高性能混凝土与掺合料

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1、高性能混凝土与掺合料和外加剂2010-8-14作者：廖金福一、高性能混凝土1. 什么是高性能混凝土？高性能混凝土是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上，采用现代混凝土技术制作的混凝 土，它以耐久性作为主要指标。针对不同用途要求，高性能混凝土对下列性能有重点地予以 保证：耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性、经济性。为此，高性能混凝土在配料 上的特点是：低水胶比、选用优质原料，并除水泥、水、集料外，还必须掺加足够数量的矿 物细粉掺合料和高效减水剂。这里强调一点。目前有些工程技术人员，还认为高性能混凝土必须是高强混凝土（大于 C50级的混凝土），这是片面的。从目前已取得的效果以及从工程安全性与安

2、全使用年限等 要求来看，高强混凝土必须是高性能混凝土，因此，高强混凝土应包括在高性能混凝土之中， 而不是高性能混凝土包括在高强混凝土之中。单纯的高强混凝土不一定就是高性能，如：干 硬性混凝土、碾压混凝土。中低等级混凝土，只要需要也可以按高性能混凝土来配制，如处 于恶劣环境的海工混凝土、中高等介质的耐蚀混凝土、大体积混凝土，对强度要求并不高 （C30级左右），但对耐久性要求却很高，高性能混凝土恰能满足这些要求。因此，高性能 混凝土不只是高强度的，而是包括各种强度等级的，范围十分广泛。2. 高性能混凝土的主要特点是什么？高性能混凝土是能够解决混凝土在使用过程中的诸如问题：如需要高强，即能够达到高强

3、； 需要泵送施工，可以配制大坍落度，流动性好的混凝土；需要防水，可根据需要配制抗渗混 凝土；需要耐蚀，可根据需要配制各类耐腐蚀混凝土；。总之，针对混凝土所处 环境、耐久要求、施工工艺等按需配制。3. 现代工程施工为什么强调必须发展高性能混凝土？实践证明，普通混凝土的使用寿命不过50年，我国在50年代兴建的铁路、公路桥梁混凝土， 已经全部通过大修或重建。当时兴建的水库大坝有许多已经成为陷入危境的病坝”。据水 利界专家介绍：截至1997年底，驰名中外的佛子岭、梅山、响洪甸三座老坝，不维修不行， 维修耗资巨大，可能比新建坝耗资还要多。据钢筋混凝土结构设计规范管理组1997年的调查资料，一般环境中的建

4、筑物混凝土有 40%已经碳化到钢筋表面，较潮湿环境中则有90%的构件钢筋已经锈蚀，其中有的重要建筑 物使用时间只有10年左右就得推倒重建。因此，混凝土耐久性问题越来越受到人们的重视， 长期以来按保证强度单一指标的做法已经不适合现代工程施工了。高性能能混凝土，在正常条件下使用寿命都能满足100年，配制好的高性能混凝土，在恶劣 环境下的使用寿命也能超过100年。发达国家（如美国）工程施工对混凝土耐久性的要求是 大于120年。我国三夹工程大坝设计使用年限大于100年，杭州湾大桥(抗腐蚀混凝土)、 现在施工快速铁路主体工程混凝土，设计寿命都按使用100年不用维修。因此，混凝土工艺 要根据工程所处的环境

5、条件，使用耐久要达到100年以上来配制。4. 混凝土的耐久性涉及哪些方面？一是引起破坏的作用力或破坏力，二是混凝土对破坏作用的抵抗力。两种力抵抗的结果决定 了混凝土是否耐久。如果抵抗力总是大于破坏力，则混凝土的耐久性始终可得到保证。破坏 的因素有：冻融循环作用；钢筋锈蚀作用；碳酸盐化作用；淡水溶蚀作用；盐类 侵蚀作用；碱一集料反应；酸碱腐蚀作用；冲击、磨损等机械破坏作用等。如何有效 地预防和抵抗这些破坏因素的破坏力，是解决混凝土耐久性问题的关键。5. 高性能混凝土的检测指标有哪些？1) 混凝土配合比试验：(1)混凝土配合比选定试验的检验项目序号检验项目试验方法备注1坍落度普通混凝土拌和物性能试

