高性能混凝土技术进展
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高性能混凝土发展现状高性能混凝土是指在常规混凝土的基础上通过添加适量的掺合料和特殊的调整剂等措施,使其具有更好的力学性能和耐久性能的一种建筑材料。
在建筑领域广泛应用,以满足各种特殊工程的需求。
高性能混凝土的发展可以追溯到20世纪80年代。
当时,世界各地的研究人员开始不断探索改善混凝土的性能,以解决常规混凝土在一些特殊工程中存在的问题。
高力高性能混凝土出现后,为工程质量提供了一种全新的解决方案。
目前,高性能混凝土在世界范围内得到了广泛应用,并取得了显著的成果。
以下是高性能混凝土发展现状的几个方面:首先,高性能混凝土在力学性能上具有显著优势。
相比常规混凝土,其抗压强度、抗折强度和抗冲击性能都具有较高的数值。
这使得高性能混凝土在高层建筑、大跨度结构和重要设施等工程中得到广泛应用。
其次,高性能混凝土在耐久性能方面有显著的提升。
通过选择合适的掺合料和调整剂,并通过适当的配合比设计,可以有效地提高混凝土的耐久性。
高性能混凝土在抗氯离子渗透、抗硫酸盐侵蚀和抗碱骨料反应等方面表现出色。
此外,高性能混凝土在施工性能上也有所突破。
采用高性能混凝土可以大大减少施工工序,提高施工速度,减少人工成本。
同时,高性能混凝土还具有较好的自流性,可减少气孔和缺陷,提高工程质量。
最后,高性能混凝土还在不断的创新发展中。
研究人员正在致力于进一步提高高性能混凝土的力学性能、耐久性能和施工性能。
例如,一些研究机构正在探索使用纳米材料和高性能钢纤维等技术来增强混凝土的性能。
同时,随着绿色建筑理念的兴起,研究人员也在研究如何减少高性能混凝土的环境影响。
总之,高性能混凝土在建筑领域的发展前景广阔。
随着科技的不断进步和各种新材料的不断涌现,相信高性能混凝土将会在未来得到更广泛的应用。
高性能混凝土的研究与发展现状摘要随着我国改革开放和现代化进程的加快,我国的建设规模正日益增大,如何保证建筑工程质量的同时也能使工程能长久的安全使用下去,日益受到各级政府和社会各界的广泛关注.在众多的土木工程建设中,混凝土的应用面之广,使用次数之多是很少见的。
尤其中近年来,一种较新的混凝土技术正在快速发展并且运用到许多实际工程项目中,那就是高性能混凝土。
高性能混凝土(High Performance Concrete,HPC) 由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性,被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土,至今已在不少重要工程中被采用,特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程.本文主要介绍了高性能混凝土发展的历史背景及目前国内外的研究现状,阐明了高性能混凝土的特性,列举了高性能混凝土在国内外研究应用中的重要成果,并对其发展趋势作出展望。
随着我国建筑向高层化、大型化、现代化的发展,HPC必将成为新世纪的重要建筑工程材料。
关键字:高性能混凝土;耐久性;体积稳定性, 混凝土技术, 高性能混凝土AbstractWith the speeding up of reform and opening up and modernization in our country, the construction scale is increasing in our country, how to ensure the quality of construction projects at the same time can also make the project to the safe use of down for a long time, the increasingly wide attention by the governments at all levels and the social from all walks of life In many civil engineering construction, the