国外混凝土技术
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喷射混凝土1、概况近年来国内外喷射混凝土技术以它简便的工艺,独特的效应,经济的造价,广阔的用途,在建筑工程领域内展示出旺盛的生命力。
1.1 喷射混凝土的特点喷射混凝土是借助喷射机械,利用压缩空气或其他动力,将按一定比例配合的拌合料,通过管道输送并以高速喷射到受喷面(岩石壁面、模板、旧建筑物)上凝结硬化而成的一种混凝土。
喷射混凝土不是依赖振动来捣实混凝土,而是在高速喷射时,由水泥及集料的反复连续撞击而使混凝土压密,同时又可采用较小的水灰比(常为0.4~0.45),因而它具有较高的力学强度和良好的耐久性。
特别是及混凝土、砖石、钢材有很高的粘结强度,可以在结合面上传递拉应力和剪应力。
喷射法施工还可在拌合料中加入速凝剂,使水泥在10分钟内终凝,使混凝土喷射后能立即获得强度。
喷射法施工可将混凝土的运输、浇注和捣固结合为一道工序,不要或只要单面模板。
可通过输料软管在高空、深坑或狭小的工作区间向任意方位施作薄壁的或复杂造型的结构,工序简单,机动灵活,具有广泛的适应性。
研究凝结时间可调、工作性良好、长期性能稳定的微膨胀抗渗防裂高性能喷射混凝土,解决隧道工程中混凝土材料的关键技术问题,已成为现代喷射混凝土发展的主要趋势。
1.2喷射混凝土技术的最新发展喷射混凝土是由喷射水泥砂浆发展起来的。
1914年在美国的矿山和土木建筑工程中首先使用喷射水泥砂浆。
1942年瑞士阿利瓦(Aliva)公司研制成转子式混凝土喷射机,1947年联邦德国公司研制成双罐式混凝土喷射机。
1948~1953年间兴建的奥地利卡普隆水力发电站的米尔隧洞最早使用喷射混凝上支护。
以后,瑞士、西德、法国、瑞典、美国、英国、加拿大、苏联、日本等国相继在土木建筑工程中采用了喷射混凝土技术。
我国冶金、水电部门于六十年代初期,即着手研究混凝土喷射机械及喷射棍凝土技术,1965年11月,冶金部建筑研究院及第三冶金建设公司合作,成功地在鞍钢弓长岭铁矿建成了一条用喷射混凝土支护的矿山运输巷道。
超高性能混凝土应用技术研究一、概述超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete,简称UHPC)是一种新型的高性能混凝土,它具有高强度、高韧性、高耐久性、高密实性、高抗裂性、高耐久性等优点。
由于其优异的性能,UHPC在桥梁、隧道、高楼大厦、核电站、航天器等领域得到了广泛的应用,成为了现代建筑中不可缺少的重要建材之一。
本文将围绕UHPC的应用技术进行研究,探讨其在不同领域中的应用案例,并分析其在实际应用中存在的问题及解决方案。
二、UHPC的优点1.高强度:UHPC的强度相比普通混凝土大大提高,其抗压强度可达到150MPa以上,抗折强度可达到20-30MPa。
2.高韧性:UHPC的韧性是普通混凝土的5-10倍,其抗裂性和抗冲击性能得到了明显提高。
3.高耐久性:UHPC具有优异的耐久性,其使用寿命可达到100年以上。
4.高密实性:UHPC的密实性优于普通混凝土,其孔隙率可控制在3%以下。
5.高抗裂性:UHPC的抗裂性能是普通混凝土的10-20倍,具有较好的自修复能力。
三、UHPC的应用案例1.桥梁领域UHPC在桥梁领域中的应用十分广泛,其高强度、高韧性、高耐久性等优点使其成为了桥梁建设中的理想材料。
以法国的米利桥为例,该桥梁的主桥面板采用了UHPC材料,其抗弯强度可达到20-30MPa,抗压强度可达到150MPa以上,有效地提高了桥梁的耐久性和安全性。
