桥梁高性能混凝土制备与应用技术指南

四川省交通建设技术指南
编号：SCG F51—2010 桥梁高性能混凝土制备与应用技术指南
2010年5月1日 发布 2010年6月1日 实施
四川省交通运输厅 发布
前 言
水泥混凝土是当今世界最大用量的人工制备材料和最主要的土木建筑工程材料，而处于经济高速发展的中国，其生产量约占世界总量的一半。

随着桥梁向复杂地形地质条件的山区发展和工程科学技术进步，对水泥混凝土材料性能和品质要求越来越高，各种桥型不断向着更高、更大、更深、更新的空间和规模发展，现有水泥混凝土制备与施工技术受到了严峻挑战。

传统混凝土桥梁的混凝土配合比是按强度进行设计的，仅能满足工程的强度需要并符合一般耐久性要求，并且没有针对桥梁结构构造特点制定专门的规范。

因此，提高混凝土品质，是实际工程十分突出的问题。

特别是我国西部地区，由于地形气候条件复杂，地震烈度高，虽然全年干旱少雨，但日照时间长，早晚温差和季节温差大，桥梁结构作用环境异常恶劣，桥梁受到多种环境因素的共同作用，破坏更为严重和复杂。

针对桥梁结构的特点，开展混凝土品质研究，对提高混凝土桥梁结构质量、延长桥梁结构使用寿命，提高投资效益，具有重大意义。

本指南是在《桥梁高性能混凝土制备与应用技术研究报告》、《高性能混凝土的研究与应用》等科研项目研究成果基础上，参考相关混凝土配合比设计、施工等规程、规范和众多学者论文等资料，编制完成的。

其主要特点为：根据桥梁使用混凝土特点，定义了桥梁高性能混凝土的内涵；基于骨料最紧密堆积和最佳浆骨比理论，提出了高性能混凝土配合比实测－计算－试配的设计方法；制定了水泥、外加剂、矿物掺合料和骨料的技术要求；制定了大体积低水化热高性能混凝土、自然浇注自密实钢管混凝土、箱型结构高性能混凝土、桥面防裂防渗高性能混凝土等不同部位桥梁高性能混凝土的性能指标、技术措施。

其内容包括了基本规定、原材料要求、不同环境作用混凝土配合比设计要求、耐久性混凝土设计要求、混凝土试配与调整、施工验收等技术要求。

适用于内陆大气环境条件的混凝土桥梁C30以上高性能混凝土制备及应用。

混凝土材料历史悠久，近年来发展迅速，但在我国没有针对桥梁混凝土制备与施工技术的规范、规程。

根据研究成果，编制《指南》为设计施工技术人员提供参考是有益的。

我们热诚希望读者在使用《指南》过程中，不吝提出宝贵意见和建议。

希望
通过讨论，对一些问题以及一些参数的合理取值再作深入的研究，不断积累资料，为制定《山区桥梁高性能混凝土制备技术规范》而共同努力。

本《指南》的形成，得益于四川省交通厅、四川雅西高速公路有限责任公司和四川省交通厅公路规划勘察设计研究院、路港集团有限责任公司、武汉理工大学、中国路桥建设有限公司等单位在科研工作上给予的大力支持和资助，也得益于许多单位的精诚合作。

在编写过程中得到了武汉理工大学胡曙光教授、西南交通大学叶跃忠教授、四川省交通规划勘察设计研究院咨询部吕隆光和张佐安教授级高级工程师、四川川交公路工程咨询有限公司谢邦珠教授级高级工程师、四川省交通科研所张联燕教授级高级工程师、四川省公路工程监理咨询公司臧棣华教授级高级工程师等一批学者和工程技术人员的大力指导和帮助；同时，编写本书时，对参考、引用文献和资料的作者，在此一并表示忠心地感谢。