concrete application of the wide, use frequency is very rare Especially in recent years, a relatively new concrete technology is rapidly developing and applied to many practical engineering projects,which is of high performance concrete.High Performance Concrete (High Performance Concrete,HPC)with High durability,High workability and High strength and High volume stability of many good properties, such as is thought to be the world most comprehensive Performance of Concrete, has been adopted in many important projects, especially in high-rise building harbour bridge construction and other projects.This paper mainly introduces the historical background of the development of high performance concrete and the current research status at home and abroad, expounds the characteristics of the high performance concrete, lists the important achievements of the research on application of high performance concrete at home and abroad,and the trend of the development outlook With the development of our country large-scale modernization construction to upwards, HPC will become the important construction material of the new century.Key words: high performance concrete;Durability; V olume stability of concrete technology,high performance concrete目录摘要 (I)Abstract .......................................................................................................................... I I 第1章绪论 (4)1。
超高性能混凝土应用进展
超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,简称UHPC)是一种新型的工程材料,具有卓越的力学性能和耐久性。
自UHPC问世以来,其在建筑工程、桥梁工程、隧道工程等领域的应用逐渐得到了推广和发展。
在建筑工程中,UHPC可以用于制作大跨度梁、薄壁构件和薄板等。
由于其高强度和耐久性,UHPC可以减少构件截面尺寸,提高建筑结构的整体性能。
UHPC还可以用于制作精密构建,如建筑表面装饰、雕塑和纪念碑等。
在桥梁工程中,UHPC可以用于制作连续梁、箱梁和斜拉桥等关键构件。
由于其高强度和耐久性,UHPC可以减少构件数量和重量,提高桥梁的承载能力和抗震性能。
UHPC还可以通过模块化设计和预制技术快速建设桥梁,提高施工效率和质量。
