浅谈高性能混凝土.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流浅谈高性能混凝土.精品文档.大连广播电视大学“土木工程”专业（本科）毕业设计（论文）姓名：_赵敏_ _ 学号：1121201250925年级：_直属_专业：土木工程（本）中文题目：浅谈高性能混凝土_英文题目：_指导教师：艾老师2013年06月22日 目 录摘要.3一、高性能混凝土的概念.4二、高性能混凝土的主要特点.4三、 高性能混凝土质量与施工控制.51、高性能混凝土原材料及其选用.52、高强混凝土应用的施工控制.9四、高性能混凝土的的发展趋势.10 参考文献.11摘 要近年我国经济技术高速发展，综合国力显著提高，随着国家基础建设步伐的加快

2、，对铁路施工的投资也越来越大，特别是近两年国内几条主要客运专线的施工建设，标志着我国在铁路施工水平方面进入了一个新的台阶，混凝土作为施工建设最主要的基础材料之，其性能品质成为关键，以耐久性为特点的高性能混凝土混凝土就是在这种高标准、高要求的前提下应用而生的。 关键词：高性能混凝土； 施工控制； 应用一、高性能混凝土的概念高性能混凝土(High Performance Concrete，HPC)是20世纪80年代末90年代初，一些发达国家基于混凝土结构耐久性设计提出的一种全新概念的混凝土，它以耐久性为首要设计指标，这种混凝土有可能为基础设施工程提供100年以上的使用寿命。高性能混凝土是近20余年

3、发展起来的一种新型混凝土。欧洲混凝土学会和国际预应力混凝土协会将HPC定义为水胶比低于0.40的混凝土；在日本，将高流态的自密实混凝土（即免振混凝土）称为HPC；中国土木工程学会高强与高性能混凝土委员会将HPC定义为以耐久性和可持续发展为基本要求并适合工业化生产与施工的混凝土。虽然在不同的国家，不同的学者或工程技术人员，对HPC的理解有所不同。比如美国学者更强调高强度和尺寸稳定性，欧洲学者更注重耐久性，而日本学者偏重于高工作性。但是他们的基本点都是高耐久性，这方面的认识是一致的。二、高性能混凝土的主要特点高性能混凝土的主要特点高性能混凝土的主要特点高性能混凝土的主要特点高性能混凝土的主要特点

4、高性能混凝土是指采用普通原材料、常规施工工艺，通过参加一定的外加剂和矿物掺合料配制成具有高工作性，高强度，高耐久性的综合性能优良的混凝土。具体是指： 1）混凝土拌和物呈高塑或流态、适于泵送、不离析不泌水，便于浇注密实； 2）在凝结硬化过程中和硬化后的体积稳定，水化热底，不产生微细裂缝，徐变小； 3）有很高的抗渗性。其中高工作性是高性能混凝土必须具备的首要条件，即高流动性、高抗分离性、高间隙通过性、高填充性、高密实性、高稳定性；并同时具备底成本的技术经济合理性。 4）能满足地域性差异造成主要原材料变化及气候等因素的影响，适合各种施工环境。 高性能混凝土具有非常丰富的技术内容，很多专业人士对其理解

5、和认识也不尽相同，但基本上都认为高性能混凝土区别于普通混凝土的特点主要体现在在对耐久性影响方面的考虑，从以往追求高强度转变到现在对耐久性方面的认可是高性能和普通混凝土的本质区别，主要为保证混凝土结构物满足设计年限提高建筑物的安全性。在配合比设计要保证拌和物易于浇注和密实成型，不发生或尽量少发生有温度和收缩产生的裂缝，硬化后有足够的强度，内部孔隙结构合理而有底渗透和高抗化学侵蚀。三、高性能混凝土质量与施工控制1、高性能混凝土原材料及其选用 细集料 细集料宜选用质地坚硬、洁净、级配良好的天然中、粗河砂,其质量要求应符合普通混凝土用砂石标准中的规定。砂的粗细程度对混凝土强度有明显的影响,一般情况下,