2.隧道领域UHPC在隧道领域中的应用也非常广泛,其高密实性、高耐久性等优点使其成为了隧道内衬材料的首选。
以中国的港珠澳大桥为例,该隧道采用了UHPC材料作为内衬材料,其密实性和耐久性得到了有效提高,能够有效地防止渗漏和腐蚀。
3.高楼大厦领域UHPC在高楼大厦领域中的应用也非常广泛,其高密实性、高强度、高韧性等优点使其成为了高楼大厦结构材料的首选。
以美国芝加哥的Sears Tower为例,该建筑采用了UHPC材料作为结构材料,其高强度和高韧性使得建筑具有较好的抗震性能和耐久性。
《国内外混凝土应用技术研究现状及发展趋势分析的另一角度》混凝土作为一种广泛应用于建筑、基础设施等领域的重要建筑材料,其应用技术的研究一直备受关注。
从传统的角度对国内外混凝土应用技术的研究现状及发展趋势进行分析已较为常见,然而,若从一个独特的角度切入,或许能带来更深入、更具启发性的见解。
在当今全球化的背景下,混凝土应用技术的研究呈现出多元化和跨学科的特点。
各国在混凝土原材料的选择与优化方面不断探索,致力于寻找性能更优异、成本更低廉的原材料组合。
高性能混凝土的研究与应用就是一个典型的例子。
高性能混凝土通过选用特殊的水泥品种、高效减水剂、优质骨料以及掺入特定的掺和料等手段,显著提高了混凝土的强度、耐久性、工作性等性能指标。
在发达国家,高性能混凝土已经广泛应用于高层建筑、桥梁、隧道等重要工程中,取得了显著的经济效益和社会效益。
各国也在积极研究开发新型的混凝土原材料,如矿物掺合料的开发与利用,如粉煤灰、矿渣粉、硅灰等,它们不仅能有效改善混凝土的性能,还能减少对自然资源的消耗,实现可持续发展。
另混凝土的配合比设计技术也在不断创新和完善。
传统的配合比设计方法主要基于经验和试验,但随着计算机技术的飞速发展,基于数值模拟和人工智能的配合比设计方法逐渐崭露头角。
通过建立混凝土性能与材料组成、工艺参数之间的数学模型,利用计算机强大的计算能力进行模拟和优化,可以快速得出最优的配合比方案,提高设计效率和准确性。
一些研究机构和企业开发了基于神经网络、遗传算法等智能算法的混凝土配合比设计软件,能够根据工程要求和原材料特性自动生成合理的配合比,为工程实践提供了有力的技术支持。
在混凝土施工技术方面,国内外也取得了诸多进展。
泵送混凝土技术的成熟应用极大地提高了混凝土的浇筑效率和施工质量。
随着泵送高度和距离的不断增加,泵送混凝土的性能要求也越来越高,因此对混凝土的流动性、可泵性、稳定性等方面的研究不断深入。
混凝土的自密实技术也得到了广泛关注和研究。
高性能混凝土的发展和应用X怡XX省交通科学研究院XX公司一、高性能混凝土的发展高性能混凝土(High performance concrete,简称HPC)是一种新型高技术混凝土,是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土。
它以耐久性作为设计的主要指标,针对不同用途要求,对下列性能重点予以保证:耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。
为此,高性能混凝土在配置上的特点是采用低水胶比,选用优质原材料,且必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂。
1、高性能混凝土的定义1950年5月美国国家标准与技术研究院(NIST)和美国混凝土协会(ACI)首次提出高性能混凝土的概念。
