浅谈高性能混凝土的应用及发展
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高性能混凝土的应用及其发展(全文)模板一:正文:一:引言高性能混凝土是一种具有优异性能和广泛应用前景的建筑材料。
近年来,随着科技的进步和人们对建筑质量要求的不断提高,高性能混凝土在工程领域中的应用越来越广泛。
本文将详细介绍高性能混凝土的应用及其发展。
二:高性能混凝土的定义和特点高性能混凝土是一种具有极高抗压强度、良好的耐久性和抗渗透性能的混凝土材料。
其主要特点包括:抗压强度高、波动性小、耐久性好、抗渗透性强、抗冻性好等。
这些特点使高性能混凝土在工程领域中表现出了独特的优势。
三:高性能混凝土的应用领域1. 桥梁工程:高性能混凝土在桥梁工程中的应用非常广泛。
由于其优异的抗压强度和抗渗透性能,可以有效提高桥梁的使用寿命和安全性能。
2. 建筑工程:高性能混凝土在高层建筑、地下工程和重要建筑物的抗震加固中具有重要应用价值。
其高强度和耐久性能可以提高建筑物的承载能力和抗灾能力。
3. 水利工程:高性能混凝土在水利工程领域中的应用也非常广泛。
例如水坝、水管和水处理设备等建筑物的建造和维护中都需要使用到高性能混凝土。
四:高性能混凝土的发展趋势1. 新材料的研发:随着科技的进步,人们对高性能混凝土的要求也越来越高。
因此,研发出更加优异的高性能混凝土是未来的发展趋势之一。
2. 绿色环保:未来高性能混凝土的发展将更加注重环境保护和可持续性发展。
例如,利用废旧材料和再生材料制造高性能混凝土将成为发展的一个重要方向。
3. 技术应用的创新:随着科技的进步,高性能混凝土的制备技术也在不断改进和创新。
未来可能会出现更加先进和高效的制备工艺和设备。
附件:本文档涉及附件:无法律名词及注释:1. 抗压强度:混凝土材料在受到压力作用时的抵抗能力。
2. 耐久性:指混凝土材料在长期使用和外界环境作用下不发生损坏和破坏的能力。
3. 抗渗透性:混凝土材料对水、气体和其他外界物质的渗透能力。
模板二:正文:一:引言随着科技的发展和社会的进步,高性能混凝土作为一种新型建筑材料正逐渐受到人们的关注和重视。
高性能混凝土讲稿—高性能混凝土的发展与应用高性能混凝土是一种结构性材料,它具有很高的强度、耐久性和耐久性等特点。
近年来,随着我国经济的快速发展和城市化进程的加速,高性能混凝土逐渐成为建筑行业重要的材料之一。
本文将从高性能混凝土的概念、特点、发展历程和应用领域等方面进行探讨。
一、高性能混凝土的概念和特点高性能混凝土是一种新型的混凝土材料,通常指强度等级在C50以上、特别是强度等级在C70以上的混凝土。
它具有优异的抗压强度、耐久性、渗透性、抗冻融性、防火性、耐酸碱性、抗腐蚀性等特点。
具体包括以下几个方面:1.强度高:高性能混凝土的抗压强度比通常的混凝土高出数倍,同时有很好的耐压性。
2.耐久性好:高性能混凝土具有很好的耐久性,不容易受到气候、环境等因素的损害。
3.渗透性低:高性能混凝土渗透性低,它可以避免水的渗透和钢筋腐蚀。
4.防火性好:高性能混凝土的耐火性能好,不易受到高温、火灾等因素的影响。
5.耐酸碱性好:高性能混凝土抗酸碱性和腐蚀性好,它可以适应不同的环境。
二、高性能混凝土的发展历程高性能混凝土的发展历程可以追溯到20世纪60年代初期。
当时,随着钢筋混凝土结构应用的不断扩大,要求混凝土的强度和耐久性都得到提高,为此,高强混凝土材料的研究逐步得到推广。
40年代末期,美国耐用材料协会ACC和美国铁路协会ARA两个机构先后提供了高强混凝土和高性能混凝土的定义和标准,并开始推广应用。
欧洲国家在20世纪70年代后期加入了这一研究。
高性能混凝土经过多年的发展,已经成为世界性的一个热点研究领域。
近年来,国内研究人员和企业也开展了大量的高性能混凝土试验和应用研究,逐步在高速公路、大桥、港口、地铁、商业建筑等领域得到了广泛应用。
