高性能混凝土配合比设计要点

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1、高性能混凝土配合比设计要点1. 混凝土结构耐久性的基本规定1.1 高性能混凝土结构耐久性设计应包括以下内容： 1 混凝土结构及构件的设计使用年限。 2 混凝土结构的环境类别及环境作用等级。 3 混凝土结构用材料的性能及耐久性指标要求。 4 混凝土结构裂缝控制措施。 5 混凝土结构构造措施。 6 严重腐蚀环境下对混凝土结构采取的防腐蚀强化措施。 7 在设计使用年限内对混凝土结构采取的跟踪检查与维修要求。1.2 混凝土结构的使用年限级别可根据设计使用年限按表1.2进行划分。表1.2 混凝土结构的使用年限使用年限设计使用年限一100年二60年三30年2. 环 境2.1 一 般 规 定 混凝土结构耐久

2、性设计前，应对所建线路沿线气候、水质、土质等环境条件进行勘察或调查，确定混凝土结构所处的环境类别及作用等级。 混凝土结构处于多种环境共同作用情况下，应对结构所处的不同环境作用分别进行确定，所采取的耐久性技术措施应同时满足每种环境作用的要求。 同一混凝土结构的不同部位所处的环境作用不同时，应根据具体情况对不同部位所处的环境类别及作用等级分别经行确定，并采取相应的耐久性技术措施。2.2 类 别2.2.1 混凝土结构所处的常见环境类别按其对混凝土材料和钢筋的腐蚀机理分为6类，并按表确定。表 环 境 类 别环境类别腐蚀机理碳化环境保护层混凝土碳化导致钢筋锈蚀氯盐环境氯盐渗入混凝土内部导致钢筋锈蚀化学侵

3、蚀环境硫酸盐等化学物质与水泥水化产物发生化学反应导致混凝土损伤盐类结晶破坏环境硫酸盐等化学物质在混凝土孔中结晶膨胀导致混凝土损伤冻融破坏环境反复冻融作用导致混凝土损伤磨蚀环境风沙、河水、泥砂或流冰在混凝土表面高速流动导致混凝土表面损伤2.3 作 用 等 级 碳化环境的作用等级应按表2.3.1确定。表 碳化环境的作用等级环境作用等级环境条件T1年平均相对湿度500 mg/L且5000 mg/L，并有干湿交替土中氯离子浓度750 mg/kg且750 mg/kg，并有干湿交替L3海水潮汐区或浪溅区（南方炎热地区）盐渍地区露出地表的毛细吸附区水中氯离子浓度5000 mg/L，并有干湿交替土中氯离子浓度

4、7500 mg/kg，并有干湿交替注：1 氯离子浓度的测定方法应符合交通部现行的水质和岩土分析规程的相关规定。 2 炎热地区是指年平均气温高于20的地区。 化学侵蚀环境的作用等级应按表2.3.3确定。表-3 化学侵蚀环境的作用等级环境作用等级环境条件水中SO42（mg/L）强透水性土中SO42-（水溶值mg/kg）弱透水性土中SO42-（水溶值mg/kg）酸性水(pH值)水中侵蚀性CO2（mg/ L）水中Mg2+（mg/ L）H120010003001500150060006.55.515403001000H210004000150060006000150004010010003000H340

5、0010000600015000150001003000H410000200001500030000注：1 强透水性土是指碎石土和砂土，弱透水性土是指粉土和粘性土。2 当混凝土结构处于高硫酸盐含量（水中SO42-含量大于20000 mg/L、土中SO42-含量大于30000mg/kg）的环境时，其耐久性技术措施应进行专门研究和论证。3 当环境中存在酸雨时，按酸性水侵蚀考虑，但相应作用等级可降一级。4 水和土中侵蚀性离子浓度的测定方法应符合交通部现行的水质和岩土分析规程的相关规定。 盐类结晶破坏环境的作用等级应按表2.3.4确定。表2.3.4 盐类结晶破坏环境的作用等级环境作用等级环境条件水中S