6、验方法标准(GB/T50080)混凝土强度试验混凝土强度检验评定应符合铁 路混凝土强度检验评定标准 (TB10425)的有关规定，但预应 力混凝土、蒸养混凝土、喷射混 凝土试件的试验龄期为28d，其 它混凝土试件的试验龄期为 56d。2泌水率3含气量4抗裂性铁路标准附录C5抗压强度普通混凝土拌和物性能试验方法标准(GB/T50081)6弹性模量普通混凝土拌和物性能试验方法标准(GB/T50081)7电通量铁路标准附录H混凝土的耐久性试验混凝土耐久性的检验评定应符合铁路混凝土工程施工质量验收补充标准(铁建设2005160号)的规定，混凝土试件的试验龄期为56d。8抗冻性普通混凝土长期性能和耐久性

7、能试验方法(GBJ82)9耐磨性水泥胶砂耐磨性试验方法(JC/T421)10抗渗性普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法(GBJ82)(2) 混凝土拌合物含气量环境条件混凝土无抗冻要求混凝土有抗冻要求D1D2、D3D4含气量(%)N2.0N4.0N5.0N5.52) 混凝土施工过程中抽检的项目：(1) 混凝土拌合物性能检测检验项目频次增实因素(仅对干硬性混凝土而言)(1) 搅拌站首盘混凝土(2) 在浇筑地点每50m3混凝土取样检验一次(3) 每班或每一单元结构物至少2次水胶比坍落度含气量入模温度泌水率每班至少1次匀质性新建搅拌站首次搅拌混凝土前或使用周期达一年时混凝土力学性能检测检验项 目检验频

8、次现浇混凝土同条件养护试件脱模抗压强度同条件养护试件抗压强度每班、每一结构部位至少各1组每100m3混凝土至少各1组28d或56d标准养护试件抗压强度预应力梁同条件养护试件脱模抗压强度每件预制梁至少各1组同条件养护试件初张拉时抗压强度同条件养护混凝土终拉/放张时抗压强度同条件养护试件抗压强度每件预制梁至少各2组标准养护试件28d或56d抗压强度每件预制梁至少各4组同条件养护试件初张拉时弹性模量每件预制梁至少各1组同条件养护试件终拉/放张时弹性模量标准养护试件28d或56d弹性模量（3）实体混凝土耐久性检测检验项 目检 验 频 次抗渗性（当需要时）同标段、同施工工艺、同配合比混凝土至少进行一次抽

9、检电通量抗冻性（当需要时）母5000m3混凝土取样检验一次二、掺合料和外加剂1. 配制高性能混凝土为什么必须掺加磨细矿物掺合料和高效减水剂？磨细矿物掺合料是高活性材料，本身结构致密，内表面积小，其主要成分为活性氧化硅，活性氧 化铝。它单独并不硬化，当有水存在时,在混凝土中靠吸收水泥中的游离碱（包括外加剂存在的 碱）发生反应生成新的硅酸钙凝胶,而保持的胶状状态相当长,一般达810小时，待水泥石终 凝后它才开始凝结，占据水泥石凝结后留下的空隙（包括极细的裂纹），增加混凝土中的密实 度。此外，它能在常温下与水泥水化反应生成新的难溶的硅酸钙凝胶使CaO不易被溶析和 对混凝土内部孔隙起细化或阻塞作用,从

10、而提高混凝土的抗渗性,使水和外界气体渗不进水泥 石胶体内部，因而对于腐蚀作用有较好的抵抗力。减水剂在水泥浆中是渗透力很强并能打破水的表面张力，在混凝土混合料搅拌过程中击穿物 料周围表面张力，将物料颗粒包围的游离水释放出来，发挥吸附和润滑作用，使在保持混凝土 坍落度不变情况下，单位用水量减少。且能与水泥中的游离氧化物产生凝胶作用，阻塞混凝土 中的空隙,使外界水不能渗进混凝土内，因此掺减水剂的混凝土抗渗指标可比普通混凝土提高 23倍。由于减水剂与硅灰、粉煤灰、磨细矿渣粉等掺合料在混凝土中各自产生的作用机 理不同，二者互不干扰，作用迭加,又因减水剂除了对水泥本身起作用外，而且对掺合料中 的活性颗粒也