但是到目前为止,各国对高性能混凝土提出的要求和涵义完全不同。
美国的工程技术人员认为:高性能混凝土是一种易于浇注、捣实、不离析,能长期保持高强、韧性与体积稳定性,在严酷环境下使用寿命长的混凝土。
美国混凝土协会认为:此种混凝土并不一定需要很高的混凝土抗压强度,但仍需达到55MPa以上,需要具有很高的抗化学腐蚀性或其他一些性能。
日本工程技术人员则认为,高性能混凝土是一种具有高填充能力的的混凝土,在新拌阶段不需要振捣就能完善浇注;在水化、硬化的早期阶段很少产生有水化热或干缩等因素而形成的裂缝;在硬化后具有足够的强度和耐久性。
加拿大的工程技术人员认为,高性能混凝土是一种具有高弹性模量、高密度、低渗透性和高抗腐蚀能力的混凝土。
综合各国对高性能混凝土的要求,可以认为,高性能混凝土具有高抗渗性(高耐久性的关键性能);高体积稳定性(低干缩、低徐变、低温度变形和高弹性模量);适当的高抗压强度;良好的施工性(高流动性、高粘聚性、自密实性)。
中国在《高性能混凝土应用技术规程》(CECS207-2006)对高性能混凝土定义为:采用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。
《国内外混凝土应用技术的比较研究》混凝土作为一种广泛应用于建筑、基础设施建设等领域的重要材料,其应用技术的发展水平直接关系到工程的质量、性能和可持续性。
本文将对国内外混凝土应用技术进行深入比较研究,旨在揭示各自的特点、优势和差距,为我国混凝土应用技术的提升和发展提供有益的参考和借鉴。
一、国内外混凝土原材料的差异在混凝土原材料方面,国内外存在一定的差异。
国内混凝土原材料的选择相对较为传统和稳定。
常用的水泥品种主要有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥等,其质量和性能基本能够满足工程需求。
骨料方面,主要采用天然砂和碎石,经过严格的筛选和级配控制,以保证混凝土的强度和工作性能。
外加剂的应用也较为广泛,常见的有减水剂、引气剂、缓凝剂等,用于改善混凝土的和易性、流动性、耐久性等性能。
然而,与国内相比,国外在混凝土原材料的选择上更加注重创新性和多元化。
一些发达国家研发出了高性能水泥,如快硬水泥、低热水泥等,能够适应特殊工程环境和要求。
在骨料方面,广泛采用机制砂、再生骨料等,不仅减少了对天然资源的依赖,还提高了资源的利用率和可持续性。
国外对外加剂的研发和应用更加深入,开发出了许多具有特殊功能的外加剂,如高性能减水剂能够显著降低混凝土的用水量,提高混凝土的强度和耐久性;抗裂外加剂能够有效抑制混凝土的开裂等。
二、混凝土配合比设计的差异混凝土配合比设计是确保混凝土性能的关键环节,国内外在这方面也存在一定的差异。
国内混凝土配合比设计通常遵循相关的规范和标准,根据工程的要求和原材料的性能进行计算和调整。
设计过程中注重强度的保证,同时考虑混凝土的工作性能和耐久性。
在配合比优化方面,主要通过经验调整和试配试验来逐步改进,缺乏系统的理论指导和先进的设计方法。
相比之下,国外在混凝土配合比设计方面更加注重科学性和先进性。
采用了先进的计算模型和模拟技术,如有限元分析、离散元分析等,能够更准确地预测混凝土的性能和变形情况。
国外注重混凝土配合比的个性化设计,根据不同的工程需求、环境条件和材料特性,进行针对性的配合比设计,以实现最佳的性能组合。
国内外混凝土应用技术研究现状及发展趋势分析一、引言混凝土作为一种重要的建筑材料,在现代建筑中得到了广泛的应用。