主编单位：四川省交通厅公路规划勘察设计研究院
参加单位：路港集团有限责任公司
四川雅西高速公路建设有限责任公司
武汉理工大学
中国路桥工程有限责任公司
编者
2010年4月
目 录
1、总则 (1)
2、术语 (2)
3、基本规定 (14)
4、原材料 (16)
4.1水泥 (16)
4.2骨料 (16)
4.3矿物掺合料 (20)
4.4化学外加剂 (24)
4.5纤维用法 (25)
4.6拌合用水 (25)
5、配合比设计 (26)
5.1一般规定 (26)
5.2配合比设计 (26)
5.3高性能混凝土泵送要求 (31)
5.4桥梁不同部位混凝土配合比设计 (32)
5.5混凝土耐久性设计 (38)
6、试配、调整与确定 (48)
6.1 试配 (48)
6.2配合比的调整与确定 (49)
7、施工工艺 (51)
7.1准备 (51)
7.2材料 (52)
7.3拌制 (52)
7.4工作性检验 (53)
7.5运输 (53)
7.6浇注 (54)
7.7振捣 (57)
8、养护 (59)
9、验收 (61)
主要参考文献 (63)
1.0.1 鉴于国内混凝土桥梁结构构造的复杂性和混凝土施工设备不断发展的现实状况，桥梁混凝土制备与施工技术相对落后，根据近年专题研究及应用成果，特编制了《桥梁高性能混凝土制备与施工指南》。

1.0.2 为了促进高性能混凝土在桥梁工程中合理应用，做到技术先进、防裂性好、耐久性强、经济合理、安全适用、确保工程质量，特制定本指南。

1.0.3 本指南适用于桥梁结构采用的高性能混凝土，尤其适用于形状复杂、钢筋密集、振捣困难的C30以上混凝土结构；不适用于轻质混凝土、海工混凝土、聚合物混凝土、沥青混凝土、海洋气候环境条件的混凝土和有特殊要求的混凝土结构。

1.0.4 桥梁高性能混凝土制备及施工技术，应充分考虑结构、原材料、生产、施工和服役环境等条件的差异。

根据原材料的组成与性能及桥梁结构对混凝土的性能要求进行制备，并经过大量试配、调整后确定。

1.0.5 桥梁高性能混凝土制备与施工应重视混凝土原材料选择、计量、拌合、运输、浇注和养护技术。

1.0.6 桥梁高性能混凝土的应用，除应符合本指南外，尚应符合国家及行业现行有关标准、规范的规定。

2.0.1 环境作用environmental action
能引起结构材料性能劣化或腐蚀的环境因素（agent），如温度、湿度及各种有害物质等施加于结构上的作用。

2.0.2 普通混凝土 ordinary concrete
表观干密度为2000～2800kg/m3的水泥混凝土。

普通混凝土的表观干密度范围是与国际上的CEB-FIP模式规范（混凝土结构）相一致的。

凡用普通砂、石制作的混凝土，其表观干密度均不会超出2000～2800kg/m3这一范围。

根据我国砂、石情况统计分析，规定的2000～2800 kg/m3的范围在我国西部地区是合适的。

2.0.3 高性能混凝土high performance concrete
采用常规材料和工艺生产，具有混凝土结构所要求的各项力学性能，且具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土。

高性能混凝土应保证混凝土结构所要求的各项力学性能，且具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性。

要满足高性能混凝土的这些性能要求，关键是按照耐久性的要求设计混凝土。

应根据混凝土结构所处的环境条件，考虑其外部和内部劣化因素和结构要求的使用年限，进行耐久性设计，保证结构在使用期限内的性能要求。

在高性混凝土的组成材料中，必须含有矿物掺合料和高效减水剂。

矿物掺合料宜采用硅粉、粉煤灰、磨细矿渣粉、磨细钢渣粉、天然沸石粉、偏高岭土粉及其复合掺合料等，或同时采用2种以上这类材料。

其次，桥梁用高性能混凝土的粗骨料宜选择级配良好的5～15mm、5～20mm、5～25mm、5～31.5mm碎石或破碎卵石，其压碎值宜小于10%、针片状含量宜小于10%，且无碱活性。

矿物掺合料与高效减水剂双掺是高性能混凝土组成材料的最大特点。

双掺能够最好地发挥掺合料在高性能混凝土中的填充效应，使高性能混凝土具有更好的流动性、强度和耐久性。

2.0.4 大体积混凝土 mass concrete
混凝土结构物实体断面最小尺寸等于或大于1米，或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土。