11、同样发生作用，提高掺合料本身的性能，故掺合料与减水剂共掺要比掺合料或 减水剂两者单掺所产生的效果总和还要好。2. 用于混凝土的磨细矿物掺合料有哪些品种？磨细矿物掺合料也称混凝土外掺料，主要品种有粉煤灰、磨细矿渣粉和硅灰等。另外还有天 然沸石粉、磨细石灰石粉、石英砂粉也可以作为混凝土的外掺料。有些工程根据需要还要掺 约10%左右的膨胀剂以改善混凝土的性能。但用于高性能混凝土只限用粉煤灰、磨细矿渣 粉硅灰。3. 粉煤灰是什么？用于混凝土中其特点是什么？粉煤灰是用煤粉炉发电的电厂排放出的烟道灰，由大部分直径以“m计的实心或中空玻璃微 珠以及少量的莫来石、石英等结晶物质所组成。原状粉煤灰的细度和电厂制

12、粉系统与收尘装 置有关。含碳量和锅炉性质及燃烧技术有关。现代电厂先进的制粉系统使其粉煤灰比老厂的 细；煤粉炉温度的提高又使灰烬中的含碳量大大减少；电吸尘分级收尘可将很细的灰收集下 来。粉煤灰的需水量与其组成有关。用于高性能混凝土的粉煤灰需水量比应小于1，含碳量 应低于3%。粉煤灰作为混凝土的掺合料，在相同水胶比下，粉煤灰的掺量不超过20%时，对混凝土性 能影响不大，只是混凝土的温升稍有降低。只有掺量超过25%时，粉煤灰对混凝土的性能 才会有明显的改善。应当注意，当使用粉煤灰时，不能是不改变原配合比而只用粉煤灰来取 代水泥，而是要根据达到一定的目标强度和工作性对粉煤灰掺量和水胶比的关系确定混凝土

13、 的配合比。粉煤灰等级及掺量要根据工程性质来确定。4. 磨细矿渣是什么？用于混凝土中其特点是什么？粒化高炉矿渣简称为矿渣，是属于第一类矿物细粉掺合料。矿渣中含有钙镁铝和很少量的硅 酸一钙或硅酸二钙等结晶态组分，因此，它具有微弱的自身水硬性。粒径大于45pm的矿渣 颗粒很难参与水化反应，因此要求用于高性能混凝土的矿渣粉磨至比表面积超过400m2/kg， 以充分地改建挥其活性，减小泌水性。矿渣粉磨得越细，其活性越高，掺入混凝土后，早期产生的水化热越大，越不利于降低混凝 土的温升。当矿渣的比表面积超过400m2/kg后，用于很低水胶比（小于0.30）的混凝土时， 混凝土早期强度的自收缩随掺量的增加而

14、增大。且因粉磨矿渣要消耗能源，成本较高。矿渣 粉磨得越细，掺量越大，则用于低水胶比的高性能混凝土拌合物就越粘稠。因此，磨细矿渣 的比表面积大小，应综合考虑其利弊。用于大体积混凝土时，矿渣的比表面积以不超过 500cm2/kg为宜，超过500m2/kg的，宜用于水胶比不低于0.30的非大体积混凝土。如与需 水量低的粉煤灰复合掺入时。上述问题可以得到缓解。磨细矿渣掺量超过70%时，自收缩 可减小，水化热可降低。这里需要指出的是，矿渣水泥里面含有矿渣，但制水泥时，矿渣是和水泥熟料一起粉磨的， 由于矿渣比熟料难磨，当熟料磨到一定细度后，矿渣仍不够细，以至水泥保水性很差，耐久 性不好。如果延长粉磨时间使

15、矿渣磨细，则熟料就会过细，使水泥加速水化。从而加快坍落 度损失。这两种情况都不适于高性能混凝土，因此，高性能混凝土应使用硅酸盐水泥或普通 硅酸盐水泥再掺加矿物细粉料为好。5. 硅灰是什么？用于混凝土中其特点是什么？硅灰是指用高纯度石英冶炼金属硅和硅铁合金的工厂从烟道中收集的超细粉末，比表面积达 20000m2/kg以上，平均粒径小于0.1pm，比水泥颗粒细两个数量级。硅灰中SiO2含量依所 生产合金的类型而不同，在很宽的范围内变动，高的达90%98%，最低的只有25%。用于 混凝土的硅灰SiO2含量应大于85%，则活性指数应达95%以上，因而具有很高的活性。用 于混凝土中，以10%的硅灰等量取