三、高性能混凝土的应用领域1.公路和桥梁工程:高性能混凝土在公路和桥梁工程中具有广泛的应用。
它可以用于高速公路、隧道和桥梁等结构,具有良好的承载能力和耐久性能。
2.建筑工程:高性能混凝土在建筑工程中逐渐得到了广泛的应用。
高性能混凝土的应用与发展趋势一、引言随着城市化和工业化的加速推进,建筑行业对于混凝土材料的要求也越来越高。
高性能混凝土作为一种新型的建筑材料,以其高强度、高耐久、高抗裂、高耐久性、高耐磨性、高耐化学侵蚀性等特点被广泛应用于各种建筑结构中。
本文将从高性能混凝土的定义、特点、应用领域、发展趋势等方面进行探讨。
二、高性能混凝土的定义高性能混凝土(High Performance Concrete,简称HPC)是指在传统混凝土基础上添加一定数量的高强度、高流动性、高活性的添加剂,使混凝土具有极高的强度、耐久性和耐久性,以满足各种工程所需的高性能材料。
三、高性能混凝土的特点1. 高强度:高性能混凝土的抗压强度通常在60MPa以上,是普通混凝土的2-3倍。
2. 高耐久性:高性能混凝土具有良好的耐久性能,可以在恶劣的环境下长期使用。
3. 高抗裂性:高性能混凝土在承受一定的荷载时能够保持较好的稳定性,不易发生裂缝。
4. 高流动性:高性能混凝土具有较好的流动性,能够填充混凝土结构中的各种细小空隙。
5. 高耐磨性:高性能混凝土的表面硬度较高,能够抵抗磨损。
6. 高耐化学侵蚀性:高性能混凝土具有较强的抗化学腐蚀性能,能够在酸碱环境下长期使用。
四、高性能混凝土的应用领域1. 桥梁工程:高性能混凝土能够满足各种桥梁工程对于结构强度和耐久性的要求。
2. 隧道工程:高性能混凝土能够在复杂的地质环境下保持较好的稳定性,同时还具有较好的耐久性。
3. 高层建筑:高性能混凝土能够满足高层建筑对于强度和稳定性的要求,同时还具有较好的防火性能。
4. 河堤工程:高性能混凝土能够承受河流水压和水流冲击,具有较好的抗侵蚀性能。
5. 航空港工程:高性能混凝土能够满足航空港工程对于结构强度和耐久性的要求,同时还具有较好的抗冻性能和耐久性。
五、高性能混凝土的发展趋势1. 智能化:高性能混凝土的生产过程将越来越智能化,通过智能化技术实现生产过程的自动化和可视化监控。
《高性能混凝土在桥梁工程上的应用技术研究》篇一一、引言随着现代桥梁工程建设的快速发展,高性能混凝土(HPC)以其出色的物理性能和耐久性能,在桥梁工程中的应用越来越广泛。
本文旨在探讨高性能混凝土在桥梁工程中的应用技术研究,包括其优势、应用现状、存在的问题及未来发展趋势。
二、高性能混凝土的优势高性能混凝土具有高强度、高耐久性、高工作性等优点,使得其在桥梁工程中具有显著的优势。
首先,其高强度特性使得桥梁结构更加轻巧,减轻了自重,增加了跨越能力。
其次,高耐久性使得桥梁结构能够抵抗各种恶劣环境条件的侵蚀,延长了使用寿命。
此外,高工作性使得混凝土在浇筑过程中具有较好的流动性和填充性,提高了施工效率。
三、高性能混凝土在桥梁工程中的应用现状目前,高性能混凝土在桥梁工程中的应用已经非常广泛。
例如,在大型桥梁工程中,HPC被广泛应用于主梁、墩身、桥墩等关键部位。
此外,HPC还被用于预制桥梁构件的生产,如预应力混凝土梁、箱梁等。
这些应用都充分体现了HPC在桥梁工程中的优势。
四、高性能混凝土应用技术研究针对高性能混凝土在桥梁工程中的应用,需要进行一系列的技术研究。
首先,需要研究HPC的配合比设计,以优化其力学性能和耐久性能。
其次,需要研究HPC的施工工艺,以提高施工效率和质量。
此外,还需要对HPC的长期性能进行评估,以确保其在实际使用中的安全性和耐久性。
同时,对于HPC的环保性能和可持续性能的研究也是必不可少的。
五、存在的问题与挑战尽管高性能混凝土在桥梁工程中的应用取得了显著的成果,但仍存在一些问题和挑战。
首先,HPC的成本相对较高,使得其在大规模应用中存在一定的经济压力。
其次,HPC的长期性能评估仍需进一步研究,以确保其在实际使用中的安全性和耐久性。
