5. 配合比设计
5.1 高性能混凝土配合比设计应根据混凝土结构工程要求，保证施工要求的工作性、结构混凝土强度与耐久性。
5.2 耐久性设计应以混凝土结构在使用环境中的劣化外力作用下，在设计使用年限内劣化不超过容许劣化状态为目标。
5.3 对混凝土结构作用的劣化外力有一般劣化外力和特殊劣化外力。温度、湿度、太阳辐射热以及混凝土中性化等，为一般劣化外力，是混凝土结构耐久性设计中必须考虑的。盐害、冻害以及酸性土壤，腐蚀性物质等对混凝土结构的作用，为特殊劣化外力，按混凝土结构所处环境条件而定。
5.4 高性能混凝土配合比设计
5.4.1 试配强度
按下式确定试配强度
fcu,o ≥fcu,k+3 σ （1）
式中：fcu,o—混凝土试配强度（MPa）
fcu,k—设计强度标准值（MPa）
σ—标准差（商品混凝土搅拌站σ= 4.5 MPa）
5.4.2 基本参数
单方混凝土用水量宜≤175 kg/m3。胶凝材料总量宜为450 kg/m3~600 kg/m3，其中矿物微细粉用量宜≤胶凝材料总量的30 %。水胶比宜≤0.38。砂率宜为37 %~44 %。高效减水剂掺量根据坍落度要求而定。
5.5 抗碳化耐久性能设计
为确保混凝土抗碳化耐久性能，水胶比宜按下式确定：

(2)
式中：χ—水胶比（%）
C—钢筋砼的保护层厚度（cm）（室内的保护层厚度=室外保护层厚度+2cm）
 —劣化外力区分系数，室外为1.0，室内为1.7
t—设计使用年限（年）
5.6 抗冻害耐久性设计
5.6.1根据冻害设计劣化外力的强弱，冻害地域可分成准冻害地区、一般冻害地区、重冻害地区。据此规定水灰比的最大值如表-1。
表-1 不同冻害地区混凝土水灰比最大值
劣化外力区分 水灰比（W/C）最大值
准冻害地区 0.55
一般冻害地区 0.50
重冻害地区 0.45
劣化外力区分见条文说明

5.6.2 高性能混凝土抗冻性能测定按GB《水泥混凝土抗冻性试验方法（快冻法）》进行。根据混凝土结构所处环境、经受冻融循环次数来确定。耐久性指数与抗冻性关系按下式确定：
（3）
式中：N—混凝土试件冻融试验至相对动弹性模量 60 %时的冻融循环次数，根据所处环境条件而定；
P—经N次冻融循环后试件的相对动弹性模量；
Km—耐久性系数。一般为0.6~0.8，根据所处环境条件选择。
5.6.3 受海水作用海港工程混凝土，抗冻性能的测定，以浓度为5.0 %的氯化钠溶液代替水，按GB《水泥混凝土抗冻性试验方法（快冻法）》进行。耐久性指数与抗冻性关系按下式确定：
（4）
式中：N—混凝土试件冻融试验至相对动弹性模量 60 %时的冻融循环次数，应根据工程所处环境条件而定；
P—经N次冻融循环后试件的相对动弹性模量；
KmCl—在盐水中冻融的耐久性系数，一般为0.6~0.8，根据所处环境条件选择。
5.6.4 受除冰盐冻融作用的高速公路混凝土及钢筋混凝土桥梁混凝土，抗冻性能的测定按附件—1进行。测定盐冻前后试件单位面积质量的损失，来定量评价其抗盐冻性能
（5）
式中：M—5 n次循环后试件的累计剥蚀量，kg；
5—在冻融循环过程中，每经5次循环测定试件剥蚀量；
n—测定剥蚀量总次数；
A—试件受冻面积，m2；
—单位面积剥蚀量，kg/m2。
以 =1.0 kg/m2作为盐冻破坏标准，设计时保证 1.0 Kg/m2所经受的n 次循环要满足抗除冰盐耐久性的要求。
5.6.5骨料除了按4.2选择外，为了确保混凝土具有高的抗冻性，其品质还要按表-2选择。
表-2 骨料的品质
劣化外力区分 细骨料 粗骨料
吸水率（%） 安定性试验质量损失（%） 吸水率（%） 安定性试验质量损失（%）
准冻害地区 3.5以下 10以下 3.0以下 12以下
一般冻害地区 3.0以下 2.0以下
重冻害地区

5.6.6抗冻害混凝土一般采用引气剂或引气型减水剂。当水胶比<0.30时，可不掺引气剂，快速冻融经300次，相对动弹性模量≥80 ％，为高抗冻性混凝土。当高性能混凝土的水胶比>0.30时，需要掺入引气剂，使混凝土含气量达4 ％～5 ％；快速冻融可达300次，相对动弹性模量≥60 ％。