16、代水泥，混凝土强度可提高25%以上。混凝土中掺入硅灰后，随硅灰的掺量而提高，需水量增大，自收缩也增大。因此，一般 将硅灰的掺量控制在5%10%之间为宜，并用高效减水剂来调节需水量。在我国由于硅灰 生产量少，目前价格很高，出于经济考虑，一般混凝土强度低于80Mpa时，都不优先考虑 掺用硅灰。6. 矿物细掺料在混凝土中的综合作用：1）改善新拌混凝土的工作性当混凝土提高流动度后很容易引起离析和泌水，使新拌混凝土 体积不稳定。掺入矿物细粉料后混凝土则有很好的粘聚性。需水量小的细粉料（如矿渣粉、 粉煤灰），还可以进一步降低混凝土的水胶比而保持良好的工作性。硅灰的需水量大，但掺 量不超过5%时，对混凝土的

17、流动性基本无影响，而混凝土的粘聚度则有所改善。优质粉煤灰的需水量比（试验是用掺30%粉煤灰的水泥浆的标准稠度用水量和纯水泥浆标 准稠度用水量比）小于1。则在保持相同坍落度时，混凝土用水量随粉煤灰掺量的增加而降 低。2）降低混凝土内的温升水泥水化是放热反应，硅酸盐水泥的水化热约为500j/g，混凝土类 似于绝热体，会因水泥水化放热而使混凝土内部温度上升。同时混凝土外部散热较快时，就 可能造成内外温差而产生温度应力，引起混凝土开裂。这是影响混凝土耐久性的重要因素之 一。混凝土内部温升的大小取决于水泥用量、水胶比、构件尺寸、集料种类和用量等。为了 使低水胶比的混凝土有足够的流动性，就要用较多的水泥，

18、则会产生较大的温升。掺入矿物 细粉料后，由于水泥熟料相应减少，水泥水化热总量就会减少，从而可降低混凝土的温升。 但是，掺入硅灰并不降低温升，而且温峰反而稍有提前，磨细矿渣如比表面积过大（当超过 500m2/kg的）也会有这种情况，这一点应引起注意。对需要严格控制温升而且又要求混凝 土强度高的混凝土，可以将硅灰和粉煤灰复合使用。3）可以调整混凝土的强度发展 掺入不同的矿物细粉料对混凝土会有不同的影响。在相同的 水胶比下，掺入矿渣、粉煤灰，混凝土早期强度会有下降，但后期强度可持续增长。如掺粉 煤灰后，水胶比降低，混凝土早期强度降低也不明显。4）可提高混凝土抗化学侵蚀能力，增强混凝土耐久性当硅酸盐水

19、泥混凝土处于有侵蚀性介 质的环境时，侵蚀介质会与水泥石中水化生成Ca（OH）2和C3A水化物发生反应，逐渐使混 凝土破坏。在混凝土中掺入矿物细粉料后，一方面由于减少了水泥用量，也就是减少了受腐 蚀的内部因素；另一方面，矿物细掺料的细微颗粒均匀分散到水泥浆体中时，成为大量水化 物沉积的核心，随着水化龄期的进展，这些细微颗粒及其水化物反应产物填充水泥石孔隙， 改善了混凝土孔结构，逐渐降低混凝土的渗透性，阻碍侵蚀性介质浸入。因此，掺入矿物细 粉料的混凝土对硫酸盐、氯盐和海水的腐蚀有较好的抵抗能力。5）能够抑制碱一集料反应当混凝土中使用含活性SiO2的集料时，矿物细掺料对碱一集料 反应也有抑制作用。有

20、试验资料表明，掺加粉煤灰30%、细矿渣粉40%、硅灰10%的掺合 料对抑制碱一集料反应效果很好。（其它掺合料略）7. 高性能混凝土用胶凝材料技术指标(1)水泥的技术要求序号项目技术要求备注1比表面积W350m2/kg(硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥)按GB/T8074检验280曲方孔筛筛余W10.0%(普通硅酸盐水泥)按GB/T1345检验3游离氧化钙含量1.0%按GB/T176检验4碱含量注0.80%按GB/T176检验5熟料中的C3A含量非氯盐环境下8%，氯盐环境下10%按GB/T176检验后计算求得6Cl-含量0.10%(钢筋混凝土)0.06%(预应力混凝土)按JC/T420检验注：1.