此外,HPC的环保性能和可持续性能也需要在应用过程中得到重视。
为了解决这些问题和挑战,需要开展一系列的研究工作。
六、未来发展趋势未来,高性能混凝土在桥梁工程中的应用将呈现出以下发展趋势。
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。
高性能混凝土的应用及前景高性能混凝土(High Performance Concrete,简称HPC)是一种在传统混凝土基础上经过工艺改进和配合比优化等措施制备的一种新型材料。
其相较于传统混凝土具有更高的强度、耐久性和施工性能。
高性能混凝土在世界范围内已经得到广泛应用,并且在未来的发展中有着很大的潜力。
高性能混凝土的应用范围非常广泛。
首先,在建筑领域,高性能混凝土可以用于制作高层建筑、大型桥梁和隧道等结构物。
由于其具有更高的强度和耐久性,可以减少结构物的断裂和腐蚀现象,提高结构的安全性和使用寿命。
其次,高性能混凝土还可以应用于修复和加固老化结构,如老桥梁、老房屋等。
通过利用高性能混凝土的优势,可以提高老化结构的承载能力和稳定性,延长其使用寿命。
此外,高性能混凝土还可以用于制作护坡、防洪堤坝和地下隔水墙等水利工程项目。
由于其耐久性好、抗渗性强,能够有效地提高水利工程项目的安全性和稳定性。
另外,在核工程领域,高性能混凝土也可以用于制作核电站壳体和辐射屏蔽墙等结构,由于其具有更高的抗压强度和辐射屏蔽性能,能够提高核工程项目的安全性。
高性能混凝土的应用前景非常广阔。
首先,随着城市化进程的加快,对于高层建筑和大型桥梁等高强度结构的需求将会逐渐增加。
高性能混凝土作为一种具备高性能材料特性的材料,将会在这方面发挥重要作用。
其次,在老化结构修复和加固方面,由于传统混凝土材料的耐久性差和施工性能低等问题,因此对于高性能混凝土的需求也将会不断增加。
另外,随着环境保护意识的增强,对于材料的耐久性和可持续性的要求也越来越高。
高性能混凝土由于其具有低渗透性和高耐久性等特点,能够有效降低维修和更换的成本,符合环境保护和可持续发展的要求,因此其在未来的发展中也将会有着广阔的前景。
然而,高性能混凝土仍然面临一些挑战和问题。
首先,高性能混凝土的制备和施工技术相对复杂,要求掌握一定的专业知识和经验。
其次,高性能混凝土的成本较高,因此在实际应用中仍然存在一定的经济压力。
高性能混凝土的现状与发展随着建筑业的不断发展,对于建筑材料的要求也越来越高。
在建筑材料中,混凝土是一种被广泛使用的材料,它在基础设施、建筑物和其他建筑工程中扮演着至关重要的角色。
近年来,高性能混凝土的应用越来越广泛,本文将从以下两个方面探讨高性能混凝土的现状与发展。
高性能混凝土的现状定义与分类高性能混凝土是指在正常工作条件下,相对于普通混凝土而言,具有更好的工作性能和耐久性能的混凝土。
高性能混凝土根据其组成成分的不同,可以分为以下三种:•硅酸盐型高性能混凝土:以粉煤灰、矿渣粉等矿物掺和材料代替部分水泥,以提高混凝土工作性能和抗裂性能;•纤维增强高性能混凝土:在混凝土中加入一定比例的钢纤维或合成纤维,以提高混凝土的拉强性能和抗震性能;•微型膨胀高性能混凝土:利用微型膨胀剂控制混凝土开裂,以提高混凝土的耐久性能和抗风化性能。
特点与应用高性能混凝土相较于普通混凝土,具有一定的特点和优势。
高性能混凝土的特点如下:•强度高:高性能混凝土的抗压强度、抗拉强度和抗弯强度较普通混凝土要高;•耐久性好:高性能混凝土的抗渗透性、抗冻融性和耐久性能较好;•工作性能好:高性能混凝土的可塑性和流动性好,可加工性、施工性和抗裂性较好。
高性能混凝土具有许多优点,因此在某些领域得到了广泛的应用。
高性能混凝土的应用领域包括:•高层建筑:高性能混凝土在高层建筑中应用广泛,它的强度高、耐久性好,可以满足高楼强度大、耐久性要求高的需求;•路桥工程:高性能混凝土作为桥梁、隧道等重要路桥工程的主要材料之一,其优越的性能保证了路桥的安全性与耐久性;•造船工业:高性能混凝土在造船工业中应用广泛,它具有轻量化、高强度的特点,可以提高船体结构的承载能力和韧性。
