海工耐久混凝土原材料控制和配合比设置

海工耐久混凝土原材料控制和配合比设置
本文详细阐述了海工混凝土原材料的优选、配合比设计及混凝土的试配，确保海工混凝土的施工质量，希望能够给类似工程提供一些参考和帮助。

标签原材料的优选，配合比设计，混凝土的试配
1 混凝土原材料优选
1.1水泥
1.1.1本工程要求采用强度等级为4
2.5的质量符合国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB 175）的II型硅酸盐水泥（P·II）。

1.1.2为改善混凝土的体积稳定性和抗裂性，配制海工耐久混凝土不得使用立窑水泥，不宜使用早强、水化热较高和高C3A含量的水泥。

硅酸盐水泥的细度（比表面积）宜小于350m2/kg，不得超过400m2/kg 。

C3A含量宜控制在6%～10%。

大体积混凝土宜采用C2S含量相对较高的水泥。

1.1.3为防止碱—集料反应的发生，采用低碱水泥，水泥的碱含量（按Na2O 当量计）低于0.6%，且混凝土内的总含碱量（包括所有原材料）不超过3.0kg/m3。

1.1.4水泥质量应稳定，实际强度应与其强度等级相匹配。

定期对分批进场的水泥进行胶砂强度的评定，标准差宜控制在3.0MPa以内。

1.1.5水泥的氯离子含量应低于0.03%。

1.1.6 水泥进场清单应包括生产厂商名称、水泥种类、数量以及厂商的质量保证书，以证明该批水泥已经试验分析，且符合标准规范要求。

1.2 矿物掺和料（矿物外加剂）
1.2.1矿物掺和料包括粉煤灰、磨细矿粉、硅灰等材料。

掺和料的掺量应根据设计对混凝土各龄期强度、工作性和耐久性的要求以及施工条件和工程特点（如环境、混凝土拌和物温度、构件尺寸等）而定。

1.2.2应检测所用各种矿物掺和料的碱含量。

矿物掺和料中的碱含量应以其中的可溶性碱计算（如无检测条件时，粉煤灰可溶性碱约为总碱量的1/6，矿粉约为1/2）。

1.2.3粉煤灰的主要控制指标和使用要求
粉煤灰(F)必须来自燃煤工艺先进的电厂，选用组分均匀、各项性能指标
稳定的低钙灰。

粉煤灰的品质，应首先注重烧失量和需水量比。

本工程粉煤灰的烧失量不大于5%（对预应力箱梁混凝土，烧失量不宜大于3%），需水量比不大于100%，三氧化硫含量不大于3%。

其它指标应符合国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596的规定。

1.3 集料
1.3.1 配制海工耐久混凝土的集料应符合国标《建筑用砂》（GB/T14684）和《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685）的技术要求。

1.3.2 选择料场时必须对集料进行潜在活性的检测，本工程不得采用可能发生碱—集料反应（AAR）的活性集料。

1.3.3 进行粗集料供应源选择时，还应进行岩石的抗压强度检验。

岩石的抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于2。

1.3.4 为提高混凝土的匀质性、抗渗性，本工程混凝土粗集料采用碎石，最大粒径不应超过25mm，表观密度不低于2600kg/m3。

1.3.5粗集料应质地均匀坚固，粒形和级配良好、吸水率低、空隙率小，松散堆积密度不得低于1450 kg/m3（一般宜大于1500 kg/m3），空隙率宜小于45%。

注：粗集料中最为重要的是石子的粒形和级配。

粒形和级配好，可以在保证混凝土施工性能的前提下最大限度地减小用水量和水泥浆体量，提高混凝土强度和抗裂性能。

1.3.6 粗集料压碎指标应不大于10%，针片状颗粒含量应不大于10%，硫化物及硫酸盐含量（按SO3质量计）应小于0.5%。

C50以上混凝土，粗集料压碎指标不宜大于7%，针片状颗粒含量不宜大于7%，吸水率不宜大于2%。

1.4 化学外加剂
1.4.1 所采用的化学外加剂，必须是经过有关部门检验并附有检验合格证的产品，其质量应符合《混凝土外加剂》（GB/T 8076）的规定，使用前应复验其效果。

1.4.2 各种化学外加剂应有厂商提供的推荐掺量、主要成分(包括复配组分)的化学名称、氯离子含量百分比、含碱量，以及施工中必要的注意事项如超量或欠量使用时的有害影响、掺加方法等。