大体积混凝土的定义增加了“实体断面最小尺寸”的“部分”概念，使某些开孔的或变截面结构能比较确切地予以判别，并增加了在最小尺寸达不到1m，但预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差较大而导致裂缝的结构也应按大体积混凝土考虑。

2.0.5 抗渗混凝土 impermeable concrete
抗渗等级等于或大于W8级的混凝土。

抗渗混凝土的定义给出了需作抗渗试验的最小抗渗等级，W8以下的抗渗要求对普通混凝土来说比较容易满足，作为特殊要求的混凝土，进行配合比设计时应当从W8开始。

2.0.6 抗冻混凝土 frost-resistant concrete
抗冻等级等于或大于F50级的混凝土。

抗冻混凝土的定义给出了需作抗冻试验的最小抗冻等级，F50以下的抗冻要求，一般混凝土很容易满足，在配合比设计方面不用增加特殊的要求或步骤。

2.0.7 混凝土耐久性durability of concrete
混凝土在所处工作环境下，长期抵抗内、外部劣化因素的作用，仍能维持其应有结构性能的能力。

混凝土结构在所处工作环境下，长期抵抗外部劣化因素及内部劣化因素作用的能力。

所处环境的外部劣化因素，如中性化（或碳化）、冻害、氯离子侵蚀以及硫酸盐腐蚀等。

此外，还有由于胶凝材料含有一定数量的碱和骨料中含有碱活性物质，所造成的碱—骨料反应的内部劣化因素作用，引起的劣化损伤与失效。

混凝土的耐久性是混凝土结构在工作环境下，抵抗其中一种或多种外部劣化因素的作用，在结构设计使用的期限或维修管理期限内，不致损伤破坏，以至失效。

钢筋混凝土结构的耐久性，由混凝土的耐久性和钢筋的耐久性两部分组成，本指南所述的是有关混凝土耐久性方面。

2.0.8 劣化现象degradation phenomenon
由内、外部劣化因素引起的混凝土结构性能随时间逐渐降低的现象。

2.0.9 外部劣化因素external worsening factors
导致混凝土和混凝土结构性能降低的外部环境原因。

使混凝土结构性能降低的外部环境作用有：大气中的C O2、SO2、NO X等因素使混凝土产生中性化，氯化物侵入混凝土使钢筋锈蚀，寒冷使混凝土受冻融作用，盐碱地区的氯离子和硫酸盐使混凝土侵蚀等。

2.0.10 内部劣化因素internal worsening factors
导致混凝土和混凝土结构性能降低的内在原因。

混凝土配制时，由各种材料带入了有害氯离子，当达到一定数量时可导致钢筋锈蚀；掺入的碱活性骨料，使混凝土中有足够的碱含量时，可导致碱—骨料反应；过高的水灰比、过大的单方混凝土水泥用量、过薄的混凝土的保护层厚度以及混凝土浇注的缺陷等，均是构成混凝土的劣化内因。

2.0.11 容许劣化状态degradation allowance
随着混凝土结构性能降低而出现的劣化状态中，尚能满足结构正常使用要求的最低性能状况。

2.0.12 混凝土工作性workability of concrete
混凝土适宜于施工操作、满足施工要求的性能的总称．
2.0.13 混凝土体积稳定性volume stability of concrete
混凝土初凝后，能抵抗收缩或膨胀而保持原有体积的性能。

2.0.14 混凝土力学性能mechanical properties of concrete
混凝土强度和受力变形性能的总称。

2.0.15 结构耐久性structure durability
结构及其构件在可能引起材料性能劣化的各种作用下，能够长期维持其应用性能的能力。

在结构设计中，结构耐久性又常被定义为预定作用和预期的维修与使用条件下，结构及其部件能在预定的期限内维持其所需的最低性能要求的能力。

2.0.16 矿物掺合料mineral admixture
平均粒径不大于10μm、具有潜在水硬性或火山灰活性的矿物质粉体材料。

矿物掺合料是平均粒径不大于10μm的矿物粉体，如粉煤灰、矿渣粉、硅粉、钢渣粉、偏高岭土以及天然沸石粉等。

它们在高性能混凝土中起胶凝填充、改善胶凝浆体与集料的界面组成结构的作用，可增大流化效应、强度效应和耐久性效应，是高性
能混凝土不可缺少的组分。

2.0.17 自密实混凝土self-compacting concrete (SCC)
具有高流动度、不离析、均匀性和稳定性，浇注时依靠其自重流动，无需要振捣而达到密实的混凝土。