随着建筑业的不断发展,混凝土应用技术也在不断创新和改进。
本篇文章将从国内外混凝土应用技术的研究现状和发展趋势两个方面进行详细的分析。
二、国内混凝土应用技术研究现状1. 高强混凝土技术高强混凝土是指强度达到100MPa以上的混凝土,具有优异的力学性能和耐久性能,可以用于桥梁、隧道、高层建筑等重要结构的建造。
近年来,国内高强混凝土技术得到了长足的发展,已经在多个工程项目中得到了应用,成为了混凝土技术的一个重要分支。
2. 高性能混凝土技术高性能混凝土是指强度在50MPa以上、耐久性能、抗渗透性等多项指标均优于普通混凝土的一种混凝土。
它具有优异的力学性能和耐久性能,可以用于桥梁、隧道、高层建筑等重要结构的建造。
目前,国内高性能混凝土技术已经较为成熟,已经在多个工程项目中得到了应用。
3. 纳米材料掺合技术纳米材料掺合技术是指将纳米材料掺合到混凝土中,以改善混凝土的性能。
纳米材料具有优异的物理、化学和力学性能,可以显著提高混凝土的强度、耐久性和抗裂性能。
目前,国内纳米材料掺合技术正在逐渐成熟,已经在一些工程项目中得到了应用。
4. 碳纤维增强混凝土技术碳纤维增强混凝土技术是指将碳纤维布或碳纤维条掺入混凝土中,以提高混凝土的强度和抗裂性能。
碳纤维具有优异的力学性能和抗腐蚀性能,可以显著提高混凝土的强度和耐久性。
目前,国内碳纤维增强混凝土技术正在逐渐成熟,已经在一些工程项目中得到了应用。
三、国外混凝土应用技术研究现状1. 自密实混凝土技术自密实混凝土技术是指利用掺有特殊添加剂的混凝土,在混凝土硬化后,自行形成微小气泡,使混凝土具有自密实的性能。
这种混凝土具有较高的抗渗性能和耐久性能,可以用于桥梁、隧道、高层建筑等重要结构的建造。
目前,自密实混凝土技术已经在国外得到了广泛的应用。
2. 自愈合混凝土技术自愈合混凝土技术是指利用特殊的添加剂,使混凝土在出现细小裂缝时,自行愈合。
国内外再生混凝土的应用现状及技术标准一、引言再生混凝土是指利用废弃混凝土和其他废弃材料进行再生利用,制成新的混凝土。
它不仅能够减少建筑垃圾的排放,降低环境污染,还能够节约原材料和能源,降低建筑成本。
近年来,再生混凝土的应用越来越广泛,成为建筑行业的一个重要发展方向。
本文将介绍国内外再生混凝土的应用现状以及技术标准。
二、国内外再生混凝土的应用现状1.国外再生混凝土的应用现状在欧洲,再生混凝土已经成为建筑行业的主流材料。
根据欧盟的相关统计数据显示,欧洲国家每年产生的建筑废弃物约有9.3亿吨,其中80%以上被回收利用,其中再生混凝土的应用量占到了30%左右。
在北美,再生混凝土的应用也相当普遍。
美国联邦公路管理局规定,建筑工程中至少要使用25%的再生混凝土。
加拿大也制定了类似的法规,规定建筑工程中要至少使用20%的再生混凝土。
2.国内再生混凝土的应用现状中国的建筑废弃物数量巨大,但再生混凝土的应用仍处于起步阶段。
目前,国内再生混凝土的应用主要集中在路面、路堤和水利工程等领域。
例如,北京市通州区的一条路就采用了再生混凝土,达到了环保节能和减少建筑垃圾的效果。
此外,江苏省南京市的一座大桥也采用了再生混凝土,未来还将有更多的工程项目采用这种材料。
三、再生混凝土的技术标准再生混凝土的技术标准是指对再生混凝土的物理、化学和力学性能进行检测和评估的标准。
目前,国内的再生混凝土技术标准主要参考了欧洲标准和美国标准。
1.欧洲标准欧洲标准主要包括EN 206和EN 12620两个标准。