6、O42-（mg/L）土中SO42-（水溶值mg/kg）Y1200, 500300, 750Y2500, 2000750, 3000Y32000, 50003000, 7500Y45000, 100007500, 15000注：1 对于盐渍土地区的混凝土结构，埋入土中的混凝土按遭受化学侵蚀环境作用考虑；当大气环境多风干燥时，露出地表的毛细吸附区内的混凝土按遭受盐类结晶破坏环境作用考虑。2 对于一面接触含盐环境水（或土）而另一面临空且处于大气干燥或多风环境中的薄壁混凝土结构（如隧道衬砌），接触含盐环境水（或土）的混凝土按遭受化学侵蚀环境作用考虑，临空面的混凝土按遭受盐类结晶破坏环境作用考虑。3 当

7、混凝土结构哦处于高硫酸盐含量（环境水中SO42-含量大于10000 mg/L或环境土中SO42-含量大于15000 mg/kg）的地区，其耐久性技术措施应进行专门研究和论证。4 水盒土中硫酸盐离子浓度的测定方法应符合交通部现行的水质和岩土分析规程的相关规定。 冻融破坏环境的作用等级应按表2.3.5确定。表 冻融破坏环境的作用等级环境作用等级环境条件特征D1微冻条件，且混凝土频繁接触水D2微冻条件，且混凝土处于水位变动区严寒和寒冷条件，且混凝土频繁接触水微冻条件，且混凝土频繁接触含氯盐水体D3严寒和寒冷条件，且混凝土处于水位变动区微冻条件，且混凝土处于含氯盐水体的水位变动区严寒和寒冷条件，且混凝

8、土频繁接触含氯盐水体D4严寒和寒冷条件，且混凝土处于含氯盐水体的水位变动区注：1 严寒地区、寒冷地区和微冻地区是根据最冷月的平均气温划分的。严寒地区、寒冷地区和微冻地区最冷月的平均气温t分别为：t-8, -8t1000 kg/m3 的河道西北戈壁荒漠区洪水期间夹杂大量粗颗粒砂石的河道 环境作用等级为L3、H4、Y4、D4和M3级的环境为严重腐蚀环境。3 配 合 比 不同强度等级混凝土的胶凝材料用量宜满足表3.1.1的要求表 混凝土的胶凝材料最大用量限值（kg/m3）混凝土强度等级成型方式振动成型自密实成型 C50500/ 不同环境下混凝土中矿物掺和料的掺量宜满足表3.1.2的要求。表 不同环境

9、下混凝土中矿物掺和料掺量范围（%）环境类别矿物掺和料种类水胶比0.40 0.40碳化环境粉煤灰4030磨细矿渣粉5040氯盐环境粉煤灰30502040磨细矿渣粉40603050续表环境类别矿物掺和料种类水胶比0.400.40化学侵蚀环境粉煤灰30502040磨细矿渣粉40603050盐类结晶破坏环境粉煤灰4030磨细矿渣粉5040冻融破坏环境粉煤灰3020磨细矿渣粉4030磨蚀环境粉煤灰3020磨细矿渣粉4030注：1 本表规定的产量是指单掺一种矿物掺和料时的适宜产量范围。当采用多种矿物掺和料复合掺用时，不同矿物掺和料的掺量可参考本表并经过试验确定。2 本表规定的矿物掺和料的掺量范围仅限于使用

10、硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥的混凝土。3 对于预应力混凝土结构，粉煤灰的掺量不宜超过30%。4 严重氯盐环境与化学侵蚀环境下，粉煤灰掺量应大于30%，或磨细矿渣粉的掺量大于50%。 不同环境下，混凝土的含气量应满足表3.1.3的要求。表 混凝土含气量最低限值要求环境条件冻融破坏环境盐类结晶破坏环境其他环境D1D2、D3D4Y1、Y2、Y3、Y4含气量（%）4.05.06.04.02.0注：1 冻融破坏环境和盐类结晶破坏环境下，除新拌混凝土的含气量应满足本表规定外，硬化混凝土的气泡间距系数应小于300m。气泡间距系数按照直线导线法检测。2 本标准环境条件下，梁板混凝土的含气量应为2.0%4.0%。