5.7 抗盐害破坏的耐久性设计
5.7.1 在盐害环境地域，根据对盐害设计劣化外力大小，分为准盐害环境地域（离海岸250～1000 m），一般盐害环境地域（50～250 m）,重盐害环境地域（50 m以内），青海湖周边250 m以内也属重盐害环境地域。
5.7.2 高性能混凝土中Cl-含量应小于水泥用量的0.06 ％；对于干燥环境下的钢筋混凝土结构，胶凝材料中Cl-含量可放宽至1.0 ％，并应符合GB50164《混凝土质量控制标准》的规定。
5.7.3 在盐害地域高耐久性混凝土容许裂缝宽度为0.15 mm。
5.7.4 高性能混凝土抗Cl-渗透、扩散性能，以56d龄期6h的总导电量（库仑）确定，其测定方法见附件－2。混凝土导电量与抗Cl-渗透性-渗透关系如表-3所示。

表-3 根据混凝土导电量试验结果对混凝土进行的分类
6h导电量
（库仑） 氯离子渗透性 典型混凝土种类
>4000 高 高水灰比(60 %以上)普通混凝土
2000~4000 中 中等水灰比(50 %~60 %)普通混凝土
1000~2000 低 低水灰比(<40 %)普通混凝土
100~1000 非常低 低水胶比(<38 %)含矿物微细粉混凝土
<100 可忽略不计 低水胶比(<30 %)含矿物微细粉混凝土

5.7.5 混凝土水灰比的最大值,按盐害劣化外力加以区分，如表-4所示。

表-4 在盐害环境中水灰比的最大值
劣化外力区分 水灰比最大值
准盐害环境地域 0.55
一般盐害环境地域 0.50
重盐害环境地域 0.45

5.7.6在盐害地域混凝土结构的钢筋保护层厚度可参考表-5。

表-5 盐害地区设计的保护层最小厚度(mm)
结构构件类型 准盐害地区 一般盐害地区 重盐害地区
楼板 室内 有饰面 30 40 40
屋顶板 无饰面 40 50 50
非承重墙 室外 有饰面 60 70 90
柱 室内 有饰面 40 50 50
梁 无饰面 50 60 60
承重墙 室外 有饰面 60 70 90
护坡墙 70 80 100
注: 表中所列为使用年限65年的混凝土结构所需的最小保护层厚度，根据使用年限长短可适当调整.

5.8 抗硫酸盐腐蚀耐久性能设计
高性能混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能，取决于其组成材料水泥的品种、矿物质微细粉的品种和数量以及水胶比。
能满足抗硫酸盐腐蚀耐久性要求的水泥，其矿物组成中C3A含量<5 ％的水泥；矿物质微细粉的品种有低钙粉煤灰、偏高岭土、矿渣、天然沸石粉等微细粉，以及硅粉等。
5.8.1 胶凝材料抗硫酸盐腐蚀性能检验
选用C3A含量<5 ％的水泥，根据条件选用不同品种和不同掺量的微细粉，进行胶砂试件检验（见附件—3），按表-6评定胶凝材料的抗硫酸盐腐蚀性能。

表-6 砂浆膨胀率、抗蚀系数与抗硫酸盐性能
试件膨胀值 抗蚀系数 抗硫酸盐等级 混凝土抗硫酸盐性能
>0.4 % <1.0 低 受腐蚀
0.4 %&#61566;0.35 % 1.0～1.1 中 耐腐蚀
0.34 %&#61566;0.25 % 1.2～1.3 高 抗腐蚀
≤0.25 % >1.4 很高 高抗腐蚀

5.9 抑制碱—骨料反应（AAR）的有害膨胀
5.9.1 混凝土结构或构件，在设计使用期限及维护管理期限内，不应发生碱骨料反应导致的开裂和强度下降现象。
5.9.2 AAR包括碱—硅反应（ASR）和碱—碳酸盐反应（ACR）两大类。AAR的产生有三个条件：（1）混凝土水泥的碱含量（>0.6 ％）；（2）混凝土中含有碱活性骨料；（3）混凝土结构处于潮湿环境中。防止ASR的混凝土碱含量限值如表-8所示。

表-8 预防ASR破坏的混凝土中碱含量
环境条件 混凝土中最大碱含量（kg/m3）
一般工程结构 重要工程结构 特殊工程结构
干燥环境 不限制 不限制 3.0
潮湿环境 3.5 3.0 2.1
含碱环境 3.0 用非活性骨料

5.9.3 检验骨料的碱活性，按附件—4或附件—5执行。
如骨料中含有碱—硅反应活性，需掺入矿物质微细粉，以预防ASR有害膨胀。确定各种微细粉的抑制ASR的掺量和效果，宜用玻璃砂浆棒法（见附件—4）。
如骨料中含有碱—碳酸盐反应活性，需掺入粉煤灰、沸石与粉煤灰、沸石与矿渣或沸石与硅粉等微细粉或复合微细粉，以预防ACR有害膨胀。可用小混凝土柱法（见附件—5）检验其效果和决定其掺量。