高性能混凝土的发展随着科技的发展和人们对建筑材料要求的不断提高,高性能混凝土也在不断发展。
高性能混凝土的发展主要表现在以下三个方面:优化材料组成高性能混凝土的组成成分对其性能有很大影响。
目前,优化材料组成已成为高性能混凝土发展的重要方向,优化的方法主要有以下几种:•新型掺合料:矿渣粉、粉煤灰、纤维等新型掺合料增加混凝土的力学性能、耐久性能和抗裂性能;•增强剂:超塑化剂和减水剂可以提高混凝土的流动性和可塑性;•水泥:采用高强度水泥可以提高混凝土的强度和耐久性。
高性能混凝土的发展和应用随着我国建筑规模的增大,建筑业最大宗的材料——混凝土的用量逐年增加,可是如何保证钢筋混凝土结构的耐久性和安全性,正受到关注。
高性能混凝土的出现较好的解决了这一问题。
以水泥作为胶凝材料的混凝土从发明以来,强度历经从低到高的历史。
随着早期混凝土结构使用时间较长后发现,因为材料问题导致的混凝土开裂、表层剥离、钢筋保护层脱落等质量问题的发生。
经研究发现,其原因不是由于强度不足,而是由于混凝土耐久性不良。
混凝土的耐久性已成为枝叶混凝土结构发展的难题。
随着科学技术的发展和人的需求增加,例如大坝、高架桥、港口码头的各类大型公共基础性建筑越来越多,解决混凝土耐久性不足已经摆在我们的桌面上。
一、什么是高性能混凝土高性能混凝土在 20 世纪 80-90 年代初,由欧美国家提出。
我国中国工程院吴中伟院士在《高性能混凝土》一书中进行了详细的阐述。
它是基于混凝土结构耐久性为主的一种新的理念,它以耐久性为设计目标辅以其它应用性能。
这种混凝土有可能为基础设施工程提供长达百年以上的结构安全寿命。
类似理念已经退出立即引起了业界非常关注。
经过近几十年的深入研究,高性能混凝土已初成体系。
高性能混凝土不是简单地改变配合比降低水灰比能达到的,这需要在原材料和生产过程中严格控制和制作。
我国《高性能混凝土应用技术规程》(CECS207-2006)还提到:处于多种劣化因素综合作用下的混凝土结构宜采用高性能混凝土。
根据混凝土结构所处的环境条件,高性能混凝土应满足下列一种或几种技术要求:(1)水胶比38.0CW;(2)56d龄期的6h总导电量小于1000C;(3)300次冻融循环后相对动弹性模量大于80%;(4)胶凝材料抗硫酸盐腐蚀试验的试件15周膨胀率小于0.4%,混凝土最大水胶比不大于0.45;(5)混凝土中可溶性碱总含量小于3.0kg/m3。
二、高性能混凝土对原材料的要求2.1 高性能混凝土对水泥的要求水泥的硬化是一个复杂的物理-化学过程。
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。
浅谈高性能混凝土的应用及发展摘要近年我国经济技术高速发展,综合国力显著提高,随着国家基础建设步伐的加快,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。
本文主要介绍了阐明了高性能混凝土的特性,高性能混凝土在工程建设中的应用,提出了高性能混凝土面临的几个问题及解决办法,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,高性能混凝土必将成为新世纪的重要建筑工程材料。
关键词:高性能混凝土;HPC的应用;HPC面临的问题及解决办法在波特兰发明水泥之后的100多年里,混凝土也取得了具大的发展,它是以水泥为胶结材由普通混凝土阶段逐渐发展到了高性能混凝土阶段。
在混凝土发展的过程中,他也渐渐的成为房屋建筑、桥梁、水利、公路等现代工程结构的首选材料,用量逐渐增大,已经成为土木工程中最大宗的人造材料。
有资料显示,我国现在每年混凝土用量约109立方米,而且随着我国近年来工业化、城市化进程的加快,其用量将继续快速增长。
但是现在建筑施工有了很大的发展和进步,其对混凝土的要求也越来越高,特别是在耐久性、工作性、强度和体积稳定性等方面。
