特种混凝土技术

1950s，30MPa 1960s，41~52MPa
1970s，62MPa 1990s，130MPa 目前，160MPa 430MPa (试验）
高强混凝土
• 实现途径：
胶结材料本 身高强化
提
高
混
凝
土
强
提高胶结材
度
料与骨料界
途
面强度
径
降低毛细 管孔隙
降低水灰比
提高水化物 含量
添加高效减水剂 添加聚合物掺合料 使用球状水泥或高C2S水泥 加压成型或离心成型
• 1.混凝土拌制
• 拌制高强混凝土必须使用强制式搅拌机。配制高强混凝土必须准确控制用水量， 搅拌时间宜适当延长。
• 2.混凝土运输、浇筑
• 高强混凝土拌料的长距离运输应使用混凝土搅拌车。混凝土自高处倾落的自由高 度一般不宜超过2m。浇筑高强混凝土必须采用振捣器捣实，一般情况下宜采用高 频振捣器。
• 3.养护 • 高强混凝土浇筑完毕后，及时进行养护，养护工艺的方式很多，覆盖、洒水、养 2019/护10/剂14 等均可采用。养护日期不少于7昼夜。
型）
二级
钢筋最小净间距 为60-200mm
650±50
3-20
7-25 300以上 （格栅型障碍2
型）
三级 钢筋最小净间距 为大于200mm或 无配筋的素混凝
化后裂缝伤害速度快、 JGJ/T51-2002
温度变形大
自重大，施工易离析 GB/T50557-2010
高强混凝土
• 定义：强度等级不低于C60级的混凝土。
• 应用： • 高耸、大跨、 • 重载、复杂结构
高强混凝土
• 特征：
（一）减小结构断面、减轻建筑物自重、节约空间
C30C60 重量可降低50%左右 体积可减小近53% 高度可降低28%
高强混凝土
• 4、外加剂 • 外加剂应符合现行国家标准《混凝土外加剂)) GB 8076和《混凝土外加剂应用技术规范)) GB
50119 的规定。 • 配制高强混凝土宜采用高性能减水剂;配制C80 及以上等级混凝土时，高性能减水剂的减水率不宜
小于28%，拌合站拌合时间不宜小于120s 。 • 外加剂应与水泥和矿物掺合料有良好的适应性，并应经试验验证。 • 补偿收缩高强混凝土宜采用膨胀剂，膨胀剂及其应用应符合国家现行标准《混凝土膨胀剂)) GB
高强混凝土
• 技术路线： • 大减水率的外加剂——低用水量、低水胶比、
高流动性 • 宜添加引气剂——提高施工性、耐久性 • 粗骨料粒径小、级配合理——有利于界面强度
的提高 • 含泥量小——改善适应性、提高强度
高强混凝土
• 性能指标：
• （一）泵送高强混凝土主要拌合物指标
泵送高强混凝土拌合物指标
项目
轻骨料混凝土
轻骨料混凝土耐火性能好、抗渗性能佳、耐 久性良好、有效降低结构自重
重混凝土
能有效屏蔽原子核辐射（α 射线、 β 射线、γ 射线和中子流）；x射线 和γ射线。密度大
混凝土工作性能较差，
不利于施工；耐碱性 JGJ/T221-2010 较差，碳纤维混凝土 CECS 13-2009
成本较高 拌合物容易离析，硬
绝热温升不大于50.C 。 • 8. 高强混凝土设计配合比应在生产和施工前进行适应性调
整，应以调整后的配合比作为施工配合比。 • 9. 高强混凝土生产过程中，应及时测定粗、细骨料的含水
率，并应根据其变化情况及时调整称量。
高强混凝土
• 施工中应注意的问题：
2019/10/14
高强混凝土
• 施工中应注意的问题：
高强混凝土
• 3、集料 • 粗、细骨料应符合现行行业标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准))
JGJ 52 和《人工砂混凝土应用技术规程》JGJ/T 241 的规定;混凝土用海砂应 符合现行行业标准《海砂混凝土应用技术规范)) JGJ 206 的规定。 • 细骨料宜选用质地坚硬、级配良好的河砂，其细度模数宜为2.5至2.9，含泥量 不应超过2%。 • 粗骨料应选用质地坚硬、级配良好的石灰岩、花岗岩、辉绿岩等碎石或碎卵 石，骨料母材的抗压强度应比所配制的混凝土强度高30%以上。粗骨料的含 泥量不应大于0.5% ，泥块含量不应大于0.2% ，针片状颗粒含量不宜大于5%. 且不应大于8% 。 • 高强混凝土用集料宜为非碱活性，不宜采用再生骨料。
特种混凝土技术
侯永生 2015年01月
主要内容