除了上述领域,UHPC还可以应用于其他工程领域,如海洋工程、水利工程和地下工程等。
在海洋工程中,UHPC可以用于制作海洋平台、堤坝和船闸等。
在水利工程中,UHPC可以用于制作堰坝、水库和水电站等。
在地下工程中,UHPC可以用于制作深基坑、地下车库和地下管廊等。
随着UHPC在工程领域的应用进展,相关技术和标准也在不断发展和完善。
目前,国内外已经建立了一系列UHPC的技术规范和测试方法,用于指导UHPC的生产和应用。
UHPC的研发机构和生产企业也在积极开展合作,共同推动UHPC的产业化进程。
超高性能混凝土在建筑工程、桥梁工程、隧道工程等领域的应用进展迅速。
随着相关
技术和标准的完善,相信UHPC将在未来的工程领域中发挥更大的作用,为人们创造更安全、更美观和更耐久的建筑环境。
混凝土材料的高性能化发展趋势是什么混凝土作为建筑工程中最常用的材料之一,其性能的不断提升对于工程质量和可持续发展具有重要意义。
随着科技的进步和工程需求的不断提高,混凝土材料正朝着高性能化的方向发展。
高性能混凝土(High Performance Concrete,简称 HPC)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新型高技术混凝土。
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。
在强度方面,高性能混凝土具有更高的抗压、抗拉和抗弯强度。
这使得在相同承载要求下,可以减小构件的尺寸,从而减轻结构自重,增加建筑的使用空间。
例如,在高层建筑和大跨度桥梁中,高强度混凝土的应用能够有效减少柱子和梁的尺寸,增加建筑物的内部空间和美观性。
耐久性是高性能混凝土的一个关键特性。
在恶劣的环境条件下,如海洋环境、化学腐蚀环境和冻融循环环境等,普通混凝土往往容易出现劣化和损坏。
而高性能混凝土通过优化配合比、使用优质原材料和添加外加剂等手段,显著提高了抗渗性、抗化学腐蚀性和抗冻性等耐久性指标。
这大大延长了混凝土结构的使用寿命,减少了维修和重建的成本。
工作性的改善也是高性能混凝土的重要发展趋势之一。
良好的工作性意味着混凝土在搅拌、运输、浇筑和振捣过程中能够更加顺畅,不易出现离析和泌水等问题。
这不仅提高了施工效率,还保证了混凝土的均匀性和密实性,从而提高了混凝土结构的质量。
体积稳定性对于混凝土结构的长期性能至关重要。
高性能混凝土通过控制水泥的水化热、减少收缩和徐变等措施,有效地降低了混凝土在硬化过程中的变形和开裂风险。
这对于大型混凝土结构,如大坝和大型基础,尤为重要,能够确保结构的整体性和安全性。
在原材料的选择上,高性能混凝土更加注重品质和性能。
水泥方面,通常选用高强度、低水化热的水泥品种;骨料则要求具有良好的级配、高强度和低吸水率;矿物掺合料,如粉煤灰、矿渣粉和硅灰等的应用也越来越广泛。
国内高性能混凝土研究进展与趋势目录一、内容概括 (2)1. 高性能混凝土概述 (3)2. 研究背景与意义 (4)3. 国内外研究现状及差距 (5)二、高性能混凝土原材料研究 (6)1. 水泥类型与性能 (7)2. 矿物掺合料的应用 (9)3. 高效减水剂的进展 (10)三、高性能混凝土配合比设计研究 (11)1. 配合比设计原则与方法 (13)2. 优化算法及智能配比技术 (14)3. 耐久性与工作性平衡策略 (15)四、高性能混凝土性能特点研究 (16)1. 物理性能 (18)2. 化学性能 (19)3. 力学性能及抗裂性 (20)4. 耐久性能 (21)五、高性能混凝土应用现状与发展趋势 (22)1. 应用领域及案例分析 (24)2. 市场需求分析 (25)3. 发展趋势预测 (27)六、高性能混凝土技术挑战与对策 (28)1. 技术难题与挑战 (30)2. 解决方案与措施 (31)3. 政策支持与标准制定 (32)七、结论与展望 (33)1. 研究总结 (34)2. 未来研究方向与展望 (35)一、内容概括本篇文档主要探讨了国内高性能混凝土的研究进展与趋势,涵盖了高性能混凝土的定义、技术特点、材料选择、配合比设计、施工工艺以及性能评估等方面的最新研究成果和发展动态。
在高性能混凝土的定义方面,文档指出了其相较于普通混凝土具有更高的力学性能、耐久性和工作性能,能够在各种恶劣环境下保持良好的工程性能。
