
下列情况之一时，检验一次：
①任何新选料源；
②连续使用同料源、同品种、同规格的细骨料达一年。
施工单位试验检验；
监理单位见证取样检测或平行检验。
√
连续进场的同料源、同品种、同规格的细骨料每400m3（或600t）为一批，不足上述数量时也按一批计。
施工单位每批抽样试验一次；其中有机物含量每3月检验一次；监理单位平行检验或见证取样检测的次数为施工单位抽样试验次数的10%或20%，但至少一次。
2
吸水率
≯2%
√
3
含泥量
C30以下≤3.0%，C30～C45≤2.5%，C50及以上≤2.0%
√
√
4
泥块含量
≤0.5%
√
√
5
坚固性
硫酸钠溶液浸泡5次循环后其质量损失≯8%
√
6
云母含量
≤0.5%
√
√
7
轻物质含量
≤0.5%
√
√
8
有机物含量
用比色法试验颜色不深于标准色
√
√
9
硫化物及硫酸盐含量
≤0.5%
√
10
Cl-含量
≤0.02%
√
11
碱活性
砂浆棒膨胀率应小于0.10%
√
12
石粉含量
C30以下≤10.0%（MB＜1.40）或≤5.0%（MB≥1.40），C30～C45≤7.0%（MB＜1.40）或≤3.0%（MB≥1.40），C50及以上≤5.0%（MB＜1.40）或≤2.0%（MB≥1.40）
√
√
13
压碎指标值
＜25%
√
√
14
颗粒级配
满足级配要求
√
√
⑹.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，应采用两级或三级级配粗骨料。
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。
表15粗骨料品质指标技术要求及检验批次控制规定
序号
技术要求
检验规定
质量证明文件检查
新选料源检验
过程检验
项目
技术指标
供应商应提供指标
要求说明
施工单位提供指标
要求说明
施工单位提供指标
要求说明
1
颗粒级配
应采用两级或多级级配
√
下列情况之一时，检验一次：
①任何新选料源；
②连续使用同料源、同品种、同规格的粗骨料达一年。
施工单位试验检验；
监理单位见证取样检测或平行检验。
√
连续进场的同料源、同品种、同规格的粗骨料每400m3（或600t）为一批，不足上述数量时也按一批计。
施工单位每批抽样试验一次；监理单位平行检验或见证取样检测的次数为施工单位抽样试验次数的10%或20%，但至少一次。
2
吸水率
＜2%（干湿交替或冻融环境条件下＜1%）
√
3
含泥量
C50以下≤1.0%，C50及以上≤0.5%
√
√
4
泥块含量
≤0.25%
√
√
5
坚固性
硫酸钠溶液浸泡5次循环质量损失率：
混凝土结构≤8%，
预应力混凝土结构≤5%
√
6
紧密空隙率
＜40%
√
7
针片状颗粒含量
C50以下≤10%，C50及以上≤8%
√
√
8
有机物含量（碎卵石）
用比色法试验，颜色不应深于标准色
√
9
硫化物及硫酸盐含量
≤0.5%
√
10
Cl-含量
≤0.02%
√
11
碱活性
砂浆棒膨胀率应小于0.10%
√
12
岩石抗压强度
与混凝土强度等级之比不应小于1.5
√
13
压碎指标值
C30以下碎石≤16（沉积岩）、20（变质岩）、30（火成岩），碎卵石≤16；
C30及以上碎石≤10（沉积岩）、12（变质岩）、13（火成岩），碎卵石≤12。
√
√
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
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