11、 碳化环境下，钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构的混凝土配合比参数应满足表3.1.4的要求，素混凝土结构的混凝土的最大水胶比不应超过0.60，最小胶凝材料用量不应低于260 kg/m3。表 碳化环境下，钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构的混凝土配合比参数限值环境作用等级100年60年30年最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m3）最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m3）最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m3）T10.552800.602600.60260T20.503000.552800.55280T30.453200.503000.50300 氯盐环境下，钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结

12、构的混凝土配合比参数应满足表的要求，素混凝土结构的混凝土的最大水胶比不应超过0.55，最小胶凝材料用量不应低于280 kg/m3。表3.1.5 氯盐环境下，钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构的混凝土配合比参数限值环境作用等级100年60年30年最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m3）最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m3）最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m3）L10.453200.503000.50300L20.403400.453200.45320L30.363600.403400.40340 化学侵蚀环境下，混凝土的配合比参数应满足表3.1.6的要求。表 化学侵蚀环境下混凝土配合比参数

13、限值环境作用等级100年60年30年最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m3）最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m3）最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m3）H10.503000.552800.55280H20.453200.503000.50300H30.403400.453200.45320H40.363600.403400.40340 盐类结晶破坏环境下，混凝土的配合比参数应满足表3.1.7的要求。表 盐类结晶破坏环境下混凝土配合比参数限值环境作用等级100年60年30年最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m3）最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m3）最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m3）

14、Y10.503000.552800.55280Y20.453200.503000.50300Y30.403400.453200.45320Y40.363600.403400.40340 冻融破坏环境下，混凝土的配合比参数应满足表3.1.7的要求。表3.1.8 冻融破坏环境下混凝土配合比参数限值环境作用等级100年60年30年最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m3）最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m3）最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m3）Y10.503000.552800.55280Y20.453200.503000.50300Y30.403400.453200.45320Y40.3636

15、00.403400.40340 磨蚀环境下，混凝土的配合比参数应满足表3.1.7的要求。表3.1.9 磨蚀环境下混凝土配合比参数限值环境作用等级100年60年30年最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m3）最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m3）最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m3）M10.503000.552800.55280M20.453200.503000.50300M30.403400.453200.45320 不同环境下，混凝土的氯离子含量应满足表的规定。表 混凝土的氯离子含量最大限值（%）项 目钢筋混凝土预应力混凝土氯离子含量0.100.06注：1 氯离子含量是指混凝土中各种原材料

16、的氯离子含量之和，以其与胶凝材料的重量比表示。 2 对于钢筋的配筋率低于最小配筋率的混凝土结构，其混凝土的氯离子含量要求应与本表中钢筋混凝土的要求相同。 不同环境下，混凝土的碱含量应满足表3.1.11的规定。表 混凝土的碱含量最大限值（kg/m3）设计使用年限100年60年30年环境条件干燥环境3.53.53.5潮湿环境3.03.03.5含碱环境2.13.03.0注：1 混凝土的碱含量是指混凝土中各种原材料的碱含量之和。其中，矿物掺和料的碱含量以其所含可溶性碱量计算，粉煤灰的可溶性碱量区粉煤灰总碱量的1/6,磨细矿渣粉的可溶性碱量区磨细矿渣粉总碱量的1/2，硅灰的可溶性碱量取硅灰总碱量的1/2

17、。2 干燥环境是指不直接与水接触、年平均空气相对湿度不大于75%的环境；潮湿环境是指长期处于水下或潮湿土中、干湿交替区、水位变化区以及年平均相对湿度大于75%的环境；含碱环境是指与高含盐碱土体、海水、含碱工业废水或钠（钾）盐等直接接触的环境。干燥环境或潮湿环境与含碱环境交易作用时，均按含碱环境对待。3 对于含碱环境中的混凝土结构，当其设计使用年限为100年时，除了混凝土的碱含量应满足本表要求外，还应使用非碱活性骨料；当其设计使用年限为60年、30年时，除了混凝土的碱含量应满足本表要求外，还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。 不同环境下，混凝土的三氧化硫含量不应超过胶凝

