3.5 常用特種混凝土配合比設(shè)計

所謂特種混凝土是指采用特殊施工方法（如碾壓密實、泵送、噴射、自流平自密實）或具有特種性能（水下不分散、膨脹、抗?jié)B性優(yōu)、抗沖磨、黏結(jié)性與韌性好）的混凝土統(tǒng)稱特種混凝土。常用水工特種混凝土主要包括碾壓混凝土、泵送混凝土、抗沖磨混凝土、噴射混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土等。

特種混凝土配合比設(shè)計方法與普通混凝土配合比設(shè)計方法相同，只是特種混凝土配合比對原材料、配合比參數(shù)及施工要求等與普通混凝土有所不同。

3.5.1 碾壓混凝土配合比設(shè)計

（1）原材料^［3-5］

碾壓混凝土用水泥應(yīng)選用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、中熱硅酸鹽水泥、低熱硅酸鹽水泥等。

碾壓混凝土中應(yīng)優(yōu)先摻入適量的Ⅰ級或Ⅱ級粉煤灰、粒化高爐礦渣粉、磷渣粉、火山灰等活性摻合料。經(jīng)過試驗論證，也可以摻用非活性摻合料。

碾壓混凝土宜摻用與環(huán)境、施工條件、原材料相適應(yīng)的緩凝高效減水劑，有抗凍要求的還應(yīng)摻用引氣劑。

砂料宜質(zhì)地堅硬，級配良好。人工砂的細(xì)度模數(shù)宜為2.2～2.9，天然砂細(xì)度模數(shù)宜為2.0～3.0。應(yīng)嚴(yán)格控制超徑顆粒含量。

使用細(xì)度模數(shù)小于2.0的天然砂，應(yīng)經(jīng)過試驗論證。

人工砂的石粉（d≤0.16mm的顆粒）含量宜控制在12%～22%，其中d＜0.08mm的微粒含量不宜小于5%。最佳石粉含量應(yīng)通過試驗確定。

碾壓混凝土粗骨料最大粒徑一般不超過80mm，即三級配混凝土。

（2）碾壓混凝土配合比參數(shù)^［3-5］

1）水膠比：應(yīng)根據(jù)設(shè)計提出的混凝土強度、抗?jié)B性、抗凍性、拉伸變形等要求確定，宜不大于0.65。

2）砂率：應(yīng)通過試驗選取最佳砂率值。使用天然粗骨料時，三級配碾壓混凝土的砂率為28%～32%，二級配為32%～37%；使用人工粗骨料時，砂率應(yīng)增加3%～6%。

3）單位用水量：可根據(jù)碾壓混凝土VC值、骨料種類、最大粒徑、砂率、石粉含量、摻合料和外加劑等選定。

4）摻合料：摻合料種類、摻量應(yīng)通過試驗確定，摻量超過65%時，應(yīng)做專門的試驗論證。

5）外加劑：外加劑品種和摻量應(yīng)通過試驗確定。

（3）碾壓混凝土工作性與膠材用量^［3-5］

碾壓混凝土拌合物的VC值現(xiàn)場宜選用2～12s。機口VC值應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場的氣候條件變化，動態(tài)選用和控制，宜為2～8s。

永久建筑物碾壓混凝土的膠凝材料用量不宜低于130kg/m³，當(dāng)?shù)陀?30kg/m³時應(yīng)專題試驗論證。

施工過程中，若需要更換原材料的品種或來源時，應(yīng)提前通過試驗調(diào)整配合比。

碾壓混凝土配合比應(yīng)經(jīng)現(xiàn)場碾壓試驗調(diào)整后，確定施工配合比。

3.5.2 泵送混凝土配合比設(shè)計

（1）原材料

水泥宜選用硅酸鹽水泥、中熱硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥，不宜選用礦渣水泥。

摻合料宜選用微珠含量較高的Ⅰ級或Ⅱ級粉煤灰，不宜選Ⅲ級粉煤灰。

外加劑應(yīng)選用坍落度損失小、黏稠性好的專用泵送劑。

粗骨料應(yīng)采用連續(xù)級配，針片狀顆粒含量不大于10%，骨料最大粒徑不大于40mm。粗骨料最大粒徑與泵輸送管徑之比應(yīng)根據(jù)泵送高度確定。

細(xì)骨料級配良好，宜選用細(xì)度模數(shù)為2.6～2.8的中砂（河砂），且粒徑小于0.30mm顆粒（細(xì)料）含量應(yīng)不小于15%。

（2）配合比參數(shù)

