浅论高强砼的性能特点及其应用技术要点

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅论高强砼的性能特点及其应用技 术要点 【摘 要】我国自 2001 年 4 月起， 在普通砼配合比设计规程中把强度 等级C60 的砼定为高强砼。它具有早 期强度增长快、干缩与徐变小、强度高、 耐久性好等特点，结构设计和施工配制 时必须严格遵循有关规范、规程的具体 规定。 中国论文网 /8/view-12755494.htm 【关键词】高强砼；高效减水剂； 矿物外加剂；水胶比 长期以来，建筑业界科技人员为 提高砼的强度及优化其工艺性能，进行 着无数科学研究和试验工作，直至 20 世纪 40 年代正式提出了高强砼，这是 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 为了适应砼结构向大跨、高耸、重载等 近代方向快速发展，对砼的强度要求愈 加提高的需要。采用高强砼，可显著减 轻结构自重，提高其承载力，增加耐用 年限，改善使用功能，具有明显的经济 效益和社会效益，因而被广泛应用。 1 高强砼的定义及其增强机理 砼的高强定义，因时代、地域的 不同而各异。在 1950 年以前，建筑界 曾将30MPa 的砼定义为高强砼，到 1960 年以后，就提高到 4050MPa； 到 1994 年，中国土木工程学会在高 强砼结构设计与施工指南中把C50 的砼定为高强砼，随后，自 2001 年 4 月起实施的普通砼配合比设计规程 （JGJ55-2000）中把强度等级C60 的砼 定义为高强砼。该规程是采用了欧洲砼 协会模式规范中的规定：“具有特征强 度高于 50MPa 的砼为高强砼”，但因这 一规定是用？椎 150mm300mm 圆柱体 为基准，如果换算成以边长为 150mm 的正方体标准试件，则相当于特征强度 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 高于 60MPa 的砼。 通过对砼微观构造的研究，发现 砼强度的增强是由于高强减水剂和矿物 掺合料的加入，改善了砼的微观构造。 众所周知，砼是属于多相、多孔的混合 材料聚集体，就是由胶凝体、骨料和孔 隙组成的复合材料，其中孔隙的数量、 大小、形态和分布，即所谓孔结构，以 及各组成材料之间的界面，都决定着砼 的宏观性能，特别是在骨料与胶凝体的 界面处，存在约 20100m 不等的过 渡区；由于过渡区中多孔隙和水化结晶 物取向等缺陷的存在，导致该界面成为 砼中最薄弱的部位。当砼成型后，由于 水泥水化后多余的拌合水在骨料表面吸 附，以及在施工过程中进入的气泡在界 面处聚集，形成彼此联通的孔道；再则， 在砼凝结硬化过程中，水泥的主要水化 物会向骨料表面以单晶形式排列，使过 渡区中水化硅酸钙的分布稀疏，氢氧化 钙和水化硫铝酸钙富集，致使界面区的 强度降低很多。而如果在掺加高效减水 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 剂的同时，掺入矿物掺合料，能有效改 善砼的孔结构，尤其可改善胶凝体与骨 料之间的界面微观相结构，提高界面部 位的强度。总之，高效减水剂的加入， 能显著减少拌合水，使原生孔隙和微裂 缝降低，使界面致密；矿物掺合料的加 入，既能发挥颗粒形态效应和微填充效 应，起到增塑、增密的作用，又能发挥 其本身的火山灰作用，可抑制水泥水化 物向骨料定向结晶，还可使富集于过渡 区的氢氧化钙减少。 2 高强砼对原材料的基本要求 2.1 水泥 由于配制高强砼时需加入优质化 学外加剂和矿物掺合料，因此应选用硅 酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；而水泥的 强度等级应按砼的设计强度要求确定， 并尽可能采用不低于 42.5 级的，所选水 泥的质量要稳定，其各项物理和化学性 能均应符合相关标准要求。 2.2 骨料 应选用质地坚硬、级配良好、粒 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 型圆润、有害物含量低的骨料；配合比 设计规范规定：粗骨料最大粒径，对于 C60 砼不应大于 31.5mm，对于C60 砼不应大于 25mm；针片状颗粒含量不 宜大于 5%，含泥量不应大于 0.5%，其 它质量指标应符合行业标准规定。