在技术特点上,文档强调了高性能混凝土的组成优化、颗粒级配、外加剂优化、掺合料利用和耐久性提升等特点,这些特点使得高性能混凝土在建筑工程中具有更广泛的应用前景。
在材料选择方面,文档讨论了骨料、水泥、矿物掺合料和水等关键组分的优质化选择,以及环保型材料的研发和应用,以提高高性能混凝土的环境友好性和资源利用率。
在配合比设计上,文档介绍了基于试验和数值模拟的优化方法,以实现高性能混凝土性能的最佳匹配和经济效益的最大化。
超高性能混凝土应用进展超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete, UHPC)是一种由优质的水泥、细砂、高性能混凝土摆动体(Superplasticizer)、外加剂等组成的混凝土,其强度和耐久性要比传统混凝土高出数倍。
注意,这里的性能不仅是指强度,还包括抗裂性、抗渗性和耐久性等方面。
近年来,UHPC在建筑、桥梁、隧道、码头等领域得到了广泛应用,并取得了显著的进展。
其主要应用如下:1. 高耐久性桥梁:由于UHPC具有出色的抗裂性和抗渗性,可以显著提高桥梁的耐久性。
UHPC可以用于制造桥梁的连接节点、悬臂部分和伸缩缝等部位,延长桥梁的使用寿命。
2. 超高层建筑:UHPC可以制作轻型、高强度的构件,提高建筑的整体抗风性能。
由于其材料的强度高、体积小,可以提高建筑的可用面积,节省建筑材料和减少地基负荷。
3. 隧道工程:UHPC可以作为防水层和耐久性涂层等,在隧道工程中减少水、气体和污染物的渗透,保护结构的长期稳定性。
4. 港口工程:UHPC可以制造高强度、高耐磨的码头构件,提高港口设施的使用寿命和抗风浪能力。
5. 配件制造:UHPC可以制造各种配件,如管道、槽、盖板等,用于地下维修、市政工程和水利工程等领域。
除了以上应用,UHPC还有很多潜在的应用领域,如核电站、高速铁路、航天航空等。
随着新材料和技术的不断发展,UHPC的性能和应用将进一步改善和扩展。
UHPC在建筑和工程领域的应用进展迅速。
它的出色性能和广泛应用前景使其成为未来材料领域的一个热点。
尽管UHPC在成本和施工技术等方面还存在一些挑战,但随着技术的进步和应用经验的积累,相信UHPC将成为建筑和工程领域的重要材料,推动行业的发展和进步。
高性能混凝土技术发展的一些动态和问题1 前言高性能混凝土是近期混凝土技术发展的主要方向,国外学者曾称之为21世纪混凝土。
挪威于1986年首先对此进行了研究,在1990年由美国国家标准与技术研究院(NIST)与美国混凝土学会(ACI)共同主办的一次研讨会上正式定名。
由于高性能混凝土具有综合的优异技术特性,引起了国内外材料界与工程界的广泛重视与关注。
十多年来,世界上许多国家相继投入了大量的人力、财力、物力进行该项研究与开发应用,使高性能混凝土技术取得了很大的进展,在原料的选择、配合比设计、物理力学性能、耐久性、工作性、结构性能以至应用技术等方面都取得了既有理论基础又有实用价值的科技成果,内容丰盈,实难在一文中罄书。
本文仅拟对高性能混凝土与高强混凝土的区别、高性能混凝土在性能上尚存在的问题及其改善的途径以及高性能混凝土的一个新进展——免振自密实混凝土三个方面,根据所见的国外技术文献和个人的一些认识作一基本介绍。
2 高性能混凝土就与高强混凝土有所区别高性能混凝土可以认为是在高强混凝土基础上的发展和提高,也可说是高强混凝土的进一步完善。
由于近些年来,在高强混凝土的配制中,不仅加入了超塑化剂,往往也掺入了一些活性磨细矿物掺合料,与高性能混凝土的组分材料个似,而且在有的国家早期发表的文献报告中曾提到:“高性能混凝土并不需要很高的混凝土抗压强度,但仍需达到55MPa(8000psi)以上”。
因此,至今国内外有些学者仍然将高性能混凝土与高强混凝土在概念上有所混淆。
在欧洲一些国家常常把高性能混凝土与高强混凝土并提(HPC/HSC)。
高强混凝土仅仅是以强度的大小来表征或确定其何谓普通混凝土、高强混凝土与超高强混凝土,而且其强度指标随着混凝土技术的进步而不断有所变化和提高。
而高性能混凝土则由于其技术物性的多元化,诸如良好的工作性(施工性),体积稳定性、耐久性、物理力学性能等等而难以用定量的性能指标给该混凝土一定义。