6. 施工与验收
6.1原材料管理
6.1.1原材料由专人按技术质量的要求采购，专人管理，采购人员和施工人员之间对各种原材料应有交接记录。
6.1.2各种原材料应有固定的堆放地点和明确的标志，标明材料名称、品种、生产厂家和日期。堆放时应有堆放分界标志，以免误用。
6.1.3砂、粗骨料的水分，对混凝土性能有明显影响，应准确测定因天气变化引起砂、粗骨料含水量的变化，以便及时调整施工配合比。袋装粉状材料（水泥、微细粉和粉状高效减水剂）要注意防潮，液体外加剂要注意防止沉淀和分层。
6.2高性能混凝土的拌制
6.2.1必须采用强制式搅拌机拌制。
6.2.2原材料计量应准确，严格按照设计配合比进行称量，其最大允许偏差应符合下列规定（按重量计）：
胶凝材料（水泥、微细粉等）±1 %；化学外加剂（高效减水剂或其它化学添加剂）±1 %；粗、细骨料±2%；拌合用水±1 %。
6.2.3严格测定砂、粗骨料的含水率，一般情况下每班抽测2次。使用露天堆放骨料时，应随时根据其含水量变化，调整配合比。
6.2.4化学外加剂可采用粉剂和液体外加剂，当采用液体外加剂时，应从混凝土用水量中扣除溶液中的水量；用采用粉剂时，应适当延长搅拌时间，一般不少于30秒。
6.2.5拌制第一盘混凝土时，可增加水泥和砂子用量10 %，保持水灰比不变，以便搅拌机挂浆。
6.2.6 投料顺序
原材料的投料顺序应为细骨材、水泥、微细粉投入（搅拌约0.5分钟）→粗骨料投入（搅拌约0.5分钟）→加入拌合水（搅拌约一分钟）→加入减水剂(搅拌约一分钟) →出料。
6.3工作性检验
对搅拌成的高性能混凝土拌合物应立即检验其工作性，测定坍落度、扩展度、坍落度损失；观察有无分层离析，评定均质性情况。
6.4 高性能混凝土的运输
高性能混凝土从搅拌站结束到施工现场使用不宜超过120分钟，在运输过程中，严禁添加计量外用水。当高性能混凝土运输到施工现场时，应抽检坍落度，每100 m3混凝土应随即抽检3-5次，测得结果应作为施工现场混凝土拌合物质量评定的依据。
6.5高性能混凝土的浇注
高性能混凝土的浇注宜采用泵送施工，高频振捣器振动成型。
6.5.1混凝土的泵送施工应按照 《泵送混凝土施工技术规程》（JGJ/T10）中的规定进行。
（1）泵送施工应根据施工进度，加强组织和调度工作，确保连续均匀供料。
（2）混凝土自由倾落高度不宜超过2 m；当拌合物较粘稠时，在不出现分层离析的条件下，允许增加倾落高度，但应以4 m为限。
（3）泵送混凝土时，输送管路起始水平管段长度不应小于15 m。除出口处可采用软管外，输送管路的其他部位均不得采用软管。输送管路用支架、吊具等加以固定。高温或低温环境下，输送管路应分别用湿帘和保温材料覆盖。
（4）向下泵送混凝土时，管路与垂线的夹角不宜小于12度，以免引起阻塞。
（5）混凝土一般宜在搅拌后90 min内泵送完毕，交通拥堵和气候炎热等情况下应采取特殊措施防止混凝土坍落度损失。
（6）混凝土应保持连续泵送，必要时可降低泵送速度以维持泵送的连续性。如停泵时间超过15 min，应每隔4-5 min，应将管中混凝土清除，并清洗泵机。
6.5.2冬期浇注混凝土时，高性能混凝土可不掺防冻剂，但应制订冬季施工措施，并保证混拌合物入模温度不小于10 &#61616;C。
6.5.3浇注高性能混凝土应振捣密实，易采用高频振捣器垂直点振。混凝土较粘稠时，应加密振点分布。
6.6高性能混凝土的养护
6.6.1因高性能混凝土用水量小，早期养护很重要，应避免混凝土失水引起早期裂缝，影响质量。混凝土浇注完毕后应立即用塑料布或草帘子覆盖，并在终凝后立即进行洒水养护；立面墙施工时可在浇注24-48小时后略微松开模板，并浇水养护。保持混凝土表面湿润，养护期不少于7昼夜。
6.6.2因高性能混凝土的胶凝材料用量较大，应注意采取养护措施防止混凝土因温度变化而引起的开裂。养护期间应控制混凝土内部最高温度不超过75 &#61616;C；应采取措施缩小混凝土的内部温差；还应防止混凝土表面温度受环境因素影响（如曝晒、气温聚降等）而发生剧烈变化。

6.7质量控制标准
6.7.1混凝土质量控制标准按GB501642执行。
6.7.2混凝土结构工程施工及验收按GB50204规范的有关规定执行
6.7.3混凝土质量管理按GBJ01执行。
6.7.4混凝土强度检验评定按GB107标准执行。

附件：
附件—1 混凝土盐冻试验装置与方法
附件—2 检验混凝土抗氯离子渗透性试验方法
附件—3 水泥及混凝土抗硫酸盐性能试验方法
附件—4 检测混合材抑制碱骨料反应效果的试验方法
附件—5 检测抑制碱-碳酸盐反应效果的试验方法

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