高强高性能混凝土

1、精选文档一、前言1824年，波特兰水泥创造，到目前混凝土材料已有近200年的历史，且混凝土也有了很大的进展，由一般混凝土向高性能混凝土进展。自20世纪以来，混凝土就己成为房屋建筑、桥梁、水利、大路等现代工程结构首选材料，混凝土作为土木工程中最大宗的人造材料，其用量巨大。进入21世纪以来，随着科学技术的快速进展，一种种新型混凝土不断消灭。作为最主要的建筑结构材料，混凝土本身必需具有高强度、高工作性、高耐久性等性能，因此高性能混凝土是现代混凝土技术进展的必定结果，是混凝土的进展方向。我国自从 1979年在湘桂铁路红水河斜拉桥的预应力箱梁中首次接受泵送 C60 混凝土以来，现代高性能混凝土在我国的应

2、用已走过了30余年。现在，像北京、广州、上海、深圳等大城市已供应C80级别的预拌混凝土，C50C60级高性能混凝土已在很多建筑和桥梁中得到应用，近年建成的大型桥梁的混凝土主体构件如主梁、 刚架或索塔等， 多数都接受了高性能混凝土。二、高性能混凝土的概念高性能混凝土应用技术规程（CECS207-2006）对高性能混凝土定义为：接受常规材料和工艺生产，具有混凝土结构所要求各项力学性能，具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土。一般混凝土协作比设计规程（JGJ55-2011）规定强度等级不低于C60级别的混凝土称为高强混凝土。它接受高性能的外加剂,如高效减水剂或者高性能引气剂、其它特种外加剂和掺

3、入足够的超细活性混合材料，如:超细磨粉煤灰、磨细矿粉、优质粉煤灰等达到低水胶比，并具有耐久性、体积稳定性和经济合理性等性能的新型混凝土。高性能混凝土以耐久性作为主要设计指标，针对不同用途要求，对耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性等性能予以保证。三、高性能混凝土的特性(1) 高强度。由于高性能混凝土的强度高、弹模高，可以利用这一特性大幅度的削减高层和超高建筑物纵向受力结构的截面尺寸，扩大建筑使用面积，很大程度上改善了建筑物的使用功能;另外由于结构截面尺寸的减小，大大削减了建筑物结构的自重，从而解决了建筑物的结构自重占主要因素的问题。不仅如此，由于混凝土强度的提高，还能节省混凝土的原

4、材料、加快施工进度提高建筑工程的经济效益。(2) 耐久性。高效减水剂和超细磨粉煤灰、磨细矿粉、优质粉煤灰等的协作使用，能有效的削减用水量，削减混凝土内部的空隙，并且能够使混凝土结构平安牢靠地工作50100年以上，这是高性能混凝土应用的主要目的。(3) 稳定性。由于高性能混凝土的强度高，变形很，所以混凝土的钢度大大增加，削减了混凝土预应力的损失。因此，高性能混凝土能适应现代化建筑结构大跨度、超高层和承受恶劣等环境条件。(4)工作性。坍落度是评价混凝土工作性的主要指标，高性能混凝土的坍落度把握功能很好，在振捣过程中，高性能混凝土粘性大，粗骨料的下沉速度慢，在相同的振动时间内，下沉距离短，稳定性和均

5、匀性好。同时，由于高性能混凝土的水灰比低，自由水少，且掺入超细粉，基本上无泌水，其水泥浆的粘性大，很少会产生离析的现象。(5)经济性。高性能混凝土的高强度可以削减构件尺寸，减小自重，增加使用空间；高性能混凝土良好的耐久性和稳定性可以削减结构的修理费用，延长结构的使用寿命，收到良好的经济效益；高性能混凝土良好的工作性可以削减工人工作强度，加快施工速度，削减成本。四、高性能混凝土原材料及其选用1、骨料高性能混凝土的骨料选择，对于保证高性能混凝土的物理力学性能和长期耐久性至关重要，清华高校混凝土专家冯乃谦认为，要选择适宜的骨料配置高性能混凝土，必需留意骨料的品种、表观密度、吸水率、粗骨料强度、粗骨料