EN 206是欧洲的混凝土标准,其中涉及到再生混凝土的使用,要求再生混凝土必须满足一定的物理、化学和力学性能指标。
EN 12620是欧洲的骨料标准,其中还包括了再生混凝土骨料的要求。
2.美国标准美国标准主要包括ASTM C33和ASTM C94两个标准。
ASTM C33是美国的骨料标准,其中还包括了再生混凝土骨料的要求。
ASTMC94是美国的混凝土标准,其中也涉及到再生混凝土的使用。
国内外再生混凝土的应用现状及技术标准一、前言再生混凝土作为环保建材,自问世以来便受到了广泛的关注。
随着建筑业的不断发展,再生混凝土的应用也不断得到推广。
本文将介绍国内外再生混凝土的应用现状及技术标准,以期为相关从业人员提供参考和借鉴。
二、国内再生混凝土的应用现状1.再生混凝土的定义再生混凝土是指利用废弃混凝土或其他建筑废弃物,经过破碎、筛分、清洗、再生等技术处理后,再次用于混凝土配制中的回收材料。
2.再生混凝土的应用范围再生混凝土广泛应用于各类建筑工程中,如房屋建筑、桥梁、道路、机场、码头、水利工程等。
此外,再生混凝土还可应用于各类基础工程、地下工程、隧道、地铁等建筑工程。
3.再生混凝土的应用优势(1)环保节能:再生混凝土的生产过程不需要开采天然资源,能够减少建筑垃圾对环境的污染,同时还能节省大量的能源。
(2)节约成本:再生混凝土的生产成本相对较低,能够节约大量的建筑材料和运输成本。
(3)提高使用寿命:再生混凝土的材料性能稳定,具有较好的抗压强度和耐久性,能够提高建筑工程的使用寿命。
4.再生混凝土的生产与应用标准目前,我国对于再生混凝土的生产和应用制定了一系列的标准。
其中,国家标准《再生混凝土》(GB/T 25177-2010)规定了再生混凝土的定义、分类、技术要求、检验方法、标志、包装、运输和储存等方面的内容。
此外,还有一些地方性的标准和规范,如《北京市再生混凝土标准》、《上海市再生混凝土技术规程》等。
5.再生混凝土的应用案例(1)北京市东城区南锣鼓巷地下空间工程:该工程采用了再生混凝土,能够有效地解决建筑垃圾处理问题,同时还能够提高建筑工程的使用寿命。
(2)上海市轨道交通16号线施工:该工程采用了大量的再生混凝土,在保证工程质量的同时,还能够节约大量的建筑材料和运输成本。
三、国外再生混凝土的应用现状1.欧洲再生混凝土的应用现状欧洲对于再生混凝土的应用十分重视,其再生混凝土的应用量已经占到了总混凝土消耗量的10%左右。
国内外水泥技术发展大趋势
国内外水泥技术发展的大趋势包括以下几个方面:
1. 环保水泥技术:随着环境问题的日益严重,国内外水泥技术发展趋势将更加注重环保性能。
例如,通过减少煤炭的使用、降低二氧化碳排放量等措施来减少水泥生产对环境的影响。
2. 粉煤灰掺合水泥技术:粉煤灰具有较低的能耗和二氧化碳排放量,能有效减少水泥生产的环境负担。
所以在未来的发展中,粉煤灰掺合水泥技术将得到更广泛的应用。
3. 新型水泥制备技术:新型水泥制备技术包括活性粉煤灰水泥、高强度水泥、矿渣粉掺合水泥等,这些新技术能够提高水泥的性能指标,满足工程建设对水泥的更高要求。
4. 混凝土技术的发展:随着建筑工程的快速发展,对混凝土性能的要求也越来越高。
因此,发展高性能混凝土、自修复混凝土、自密实混凝土等新型混凝土技术将成为水泥技术的发展方向。
5. 数字化水泥生产技术:通过引入智能控制、物联网、人工智能等技术手段,实现水泥生产过程的数字化、自动化管理,提高生产效率和质量,降低生产成本。
总之,未来水泥技术的发展将更加注重环保、高性能、智能化等方面,以满足工程建设对水泥产品的更高要求。