21、当骨料具有碱一硅酸反应活性时，水泥的碱含量不宜超过0.60%。2. C40及以上混凝土用水泥的碱含量不宜超过0.60%。(2) 粉煤灰品质指标混凝土强度等级细度(0.045mm方 孔筛筛余),(%)Cl 一(%)需水量比(%)烧失量(%)含水率(%)SO3含量(%)CaO含量(%)C50200.021055.01.03.010(对于硫酸盐侵蚀环境)NC5012953.0(3) 磨细矿渣粉品质指标Cl 一(%)SO3(%)MgO(%)烧失量(%)比表面积(m2/kg)含水率(%)需水量比(%)活性指数，%28d0.024.014.03.03505001.0N100N95(4) 硅灰的品质指标烧失

22、量Cl-含量SiO2含量比表面积需水量比含水率活性指数(%)(%)(%)(%)(m2/kg)(%)(%)28dW60.02N85N180001253.0N858. 高性能混凝土对外加剂的技术要求序号项目指标1水泥净浆流动度，mmN2402硫酸钠含量，%10.03Cl-含量，%0.24碱含量(Na2O+0.658K2O),%10.05减水率，%N206含气量，%用于配制非抗冻混凝土时N3.0用于配制抗冻混凝土时N4.57坍落度保留值（用于泵送混凝土时），mm30minN18060minN1508常压泌水率比，%209压力泌水率比（用于泵送混凝土时），%9010抗压强度比，%3dN1307dN12

23、528dN12011对钢筋锈蚀作用无锈蚀12收缩率比，%13513相对耐久性指标，200次N809. 高性能混凝土对细骨料要求的品质指标 （1）细骨料的累计筛余百分数（）级配区筛孔尺寸，mmI区II区田区10.00005.001001001002.503552501501.2565 3550 102500.6385 7170 4140 160.31595 8092 7085 550.160100 90100 90100 90（2）砂中有害物质限值项目质量指标C30C30C45NC50含泥量，%3.02.52.0泥块含量，%0.5云母含量，%0.5轻物质含量，%0.5氯离子含量，%0.02硫化物

24、及硫酸盐含量（折算成SO3），%0.5有机物含量（用比色法试验）颜色不应深于标准色，如深于标准色，则应按水泥胶 砂强度试验方法进行强度对比试验，抗压强度比不应 低于0.95。10. 高性能混凝土对粗骨料要求的品质指标1）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 卵石或卵石，不宜采用砂岩碎石。2）粗骨料的最大公称粒径不宜超过钢筋的混凝土保护层厚度的2/3 （在严重腐蚀环境条件下 不宜超过钢筋的混凝土保护层厚度的1/2）,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，粗骨料最大公称粒径（圆孔筛）不应大于25mm。3）粗骨料应采用二级

25、或多级级配，其松散堆积密度应大于1500kg/m3,紧密空隙率宜小于40%，吸水率应小于2%（用于干湿交替或冻融环境条件下的混凝土应小于1%）。4）当粗骨料为碎石时，碎石的强度可用岩石抗压强度表示，且岩石抗压强度与混凝土强度等 级之比不应小于1.5。施工过程中碎石的强度可用压碎指标值进行控制，且应符合下表的规 定。（1）粗骨料的压碎指标（%）混凝土强度等级CC30NC30岩石种类沉积岩（水成岩）变质岩或深成的火成岩火成岩水成岩变质岩或深成的火成岩火成岩碎石162030101213卵石1612注：沉积岩（水成岩）包括石灰岩、砂岩等；变质岩包括片麻岩、石英岩等；深成的火成岩包括花岗岩、正长岩、闪长