6、最大粒径、粗骨料级配、浆骨比、砂率和碱活性组分含量等指标。在混凝土中，骨料具有重要的技术作用和经济作用，正确的选择骨料的品种，是配制高性能混凝土的基础。在一般混凝土中，一般骨料的强度高于混凝土的34倍，虽然骨料不同，但混凝土的抗压强度差别很小；但在高性能混凝土中，随着混凝土强度的提高，骨料的差别对混凝土的抗压强度影响很大，甚至骨料的粒径、粒形、表面状况、级配及最佳砂率、骨灰比都会成为影响高性能混凝土强度的因素。对于高性能混凝土来说，骨料的选择应考虑以下问题：(1) 级配要好：混凝土骨料，既要求级协作格，也要粒径粗细、大小适中。空隙率尽可能低，这样当达到相同流淌性时，水泥浆的用量低，混凝土的自收

7、缩变形低，水化热低，体积稳定性好，对强度耐久性有利。(2) 物理性能好：骨料的表观密度和积累密度要大、吸水率要低，表面要粗糙、粒径好。表观密度>2.65,积累密度>1450kg/m3,这样可以降低骨料的空隙率，降低水泥浆用量，有利于流淌性，耐久性和强度。吸水率<1.0%，说明岩石比较致密，稳定性好。(3) 力学性能：不含有脆弱颗粒的骨料或风化骨料。岩石抗压强度应为混凝土强度的1.5倍以上。骨料弹性模量越大，混凝土的弹性模量也相应增大。(4) 化学性能：骨料应是无碱活性骨料，避开高性能混凝土中发生碱-骨料反应。不含泥块且含泥量<1.0%；不含有机物、硫化物和硫酸盐等杂质。

8、2、水混凝土拌合用水是在混凝土搅拌时，加入其中赐予混凝土流淌性，和水泥发生水化反应，使混凝土分散、硬化及满足其强度进展。拌合用水对拌合料的性能、混凝土的分散、硬化、强度进展、体积变化以及工作度等方面都有很大影响。拌制或养护混凝土的用水，不能含有对混凝土中钢筋产生有害影响的物质。通常使用清洁的能饮用的河水、井水、自来水、湖水及溪涧水(pH值不得小于4)等。但沼泽水、工厂废水以及含矿物质较多的硬质水则不得使用；水中含有脂肪、糖类、酸类等有害物质时则应禁止使用。混凝土拌合用水标准(JGJ63-2006)对混凝土拌合水有如下技术要求：(1)对分散时间的影响；用被检验水和生活用水，进行水泥分散时间试验。

9、两者的初凝和终凝时间差不得大于30min，而且要符合水泥国家标准的规定。(2)对抗压强度的影响；被检验水样应与饮用水样进行水泥胶砂强度对比试验，被检验水样配制的水泥胶砂3d和28d强度不应低于饮用水配制的水泥胶砂3d和28d强度的90。(3) 未经处理的海水严禁用于钢筋混凝土和预应力混凝土。（4）拌和用水不得接受海水。当混凝土处于氯盐锈蚀环境时，拌和用水中Cl-含量不应大于200 mg/L。对于使用钢丝或经热处理钢筋的预应力混凝土，拌和水中Cl-含量不得超过350mg/L。（5）养护用水除不溶物、可溶物可不作要求外，其他项目应符合规定。养护用水不得接受海水。3、水泥 配制高性能混凝土