国外混凝土技术以水泥为胶凝材料生产的商品混凝土,今天已成为全世界各种各样结构工程建设首选的建筑材料,这主要是由它的经济性所决定:原材料来源广泛、便宜,施工与维修费用较低廉。
使商品混凝土技术向前推进的两大驱动力,是加快施工速度和改善商品混凝土耐久性。
西方工业国于40~70年代曾因为早期强度很高的水泥问世,而当时结构的设计强度尚不高,于是出现将商品混凝土以大水灰比、低水泥用量的方式生产,在满足强度要求的前提下易于施工操作,然而这给商品混凝土结构耐久性带来后患,尤其是当其暴露于侵蚀性环境工作的条件下。
在近些年来的进展中,最突出的就是添加高效减水剂制备的“超塑化拌合物”,即用水量较低,而流动性还非常好的拌合物,硬化后由于孔隙率小,因而强度高且耐久性优异。
为使暴露于侵蚀环境的钢筋商品混凝土结构寿命长久的目的,运用阻锈剂、环氧涂层钢筋和阴极保护等,也是同期出现,并且已为众所周知的先进技术途径。
除了加快施工速度和改善耐久性以外,第三种驱动力,即对环境友好的工业化材料,这方面在未来技术评价中的重要性正在日益增大。
本文以下列三方面作为技术评价的基准:A.材料与施工费用B. 耐久性C.对环境友好这里不打算对商品混凝土技术所有最新的进展做一综述,只从近三十年来笔者认为是较为重大的进展中有选择地进行一简短地回顾。
1、高效减水剂Malhotra在十七年前曾说过:商品混凝土技术多年来没有什么大的进展,40年代开发的引气是其中之一,它改变了北美商品混凝土技术的面貌;高效减水剂是另一个重大突破,它在今后许多年里将对商品混凝土的生产与应用带来重大的影响。
事实证明他的预见是正确的:超塑化商品混凝土、高性能商品混凝土的应用得到迅速发展,包括高强商品混凝土、高耐久性商品混凝土、高掺量粉煤灰或矿渣商品混凝土、自密实商品混凝土、水下抗分散商品混凝土、高性能纤维增强商品混凝土等。
60年代日本发明的萘磺酸盐与西德发明的磺化蜜胺树脂,是高效减水剂代表性产品。
阴离子的长链化合物吸附在水泥颗粒表面,通过电性斥力使其有效地分散在水中。
日本首先将这种商品混凝土用于高强桩的生产,七十年代于公路和铁路桥上采用了坍落度中等、强度在50~80MPa的商品混凝土梁;在西德,首先将高效减水剂用于水下不分散商品混凝土,改善粘稠拌合物的流动性,而无须变化水胶比。
由于两者可以同时兼顾,因此如今高效减水剂在全世界到处都用于生产高强、高流动性和耐久性的商品混凝土。
萘磺酸盐与磺化蜜胺树脂通常存在坍落度损失快的问题,虽然可以通过在现场后添加的方式来解决,但这样既费钱又费事。
1986年,日本人开发了长效的高效减水剂,它是含羧酸盐、酰胺或羧酸酐的水溶性化合物。
硅酸盐水泥水化形成的碱性溶液逐渐激活高效减水剂,生成水溶性分散剂,有助于坍落度长时间维持。
含有环状聚合物的聚羧酸高效减水剂的开发,使拌合物能够同时具有高流动度、坍落度长时间保持且高抗离析。
萘系与蜜胺系的长效减水剂商品现在也已问世。
2、高强商品混凝土和砂浆高强商品混凝土(>40MPa)首先用于30层以上高层建筑物的钢筋商品混凝土结构,因为这种建筑物下部三分之一的柱子,在用普通商品混凝土时断面很大。
除节省材料费用外,与钢结构相比,加快施工速度也是采用商品混凝土结构的重要特点,自美国芝加哥在1965年以50 MPa 商品混凝土浇注Lake Point Tower 的一些柱子以来,北美和其他国家到处都在用高强商品混凝土建造高层建筑。