2.0.18 自密实性能 self-compacting ability
混凝土浇注时，不加振捣施工也能依靠其自重均匀地填充到摸板各处的性能。

2.0.19 胶凝材料（cementitius material,or binder）
用于配制混凝土的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥与粉煤灰、磨细矿渣、磨细钢渣和硅灰等矿物掺合料的总称。

矿物掺合料在混凝土配比中的用量，通常以其占胶凝材料总量的百分比（重量比）表示。

2.0.20 水胶比（water to binder ratio）
混凝土配制时的用水量与胶凝材料（水泥和矿物掺合料）总量之比（质量比）。

在耐久混凝土的配合比中，常以胶凝材料用量的概念取代传统的水泥用量，并以水胶比取代传统的水灰比。

2.0.21 坍落扩展度 slump-plow
用坍落度筒测量混凝土坍落度之后，随即测量混凝土拌合物坍落扩展面相互垂直的两个直径，取两直径的平均值（mm）。

自密实混凝土坍落扩展度试验方法
1 本方法用于测量新拌自密实混凝土的流动性能。

适用于各等级自密实混凝土的流动性能测定。

2 试验工具应符合下列要求：
（1）坍落度筒应符合现行国家标准《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》G B 50080中所规定的坍落度试验用平截圆锥体模具。

（2） 钢质平板的表面必须平滑，且板材应具有良好的水密性和刚性。

平板的尺寸，长宽应在0.8m×0.8m以上，板厚在3.0mm以上。

当需测定混凝土流至500mm的时间时，需在平板表面有直径约为500mm的圆环。

如平板上装有把手，其位置不应妨碍扩展度测定。

（3） 游标卡尺或钢质卷尺的最小刻度不应大于1mm。

（4） 扩展度测量的辅助工具(图2.0.21-1)可用L型角钢切割加工而成。

当使
用卷尺能够正确测量扩展度时，可不使用辅助工具。

（5） 应根据需要准备容量约12L的水桶等盛料容器。

（6） 应能量测至0.1 s的秒表。

3 新拌混凝土的试样，可按现行国家标准《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》
G B 50080中的相关规定制得。

4试验方法应符合下列规定：
（1） 用湿布擦拭坍落度筒内表面及钢质平板表面使之湿润，将坍落度筒置于水平放置的钢质平板上，平板是否水平可用气泡水准仪测定。

（2） 在新拌混凝土试样不产生材料离析的状态下，将其填入坍落度筒内。

将自密实混凝土填入坍落度筒内时，利用盛料容器使内盛的混凝土拌合物均匀流出，不分层一次填充至满，自开始入料至填充结束应在2m in内完成，且不施以任何捣实或振动。

图2.0.21-1 扩展度测量工具的使用示意
（3） 用刮刀刮除坍落度筒中已填充混凝土顶部的余料，使其与坍落度桶的上缘齐平后，随即将坍落度筒沿铅直方向连续地向上提起30c m的高度，提起时间宜控制在3s左右。

待混凝土的流动停止后，测量展开圆形的最大直径，以及与最大直径呈垂直方向的直径，测定直径时量测一次即可。

注：若向上缓慢提起坍落度筒超过10s时，多余的试样将粘附于坍落度筒的内壁，将导致坍落试样在中心的部位增加静滞的骨料。

（4） 测定扩展度达500mm的时间T50时，应自坍落度筒提起时开始，至扩展开
的混凝土外缘初触平板上所绘直径500mm的圆周为止，以秒表测定时间，精确至0.1s。