10、时选用的水泥应符合以下要求：（1）标准稠度的用水量要低，以获得较大的流淌性。（2）水化放热量和放热率均要低，以便最大限度地削减因温度应力引起的裂缝。（3）水泥水化后的强度要高，以保证以最少的水泥用量获得较高的混凝土强度。水泥通常选用硅酸盐水泥或一般硅酸盐水泥，强度等级不宜低于42.5级。水泥亦可选择矿渣水泥、粉煤灰水泥或球状水泥、调粒水泥等低水灰比的特性水泥。水泥要有出厂合格证明以及复检合格证明，高性能混凝土拌制使用的水泥质量应严格把握，严禁使用不合格或过期的水泥。4、矿物掺合料  矿物掺合料主要是粉煤灰、矿渣、硅粉等，它们是帮助胶凝材料，近几年来在一般混凝土应用中越来越普

11、遍，一方面是由于经济效益显著，另一方面是由于使用这种材料可以得到技术效果。在高性能混凝土中，应用帮助胶凝材料的作用就更为突出。  高性能混凝土的高强度部分来源于其基材的密实，即使有一部分水泥被一种或者多种帮助胶凝材料代替，也不会对混凝土的早期强度有副作用。此外，化学活性较低的帮助胶凝材料代替部分水泥，从把握水化放热和流变性能的角度也是有益的。对掺合料的要求。合理选用掺合料品种及合理把握其最优掺合用量，可提高混凝土强度20%以上，对提高混凝土的工作性和耐久性、抑制碱-骨料反应、削减泌水离析现象的产生、降低徐变和收缩等都有着重要作用。高性能混凝土的矿物掺合料可选用优质粉煤灰、磨

12、细矿渣、硅粉或自然沸石岩等材料。在配置高性能混凝土时，用作混凝土掺合料的硅粉用量一般为水泥的5%15%，煤灰一般应选用级灰，同时用作掺合料的粉煤灰应当符合国家标准用于水泥和混凝土中的粉煤灰（GB/J1596-2005）的技术规范。五、高性能混凝土的施工与质量把握 混凝土的制造和施工在很大程度上打算了混凝土的性能。加料挨次是否正确，拌和是否彻底、均匀、运输与搬运过程中混凝土拌合物是否离析、振捣是否密实、养护是否充分等均是影响高性能混凝土质量的重要因素。 (1) 搅拌。混凝土原材料应严格依据施工协作比要求进行精确称量，称量最大允许偏差应符合下列规定(按重量计)：胶凝材料(水泥、

13、掺合料等)±1%；外加剂±1%；骨料±2%；拌合用水±1%。应接受卧轴式、行星式或逆流式强制搅拌机搅拌混凝土，也可以应用一般混凝土的施工设备进行施工，接受电子计量系统计量原材料，并且要增加原材料质量变化的检查次数。搅拌时间不宜少于2min，也不宜超过3min。酷热季节或寒冷季节搅拌混凝土时，必需实行有效措施把握原材料的温度，以保证混凝土入模温度符合规定要求。(2) 运输。应实行有效措施保证混凝土在运输的过程中保持均匀性和各项工作性能指标不发生明显的波动。应对运输设备实行保温隔热措施,防止局部混凝土温度上升(夏季)或受冻(冬季)。且应实行适当措施防止水分进

14、入运输容器或蒸发。(3) 浇筑。高性能混凝土入模前，应接受专用检测设备测定混凝土的温度、坍落度、含气量、水胶比及泌水率等工作性能；只有拌合物性能符合设计要求或协作比要求的混凝土方可入模浇筑。高性能混凝土浇筑时的自由倾落高度不得大于2m当大于2m时，应接受滑槽、串筒、漏斗等器具帮助输送混凝土，保证混凝土不消灭分层离析现象。混凝土的浇筑应接受分层连续推移的方式进行，间隙时间不得超过90min，不得任凭留置施工缝。新浇混凝土与邻接的己硬化混凝土或岩土介质间浇筑时的温差不得大于15。(4) 振捣。可接受插入式振动棒、附着式平板振捣器、表面平板振捣器等振捣设备振捣混凝土。振捣时应避开碰撞模板、钢筋及预埋