不同的国家,不同的学者因有各自的认识、实践、应用范围和目的要求上的差异,对高性能混凝土曾提出过不同的解释和定义,而且在性能特征上各有所侧重。
高性能混凝土技术发展与应用高性能混凝土(Highperformanceconcrete)是一种适应新时代潮流,符合现代建筑风格和经济形势的新型建筑混凝土,其建筑特点最显著的就是耐久性,面对不同使用使用情况,高性能混凝土的工作性、强度、体积稳定性、经济性都是经得起考验的。
1研究背景随着国际经济形势逐渐严峻,中国建筑行业难免面临一些窘境,建筑材料高强度材料造价太高、造价低的建筑材料使用性能又不符合标准、材料源的采集合成过于复杂等等一些建筑行业前后两难的问题,所以必须尽可能解决建筑行业的建筑原材料问题,因此高性能混凝土应运而生。
随着国外与国内乡村城市化发展,基础设施建设与人民娱乐设施的不断完善以及对疫情的警惕与防止,混凝土应用在百姓眼中已经十分普遍,但是在发展混凝土的同时一定要对其性能把握准确。
因此高性能混凝土对材料源,质量检验,配合比,坍落度,施工条件的要求比一般混凝土的要求更苛刻。
2研究生产材料高强度混凝土是我们根据普通混凝土研究比对,加之一定科学理论的基础提出的新概念。
顾名思义,就是要适应太空中极端的恶劣环境,可以作为建筑材料的新型混凝土。
高强度混凝土是与普通混凝土不同的创新性新能源材料,虽然都是混凝土,但在成分比例功能上却大不相同。
我们以研究普通混凝土的结构性质等为基础,深度挖掘一种可以利用生物资源制成的新型材料。
通过比对二者之间的结构和性质,得出了太空混凝土这一大胆设想。
废旧建筑中具有丰富的资源,若能应用新型原位资源的开发与利用技术,将会极大地将增强我们在建筑原地中“自给自足”的能力,减少对原生材料的依赖。
而高强度正是完美的利用这一概念。
如果能重复利用建筑场地的砖瓦,钢筋,木材,岩石等材料,加建筑垃圾和建筑土壤组成的,利用原建筑中的原位资源与原生材料的进行二次有机结合,其结果具有无限的可能性。
因此,高强度混凝土的成功研制将为人类的有机住房打下建筑基础和具体可操作性,也为建筑产业的振兴计划做出重大贡献。
高性能混凝土应用研究近年来,高性能混凝土作为一种新型建筑材料,得到了广泛的关注和应用。
它以其卓越的力学性能和优异的耐久性,成为了大型工程建设不可或缺的重要材料。
本文将从高性能混凝土的定义、特点、应用及研究进展等方面进行探讨。
一、高性能混凝土的定义高性能混凝土,即High Performance Concrete,简称HPC。
它是指在保持混凝土基本性能和施工性能的前提下,通过在原材料、配合比、工艺技术等方面进行优化,以提高混凝土的抗压强度、耐久性、抗裂性和变形性等指标,进而满足特殊工程要求的一种特殊混凝土。
二、高性能混凝土的特点与传统混凝土相比,高性能混凝土具有以下几个特点:1. 抗压强度高:高性能混凝土经过优化设计,在相同配比下能够获得更高的抗压强度,可以承担更大的荷载。
2. 耐久性好:高性能混凝土采用优质材料、合理的配合比和特殊的工艺技术,具备出色的抗渗透性和抗冻融性,能够保证混凝土的长期使用寿命。
3. 抗裂性强:高性能混凝土与普通混凝土相比,其内部微裂纹数量较少,抗裂性能更好,可以更好地抵抗开裂和变形。
4. 施工性能好:高性能混凝土在保持强度和耐久性的前提下,通过细化骨料、添加减水剂等手段,改善了其流动性和可泵性,提高了施工效率。
5. 环保性高:高性能混凝土采用了更多的粉煤灰、矿渣粉等替代材料,减少了对天然资源的开采和对环境的污染。
三、高性能混凝土的应用高性能混凝土广泛应用于各类重要工程中,包括桥梁、隧道、高层建筑、核电站、大型水利工程等。
主要体现在以下几个方面:1. 超高层建筑:高性能混凝土具有较高的抗压强度和较好的耐久性,能够满足超高层建筑对强度、稳定性和安全性的要求。
2. 桥梁工程:高性能混凝土在桥梁工程中得到广泛应用,以满足大跨度、大荷载和复杂工况下的结构要求。
3. 隧道工程:高性能混凝土的耐久性好,能够很好地抵抗地下水侵蚀和冻融循环的损害,是隧道工程的理想材料。
4. 水利工程:高性能混凝土可用于水利工程中的堤坝、水闸等设施,具备良好的抗渗透性和耐冲刷性。