6、砂子越粗,混凝土的强度越高。配制C50C80的混凝土用砂宜选用细度模数大于2.3的中砂,对于C80C100的混凝土用砂宜选用细度模数大于2.6的中砂或粗砂。粗集料 高性能混凝土必须选用强度高、吸水率低、级配良好的粗集料。宜选择表面粗糙、外形有棱角、针片状含量低的硬质砂岩、石灰岩、花岗岩、玄武岩碎石,级配符合规范要求。由于高性能混凝土要求强度较高,就必须使粗集料具有足够高的强度,一般粗集料强度应为混凝土强度的115倍210倍或控制压碎指标值10。最大粒径不应大于25mm,以10mm20mm为佳,这是因为,较小粒径的粗集料,其内部产生缺陷的几率减小,与砂浆的粘结面积增大,且界面受力较均匀。另外,粗

7、集料还应注意集料的粒型、级配和岩石种类,一般采取连续级配,其中尤以级配良好、表面粗糙的石灰岩碎石为最好。粗集料的线膨胀系数要尽可能小,这样能大大减小温度应力,从而提高混凝土的体积稳定性。细掺合料 配制高性能混凝土时,掺入活性细掺合料可以使水泥浆的流动性大为改善,空隙得到充分填充,使硬化后的水泥石强度有所提高。更重要的是,加入活性细掺合料改善了混凝土中水泥石与骨料的界面结构,使混凝土的强度、抗渗性与耐久性均得到提高。活性细掺合料是高性能混凝土必用的组成材料。在高性能混凝土中常用的活性细掺合料有硅粉(SF)、磨细矿渣粉(BFS)、粉煤灰(FA)、天然沸石粉(NZ)等。粉煤灰是火电厂燃煤锅炉排出的烟

8、道灰,它能有效提高混凝土的抗渗性,显著改善混凝土拌合物的工作性,大掺量粉煤灰混凝土还对环境保护和节约资源有重要意义。配制高性能混凝土的粉煤灰宜用含碳量低、细度低、需水量低的优质粉煤灰。矿渣是高炉炼铁排出的熔融矿渣在高温状态下迅速水淬冷却而成的,用于高性能混凝土的磨细矿渣细度大于水泥,能提高混凝土的工作性和耐久性。硅粉是电炉法生产硅铁合金所排放的烟道灰,SiO2含量大于90,平均粒径约011m,比表面积20000/kg,借助大剂量高效减水剂和强力搅拌作用,可以填充到水泥或其他掺合料的间隙中去,并且具有很高的活性,在各种掺合料中对混凝土的增强作用最为显著,是国际上制备超高强混凝土最通用的超细活性掺

9、合料。减水剂及缓凝剂 由于高性能混凝土具有较高的强度,且一般混凝土拌合物的坍落度较大(1520左右),在低水胶比(一般0.35)一般的情况下,使混凝土具有较大的坍落度,就必须使用高效减水剂,且其减水率宜在20以上。有时为减少混凝土坍落度的损失,在减水剂内还宜掺有缓凝的成份。此外,由于高性能混凝土水胶比低,水泥颗粒间距小,能进人溶液的离子数量也少,因此减水剂对水泥的适应性表现更为敏感。因大部分高性能混凝土施工时采用泵送,故掺减水剂后混凝土拌合物的坍落度损失不能太快太大,否则影响泵送。矿物掺合料 (1)粉煤灰,粉煤灰是燃烧煤粉的锅炉烟气中收集到的细微粉末,又称“飞灰”(Fly Ash),其颗粒多呈

10、球形,表面光滑。大量的实践证明:掺用粉煤灰的混凝土,其长期性能可得到大幅度的改善,对延长构筑物的使用寿命有重要意义。粉煤灰在混凝土中的主要作用包括以下几个方面:填充骨料颗粒的空隙并包裹它们形成润滑层,产生“滚珠润滑”效应;对水泥颗粒起物理分散作用,使其分布得更均匀;粉煤灰和聚集在骨料颗粒周围的氢氧化钙结晶发生火山灰反应,生成具有胶凝性质的产物,加强了薄弱的过渡区,对改善混凝土的各项性能有显著作用;粉煤灰延缓了水化速度,减小混凝土因水化热引起的温升,对防止混凝土产生温度裂缝十分有利;可减小混凝土温度开裂的危险,同时由于加快了火山灰反应,还可提高28d强度。值得注意的是,粉煤灰的水泥取代率对强度影

