三组试件经标准养护28天，测定抗压强度，以三组试件的强度和相应灰水比作图，确定与配制强度相对应的灰水比，并重新计算水泥和砂石用量。当对混凝土的抗渗、抗冻等耐久性指标有要求时，则制作相应试件进行检验。强度和耐久性均合格的水灰比对应的配合比，称为混凝土试验室配合比。计作C、W、S、G。
（三）施工配合比
试验室配合比是以干燥（或饱和面干）材料为基准计算而得，但现场施工所用的砂、石料常含有一定水分，因此，在现场配料前，必须先测定砂石料的实际含水率，在用水量中将砂石带入的水扣除，并相应增加砂石料的称量值。设砂的含水率为a%；石子的含水率为b%，则施工配合比按下列各式计算：
[例4-4] 某框架结构钢筋混凝土，混凝土设计强度等级为C30，现场机械搅拌，机械振捣成型，混凝土坍落度要求为50～70mm，并根据施工单位的管理水平和历史统计资料，混凝土强度标准差所用原材料如下：
水泥：普通硅酸盐水泥32.5级，密度 砂：河砂Mx=2.4，Ⅱ级配区，
=3.1，水泥强度富余系数Kc=1.12；
3
取4.0MPa。
=2.65g/cm；
=2.70g/cm；
3
石子：碎石，Dmax=40mm，连续级配，级配良好， 水：自来水。
求：混凝土初步计算配合比。 [解] 1. 确定混凝土配制强度（
＝
+1.645
）。
＝30+1.645×4.0＝36.58（MPa）
. 确定水灰比（W/C）。
（1）根据强度要求计算水灰比（W/C）：
（2）根据耐久性要求确定水灰比（W/C）：
由于框架结构混凝土梁处于干燥环境，对水灰比无限制，故取满足强度要求的水灰比即可。 3. 确定用水量（W0）。
查表4-12可知，坍落度55～70mm时，用水量185kg； 4. 计算水泥用量（C0）。
根据表4-18，满足耐久性对水泥用量的最小要求。 5．确定砂率（Sp）。
参照表4-13，通过插值（内插法）计算，取砂率Sp=32% 。 6．计算砂、石用量（S0、G0）。 采用体积法计算，因无引气剂，取
＝1。
解上述联立方程得：S0=577kg； G0=1227kg。
因此，该混凝土初步计算配合为：C0=411kg，W0=185kg，S0=577kg，G0=1227kg。或者：C:S:G=1:1.40:2.99，W/C=0.45
[例4-5] 承上题，根据初步计算配合比，称取12L各材料用量进行混凝土和易性试拌调整。测得混凝土坍落度T=20mm，小于设计要求，增加5%的水泥和水，重新搅拌测得坍落度为65mm，且粘聚性和保水性均满足设计要求，并测得混凝土表观密度2392kg/m，求基准配合比。又经混凝土强度试验，恰好满足设计要求，已知现场施工所用砂含水率4.5%，石子含水率1.0%，求施工配合比。 [解] 1. 基准配合比：
（1）根据初步计算配合比计算12L各材料用量为： C=4.932kg，W=2.220kg，S=6.92kg，G=14.72kg （2）增加5%的水泥和水用量为： ΔC＝0.247kg，ΔW＝0.111kg （3）各材料总用量为；
A＝（4.932+0.247）+（2.220+0.111）+6.92+14.92＝29.35（kg）
（4）根据式（4－38）计算得基准配合比为：Cj=422，Wj=190，Sj=564，Gj=1215。 2．施工配合比：
根据题意，试验室配合比等于基准配合比，则施工配合比为： C＝Cj＝422kg
S=564×（1+4.5%）＝589kg G＝1215×（1+1%）＝1227kg W＝190-564×4.5%-1215×1%＝152kg
［例4-6］ 承上题求得的混凝土基准配合比，若掺入减水率为18%的高效减水剂，并保持混凝土落度和强度不变，实测混凝土表观密度ρh＝2400kg/m。求掺减水剂后混凝土的配合比。1m混凝土节约水泥多少千克？
[解] （1）减水率18%，则实际需水量为： W＝190-190×18%＝156kg
（2）保持强度不变，即保持水灰比不变，则实际水泥用量为： C=156/0.45=347kg
（3）掺减水剂后混凝土配合比如下： 各材料总用量＝347+156+564+1215=2282
3
3
3
∴ 实际每立方米混凝土节约水泥：422-365=57kg。
第八节 高强高性能混凝土
根据《高强混凝土结构技术规程》（CECS104：99），将强度等级大于等于C50的混凝土称为高强混凝土；将具有良好的施工和易性和优异耐久性，且均匀密实的混凝土称为高性能混凝土；同时具有上述各性能的混凝土称为高强高性能混凝土；而《普通混凝土配合比设计规范》（JGJ55－2000）中则将强度等级大于等于C60的混凝土称为高强混凝土；《混凝土结构设计规范》（GB50010－2002）则未明确区分普通混凝土或高强混凝土，只规定了钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15，混凝土强度范围从C15～C80。综合国内外对高强混凝土的研究和应用实践，以及现代混凝土技术的发展，将大于等于C60的混凝土称为高强度混凝土是比较合理的。