芝加哥79层的Water Tower Place大楼柱子采用了60MPa商品混凝土;多伦多的Scotia Plaza Building和西雅图的Two union Square Building两座建筑物则分别有90 和120MPa强度的商品混凝土柱子。
为获得高强度,通常要借助高效减水剂将水胶比降到0.4以下,因此,同时获得的重要特性就是低渗透性,这是在侵蚀环境中保持长期耐久性的关键。
更多的高强商品混凝土应用是将耐久性,而不是强度作为首要的考虑。
海洋商品混凝土结构——大跨桥梁、海底隧道和离岸采油平台,是这种应用的实例。
高流动而不离析是超塑化、高强度商品混凝土发展的另一个原因,这类拌合物的工作度一般可用火山灰质或矿物掺合料,如硅粉、粉煤灰、稻壳灰与磨细矿渣来改善。
易于泵送和成型可以显著减少大工程,如配筋密集的钢筋商品混凝土或预应力商品混凝土高层建筑、离岸构筑物的施工费用。
CBC(化学粘结陶瓷)、MDF(无宏观缺陷)水泥制品和DSP(微粒压实产品)是新的一族高强水泥基材料,它们具有很高的抗压强度和弹性模量,但限于非结构应用。
为达到高强结构应用的高韧性要求,法国Richard等人开发出掺有钢纤维的活性粉末商品混凝土,实际是超塑化的活性粉末砂浆。
其水泥用量为1000Kg/m3;细砂与煅烧石英230 Kg/m3;水150~180 Kg/m3;和微纤维630 Kg/m3。
用机械压实的试件经400℃热处理后,抗压强度可达680 MPa 、抗折强度100 MPa、弹性模量75GPa。
现在预测活性粉末商品混凝土未来的发展还为时过早,因为尽管它的初始费用高昂、加工技术复杂,但在建筑业还是有适当的用途,特别是在高侵蚀环境中,大掺量的微纤维使其抗裂性能提高,保证了它的水密性。
3、高性能商品混凝土所谓高性能商品混凝土,开始是用于表征具有高工作度、高强度和高耐久性的商品混凝土。
因此高强商品混凝土和高性能商品混凝土的首要区别是后者强调高耐久性。
由于在严酷环境条件下,除非结构物在其服务过程不出现裂缝,否则就不可能获得与维持高耐久性。
所以这种商品混凝土必须设计成具备高度体积稳定性。
为了减少商品混凝土由于温度收缩和干缩产生的开裂,必须限制商品混凝土拌合物中的水泥浆含量。
Mehta和Actcin提出的高性能商品混凝土配合比设计方法限定总水泥浆量为商品混凝土体积的1/3;允许部分硅酸盐水泥用火山灰或有胶凝性的掺合料来代替。
Aïtcin曾预言:掺矿渣、粉煤灰、硅粉、亚粘土、稻壳灰和石灰石粉的三元混合水泥除了可以使高性能商品混凝土的制备更经济外,还能发挥它们的超叠作用,改善其新拌与硬化时的性质。
在1993年,美国商品混凝土学会下属的技术委员会提出一新的高性能商品混凝土定义:满足工程特殊要求的各种性能,可包括易浇捣而不离析,高长期力学性能、高早期强度、高坚韧性与高体积稳定性,或在严酷环境中使用寿命长久,并且匀质性良好的商品混凝土。
根据该定义,耐久性不是高性能所必须的,这样就会形成开发严酷环境下未必耐久的高性能商品混凝土的后果。
例如在公路工程中,美国有人就提出几种以高早强水泥用量在400 Kg/m3左右或更多的高性能商品混凝土拌合物配合比,Mehta认为:除非采取特殊的措施,否则这种商品混凝土是很容易因为温度收缩、自身收缩和干缩应力而开裂的。
显然,仅从加快施工速度出发,就可能对结构使用寿命造成危害。
所以建议在进行结构设计时,要考虑运行周期费用,而不是初始造价。
同时,有必要重新考虑一个问题,即长期耐久性成问题的商品混凝土,究竟是否能作为高性能商品混凝土进入市场?高性能商品混凝土技术正在世界各地成功地用于很多离岸结构物和长大跨桥梁的建造,Langley等人叙述了几种加拿大一长大跨桥梁所用的拌合物。