1）水膠比：應(yīng)根據(jù)泵送混凝土強度、抗?jié)B與抗凍等級等設(shè)計指標(biāo)來選定，不宜大于0.60。

2）砂率：泵送混凝土砂率宜為38%～45%。

3）膠材用量：泵送混凝土膠材用量不宜低于300kg/m³。

4）單位用水量：根據(jù)泵送混凝土坍落度、骨料品種與最大粒徑、砂率、摻合料與外加劑等選定。

泵送混凝土坍落度一般為100～200mm，應(yīng)根據(jù)泵送高度選用。

泵送混凝土配合比應(yīng)經(jīng)泵送試驗調(diào)整后確定施工配合比。

3.5.3 噴射混凝土配合比設(shè)計

（1）原材料

噴射混凝土應(yīng)選用不低于32.5級普通硅酸鹽水泥，噴射鋼纖維混凝土應(yīng)選用42.5級普硅水泥，并考慮水泥與速凝劑的相容性，應(yīng)做相容性試驗來確定。

細(xì)骨料宜選用細(xì)度模數(shù)為2.5～3.0的中粗砂。

粗骨料最大粒徑不宜大于15mm，且級配良好，不允許有超徑。粒徑5～10mm顆粒含量不宜小于70%。

外加劑必須摻用速凝劑與減水劑，一般不摻引氣劑。

當(dāng)摻用鋼纖維時，鋼纖維直徑宜為0.3～0.5mm、鋼纖維長度宜為20～25mm，且不得大于25mm。

（2）配合比設(shè)計

噴射混凝土施工有干噴法與濕噴法兩種，干噴法的水膠比宜為0.40～0.45、濕噴法的水膠比宜為0.42～0.50^［3-1］。

噴射混凝土水泥用量大，但不宜超過400kg/m^3［3-1］；干噴法的水泥與砂石質(zhì)量比宜為1∶4.0～1∶4.5、砂率為45%～55%；濕噴法的水泥與砂石質(zhì)量比宜為1∶3.5～1∶4.0，砂率為50%～60%。

濕噴法噴射混凝土坍落度宜為80～120mm。

當(dāng)摻用鋼纖維時，鋼纖維摻量宜為干混合料質(zhì)量的3.0%～6.0%^［3-1］。

噴射混凝土配合比設(shè)計計算配制強度，應(yīng)考慮基準(zhǔn)混凝土（不摻速凝劑）與噴射大板試件強度差值。

噴射混凝土配合比應(yīng)通過現(xiàn)場噴大板試驗，噴大板切割試件的強度、抗?jié)B等試驗結(jié)果均滿足設(shè)計要求的配合比為最后確定的施工配合比。

3.5.4 抗沖磨混凝土配合比設(shè)計

（1）原材料^［3-6］

水泥應(yīng)選用不小于42.5級中熱硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。

細(xì)骨料應(yīng)選用質(zhì)地堅硬、含石英顆粒多、清潔、級配良好的中粗砂。

粗骨料應(yīng)選用質(zhì)地堅硬的天然卵石或人工碎石。人工骨料最大粒徑可為80mm，天然骨料最大粒徑不宜超過40mm。當(dāng)摻用鋼纖維時混凝土骨料最大粒徑不宜大于20mm。

外加劑應(yīng)優(yōu)先采用低收縮的聚羧酸鹽類高性能減水劑，有抗凍要求的應(yīng)論證摻引氣劑的必要性。

摻合料應(yīng)摻用Ⅰ級或Ⅱ級粉煤灰、硅粉、磨細(xì)礦渣粉等活性摻合料。活性摻合料的最大摻量見表3.5-1。

（2）配合比設(shè)計^［3-6］

抗沖磨混凝土配制強度計算時，在無統(tǒng)計資料情況下，C₉₀35～C₉₀50抗沖磨混凝土抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)差可取5MPa；C₉₀55～C₉₀60抗沖磨混凝土配制強度值應(yīng)不低于設(shè)計強度的1.15倍；大于C₉₀60抗沖磨混凝土配制強度值應(yīng)不低于設(shè)計強度的1.12倍。

抗沖磨混凝土配合比設(shè)計，除應(yīng)滿足強度要求外，還應(yīng)進(jìn)行抗沖磨、抗空蝕性能優(yōu)化試驗。

抗沖磨混凝土水膠比應(yīng)小于0.40。

摻硅粉抗沖磨混凝土，應(yīng)同時摻補償早期收縮的膨脹劑或減縮劑。

在滿足混凝土施工和易性要求前提下，選取密實度較大的粗骨料級配和最佳砂率。

3.5.5 預(yù)應(yīng)力混凝土配合比設(shè)計^［3-2］

配制預(yù)應(yīng)力混凝土應(yīng)選用質(zhì)量穩(wěn)定、強度等級不低于42.5級硅酸鹽水泥、中熱硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥；選用連續(xù)級配的粗骨料，最大粒徑不應(yīng)大于40mm，含泥量不應(yīng)大于0.5%，泥塊含量不宜大于0.2%；細(xì)骨料的細(xì)度模數(shù)宜大于2.6，含泥量不應(yīng)大于1%，泥塊含量不應(yīng)大于0.5%；不宜摻用氯離子大于水泥重量0.02%的外加劑。

預(yù)應(yīng)力混凝土強度等級應(yīng)不小于C30，水灰比可根據(jù)已有試驗成果資料選取。砂率及外加劑的品種、摻量，應(yīng)通過試驗確定。