海工耐久混凝土原材料控制和配合比设置论文

海工耐久混凝土原材料控制和配合比设置【摘要】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。

【关键词】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 大桥混凝土（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。