获得高强高性能混凝土的最有效途径主要有掺高性能混凝土外加剂和活性掺合料，并同时采用高强度等级的水泥和优质骨料。对于具有特殊要求的混凝土，还可掺用纤维材料提高抗拉、抗弯性能和冲击韧性；也可掺用聚合物等提高密实度和耐磨性。常用的外加剂有高效减水剂、高效泵送剂、高性能引气剂、防水剂和其它特种外加剂。常用的活性混合材料有Ⅰ级粉煤灰或超细磨粉煤灰、磨细矿粉、沸石粉、偏高岭土、硅粉等，有时也可掺适量超细磨石灰石粉或石英粉。常用的纤维材料有钢纤维、聚酯纤维和玻璃纤维等。 一、高强高性能混凝土的原材料 （一）水泥
水泥的品种通常选用硅酸盐水泥和普通水泥，也可采用矿渣水泥等。强度等级选择一般为：C50～C80混凝土宜用强度等级42.5；C80以上选用更高强度的水泥。1m混凝土中的水泥用量要控制在500kg以内，且尽可能降低水泥用量。水泥和矿物掺合料的总量不应大于600kg/m。 （二）掺合料
1．硅粉：它是生产硅铁时产生的烟灰，故也称硅灰，是高强混凝土配制中应用最早、技术最成熟、应用较多的一种掺合料。硅粉中活性SiO2含量达90%以上，比表面积达15000m/kg以上，火山灰活性高，且能填充水泥的空隙，从而极大地提高混凝土密实度和强度。硅灰的适宜掺量为水泥用量的5%～10%。 研究结果表明，硅粉对提高混凝土强度十分显著，当外掺6～8%的硅灰时，混凝土强度一般可提高20%以上，同时可提高混凝土的抗渗、抗冻、耐磨、耐碱－骨料反应等耐久性能。但硅灰对混凝土也带来不利影响，如增大混凝土的收缩值、降低混凝土的抗裂性、减小混凝土流动性、加速混凝土的坍落度损失等。 2．磨细矿渣：通常将矿渣磨细到比表面积350m/kg以上，从而具有优异的早期强度和耐久性。掺量一般控制在20%～50%之间。矿粉的细度越大，其活性越高，增强作用越显著，但粉磨成本也大大增加。与硅粉相比，增强作用略逊，但其它性能优于硅粉。
3．优质粉煤灰：一般选用I级灰，利用其内含的玻璃微珠润滑作用，降低水灰比，以及细粉末填充效应和火山灰活性效应，提高混凝土强度和改善综合性能。掺量一般控制在20%～30%之间。I级粉煤灰的作用效果与矿粉相似，且抗裂性优于矿粉。
4．沸石粉：天然沸石含大量活性SiO2和微孔，磨细后作为混凝土掺合料能起到微粉和火山灰活性功能，比表面积500m/kg以上，能有效改善混凝土粘聚性和保水性，并增强了内养护，从而提高混凝土后期强度和耐久性，掺量一般为5%～15%。
2
2
2
3
3
5．偏高岭土：偏高岭土是由高岭土（）在700～800℃条件下脱水制得的白色粉末，
平均粒径1～2μm，SiO2和Al2O3含量90%以上，特别是Al2O3较高。在混凝土中的作用机理与硅粉及其他火山灰相似，除了微粉的填充效应和对硅酸盐水泥的加速水化作用外，主要是活性SiO2和Al2O3与Ca（OH）2作用生成CSH凝胶和水化铝酸钙（C4AH13、C3AH6）水化硫铝酸钙（C2AH8）。由于其极高的火山灰活性，故有超级火山灰（Super-Pozzolan）之称。
研究结果表明，掺入偏高岭土能显著提高混凝土的早期强度和长期抗压强度、抗弯强度及劈裂抗拉强度。由于高活性偏高岭土对钾、钠和氯离子的强吸附作用和对水化产物的改善作用，能有效抑制混凝土的碱－骨料反应和提高抗硫酸盐腐蚀能力。J.Bai的研究结果表明，随着偏高岭土掺量的提高，混凝土的坍落度将有所下降，因此需要适当增加用水量或高效减水剂的用量。A.Dubey的研究结果表明，混凝土中掺入高活性偏高岭土能有效改善混凝土的冲击韧性和耐久性。
我国《高强高性能混凝土用矿物外加剂》（GB/T18736－2002）规定了用于高强高性能混凝土有矿物外加剂的技术性能要求。见表4－23。
表4－23 高强高性能混凝土用矿物外加剂的技术要求 指标 试验项目 Ⅰ MgO/%≤ SO3/%≤ 烧失量/%≤ 化学性能 Cl/%≤ SiO2/%≥ 吸铵值/mmol/100g≥ 比表面积/m2/kg≥ 物理性能 含水率/%≤ 需水量比/%≤ 3d/%≥ 胶砂性能 活性指数 7d/%≥ 28d/%≥ （三）外加剂
高效减水剂（或泵送剂）是高强高性能混凝土最常用的外加剂品种，减水率一般要求大于20%，以最大限度降低水灰比，提高强度。为改善混凝土的施工和易性及提供其它特殊性能，也可同时掺入引气剂、缓凝剂、防水剂、膨胀剂、防冻剂等。掺量可根据不同品种和要求根据需要选用。 （四）砂、石料
一般宜选用级配良好的中砂，细度模数宜大于2.6。含泥量不应大于1.5%，当配制C70以上混凝土，含泥量不应大于1.0%。有害杂质控制在国家标准以内。
石子宜选用碎石，最大骨料粒径一般不宜大于25mm，强度宜大于混凝土强度的1.20倍。对强度等级大于C80的混凝土，最大粒径不宜大于20mm。针片状含量不宜大于5%，含泥量不应大1.0%，对强度等
85 磨细矿渣 Ⅱ 14 4 3 0.02 － － 5 Ⅲ 磨细粉煤灰 Ⅰ 1 3 8 Ⅱ 磨细天然沸石 硅灰 Ⅰ － － － 0.02 － 130 700 － 110 － － 90 100 500 － 115 － － 85 Ⅱ － － 6 0.02 85 － 15000 3 125 － － 85 0.02 － － 400 750 550 350 600 1.0 100 70 55 75 1.0 95 － 80 90 105 － 75 85 100 85 115 105 100
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