18、材料总量的4.0%。4 耐 久 性 不同环境下，混凝土的耐久性评价项目应包括表4.1.1的内容。表 混凝土的耐久性评价项目环境类别混凝土耐久性评价项目碳化环境最低强度等级、氯离子含量、碱含量、电通量、抗裂性、护筋性、抗碱-骨料反应续表环境类别混凝土耐久性评价项目氯盐环境最低强度等级、氯离子含量、碱含量、电通量、路离子扩散系数、抗裂性、护筋性、抗碱-骨料反应化学侵蚀环境最低强度等级、氯离子含量、碱含量、电通量、胶凝材料抗蚀系数、抗裂性、护筋性、抗碱-骨料反应盐类结晶破坏环境最低强度等级、氯离子含量、碱含量、电通量、抗盐类结晶干湿循环系数、含气量、气泡间距系数、抗裂性、护筋性、抗碱-骨料反应冻融破

19、坏环境最低强度等级、氯离子含量、碱含量、电通量、抗冻等级、含气量、气泡间距系数、抗裂性、护筋性、抗碱-骨料反应磨蚀环境最低强度等级、氯离子含量、碱含量、电通量、耐磨性、含气量、气泡间距系数、抗裂性、护筋性、抗碱-骨料反应注： 混凝土的电通量应按GB/T 50082规定的电通量法进行检验。 预应力混凝土的配合比的主控项目： 预应力混凝土配合比应根据设计使用年限、环境条件和施工工艺进行设计，并通过计算、试配、试件检测和试浇筑后确定。预应力混凝土配合比选定试验的检验和计算项目应符合表的规定，检验项目主表要求要符合混凝土的耐久性指标和长期性要求。当设计对混凝土的耐久性有更高要求时，其配合比应另行研究确

20、定。表 混凝土配合比选定试验的检验和计算项目序号检验项目试验方法备注1坍落度或维勃稠度普通混凝土拌和物性能试验方法标准 （GB/T 50080）基本检测项目2泌水率3凝结时间普通混凝土拌和物性能试验方法标准 （GB/T 50080）4抗压强度普通混凝土力学性能试验方法标准 （GB/T 50081）5电通量普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准（GB/T 50082）6含气量普通混凝土拌和物性能试验方法标准 （GB/T 50080）7弹性模量普通混凝土力学性能试验方法标准 （GB/T 50081）8抗冻等级普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准（GB/T 50082）仅对处于冻融破坏环境的混

21、凝土或对耐久性有特殊要求的混凝土续表序号检验项目试验方法备注9气泡间距系数直线导线法仅对处于冻融破坏、盐类结晶破坏环境的混凝土10氯离子扩散系数普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准（GB/T 50082）仅对处于氯盐环境的混凝土1156d抗硫酸盐结晶破坏等级普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准（GB/T 50082）仅对处于盐类结晶破坏环境的混凝土12胶凝材料抗蚀系数胶凝材料抗硫酸盐侵蚀性能快速试验方法仅对处于硫酸盐化学侵蚀环境的混凝土13抗渗等级普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准（GB/T 50082）仅对有抗渗要求的混凝土14收缩仅对自密实混凝土15碱含量水泥、矿物掺和料、外加剂及水的碱含量之和基本计算项目16三氧化硫含量水泥、矿物掺和料、外加剂及水的三氧化硫含量之和17氯离子含量水泥、矿物掺和料、粗集料、细集料外加剂及水的氯离子含量之和与胶凝材料的重量比注：1 预应力混凝土的抗压时间标准养护时间为28d。 2 预应力混凝土的电通量试件应从标准试件中心位置取芯，加工为10050mm的试件进行试验，龄期28d。