26、岩和橄榄岩等；喷出的火成岩包括玄武岩和辉绿岩等 （2）粗骨料的坚固性指标结构类型混凝土结构预应力混凝土结构重量损失率，%85（3）粗骨料的有害物质含量（%）项目强度等级CC30C30 C45NC5含泥量，%1.01.00.5泥块含量，%0.25针、片状颗粒总含量，%10108硫化物及硫酸盐含量（折算成SO3），%0.5氯离子含量，%0.02卵石中有机质含量（用比色法试验）颜色不应深于标准色。当深于标准色时，应配制成混凝土进行抗压强度比不应小于0.95。粗骨料在采集前应进行碱一骨料反应试验，认为无碱一骨料反应才能使用。11. 什么是混凝土外加剂？都有哪些品种？外加剂主要指无需取代水泥而外掺小于5

27、%的化合物。外加剂主要是有机的，也有无机的。 用于混凝土的外加剂有减水剂、缓凝剂。还有引气剂、早强剂、防冻剂、防腐剂、防锈剂和 不同组分的复合外加剂等。其中高效减水剂和缓凝剂是现代高性能混凝土必要的组分。正是 因为高效减水剂的出现，才使得混凝土的水胶比能降得很低却仍可有很好的工作性。高性能 混凝土的实现才成为可能。因外加剂的掺量很少，故使用外加剂时应当适当延长混凝土的搅 拌时间，以得到均匀的混凝土拌合物。12. 什么是高效减水剂？高效减水剂又称超塑化剂，其区别普通减水剂之处就是减水率高，不引气的特点。普通减水 剂的减水率一般为5%10%，并有少量引气作用。而高效减水剂的减水率可达15%30%，

28、 而且不引气；普通减水剂的掺量不能超过限值，因为引气量已达到4.5%，再掺多即对混凝 土抗压强度不利，因混凝土内的含气量每增加1%，混凝土抗压强度将下降5%6%。而高 效减水剂是非引气的，可以较高比例掺入，对混凝土都无不利影响。目前常用的高效减水剂主要有三大类，即三聚氰胺（密胺）磺酸盐甲醛缩合物、萘磺酸盐甲 醛缩合物和聚羧酸类高效减水剂。为了在最低价格下获得最优的混凝土性能，常将高效减水 剂与普通减水剂和缓凝剂一起复合使用。通过优化各外加剂的比例和掺量，可以获得改善混 凝土强度增长的性质、改善混凝土拌合物工作性能、控制混凝土凝结时间和坍落度损失等效 果。13. 减水剂在混凝土中起什么作用？减水

29、剂在水泥浆中是渗透力很强并能打破水的表面张力，在混凝土混合料搅拌过程中击穿物 料周围表面张力，将物料颗粒包围的游离水释放出来，发挥吸附和润滑作用，使在保持混凝土 坍落度不变情况下，单位用水量减少。且能与水泥中的游离氧化物产生凝胶作用，阻塞混凝土 中的空隙,使外界水不能渗进混凝土内，因此掺减水剂的混凝土抗渗指标可比普通混凝土提高 23倍。由于减水剂与硅灰、粉煤灰、磨细矿渣粉等掺合料在混凝土中各自产生的作用机 理不同，二者互不干扰，作用迭加,又因减水剂除了对水泥本身起作用外，而且对掺合料中 的活性颗粒也同样发生作用，提高掺合料本身的性能，故掺合料与减水剂共掺要比掺合料或 减水剂两者单掺所产生的效果

30、总和还要好。14. 在混凝土中掺用复合外加剂应注意哪些？现在市场上出售的复合外加剂很多，大量的产品都是由减水剂、缓凝剂、引气剂、早强剂、 防冻剂、防腐剂、防锈剂和掺合料作载体等添三倒四的复合配制而成，然后以其中主要组分 为主再取个综合产品名。如：缓凝减水剂、早强减水剂、早强微膨胀高效减水剂、缓凝微膨 胀减水剂、阻锈抗冻剂等等。因为缓凝剂、早强剂、膨胀剂、抗冻剂和载体这些基本原料种 类繁多，各自对混凝土有不同的影响，使用时一定要了解产品中所含的成分及对混凝土产生 的后果，不要使用那些“不知道加了什么东西”的产品。15. 什么是缓凝剂？它在混凝土中的作用是什么？夏天施工时，由于天气炎热，混凝土凝固