而传统的混凝土在这些方面都有很多缺陷,已不能满足现在工程施工的需要。
令人庆幸的是自进入新世纪以来,各种新型混凝土也伴随着科学技术的快速发展而涌现出来。
它们都有一个共同特点,那就是作为最主要的建筑结构材料,其本身具有高强度、高工作性、高耐久性等性能,既具有高性能的特点。
这符合了现代建筑对施工材料的要求。
因此高性能混凝土是现代混凝土技术发展的必然结果,是混凝土的发展方向。
一、高性能混凝土的概念高性能混凝土(High Performance Concrete,HPC)是20世纪80年代末90年代初,一些发达国家基于混凝土结构耐久性设计提出的一种全新概念的混凝土。
它以耐久性为首要设计指标,利用现代技术,用优质水泥、集料、外加剂及活性掺合料制备的一种性能优良的新型混凝土.[1]有可为基础设施工程提供100年以上的使用寿命。
与传统的混凝土相比,高性能混凝土在高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等方面表现出良好的效果,因此被冠以“目前全世界性能最为全面的混凝土”的称号。
但是不同的国家或组织对HPC有不同的解释。
欧洲混凝土学会和国际预应力混凝土协会认为水胶比低于0.40的混凝土就可以称作是HPC。
而在日本,免振混凝土(或者称为流态的自密实混凝土)被认为是HPC。
另外,中国土木工程学会高强与高性能混凝土委员会将HPC定义为以耐久性和可持续发展为基本要求并适合工业化生产与施工的混凝土。
以上对HPC的解释不相同的原因是他们的侧重点不同。
例如,美国人对混凝土的强度和尺寸稳定性要求较高,但是欧洲学者更注重耐久性而日本专家侧更关心高工作性。
但是他们有一个共同特点,即HPC的高耐久性。
二、高性能混凝土的性能与普通混凝土相比,高性能混凝土具有如下独特的性能:1.耐久性。
高效减水剂和矿物质超细粉的配合使用,能够有效的减少用水量,减少混凝土内部的空隙,能保护钢筋不被腐蚀,在冻融化学物质侵蚀等恶劣环境下保持良好地状态,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。
2.工作性。
混凝土拌合物具有较高的流动性,混凝土在成型中不分离、不离析,易充满模型。
不坍落度是评价混凝土工作性的主要指标,HPC的坍落度控制功能好,在振捣的过程中,高性能混凝土粘性大,粗骨料的下沉速度慢,在相同振动时间内,下沉距离短,稳定性和均匀性好。
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,很少产生离析的现象。
3.力学性能。
由于混凝土是一种非均质材料,强度受诸多因素的影响,水灰比是影响混凝土强度的主要因素,对于普通混凝土,随着水灰比的降低,混凝土的抗压强度增大,高性能混凝土中的高效减水剂对水泥的分散能力强、减水率高,可大幅度降低混凝土单方用水量。
在高性能混凝土中掺入矿物超细粉可以填充水泥颗粒之间的空隙,改善界面结构,提高混凝土的密实度,提高强度。
4.体积稳定性。
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。
5.经济性。
高性能混凝土较高的强度、良好的耐久性和工艺性都能使其具有良好的经济性。
高性能混凝土良好的耐久性可以减少结构的维修费用,延长结构的使用寿命,收到良好的经济效益;高性能混凝土的高强度可以减少构件尺寸,减小自重,增加使用空间;HPC良好的工作性可以减少工人工作强度,加快施工速度,减少成本。
前苏联学者研究发现用C110~C137的高性能混凝土替代C40~C60的混凝土,可以节约15%~25%的钢材和30%~70%的水泥。
[2]虽然HPC本身的价格偏高,但是其优异的性能使其具有了良好的经济性。
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、高性能混凝土质量与施工控制(一)高性能混凝土原材料及其选用1.水泥。
