高强度与高性能混凝土有关问题的论述.doc

高强度与高性能混凝土有关问题的论述陈立宁 19号 07无机4班摘要:介绍高强度与高性能混凝土和普通混凝土性能特征的区别。对配制混凝土原材料的质量要求，水泥、外加剂与掺合料等组成的相容性及相互作用的问题进行论述。介绍加掺合料，最大限度地减少水泥用量降低水化热、改善混凝土的施工性能、减少收缩与裂缝、提高混凝土的耐久性等问题的研究成果。提出高强度与高性能混凝土的质量控制、质量评定及解决质量间题的一些技术措施。关健词:高强度混凝土;高性能混凝土相容性;粉煤灰;硅粉;磨细矿渣;可泵性，流变性能Discussion on high strength and high Performance concreteAbstraet: Introduction of high-performance concrete with high strength and ordinary concrete performance characteristics. The quality of raw materials of concrete is made of cement and admixture, with admixtures etc compatibility and interaction problems were discussed. Introduction and admixture, minimize cement hydration heat and reduce the performance of concrete construction and improve shrinkage and cracks, and improve the durability of concrete problems such as the research achievements. High strength and high performance concrete, put forward the quality control and quality evaluation and solve the quality problem, some technical measures.KeyWords: High strength concrete, High-performance concrete compatibility, Fly ash, Silica powder, Ground slag, Can pump, rheological properties0引言目前中国处于基础设施建设高速发展时期，其水泥用量每年高达1520亿t，居世界首位。今后，尤其是高强度与高性能混凝土技术的研究、发展和推广应用将成为工程建设领域的重要任务。中国高强度与高性能混凝土的技术发展很快，重要的大型工程、高层建筑等领域越来越多的应用C50C60，甚至强度等级更高的高强度与高性能混凝土。因此，结构设计、工程监理和现场施工工程师掌握其原材料的质量要求、配制方法、性能特征、质量控制及质量检测等就刻不容缓。结构设计工程师拥有了这些方面知识，就能分析判断使用的混凝土强度质量能否满足设计强度要求，从而可保证结构安全和建筑1概述从我国当前的设计、施工技术水平出发,一般将抗压强度为2040 MPa的混凝土定义为普通混凝土,将抗压强度高于50 MPa的混凝土归类于高强混凝土,将抗压强度高于100MPa的混凝土称为超高混凝土。为了减轻自重,增大跨径,现代高架、立体交叉和大型桥梁等混凝土结构采用高强混凝土。日本和德国在20世纪60年代开发应用高效减水剂后,在制桩和桥梁工程中广泛应用了高强混凝土,美国在高层建筑中应用了高强混疑土柱。1990年5月,在美国国家标准与技术研究所(AIST)和美国混凝土协会(ACI)主办的第一届高性能混凝土会议上,首次提出了高性能混凝土(High Performance Concrete,简称HPC)的概念。认为HP同时具有某些性能的均质混凝土,必须采用严格的施工工艺与优质原材料,配制成便于浇捣、不离析、力学性能稳定、早期强度高、并具有韧性和体积稳定性的混凝土;特别适合于高层建筑、桥梁以及暴露在严酷环境下的建筑物。2高强混凝土和高性能混凝土的技术特点混凝土的强度是由集料强度,水泥石强度和集料与水泥石之间粘结强度所组成,将混凝土作为整体看时,后者是薄弱环节。在普通混凝土中,粘结面破坏是最常见的破坏形式,所以混凝土的强度主要取决于水泥石强度及其与集料表面的粘结强度,而水泥石强度及其与集料间的粘结强度又与水泥标号、水灰比及集料的性质有密切关系。配高强混凝土的关键在于提高混凝土的密实度,混凝土的孔隙主要来源于为满足混凝土和易性而在制备混凝土时所需的水分,因此降低水灰比就成为提高混凝土密实度的一个重要手段。高强混凝土要求用低水灰比,然而水灰比降低对和易性有不利影响。高强混凝土需要用小粒径集料,低水灰比和小粒径集料意味着混凝土水泥用量很大,从混凝土强度发展规律可知,混凝土强度随水泥用量增加而增加,当水泥用量增加而混凝土强度增加缓慢,再增加水泥用量混凝土强度便不再增加了。水泥用量增加不仅增加混凝土成本,并且对混凝土性能也有不利影响。有试验指出,混凝土的水泥用量没有必要超过600kg/m3,在这种情况下,应用高效减水剂可以解决高强混凝土的水泥用量,水灰比与和易性之间的矛盾,事实上是高效减水剂发展之后,高强混凝土才获得日益增长的应用。采用高效减水剂效果显著,水灰比可降到0.25左右。