31、太快，在混凝土中复合使用缓凝剂可以延长凝结时 间，减少坍落度损失。因缓凝剂可控制混凝土的硬化速度，故大体积混凝土施工时掺缓凝剂， 可防止出现裂缝，并因延缓凝结时间而可消除冷缝。有些缓凝剂（如洒石酸）还具有一定的 分散作用，与减水剂一起使用可提高减水率，增加混凝土的流动性。掺用缓凝剂的混凝土的 塑性收缩一般都会增加，最终的收缩随缓凝剂掺量的增加而增加。掺用缓凝剂会延缓拌合物 的凝结时间，早期强度增长也缓慢，但混凝土 1d后恢复正常发展，3d后还会加快增长。因 缓凝剂主要是对C3A起作用，所以掺量合适时不会影响水泥凝结后的正常水化速度，也不 会影响水泥的后期强度。要注意，加大缓凝剂的掺量可延缓由于

32、混凝土内部的温升使混凝土 强度增长很慢，和过长的缓凝时间也会影响施工。需要提醒的是，缓凝剂的种类繁多，多数对于掺用膨胀剂的混凝土因改变了钙矶石的形成速 率，进而影响膨胀效果。不同的缓凝剂还存在着与高效减水剂的匹配和水泥的相溶问题，使 用前应进行试验，不得盲目使用。16. 什么是弓|气剂？它在混凝土中的作用是什么？引气剂的主要成分是松香酸钠的烷基磺酸钠，掺入混凝土中形成一些细小的圆形封闭气泡。 有抗渗、抗冻融要求的低等级混凝土，掺入合适的引气剂对混凝土的抗渗、抗冻融循环有利， 但掺量过多，即会严重影响混凝土的抗压强度，所以，使用时要谨慎试验。一般C35以上 的中高等级混凝土掺加有引气的高效减水剂

33、后，抗渗、抗冻融循环都能满足设计要求，不宜 再掺加引气剂。17. 在高性能混凝土中能否掺加防冻剂？寒冷地区冬季混凝土施工用的防冻剂一般是针对普通混凝土而开发生产的，掺入后强度会有 较大的损失，而且还会影响混凝土的其它性能，故最好不用防冻剂，而采取其它措施。高性能混凝土由于水胶比很低，单位用水量很少，混凝土已有足够的早期强度，除非要求很 特殊，通常都不用防冻剂，因为防冻剂虽然可以加速混凝土的强度和使混凝土不受冻，但对 混凝土的长期发展不利，有防冻剂还对钢筋不利。三、高性能混凝土配合比的技术要求1. 基础水下混凝土1）配制强度应较在一般配制强度的基础上再提高10%20%；2）胶凝材料用量不宜小于3

34、50kg/m3；当掺用外加剂、矿物掺和料时，水泥用量不得小于 300kg/m3。混凝土的初凝时间尽量满足该根桩灌注的时间，不宜小于2h；3）粗骨料的最大粒径，不应大于导管内径的1/4或钢筋净距的1/4，且不大于31.5mm：4）混凝土拌合物的重度（容重）应大于桩基内泥浆水密度的1.1以上；5）混凝土入桩坍落度宜为180220mm。混凝土 h保塑值应达到90%，至少在混凝土灌入桩 基后1h也不小于150mm；6）混凝土拌合物泌水率可以控制12%左右，测定混凝土在2h内淅出的水分不大于混凝土体 积的1.5%；7）混凝土含气量可控制在4.5%5.5%之间；其目的是要足设计强度要求、抗冻融循环要求、抗

