3.5 常用特种混凝土配合比设计

所谓特种混凝土是指采用特殊施工方法（如碾压密实、泵送、喷射、自流平自密实）或具有特种性能（水下不分散、膨胀、抗渗性优、抗冲磨、黏结性与韧性好）的混凝土统称特种混凝土。常用水工特种混凝土主要包括碾压混凝土、泵送混凝土、抗冲磨混凝土、喷射混凝土与预应力混凝土等。

特种混凝土配合比设计方法与普通混凝土配合比设计方法相同，只是特种混凝土配合比对原材料、配合比参数及施工要求等与普通混凝土有所不同。

3.5.1 碾压混凝土配合比设计

（1）原材料^［3-5］

碾压混凝土用水泥应选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥等。

碾压混凝土中应优先掺入适量的Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、磷渣粉、火山灰等活性掺合料。经过试验论证，也可以掺用非活性掺合料。

碾压混凝土宜掺用与环境、施工条件、原材料相适应的缓凝高效减水剂，有抗冻要求的还应掺用引气剂。

砂料宜质地坚硬，级配良好。人工砂的细度模数宜为2.2～2.9，天然砂细度模数宜为2.0～3.0。应严格控制超径颗粒含量。

使用细度模数小于2.0的天然砂，应经过试验论证。

人工砂的石粉（d≤0.16mm的颗粒）含量宜控制在12%～22%，其中d＜0.08mm的微粒含量不宜小于5%。最佳石粉含量应通过试验确定。

碾压混凝土粗骨料最大粒径一般不超过80mm，即三级配混凝土。

（2）碾压混凝土配合比参数^［3-5］

1）水胶比：应根据设计提出的混凝土强度、抗渗性、抗冻性、拉伸变形等要求确定，宜不大于0.65。

2）砂率：应通过试验选取最佳砂率值。使用天然粗骨料时，三级配碾压混凝土的砂率为28%～32%，二级配为32%～37%；使用人工粗骨料时，砂率应增加3%～6%。

3）单位用水量：可根据碾压混凝土VC值、骨料种类、最大粒径、砂率、石粉含量、掺合料和外加剂等选定。

4）掺合料：掺合料种类、掺量应通过试验确定，掺量超过65%时，应做专门的试验论证。

5）外加剂：外加剂品种和掺量应通过试验确定。

（3）碾压混凝土工作性与胶材用量^［3-5］

碾压混凝土拌合物的VC值现场宜选用2～12s。机口VC值应根据施工现场的气候条件变化，动态选用和控制，宜为2～8s。

永久建筑物碾压混凝土的胶凝材料用量不宜低于130kg/m³，当低于130kg/m³时应专题试验论证。

施工过程中，若需要更换原材料的品种或来源时，应提前通过试验调整配合比。

碾压混凝土配合比应经现场碾压试验调整后，确定施工配合比。

3.5.2 泵送混凝土配合比设计

（1）原材料

水泥宜选用硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，不宜选用矿渣水泥。

掺合料宜选用微珠含量较高的Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰，不宜选Ⅲ级粉煤灰。

外加剂应选用坍落度损失小、黏稠性好的专用泵送剂。

粗骨料应采用连续级配，针片状颗粒含量不大于10%，骨料最大粒径不大于40mm。粗骨料最大粒径与泵输送管径之比应根据泵送高度确定。

细骨料级配良好，宜选用细度模数为2.6～2.8的中砂（河砂），且粒径小于0.30mm颗粒（细料）含量应不小于15%。

（2）配合比参数

1）水胶比：应根据泵送混凝土强度、抗渗与抗冻等级等设计指标来选定，不宜大于0.60。

2）砂率：泵送混凝土砂率宜为38%～45%。

3）胶材用量：泵送混凝土胶材用量不宜低于300kg/m³。

4）单位用水量：根据泵送混凝土坍落度、骨料品种与最大粒径、砂率、掺合料与外加剂等选定。