（5）自坍落度筒提起时开始、至目视判定混凝土停止流动时止，以秒表测定流动停止时间，准确至0.1s。

注：测定混凝土的坍落度时，测量混凝土中央部位坍下的距离，即为坍落度。

坍落度测定时，精确至5mm。

5 混凝土的扩展度为混凝土拌合物坍落扩展终止后扩展面相互垂直的两个直径的平均值，应精确至1mm。

注：混凝土扩展度试验中，如扩展开的混凝土偏离圆形，测得两直径之差在5c m以上时，需从同一盘混凝土中另取试样重新试验。

6检验报告应符合下列要求：
（1） 报告中应包含下列项目：
①试验日期(年，月，日)；
②混凝土盘别编号；
③骨料标称最大粒径；
④混凝土坍落度；
⑤混凝土坍落扩展度值；
⑥以目视观察混凝土有无材料离析的情况。

（2） 根据试验，选择其中的项目：
①扩展度达到500mm的时间T50；
②扩展度试验中混凝土流动停止的时间。

2.0.22 扩展时间 slump-plow time T50
用坍落度筒测量混凝土坍落度时，自坍落度筒提起开始计时至坍落扩展度达到500mm的时间（s）。

2.0.23 V漏斗试验V-funnel test
采用V形漏斗，检验自密实混凝土抗离析性能的一种试验方法。

将混凝土拌合物装满V形漏斗，从开启出料口底盖开始计时，记录拌合物全部流出出料口所经历的时间（s）。

自密实混凝土V漏斗试验方法
1 本方法用于测量自密实混凝土的粘稠性和抗离析性。

适用于各个等级的自密实
混凝土粘稠性能和抗离析性能的测定。

2 试验工具应符合下列要求：
(1)V形漏斗的形状和内部尺寸如图2.0.23-1所示，漏斗的容量约为10L，其内表面应经加工修整呈平滑状。

V形漏斗制作材料可用金属，也可用塑料。

在漏斗出料口的部位，应附设快速开启且具有水密性的底盖。

漏斗上端边缘的部位应加工平整，构造平滑。

(2)支承漏斗的台架宜有调整装置，应确保台架的水平，且易于搬运。

(3) 应备有混凝土投料用容器（约5L容量，附有把手的塑料桶）、接料容器（约12L容量的水桶）、刮平混凝土顶面的平直刮刀、能准确量测至0.1s的秒表和湿布等。

图2.0.23-1 V漏斗的形状和内部尺寸
3 新拌混凝土试样，可按现行国家标准《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》
G B 50080的相关规定制作。