高性能混凝土的发展和应用概述高性能混凝土是指具有优异性能的混凝土,其抗压强度、耐久性、抗裂性、耐化学侵蚀性和工作性能等指标均优于普通混凝土。
高性能混凝土的发展和应用,旨在提高建筑物的强度、耐久性、安全性和节能性,有利于推动现代建筑技术的进步,提升建筑品质,为城市的可持续发展做出贡献。
发展历程高性能混凝土的研究始于20世纪80年代,最初由法国的材料科学研究所研发。
90年代初,日本开始大量研究高性能混凝土的技术,推广应用并完善了相关标准。
此后,欧美、加拿大、韩国等国家也相继开始高性能混凝土的研究。
随着研究的深入,高性能混凝土的性能不断得到提高和升级,发展趋势也愈加明朗。
技术特点高性能混凝土相对于普通混凝土而言,有着如下的技术特点:1.抗压强度高。
高性能混凝土的抗压强度远高于普通混凝土,可达到100MPa以上。
2.耐久性好。
高性能混凝土的密实性和致密性好,抵御水侵蚀和化学侵蚀能力强,耐久性好。
3.抗裂性强。
高性能混凝土的力学性能稳定、伸缩性小,抗裂性强。
4.施工性能优。
高性能混凝土流动性好,施工性能优,便于浇筑,形成均匀、致密的混凝土结构。
5.环保节能。
高性能混凝土采用高强度水泥减少用量,降低二氧化碳排放,符合现代建筑节能环保的要求。
应用领域高性能混凝土的应用范围非常广泛,主要应用于以下领域:1.高层建筑:高层建筑需要承受较大的风荷载和地震荷载,高性能混凝土能够为建筑提供强大的支撑。
2.桥梁和隧道:高性能混凝土能够提供稳固的结构支撑力,增强桥梁和隧道的承载能力和稳定性。
3.水利工程:高性能混凝土可以满足渠道、坝体等水利工程中对耐久性、抗渗透、抗冲刷的要求。
4.航空航天工程:高性能混凝土的抗压性、抗裂性和耐久性能够保证航空航天工程长期稳定运行。
5.地下管道和储罐:高性能混凝土的耐腐蚀性和耐久性能够满足地下管道和储罐的使用要求。
作为一种优良建筑材料,高性能混凝土具有很多独特的技术特点和应用领域,可以广泛应用于各种建筑和基础工程中。
高性能混凝土技术进展摘要高性能混凝土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,给予以下保证:耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。
为了实现可持续发展,我们必须发展高性能混凝土,它是混凝土目前和未来的发展方向。
关键词:高性能;混泥土;技术;进展前言:随着科学技术和生产的发展,各种在严酷环境下使用的重大混泥土结构,如跨海大桥、海底隧道、海上采油平台、核反应堆等,以及有害废物处置与处理工程的建造需要在不断增加。
这些混泥土工程的施工难度大,耐久性要求高,一旦出现事故,则后果十分严重,修补耗资巨大。
同时,不少工业发达国家争面临一些钢筋混泥土结构的基础设施老化问题,需要投巨额资金进行修补或拆换。
目前国际上已广泛认识到,高性能混泥土由于具有高耐久性、高工作性和高强度性等特性,用高性能混泥土来替换传统的混泥土结构物和建造在严酷环境中的特殊结构,具有显著的经济效益。
美国、日本、法国、加拿大、挪威、因果德国等国家把高兴能混泥土作为跨世纪的新材料,已投入大量人力、物力进行研究和开发。
高性能混泥土至今已在不少重要工程中被采用,并在高层建筑、大跨度桥梁、海上平台、漂浮结构等工程中显示其独特的优越性,在工程安全使用期、经济合理性环境条件的适应性等方面产生了明显的效益,因此被各国学者所接受,被认为是今后混泥土技术的发展方向高性能混泥土是一种新型的高技术混泥土,它是应用现代混泥土科学技术来增加混泥土结构的安全使用寿命,减少因修补或拆除陈旧混泥土结构物造成的浪费和建筑垃圾;高性能混泥土可大量利用工业废渣和矿石,减少自然资源和能源的消耗,减少对环境的污染;高性能混泥土具有优异的工作性能,便于施工可节省劳力,减少振捣用电,降低环境噪声,等等。
因此高性能混泥土是混泥土可持续发展的出路。
高性能混凝土是近期混凝土技术发展的主要方向,国外学者曾称之为21世纪混凝土。
挪威于1986年首先对此进行了研究,在1990年由美国国家标准与技术研究院(NIST)与美国混凝土学会(ACI)共同主办的一次研讨会上正式定名。
由于高性能混凝土具有综合的优异技术特性,引起了国内外材料界与工程界的广泛重视与关注。