它们用于主梁、墩部和墩基,硅粉混合水泥用量为450 Kg/m3,水153L/ m3,引气剂160mL/ m3和高效减水剂3L/ m3。
其坍落度大约在200mm;含气量6.1%;1d、3d、28d抗压强度分别为35、52和82 MPa;基础和其他大块商品混凝土的混合水泥用量为307 Kg/m3,粉煤灰133 Kg/m3,用水量接近,但引气剂和高效减水剂掺量大幅度减小,坍落度约在185mm;含气量7%;1d、3d、28d和90d抗压强度分别为10、20、50和76 MPa。
根据加拿大和美国的透水性与氯离子快速渗透标准方法实验结果表明:两部分商品混凝土都呈现非常低的渗透性。
对高性能商品混凝土结构的施工,需要非常强调加强现场实验室试验和质量验收。
高性能商品混凝土发展的另一领域是高性能轻商品混凝土,相对于钢材,普通商品混凝土的强度/自重比很低,掺有高效减水剂的高强商品混凝土则大大提高了该比例;用有大量微孔的轻骨料代替部分普通骨料,就能进一步提高这个比例。
由于骨料的质量不同,密度为2000 Kg/m3、抗压强度在70~80 MPa的高性能轻商品混凝土在一些国家已经商品化并用于构件生产。
在澳大利亚、加拿大、日本、挪威和美国,高性能轻商品混凝土已用于固定式和漂浮式钻井平台;因为水泥浆和骨料之间的界面粘结强度高,它可以不透水,所以在侵蚀环境中能够很耐久。
采用掺10~15%硅粉甚至更高的混合水泥配制的超塑化商品混凝土,具有优良的粘附力,因此适用于湿喷的喷射商品混凝土进行结构修补,这也是高性能商品混凝土的应用领域之一。
4、自密实商品混凝土技术工人短缺和节省施工时间,是日本开发和应用自密实商品混凝土的主要原因。
由于这种商品混凝土要有足够的粘聚性,以保证其浇注过程不致离析,粉体需用量较大,如果全用水泥,容易导致开裂,因此粉煤灰、矿渣或石灰石粉的掺量通常较高。
如日本明石大桥的锚固墩290000方商品混凝土里均掺有150 Kg/m3石灰石粉。
在法国,预拌商品混凝土厂生产供应自密实商品混凝土,作为无噪音产品,可用于城市街区一带的商品混凝土浇注。
由于减小噪音、节约劳力并延长钢模板使用寿命,预制商品混凝土业也对其感到兴趣。
5、延长使用寿命的一些技术钢筋锈蚀已使得大量商品混凝土结构出现劣化。
除了上述高性能商品混凝土以外,还有一些技术,包括阻锈剂、环氧涂层钢筋、阴极保护和商品混凝土表面的保护性涂层,分别叙述如下:阻锈剂——掺有2%亚硝酸钙将氯离子浓度的阈值提高到足以防止钢筋锈蚀的水平。
阻止阳极反应,例如亚硝酸钙,有将氯离子引起的阳极反应降低到最小的功能。
亚硝酸根离子相对接近钢材表面的氯离子量决定其是否能达到保护钢筋免于锈蚀,提出达到使钢筋不锈蚀的氯/亚硝酸盐之比要小于1.5。
Nmai等人认为阳极阻锈剂,包括亚硝酸钙,有一系列局限性。
他们研究了一种胺基脂,不仅有降低氯离子穿透商品混凝土保护层能力的作用,还能在钢材表面形成一保护膜。
对浸泡在6%氯化钠溶液中,预先处理使商品混凝土梁存在裂缝的初步研究表明:以胺基脂为阻锈剂,用量为5 L/ m3商品混凝土,其阻锈作用要优于以亚硝酸钙为阻锈剂,用量为20 L/ m3的效果。
看来有必要进一步研究,以确定不同阻锈剂的局限性和长期使用效果。
环氧涂层钢筋(ECR)——美国在七十年代就将其用于桥面板;八十年代用于停车场坡道。
估计大约有27000座桥面板采用了ECR。
大部分处于冬季使用除冰盐地区。
有些情况下,使用效果不能令人满意。