4试验方法应符合下列规定：
(1)V形漏斗经清水冲洗干净后置于台架上，使其顶面呈水平，本体侧为垂直状
态。

应确保漏斗稳固。

用拧过的湿布擦拭漏斗内表面，使其保持湿润状态。

(2) 在漏斗出口的下方，放置承接混凝土的接料容器。

混凝土试样填入漏斗前，应先行确认漏斗流出口的底盖是否已经关闭。

(3) 用混凝土投料用容器盛装混凝土试样，由漏斗的上端平稳地填入漏斗内至满。

(4) 用刮刀沿漏斗上端将混凝土的顶面刮平。

注：混凝土试样约为10L左右。

(5) 混凝土顶面刮平，待静置1m in后，将漏斗出料口的底盖打开，用秒表测量自开盖至漏斗内混凝土全部流出的时间(t0)，精确至0.1s。

同时观察并记录混凝土是否有堵塞等状况。

注：①若新拌混凝土的粘滞性较高，全量流空瞬间的判定较为困难时，可由漏斗上方向下观察，透光的瞬间即为混凝土由卸料口流完的瞬间。

测量流下时间时，应用精度在0.1s以上的秒表进行测定。

②流下时间的测定，宜在5min内对试样进行2次以上的试验。

以2～3次试验结果的平均值进行评价，可减少取样的误差。

5 试验结果应符合下列要求：
（1） 混凝土流下时间的测量应精确至0.1s。

（2） 混凝土流动状况记录除测量流下时间外，还应记录混凝土在流下过程中的流动状况，如是否有堵塞的状况等。

6检验报告中应包含下列各项内容：、
（1） 混凝土的配合比。

（2） 混凝土流下时间t0。

（3） 混凝土流动状况记录。

2.0.24 U型箱试验U-channel test
采用规定的U型箱，检测自密实混凝土拌合物通过钢筋间隙，并自行填充至箱内各个部位能力的一种试验方法。

自密实混凝土U型箱试验方法
1 本方法用于测量新拌混凝土通过钢筋间隙与自行填充至模板角落的能力，适用于各个等级的自密实混凝土自密实性能的测定。

2 试验工具应符合下列要求：
（1） 填充装置采用U型箱容器的形状和尺寸如图2.0.24-1所示。

采用材料应为钢质或有机玻璃，内表面应平滑，并就尽量减少混凝土与容器间的摩擦阻力。

组装后的填充装置应坚固，且能观察混凝土的流动状态。

钢制的填充装置，其量测填充高度的面，应使用透明材料。

图2.0.24-1 U型箱容器的形状与尺寸
（2） 在填充装置的中央部位放置隔栅型障碍，如图2.0.24-2中所示。

1型隔栅由5根Φ10光圆钢筋制成，2型隔栅由3根Φ13光圆钢筋制成，可根据结构物的形状、尺寸及配筋状况等，结合自密实混凝土等级选择相应的障碍和检测标准。

图2.0.24-2 U型箱隔栅型障碍形状与尺寸
（3） 在填充装置的中央部位设有沟槽，间隔板和可开启的间隔门能插入其中，
凭借插入装置，使A室与B室成为能被隔开的两个空间。

注：由于容器的尺寸误差，间隔板和间隔门的厚度影响等，将使最大填充高度产生差异，因此，宜对B室一侧进行净水位的测定，以确认所用填充装置的最大填充高度。

（4） 应备有混凝土投料用容器（约5L容量，有把手的塑料桶）、混凝土顶面刮平用平直刮刀或抹刀、应准确读至1mm的钢制卷尺、应量测至0.1s的秒表及湿布等。

3 新拌混凝土试样可按现行国家标准《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》G B 50080中的相关规定制得。

4试验方法应符合下列规定：
（1） 应使填充装置呈垂直放置，顶面为水平状态。

（2） 在填充装置中，插入间隔门并装好隔栅型障碍的间隔板。

（3） 将填充容器内表面、间隔门、间隔板和隔栅型障碍等，用湿布擦拭润湿。

（4） 关闭间隔门，用有把手的塑料桶容器，将新拌混凝土试样连续浇入A室至满，不得用振捣棒振捣或橡皮槌敲振。

（5） 用刮刀沿填充容器的上缘刮平混凝土顶面后，静置1m in。

（6）连续、迅速地将间隔门向上拉起(图2.0.24-3)，混凝土边通过隔栅型障碍边向B室流动，直至流动停止为止，在此期间填充装置均需保持静止、不得移动。

（7） 在填充容器的B室，由填充混凝土的下端开始，以钢制卷尺量测混凝土填充至其顶面的高度，应精确至1mm。

此高度即为填充高度，以B h(mm)表示。

测量时应沿容器宽的方向量取两端及中央等3个位置的填充高度，取其平均值。

（1）A型U型箱
（2）B型U型箱
图2.0.24-3 U型箱试验过程与测量方法
5 在3个位置所测得的填充高度B h(mm)，计算其平均值，其结果修正至小数点后1位，报告时以整数值表示。

6检验报告中应包括含下列各项内容：
（1） 混凝土的配合比；
（2） 隔栅型障碍的种类；
（3） 填充高度B h(mm)。

2.0.25 全量检测 full-time test
采用规定的检测仪，在自密实混凝土浇注前实时检测全部混凝土自密实性能的一种试验方法。

自密实混凝土全量检测方法
1 本方法用于全程实施检测现场浇注过程中的自密实混凝土的自密实性能。

适用于各个等级的自密实混凝土自密实性能的测定。

2 进行全量检测的工具称为全量检测仪，其结构尺寸如图2.0.25-1所示。

检测仪使用金属材料制作。

全量检测仪的尺寸可根据结构物的配筋情况，对其外部尺寸和内部障碍通过协商进行调整。

图2.0.25-1 全量检测仪结构尺寸
注：全量检测仪用于浇注过程中实时检测自密实混凝土的自密实性能，能够顺利通过全量检测仪的自密实混凝土，具有良好的自密实性能。

3 进行检测时，应将全量检测仪置于自密实混凝土卸料口，使自密实混凝土首先通过全量检测仪，然后再进行浇注。