15、件。接受插入式振捣器振捣混凝土时，宜接受垂直点振方式振捣。每点的振捣时间以表面泛浆或不冒大气泡，一般不宜超过30s，避开振动过度。若需变换振捣棒在混凝土拌合物中的水平位置，应首先竖向缓慢将振捣棒拔出，然后再将振捣棒移至新的位置，不得将振捣棒放在拌合物内平拖。(5) 养护。高性能混凝土早期强度增长较快，一般3天可以达到设计强度的60%，7天达到设计强度的80%，因而混凝土早期养护特殊重要。通常在混凝土浇注完毕后实行以带模养护为主，浇水养护为辅，使混凝土表面保持潮湿。此外，高性能混凝土会有较高的水化热，依据混凝土成分和环境条件的不同，大约在浇筑后2448h会到达最高温度，所以高性能混凝土施工时一般

16、不应过早拆模，同时拆模后应持续爱护几小时再移走模板，以避开混凝土受到冷击。同时，正确的抹面和水养护是获得不透水表面的重要步骤，对于低水灰比的高性能混凝土，不仅需要保持内部水分不蒸发，还要留意从外部环境中补充水分，应进行外界潮湿养护，以保证混凝土充分水化，提高混凝土的综合性能。施工与质量把握流程图如下所示：水泥外加剂水石砂粉煤灰矿粉进场、待检区附材质单另选合格用水进场、待检料仓进场、待检料罐附材质单退货不合格筛洗或处理不合格不合格检验检验检验合格不合格合格合格检验进入合格料罐、料仓合格原材料报验监理单位验收不合格合格搅拌站称量系统报验称量系统检定或调整进行混凝土生产预备施工单位开混凝土要料单试验

17、室配料单计算、校核不合格各原材料定称、校核混凝土生产合格监理审查调整计算配料单不合格试拌调整出机性能检测重测骨料含水、砂细度模数和骨料级配合格不合格运输合格查找缘由调整配比入仓浇筑取样检验不合格检验试验养护合格进入下一个循环验收六、高性能混凝土进展和应用中所面临的问题高性能混凝土在我国的应用过程中也存在一些问题：原材料方面，我国水泥质量不稳定，离散性大；粗骨料的质量低劣，含泥量大，级配较差，细骨料细度模数不合要求；在外加剂和外掺料的选择上，也缺乏充分的适用性争辩。在高性能混凝土的施工过程中，施工人员的技术水平有限，养护措施不到位，使高性能混凝土的密实性和质量不稳定；在高性能混凝土的耐久性方面，

18、由于水分的蒸发与分散而产生的收缩，使混凝土表面产生裂缝，为各种有害介质渗透供应通道，给氯离子侵入、碱骨料反应的发生和钢筋锈蚀制造可能；在高性能混凝土的设计方面，由于高性能混凝土的后期强度增长不及一般混凝土，而且脆性大，需要特殊留意。同时，在高性能混凝土的争辩方面，现在的争辩以试验室争辩为主，但是试验室的状况与实际施工相差较大，这不利于今后高性能混凝土的推广应用。七、 绿色高性能混凝土的进展展望高性能混凝土的概念是近三十年才提出的，它的消灭意味着混凝土技术从阅历技术向高科技转变，代表着当今混凝土进展的大趋势。 其特点集中表现在具有高强度、高耐久性、高体积稳定性、低水化热等多方面。 提高混凝土性能是进展高层建筑、高耸结构、大跨度结构的重要措施。接受高性能混凝土，可以减小截面尺寸，减轻自重，因而可获得较大的经济效益，而且高性能度混凝土一般也具有良好的耐久性。高性能混凝土，其推广应用对提高建设工程质量，降低工程全寿命周期的综合成本，对于进展循环经济，促进行业技术进步，推动混凝土行业结构调整具有重大意义。但在推广使用高性能混凝土的过程中，要实事求是，因地制宜，结合当地的经济社会进展水平、资源环境条件和工程特点，确定本地区本