• 高强混凝土 • 自密实混凝土 • 纤维混凝土 • 轻骨料混凝土 • 重混凝土
特种混凝土的标准与功效
种类
优点
缺点
执行标准
高强混凝土 （HSC）
强度高；减小结构断面；减轻建筑物自重； 增加使用空间；降低构筑物高度。
性能较脆
JGJ/T281-2012 CECS104-1999
自密实混凝土 （SCC）
不需振捣，避免了漏振、过振、配筋密集、
结构形成复杂等不利条件；取消了振捣成型， 简化工序，降低劳动强度、改善施工环境；
收缩较大
强度有保证、耐久性高、外观质量好
JGJ/T283-2012 CECS203-2006 CCES02-2004
纤维混凝土
良好的抗剪、抗弯拉和抗压等力学性能，良 好的延性，同时具有良好的耐久性
宜大于700mm2/m2。 • （四）用于受氯离子侵蚀环境条件的高强混凝土的抗氯离子
渗透性能宜满足电通量不大于1000C或氯离ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ迁移系数(Drcm) 不大于1.5× 1O-12m2/s的要求;用于盐冻环境条件的高强混凝土 的抗冻等级不宜小于F350;用于滨海盐渍土或内陆盐渍土环境 条件的高强混凝土的抗硫酸盐等级不宜小于KS150。
23439 和《补偿收缩混凝土应用技术规程)) JGJ/T178 的规定。 • 5、水 • 高强混凝土拌合用水和养护用水应符合现行行业标准《混凝土用水标准)) JGJ 63 的规定。 • 混凝土搅拌与运输设备洗刷水不宜用于高强混凝土。 • 未经淡化处理的海水不得用于高强混凝土。
高强混凝土
• 配合比设计要点： • 1. 高强混凝土的配合比应根据结构设计所要求的强度和耐久
于0.6% 的水泥。水泥中氯离子含量不应大于0.03% 矿物成份中的C3A含量不宜 超过8%。 • 生产高强混凝土时，水泥温度不宜高于60 ℃ 。
高强混凝土
• 2、矿物掺合料 • 用于高强混凝土的矿物掺合料可包括粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰、钢渣
粉和磷渣粉。 • 配制高强混凝土宜采用I级或II级的F类粉煤灰。 • 配制C80及以上强度等级的高强混凝土掺用粒化高炉矿渣粉时，粒化高炉矿渣
粉不宜低于S95级。 • 当配制C80 及以上强度等级的高强混凝土掺用硅灰时，硅灰的Si02 含量宜大于
90% ，比表面积不宜小于15 X 103m2/kg 。 • 钢渣粉和粒化电炉磷渣粉宜用于强度等级不大于C80的高强混凝土，并应经过
试验验证。 • 矿物掺合料的放射性应符合现行国家标准 GB 6566 的有关规定。
土中最大碱含量不应大于3.0kg/m3 ; 粉煤灰的碱含量可取实 测值的1/6 ，粒化高炉矿渣粉和硅灰的碱含量可分别取实测值 的1/2 。 • 6. 配合比试配应采用工程实际使用的原材料，进行混凝土拌 合物性能、力学性能和耐久性能试验，试验结果应满足设计 和施工的要求。
高强混凝土
• 配合比： • 7.大体积高强混凝土配合比试配和调整时，宜控制混凝土
高间隙通过性：混凝土均匀通过狭窄间隙的性 能。保证混凝土穿越钢筋间隙时不发生阻塞。
自填充性：无需振捣，混凝土能均匀密实成型的 性能。
自密实混凝土
• 性能指标：
英国标准 日本标准 欧洲指南
欧洲规 程
CECS203
CCES02
JGJ283
美国标准
坍落扩展 U型槽填
度
充高度
流动性/ 填充性
填充性
填充性
填充性 填充性 流动性
胶凝材料用量 （kg/m3） 480～560
520～580
550～600
砂率（%） 35～42
高强混凝土
• 配合比： • 4. 外加剂和矿物掺合料的品种、掺量，应通过试配确定;矿物
掺合料掺量宜为25% — 40% ;硅灰掺量不宜大于10% 。 • 5. 对于有预防混凝土碱骨料反应设计要求的工程，高强混凝
（二）发展大跨度、超高强、复杂结构
高强混凝土
• 德国规范C110
1930s，通过干硬性、 强振、真空、 加压、加温
获得100MPa高强
• 挪威规范C105 • 中国规范C100
1950s，通过 高标号水泥、硅质
细粉材料获得 100MPa高强
1970s， 通过 高效减水剂、掺合料
获得100MPa以上 大流动性高强
自密实混凝土