35、通电量指标、顺利灌注（不堵管、不断桩）。2. 模筑混凝土施工配合比技术要求1）混凝土强度满足配制强度要求：要控制好混凝土水胶比和立方米水泥用量；2）混凝土和易性好，便于施工灌筑捣固：选择合适的砂率和适当的胶凝材料用量；3）混凝土拌合物不泌水：与胶凝材料总用量、掺合料种类、外加剂品种性能有关，注意优化；4）混凝土温升控制：混凝土灌筑后内部温度应能控制在45C以下；5）混凝土含气量可控制在3.5%4.5%之间；其目的是要足设计强度要求、抗冻融循环要求、抗通电量指标、顺利灌注、混凝土内实、外 美、不出裂纹。五、优选混凝土配合比1. 配合比设计的基本原理混凝土配合比设计的目标，是要确定能满足工程技术要

36、求的各种材料用量，配合比设计 原理与普通混凝土基本相同，仍然依据三大法则。1）水灰比（或灰水比）法则水灰比法则是指混凝土强度与水泥强度成正比，与水灰比成反比，具体可用强度公式表 示如根据这一法则确定水灰比，以保证混凝土的强度和耐久性，对高性能混凝土，由于将 矿物细掺料当作胶结材的一部分因此计算的应该是水胶比（或胶水比）。2）最大密实度法则该法则的基本思路是各项材料互相填充空隙，以达到混凝土密实度最大，换言之就是各 项材料的密实体积总和等于1M3绝对密实的混凝土，即：V水泥+V掺合料+V砂+V石+V水+V气=1M3的混凝土根据这一法则可确定配合比中的浆集比与砂率，以确保混凝土的强度、耐久性与经济

37、性。3）最小单位用水量法则根据这一法则，可在水胶比一定及原材料一定的情况下，确定能满足混凝土工作性的最 小用水量，这和普通混凝土中的恒用水量法则相似。对高性能混凝土，由于骨料最大粒径和坍落度的波动范围很小，（分别是1025mm与 1822cm），而且坍落度还可通过调整高效减水剂来控制，因此普通混凝土的恒用水量法 则对高性能混凝土就不太适用，而改用最小单位用水量法则，但出发点两者是相同的。根据上述三大法则，可以初步确定混凝土配合比中的水胶比、浆集比、砂率与最小单位 用水量这四个最基本的参数，再通过一定的方法，根据经验和试配确定外加剂和掺合料的用 量。2. 配合比设计思路由于高性能混凝土使用的原材

38、料较多，技术要求较高，目前尚无统一的计算方法，各国 都是根据本国的实际情况提出的设计方法，而且都是经验试验法，虽然各国的设计方法各种 各样，但都遵循上述三大法则，所以方法并不重要，重要的是上述三大法则，这是基础，方 法很多，下面只介绍一种常用的方法供参考。该法也是一个经验一试验法，具体思路是将混凝土按密实体积分为两大部分：胶结材料浆体=水泥+水+外加剂+掺合料骨料基体=砂+石子需要确定的参数为：水胶比、用水量、浆集比、砂率、外加剂掺量、掺合料掺量等6项。 具体可分三大步骤：(1) 先计算空白混凝土的初步配合比，(2) 根据经验初步确定外加剂与细掺料的掺量，通过流动性的试验调整，和抗裂性的对比试

39、 验确定基准配合比，(3) 再经过强度与耐久性试验调整，确定试验室理论配合比，最后通过含水率的换算确定施 工配合比。3 .配制的三大技术关键在配合比设计过程中两次试验调整是很重要的两个阶段，要解决好两次试验调整，必需 掌握三大技术关键。1) 合理使用各种外加剂的技术，包括外加剂的选用，各种外加剂间的复合，外加剂的最 佳掺量，如何达到与水泥间的相容性良好，混凝土坍落度经时损失小的要求，可先确定不同 的组合，通过与水泥的相容性对比试验，进行优选，因此相容性对比试验很关键。2) 合理使用掺合料的技术，包括掺合料的选用，各种掺合料间的复合，掺合料的掺量， 可选确定不同的方案，通过流动性，抗裂性，强度与耐久性对比试验，进行优选，其中流动 性与抗裂性对比试验最关键。3) 卓有成效地控制混凝土开裂和防裂的技术，包括原材料选用，水化热控制，配合比参 数(水胶比，用水量)的控制，施工中温度的控制，养护措施的保证等，也是先确定几种方 案，通过抗裂性对比试验进行优选。因此为了能配制出优良的高性能混凝土，必需热练掌握这三大技术关键。