细骨 料的细度模数应大于 2.6，含泥量不应 大于 2%。 2.3 外加剂 减水剂是高强砼的重要组分，宜 采用减水率在 20%以上的高效减水剂。 目前使用较多的高效减水剂有两类： 多环芳香族磺酸盐类，包括萘和萘的同 系磺化物与甲醛缩合的盐类、胺基磺酸 盐等；水溶性树脂磺酸盐类，包括磺 化三聚氰胺树脂、磺化古玛隆树脂等。 近年来，复合型外加剂发展很快，具有 以减水为主兼有若干其它功能，应按工 程所处环境、结构特点及施工方法等要 求，选用适宜的复合型减水剂品种。 2.4 矿物掺合料 在高强砼中加入适量优质矿物掺 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 合料（现已正名为矿物外加剂，并发布 了国家标准） ，与加入化学外加剂是同 等重要的；加入品种或掺量不同的矿物 外加剂，对砼的增强及性能改善的效果 是不相同的，应按砼的强度等级和其它 性能要求予以慎重选择。目前，应用较 广的矿物外加剂主要有磨细粉煤灰、硅 灰、磨细矿渣和磨细沸石，其中研究成 果较多、广用较广泛、效能较高的就是 硅灰。 3 高强砼的主要特点及其应用技 术要点 3.1 高强砼的主要特点 高强砼的主要特点体现在配合比 方面。高强砼配合比与普通砼相比，具 有如下几个特点。 3.1.1 水胶比低 水胶比是指拌合水与胶凝材料总 量的质量比。胶凝材料的总量是指水泥 用量与所掺加的矿物外加剂之和。通常 高强砼的水胶比为 0.250.40；水胶比 只能按经验选定后再经试配、调整，才 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 能确定理想值。 3.1.2 胶凝材料的用量大 高强砼的水泥用量一般在 340450kg/m3 之间，按照对砼性能的 要求不同而不同；矿物外加剂的最佳掺 量应通过试验确定。 普通砼配合比设 计规程 （JGJ55-2000）规定：高强砼 的水泥用量不应大于 550 kg/m3，水泥 和矿物外加剂的总量不宜大于 600kg/m3。 3.1.3 用水量低 为防止胶凝材料过剩，应在保证 拌合物流动性的前提下，用较低的用水 量。一般情况下，用水量控制在 120160kg/m3 之间，还应根据流动性 要求、原材料品种、配制强度等不同情 况，通过试验确定。 3.1.4 砂率适当加大 由于高强砼胶凝材料用量大，其 砂率也应大于普通砼；但如果过大，会 降低砼的强度和弹性模量，以及加大干 缩值，因此，一般砂率在 36%41%之 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 间，应按影响砂率的不同因素，通过试 验得出最佳值。 3.2 高强砼的主要性能 相对于普通砼，高强砼有以下几 个明显的性能特点。 3.2.1 早期强度增长快 由于胶凝材料用量大，水泥的强 度等级高，以及采用高效减水剂等原因， 其早期和中期的强度增长速度明显地比 普通砼快，但后期强度增长较慢。 3.2.2 拉压比和折压比降低 经测试得知：其拉压和折压比较 低，且随抗压强度的提高，该两项比值 下降越显著，这也是今后急需攻克的技 术难关。究其原因，是由于某些高强化 的措施使水泥石的强度提高，而缩小了 与骨料强度的差距，使砼脆性加剧的缘 故。 3.2.3 干缩与徐变 高强砼在早期的干缩与徐变比普 通砼要大些，但随着龄期增加，可与普 通砼持平或稍低，这对结构的耐久性有 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 利。 3.3 高强砼应用技术要点 为确保高强砼在结构设计、配制 工艺和质量控制等方面均能达到理想状 态，实践中务必严格遵循相关规范、规 程。 3.3.1 结构设计 设计单位在作各类结构设计时， 除遵照砼结构设计规范外，还必须 相应地执行高强砼结构技术规程 、 高层建筑砼结构技术规程和砼电 视塔结构技术规范等的规定。 3.3.2 配制工艺 为保证砼在计量、搅拌、运输等 环节的精确可靠，且便于质量控制和施 工管理，高强砼应采用预拌砼技术；其 生产、供应、质量控制及验收等，均应 符合预拌砼的规定。 3.3.3 质量控制。 对砼的原材料、配合比