2.1高强混凝土还具有以下特点:2.1.1强度高,变形小,使用于大跨、重载、高耸结构;2.1.2耐久性和抗渗、抗冻性好,能承受恶劣环境条件考验,使用寿命长;2.1.3能减小截面尺寸,大大降低结构自重和提高结构刚度;2.1.4能缩短加载龄期,并承受大的预应力,且预应力损失小。2.2高性能砼的特点2.2.1强度高。高性能砼的抗压强度高,可使钢筋混凝土柱和拱壳等以受压为主的构件的承载力大幅度提高,在相同荷载下,可使构件的截面减少。在受弯构件中降低截面的受压区混凝土高度。因此可增加建筑有效空间和跨度,在一些领域中替代钢结构。2.2.2流动性大,早期强度高。用高效减水剂等配制的高性能砼能同时具有坍落度大和早强的性能可采用商品混凝土和泵送等机械化施工工艺,提高施工速度。2.2.3耐久性好。高性能砼比一般混凝土有更高的密实性,抗外部侵蚀能力强。2.2.4重量轻,节材效果显著。在一般情况下,混凝土强度等级由C30提高到C60,结构体积可减少1/3,相应的体重也可减少1/3。3高性能混凝土和高强混凝土的发展趋势3.1高性能混凝土的发展趋势3.1.1 HPC向GHPC的转化粉煤灰混凝土是一种高性能混凝土,由于其环保效应,又称为绿色高性能混凝土(GHPC).粉煤灰具有三项比较公认的基本效应,即形态效应、活性效应和微集料效应,它使粉煤灰混凝土与基准混凝土(即强度等级相同的普通混凝土)相比,其性能从拌制、施工到硬化整个过程都发生了很大变化,其优异的性能使粉煤灰混凝土成为优质高性能混凝土:大大提高新拌混凝土的工作性能,即流动性、粘聚性和保水性;明显降低混凝土硬化阶段的水化热;提高混凝土强度,特别是后期强度.而且,GHPC的更多节约熟料水泥,减少环境污染,使得发展绿色混凝土成为发展趋势.3.1.2 向超高性能混凝土发展目前已出现超高性能混凝土(UItra High Performance concrete UHPC),如活性混凝土(Reactive Powder concrete, RPC).其特点是高强度(现在RPC强度已达200 MPa至300 MPa)、高密实性,以大量纤维增强来克服混凝土材料的脆性.这种UHPC混凝土造价高,首先用于一些特殊工程,如军事工程、核电站中.加拿大已将RPC-200用在了一座桥上,法国准备在一个核废料罐中研究应用RPC.3.1.3 智能混凝土智能混凝土是在混凝土原有的组份基础上复合智能型组份,使混凝土材料具有自感知、自适应、自修复特性的多功能材料.80年代末,日本土木工程界的研究人员着手开发构筑高智能结构的所谓“对环境变化具有感知和控制功能”的智能建筑材料.1993年,美国开办了与土木建筑有关的智能材料与智能结构的工厂.随着损伤自诊断混凝土、温度自调节混凝土、仿生自愈合混凝土等一系列机敏混凝土的出现,为智能混凝土的研究和发展打下了基础.3.2 高强混凝土的发展趋势3.2.1多年以来,研究人员只局限于通过加强核心混凝土的约束和加强横向钢筋和纵向钢筋的绑扎来提高柱的延性,这些方法只能局限于普通钢筋,其延性的提高是有限的。一些研究显示,对于相同配箍率的横向钢筋,用高强钢筋比用普通钢筋更能有效提高钢筋混凝土柱的延性,但这方面的研究还远远不够。3.2.2目前研究较多的是普通钢筋作柱的纵向钢筋,关于高强钢筋作纵筋是否能提高柱的延性,虽然最近在日本的一些研究证实了钢筋混凝土柱的延性可以通过高强钢筋和普通钢筋混合作纵筋得到提高,但关于这方面的实验数据不多,究竟具体情况如何还需作进一步的研究。3.2.3钢筋混凝土柱中最重要的设计考虑是柱的塑性区的延性。为了防止纵向钢筋压屈和柱的剪切破坏,设置一定数量的箍筋,以保证足够的横向约束是必要的,但国内外关于受横向钢筋约束的混凝土柱的性能研究大多集中在混凝土强度不大于40Mpa和横向钢筋屈服强度不大于400Mpa这样一个很小的范围之内。因此,为弥补规范的不足,这方面的研究范围还需扩宽。3.2.4材料的应力应变关系模型对于推测结构构件的性能至关重要,由混凝土和钢筋的应力应变关系可以推导表明柱的抗弯性能和延性的弯矩曲率关系。应力应变关系涉及许多因素,特别对于高强混凝土。目前,大多数确定的高强混凝土的应力应变关系模型仅对解释研究者自己的结果有效,且几乎没有一个模型能正确反应约束高强混凝土应力应变关系曲线的下降段。然而在抗震设计中,应力应变曲线的下降段对于确定柱的强度和延性是非常重要的。3.2.5目前的研究主要集中在高强混凝土柱受弯曲为主的抗震荷载条件下的性能,对于受剪切为主的抗震荷载条件下的研究不够。3.2.6在研究高强钢筋高强混凝土柱的抗震性能时,纵筋的提前压屈以及高强钢筋与混凝土之间的粘结滑移是一个严重问题,目前还没有很好的办法解决。4结语高强高性能混凝土是目前世界混凝土技术的发展方向之一,可以预见,随着我国经济建设的发展,大跨及超高的工程建设将越来越多,对高强混凝土技术的要求也将更为迫切。但从目前来看,我国在高强混凝土的应用过程中还存在许多问题需要解决。作为与传统的普通混凝土不同的新材料,高强混凝土具有自身的特点与优点,要求广大的技术工作者了解与掌握,以更好地促进其在更广阔的土木建设工程中得到普遍认同和广泛应用。对高强混凝土的探讨与实践必将有助于我国建设事业的发展。参考文献1王海超,何世钦,仲伟秋。高性能混凝土的结构工程应用与设计方法概述J。2中国工程建设标准化协会标准。高性能混凝土技术规程讨论稿(第二稿)(CECS:2003)。3林政,林莺,李欢欢,冯圣清。C30普通混凝土高性能4李创团.高强混凝土技术现状、发展及应用前景J.珠江现代建设,20