泵送混凝土坍落度一般为100～200mm，应根据泵送高度选用。

泵送混凝土配合比应经泵送试验调整后确定施工配合比。

3.5.3 喷射混凝土配合比设计

（1）原材料

喷射混凝土应选用不低于32.5级普通硅酸盐水泥，喷射钢纤维混凝土应选用42.5级普硅水泥，并考虑水泥与速凝剂的相容性，应做相容性试验来确定。

细骨料宜选用细度模数为2.5～3.0的中粗砂。

粗骨料最大粒径不宜大于15mm，且级配良好，不允许有超径。粒径5～10mm颗粒含量不宜小于70%。

外加剂必须掺用速凝剂与减水剂，一般不掺引气剂。

当掺用钢纤维时，钢纤维直径宜为0.3～0.5mm、钢纤维长度宜为20～25mm，且不得大于25mm。

（2）配合比设计

喷射混凝土施工有干喷法与湿喷法两种，干喷法的水胶比宜为0.40～0.45、湿喷法的水胶比宜为0.42～0.50^［3-1］。

喷射混凝土水泥用量大，但不宜超过400kg/m^3［3-1］；干喷法的水泥与砂石质量比宜为1∶4.0～1∶4.5、砂率为45%～55%；湿喷法的水泥与砂石质量比宜为1∶3.5～1∶4.0，砂率为50%～60%。

湿喷法喷射混凝土坍落度宜为80～120mm。

当掺用钢纤维时，钢纤维掺量宜为干混合料质量的3.0%～6.0%^［3-1］。

喷射混凝土配合比设计计算配制强度，应考虑基准混凝土（不掺速凝剂）与喷射大板试件强度差值。

喷射混凝土配合比应通过现场喷大板试验，喷大板切割试件的强度、抗渗等试验结果均满足设计要求的配合比为最后确定的施工配合比。

3.5.4 抗冲磨混凝土配合比设计

（1）原材料^［3-6］

水泥应选用不小于42.5级中热硅酸盐水泥、硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

细骨料应选用质地坚硬、含石英颗粒多、清洁、级配良好的中粗砂。

粗骨料应选用质地坚硬的天然卵石或人工碎石。人工骨料最大粒径可为80mm，天然骨料最大粒径不宜超过40mm。当掺用钢纤维时混凝土骨料最大粒径不宜大于20mm。

外加剂应优先采用低收缩的聚羧酸盐类高性能减水剂，有抗冻要求的应论证掺引气剂的必要性。

掺合料应掺用Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰、硅粉、磨细矿渣粉等活性掺合料。活性掺合料的最大掺量见表3.5-1。

（2）配合比设计^［3-6］

抗冲磨混凝土配制强度计算时，在无统计资料情况下，C₉₀35～C₉₀50抗冲磨混凝土抗压强度标准差可取5MPa；C₉₀55～C₉₀60抗冲磨混凝土配制强度值应不低于设计强度的1.15倍；大于C₉₀60抗冲磨混凝土配制强度值应不低于设计强度的1.12倍。

抗冲磨混凝土配合比设计，除应满足强度要求外，还应进行抗冲磨、抗空蚀性能优化试验。

抗冲磨混凝土水胶比应小于0.40。

掺硅粉抗冲磨混凝土，应同时掺补偿早期收缩的膨胀剂或减缩剂。

在满足混凝土施工和易性要求前提下，选取密实度较大的粗骨料级配和最佳砂率。

3.5.5 预应力混凝土配合比设计^［3-2］

配制预应力混凝土应选用质量稳定、强度等级不低于42.5级硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；选用连续级配的粗骨料，最大粒径不应大于40mm，含泥量不应大于0.5%，泥块含量不宜大于0.2%；细骨料的细度模数宜大于2.6，含泥量不应大于1%，泥块含量不应大于0.5%；不宜掺用氯离子大于水泥重量0.02%的外加剂。

预应力混凝土强度等级应不小于C30，水灰比可根据已有试验成果资料选取。砂率及外加剂的品种、掺量，应通过试验确定。