十多年来,世界上许多国家相继投入了大量的人力、财力、物力进行该项研究与开发应用,使高性能混凝土技术取得了很大的进展,在原料的选择、配合比设计、物理力学性能、耐久性、工作性、结构性能以至应用技术等方面都取得了既有理论基础又有实用价值的科技成果。
一、背景传统的混凝土虽然已有近200年的历史,也经历了几次大的飞跃,却面临着严峻挑战:(1)随着现代科学技术和生产的发展,各种超长、超高、超大型混凝土构筑物,以及在严酷环境下使用的重大混凝土结构,如高层建筑、跨海大桥、海底隧道、海上采油平台、核反应堆、有毒有害废物处置工程等的建造需要在不断增加。
这些混凝土工程施工难度大,使用环境恶劣、维修困难,因此要求混凝土不但施工性能要好,在浇筑时尽量不产生缺陷,还要耐久性好,使用寿命长。
(2)进入20世纪70年代以来,不少工业发达国家正面临一些钢筋混凝土结构,特别是早年修建的桥梁等基础设施老化问题,需要投入巨资进行维修或更新。
1987年美国国家材料咨询局的一份政府报告指出:在美国当时的57.5万座桥梁中,大约有25.3万座处于不同程度的破坏状态,有的使用期不到20年,而且受损的桥梁每年还增加3.5万座。
1991年在提交美国国会的报告“国家公路和桥梁现状”中指出,为修复或更换现存有缺陷桥梁的费用需投资910亿美元;如果拖延修复进程,费用将会增至1 310亿美元。
美国现存的全部混凝土工程的价值约6万亿美元,每年用于维修的费用高达300亿美元。
我国结构工程中混凝土耐久性问题也非常严重。
建设部于20世纪90年代组织了对国内混凝土结构的调查,发现大多数工业建筑及露天构筑物在使用25~30年后即需大修,处于有害介质中的建筑物使用寿命仅15~20年,民用建筑及公共建筑使用和维护条件较好,一般可维持50年。
(3)混凝土作为用量最大的人造材料,不能不考虑它的使用对生态环境的影响。
传统的混凝土原材料都来自天然资源。
每用1t水泥,大概需要0.6t以上的洁净水,2t砂、3t以上的石子;每生产1t硅酸盐水泥约需1.5 t石灰石和大量燃煤与电能,并排放1tCO2,而大气中CO2浓度增加是造成地球温室效应的原因之一。
尽管与钢材、铝材、塑料等其它建筑材料相比,生产混凝土所消耗的能源和造成的污染相对较小,混凝土本身也是一种洁净材料,但由于它的用量庞大,过度开采矿石和砂、石骨料已在不少地方造成资源破坏并严重影响环境和天然景观。
有些大城市现已难以获得质量合格的砂石。
另一方面,由于混凝土过早劣化,怎样处置费旧工程拆除后的混凝土垃圾也给环境带来威胁。
因此,未来的混凝土要从根本上减少水泥的用量,要更多地利用各种工业废渣作为原材料;必须充分考虑废弃混凝土的再生利用,未来的混凝土是高性能、耐久的。
耐久和高强都意味着节约资源。
“高性能混凝土”正是在这种背景下产生的。
二、基本特征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。
与普通混凝土相比,高性能混凝土具有如下独特的性能:1、高性能混凝土具有一定的强度和高抗渗能力,但不一定具有高强度,中、低强度亦可。
2、高性能混凝土具有良好的工作性,混凝土拌和物应具有较高的流动性,混凝土在成型过程中不分层、不离析,易充满模型;泵送混凝土、自密实混凝土还具有良好的可泵性、自密实性能。
3、高性能混凝土的使用寿命长,对于一些特护工程的特殊部位,控制结构设计的不是混凝土的强度,而是耐久性。
能够使混凝土结构安全可靠地工作50~100年以上,是高性能混凝土应用的主要目的。
4、高性能混凝土具有较高的体积稳定性,即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热,硬化后期具有较小的收缩变形。
概括起来说,高性能混凝土就是能更好地满足结构功能要求和施工工艺要求的混凝土,能最大限度地延长混凝土结构的使用年限,降低工程造价。
三、高性能混凝土质量的原材料和设计配合比控制高性能混凝土施工质量控制涉及原料、设计、施工工艺、气候环境等诸多因素,是一个全面而复杂的问题。
如下:1、熟悉施工图纸,认真领会设计意图。
通过同设计人员交换意见,并经过现场实地勘察,收集水文、地质、气象等原始资料,对施工图设计混凝土应承担功能作全面了解,并做好相应技术信息的收集准备工作。