11、响显著,较好的早期强度和后期强度的水泥取代率应小于10%。当粉煤灰掺量较低时,只会对水泥早期水化热有影响,但对7d龄期的水化热几乎没有影响。(2)硅粉(Silica Fume,简写SF)又称硅灰,是从生产硅铁或硅钢等合金所排放的烟气中收集到的颗粒极细的烟尘。硅粉主要由非常微小、表面光滑的玻璃态球形颗粒组成，粒径为0.1m1.0m,是水泥粒径的1/501/100,一般比表面积为18500/kg20000/kg,主要化学成分为二氧化硅,其含量在90%以上。在混凝土中掺加少量硅粉或以硅粉取代部分水泥,结合应用减水剂,可使混凝土各方面的物理力学性能都得到显著提高,硅粉的适宜掺量为水泥用量的510。硅粉

12、的加入,对混凝土的性能的影响主要有:改善了新拌混凝土的粘聚性、保水性,提高了需水量;提高了混凝土的强度,增大了弹性模量和混凝土的干缩;提高了混凝土的耐久性。另外,在配制硅粉混凝土时必须注意:由于硅粉的需水量比水泥大,在配制硅粉混凝土时,一般要掺加减水剂。在选择减水剂时,应使之与所用的水泥具有相容性,否则,容易影响混凝土的工作性能。同时,根据减水剂性能及需求的减水需求来选择合适的掺量。比表面积和活性SiO2含量是硅粉的重要指标,硅粉比表面积越大、活性SiO2含量越高,硅粉性能越好,配制硅粉混凝土需选择具有良好性能的硅粉。硅粉混凝土的干缩一般比普通混凝土大,配制高性能混凝土时应采取补偿收缩的措施,

13、如掺加粉煤灰等。2、高强混凝土应用的施工控制1) 采用拌合性能好的搅拌设备搅拌 由于高性能混凝土用水量少，水胶比低，拌合时较稠，因此需要采用拌合性能好的搅拌设备。卧轴式搅拌机或逆流式搅拌机能在较短时间内将其搅拌均匀，采用其他设备时须经过试验验证拌合物的均匀性。 2) 原材料的计量应尽量准确 制备高性能混凝土时，各种原材料的计量应尽量准确。使出机口拌合物的工作度稳定，波动小，除对堆料和称量装置有较高要求外，一个重要的控制因素是 砂石含水量，即使搅拌设备上装有先进的含水量测定及控制设备，操作人员仍应密切注意正在搅拌的混凝土，在其稠度发生波动时，及时加以调整。 3) 运送应用罐车和泵 高性能混凝土运

14、输与浇筑宜采用罐车和泵送，用手推车运输及浇筑时不仅操作困难，而且也无法进行外加剂的后添加。 4) 浇筑后湿养护 由于高性能混凝土的水灰比小，通常泌水少或不泌水。因此，须在浇筑后立即进行湿养护，以防止塑性收缩裂缝的产生，由于其胶凝材料用量较大，为防止内外温度过大出现温度裂缝，必须采取保温措施。 5) 现公路桥梁高性能混凝土的技术途径 应以掺复合高效外加剂，经处理的优质矿物掺合料来改善混凝土内部的孔结构、孔分布等，提高混凝土的力学、耐久性、耐磨性等一系列性能。简单地说，就是：高强水泥+复合高效外加剂+优质矿物掺合料+优质骨料。 四、高性能混凝土的的发展趋势 随着HPC的开发和应用, 建筑对生态环境

15、产生的影响正引起社会的关注。建筑物在建造和运行的过程中需消耗大量的自然资源和能源,并对环境产生不同程度的影响。有专家指出, 作为建筑工业主要原料的水泥,实际上是一种不可持续发展的产品。因此,高性能混凝土的技术核心是在限制水泥用量以获得混凝土高性能的同时,坚持其可持续性的发展原则。21世纪前后, 吴中伟等提出了绿色混凝土的概念,在高性能混凝土的基础上增加了三个含义:1)节约资源、能源;2)不破坏环境,更有利于环境;3)可持续发展, 既要满足当代人的需求,又不危害后代人满足其需要的能力。大力开展绿色高性能混凝土的研究和应用高性能混凝土具有普通混凝土无法比拟的优良性能,对混凝土的发展将起重要作用, 并为HPC的发展指明了非常明确的方向。参考文献1 吴中伟.高性能混凝土M.北京:中国铁道出版社,1999.2 吴中伟,廉慧珍.高性能混凝土M.北京:中国铁道出版社，1999.3 丁大钧.高性能混凝土及其在工程中的应用M.北京:机械工业出版社,2007.4 俞瑞堂高性能混凝土的发展与展望M水利水电工程设计，1997.