1.4.3 配制海工耐久混凝土宜采用聚羧酸类减水剂，其减水率应不低于25%。

1.4.4 当混合使用高效减水剂、引气剂、缓凝剂、膨胀剂、阻锈剂及其它防腐剂时，应事先专门测定它们之间的相容性。

1.4.5 化学外加剂的选用应严格考察生产厂家，根据其化学成份、产品质量，结合使用环境、施工条件，通过技术、经济性比较来确定。

1.4.6 化学外加剂掺量应通过试验，根据使用环境、施工条件、混凝土原材料的变化进行调整。

1.4.7 化学外加剂中的氯离子含量不得大于混凝土中胶凝材料总重的0.01%。

2 海工耐久混凝土配合比设计要求
2.1 海工耐久混凝土配制的基本要求
2.1.1 矿物掺和料是海工耐久混凝土的必要组分。

2.1.2 选用坚固耐久、级配优良、粒形良好的洁净集料，优质高效减水剂（泵送剂）以尽量降低每方混凝土用水量；
2.1.3 规定混凝土中胶凝材料的最低和最高用量，以及适宜的水胶比范围；
2.1.4 使用优质引气剂，将适量引气作为配制耐久混凝土的常规手段；
2.1.5 在满足单方混凝土中胶凝材料最低用量要求的前提下，尽可能降低硅酸盐水泥用量，使用大掺量优质粉煤灰、矿粉等矿物掺和料，以降低混凝土水化热温升。

2.1.6 最大限度地减少胶凝材料用量及浆体率，提高混凝土体积稳定性。

2.2 大桥混凝土配合比设计应根据不同结构部件、不同侵蚀等级、不同设计要求、不同施工方法分别进行设计。

通过对新拌混凝土工作性能、硬化混凝土力学性能以及耐久性指标的测定（包括混凝土抗氯离子渗透性、开裂性能等的对比试验），确定以耐久性为目标的最终配合比。

海工混凝土配合比设计方法见附录A。

2.3 大橋混凝土（C50及以下）单方用水量不宜超过150kg/m3，C55箱梁用水量不宜超过160kg/m3。

注：降低混凝土用水量可减少胶凝材料用量，增加集料所占的比例，提高混凝土抗渗、防裂性能。

将拌和水最大用量作为控制混凝土耐久性的重要指标，比控制最大水胶比更为有利。

因为控制水胶比不能解决混凝土中因浆体过多引起的收缩、水化热增加等负面影响。

3 凝土的试配
3.1混凝土配合比设计方案应包括以下内容：
3.1.1 各种原材料的品种、规格与来源；
3.1.2 用图表表示的细、粗集料级配，砂率及其组合集料级配；
3.1.3 水灰比、水胶比、集灰比、用水量；
3.1.4 与施工方法、混凝土结构类型、配筋及尺寸相关的混凝土工作性；
3.1.5 混凝土施工及养护工艺。

3.2 混凝土的配制强度，应根据混凝土强度等级、生产施工水平的差异和变化以及材料质量可能的波动确定。

C40以下（灌注桩除外）混凝土试配强度不宜超出其设计强度的50%，C40及以上混凝土试配强度不宜超出设计强度的40%。

从耐久性出发，混凝土试配强度不宜过高，特别是承台、墩身等浪溅区大体积混凝土。

配合比设计强度富裕值过高时，监理工程师可以不予批准。

3.3 配合比的确定不应以强度作为单一评价指标，而应综合考虑混凝土的工作性、力学性能，含气量、氯离子扩散系数、抗裂性能等耐久性指标以及经济、适用性等。

3.4 按附录B制作混凝土抗氯离子渗透性试件，分别检测28d、56d及84d 混凝土氯离子扩散系数，掌握不同配比的发展规律，以供现场施工控制使用。

以84d混凝土氯离子扩散系数作为评定依据。

3.5 对承台、墩身、箱梁等大体积混凝土，在试配阶段应进行混凝土抗裂性能的对比试验，从中优选抗裂性能良好的混凝土原材料及配合比。

3.6 对于预应力混凝土的抗压弹性模量、自由收缩和徐变试验应按设计要求的标准另行制备试件。

3.7混凝土配合比应在混凝土浇筑前至少35d报批，重要构件并应通过试浇注进行验证确定。

3.8当水泥、矿物掺和集料的品种、质量有改变时，必须重新设计配合比。

当环境或混凝土平均温度升高或降低超过15℃时，应考虑调整配合比。