2、全面收集原材料信息,精选原材料。
加强原材料管理,混凝土材料的变异将影响混凝土强度。
因此收料人员应严把质量关,不允许不合格品进场,另外与原材料不符及时汇报,采取相应措施,以保证混凝土质量。
(1)指定专人定期检查、测定各种原材料和生产状态,特别是对原材料的进料、储存、计量应全方位监控。
(2)配制C60级高强混凝土,不需要用特殊的材料,但必须对本地区所能得到的所有原材料进行优选。
除有较好的性能指标外,还必须质量稳定,即在一定时期内(至少在施工期内)主要性能没有太大的波动。
(3)为确保混凝土强度,必须采取措施将毛细孔填满,以增加混凝土的密实性。
因而,需要在砼配比中,加入微米级径增密处理的超细活性颗粒。
使其在水泥浆微细空隙中水化,减少和填充毛细孔,达到增强和增密作用。
(4)选择合适的需要掺入的高性能的外加剂。
目前,砼的外加剂品种较多,但高性能复合型外加剂国内尚不多见,故应作对比试验后确定。
3、设计合理的混凝土配合比。
合理的混凝土配合比由实验室通过实验确定,除满足确定、耐久性要求和节约原材料外,应该具有施工要求的和易性。
因此要实验室设计合理的配比,必须提供合格的水泥、砂、石。
水泥控制强度,砂控制细度、含水率、含泥量等,石控制含水率及含泥量等。
只有材料达到合格要求,才能做出合理的混凝土配合比,才能使施工得以正常合理的进行,达到设计和验收标准。
4、正确按设计配合比施工按施工配合比施工,首先要及时测定砂、石含水率,将设计配合比换算为施工配合比。
其次,要用重量比,不要用体积比,最后,要及时检查原材料是否与设计用原材料相符,这要求供方提供两份同样材料,一份提供给实验室,一份给工地,工地收料人员应按样本收料,如来料与样本不符,应马上向上级汇报,及时更改配合比(材料不合格不收料除外)。
进行混凝土强度的测定,以28天强度为准,为施工简便和质量保证,一般做7天试块等,以对混凝土强度尽量根据其龄期测定其发展,以明确确定其质量。
四、高性能混凝土质量的施工中控制1、在施工方案中事先确定施工缝预留位置,不能随意变更,施工缝的接槎处理一般情况下应在混凝土强度达到1.2Mp以上时,在已硬化的混凝土表面清除水泥浮浆和松动石子,将施工缝处混凝土表面凿毛,并用水冲洗干净,不得积水,再用高标号水泥砂浆浇抹表面后用混凝土细致捣实使新IS混凝土结合密实。
2、振捣方式的质量控制。
施工方要根据设计图纸及其施工规范等做好施工方案,并且及时向所有操作人员做好技术交底,预防因振捣方式不对而造成混凝土分层、离析、表面浮浆、麻面等质量问题,进而尽可能降低混凝土成型硬化后出现裂缝的概率,保证混凝土的耐久性。
3、二次振捣或多次搓压表面。
高强、高性能混凝土在拌制过程中,掺加多种外加剂及掺和料,一般情况下缓凝4小时左右,这段时间已浇混凝土表面因环境及水泥水化作用失水较多,容易产生收缩裂缝,经初凝前二次振捣或多次搓压表面,能有效防止表层裂纹,且通过留置的混凝土试块进行强度试验,强度提高5%左右。
4、在施工过程中出现下列情况之一应挖出混凝土。
不能保证混凝土振捣密实或对水工建筑带来不利影响的级配错误的混凝土料;长时间凝固、超过规定时间的混凝土料;下到高等级混凝土浇筑部位的低等级混凝土料。
5、在浇筑埋石混凝土的时候应该严格控制施工单位的埋石量、埋石大小并保证埋石洁净以及埋石与模板的距离,杜绝施工单位为了单纯提高埋石率而放弃质量。
在施工中努力确保埋石垂直和水平距离,以不影响振捣为原则,提高埋石混凝土质量。
6、浇筑完的混凝土必须遮盖来保温或防雨。
五、高性能混凝土技术发展的主要存在问题及其改善的途径(一)、自干燥引起的自收缩近年来,国外许多学者发现高强混凝土、高性能混凝土存在早期收缩开裂的问题。
其原因是由于在低水灰比或水胶比并掺入较多的具有相当活性的矿物细掺合料的混凝土中会产生自干燥(Self-drying或Self-desiccation)从而引起混凝土的自收缩,使混凝土内部结构受到损伤而产生微裂缝。
有关文献资料表明:水胶比低于0.3的混凝土,其自收缩值可高达200~400×10-6。
免振自密实混凝土由于含有较多的粉料量,当粉量达500kg/m3,其自收收缩值随龄期而减缓。