• 定义：具有高流动性、均匀性和稳定性，浇筑时 无需外力振捣，能够在自重作用下流动并充满模 板空间的混凝土。
• 应用： • 结构复杂、 • 钢筋密集、施工困难
自密实混凝土
• 特征：
高流动性：混凝土内部剪切应力小，易于流动 的性能。保证混凝土能够绕过障碍物，充分填 充模型的每个角落。 高稳定性：即抗离析性，混凝土各组分保持均匀 分散的性能。保证混凝土质量均匀一致，即不泌 水，骨料不离析。
• 配合比设计要点： • 4. 粉煤灰掺量一般不超过胶结料总量的30%，天然沸石岩粉
的掺量不宜超过胶结料总量的10%，硅粉的掺量不宜超过胶 结料总量的8～10%。 5. 混凝土的砂率一般宜控制在28～34%的范围内，采用泵送 工艺时可为32～40%。 6. 外加剂宜使用多功能复合剂种，适应性良好。
高强混凝土
• 配合比： • 1. 高强、混凝土配合比设计应符合现行行业标准《普通混
凝土配合比设计规程)) JGJ 55 的规定，并应满足设计和 施工要求。
• 2.高强混凝土配制强度应按下式确定:
fcu,0≥1.15fcu,k
•
fcu,0——混凝土配制强度（MPa）
fcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）
性、施工工艺所要求的拌料工作度与凝结时间、并充分考虑 施工运输和环境温度等条件通过试配确定，经现场试验确认 合格后，方可正式使用。 • 2. 配制高强混凝土所用的水胶比宜控制在0.24～0.38的范围 内，强度等级愈高，水胶比及用水量应愈低。 • 3. 胶结材料总量不超过550～600kg／m3。
高强混凝土
扩展度与J环扩展度 差值
L型仪、U型仪、跳 离析率、粗骨料振
桌
动离析率
流动性
扩展度
自密实混凝土
自密实混凝土
性能分级
性能等级
适用范围
坍落扩展度 （mm） T50（s）
V漏斗通过时间 （s）
箱型试验填充高 度（mm）
一级
钢筋最小净间距 为35-60mm
700±50
5-20
10-25 300以上 （格栅型障碍1
高强混凝土
• 配合比： • 3. 高强混凝土配合比应经试验确定，在缺乏试验依据的情
况下宜符合下列规定:
• 水胶比、胶凝材料用量和砂率可按下表选取，并应经试
配确定;
水胶比、胶凝材料用量和砂率
强度等级 水胶比
≥C60，＜C80
0.28～ 0.34
≥C80，＜ 0.26～
C100
0.28
C100
0.24～ 0.26
使用早强硅酸盐水泥 掺入超细混合料 蒸压养护
降低孔隙 率
碾压与加压成型
填充料
超细粒子填充
聚合物浸渍
填充骨料与水泥石之间孔隙
超细粒子填充 聚合物浸渍
提高水泥浆本身的粘结性能
添加聚合物 聚合物代替部分水泥
选择最适宜 的骨料
提高强度—使用强度高的骨料 —选择粒径—使用Dmax在20mm以下的骨料 —改善粒度分布（级配）—使用容重大的骨料 改善胶结料的韧性—掺入部分纤维
粘聚性 流动性 粘聚性 通过性 流动性 通过性 通过性 填充性
通过性
抗离析性
通过性
抗离析 性
抗离析性 抗离析性 抗离析性
通过性
抗离析性
抗离析性
抗离析性
26
自密实混凝土
试验方法：
CECS203
CCES02
JGJ283
填充性 通过性 抗离析性
U型箱 V漏斗或T50
扩展度、T500
扩展度、T500
L型仪、U型仪
高强混凝土
高强混凝土
• 原材料：
• 1、水泥 • 宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，不宜使用早强水泥。水泥的混合材宜
为粉煤灰或矿渣粉，宜优先选择C3A 和碱含量小、标准稠度需水量低的水泥 • 应选择强度等级不低于42.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。 • 对于有预防混凝土碱骨料反应设计要求的高强混凝土工程，宜采用碱含量低
技术要求
坍落度（mm）
≥220
扩展度（mm）
≥500
倒置坍落度筒排空时间（s） 坍落度经时损失（mm/h）
＞5且＜20 ≤10
• （二）非泵送高强混凝土主要拌合物指标
项目
泵送高强混凝土拌合物指标
技术要求
搅拌罐车运送
翻斗车运送
坍落度（mm）
100～160
50～90
高强混凝土
• 性能指标： • （三）高强混凝土早期抗裂试验的单位面积的总开裂面积不