高性能混凝土所使用的水泥必须符合以下几个要求:标准稠度用水量少,从而使混凝土在低水灰比试也同样能获得较好的施工性能;水热小且放热速度慢,以免混凝土因内外温差过大而产生裂纹;水泥粒子群的比表面积益大,粒子形状虽好为球形,粒子之间互相填充应达到最密实状。
2.细集料。
按照普通混凝土用砂石标准中的规定,细集料宜选用质地坚硬、洁净、级配良好的天然中、粗河砂。
实践表明,砂的粗细程度对混凝土强度有明显的影响,砂子越粗,混凝土的强度越高。
配制C50~C80的混凝土用砂宜选用细度模数大于2.3的中砂,对于C80~C100的混凝土用砂宜选用细度模数大于2.6的中砂或粗砂。
3.粗集料。
粗集料对高性能混凝土的性能是至关重要的。
首先高性能混凝土必须选用强度高、吸水率低、级配良好的粗集料,宜选择级配符合规范要求的表面粗糙、外形有棱角、针片状含量低的硬质砂岩、石灰岩、花岗岩、玄武岩碎石。
一般要求粗集料强度为混凝土强度的115倍~210倍或控制压碎指标值>10﹪。
这是因为粗集料的强度直接影响混凝土的强度,如果要求混凝土的强度较高,就必须使粗集料具有足够高的强度。
另外,粗集料的最大粒径以10mm~20mm为佳,最多也不能大于25mm,因为较小粒径的粗集料内部产生缺陷的几率减小,而与砂浆的粘结面积增大,且界面受力较均匀。
此外,粗集料还应注意集料的粒型、级配和岩石种类,一般采取连续级配,其中尤以级配良好、表面粗糙的石灰岩碎石为最好。
为了减小温度应力提高混凝土的体积稳定性,粗集料要有较小的线膨胀系数。
4.掺合料。
在高性能混凝土中水泥有很大的用量,但是其用量的增加会导致混凝土用水量和水化热加大,这样可以造成混凝土开裂和干缩率增大,从而严重影响了混凝土的性能。
这些问题可以用活性细料解决。
在配制高性能混凝土时,掺入一定量的活性细掺合料可以改善了混凝土中水泥石与骨料的界面结构,增大水泥浆的流动性,充分填充空隙,提高硬化后的水泥石强度、耐酸性、耐久性,从而显著改善混凝土的性能。
在高性能混凝土中常用的活性细掺合料有硅粉(SF)、磨细矿渣粉(BFS)、粉煤灰(FA)、天然沸石粉(NZ)等。
(1)粉煤灰(又称“飞灰”),来源于燃煤锅炉排出的烟道灰,它可以提高混凝土的抗渗性,显著改善混凝土拌合物的工作性,对延长构筑物的使用寿命有重要意义。
而含碳量低、细度低、需水量低的优质粉煤灰可用于配制高性能混凝土的粉煤灰。
粉煤灰在混凝土中有很多运用,例如:①填充骨料颗粒的空隙并包裹它们形成润滑层,产生“滚珠润滑”效应;②分散水泥颗粒,以便使其在混凝土柱均匀分布;③粉煤灰和氢氧化钙结晶发生化学反应,生成具有胶凝性质的产物,可改善混凝土的性能指标;④粉煤灰可以使水化速度减缓,减小混凝土因水化热引起的温升,进而防止混凝土产生温度裂缝。
(2)矿渣能提高混凝土的工作性和耐久性,它是高炉炼铁排出的熔融矿渣在高温状态下迅速水淬冷却而成的。
用生产硅铁合金的过程中产生的烟道灰提炼出来的硅粉具有很高的活性,可以填充到水泥或其他掺合料的间隙中去,并且在各种掺合料中对混凝土的增强作用最为显著,因此它也是制备超高强混凝土不可或缺的活性掺合料。
(3)硅粉又称硅灰。
在生产硅铁或硅钢等合金的过程中会产生一种颗粒极细的硅物质,它就是硅粉,可在排放的烟气中收集。
硅粉主要由玻璃态球形颗粒组成,它非常微小、表面光滑,直径为0.1μm~1.0μm,一般比表面积为18500㎡/kg~20000㎡/kg,主要化学成分为二氧化硅。
制备混凝土时掺加少量硅粉,可以显著提高混凝土的一些物理力学性能,硅粉的适宜掺量为水泥用量的5﹪~10﹪。
硅粉的加入,对混凝土的性能的影响主要有:①改善了新拌混凝土的粘聚性、保水性,提高了需水量;②提高了混凝土的强度,增大了弹性模量和混凝土的干缩;③提高了混凝土的耐久性。
另外,在配制硅粉混凝土时必须注意:①由于硅粉的需水量比水泥大,在配制硅粉混凝土时,一般要掺加减水剂。
在选择减水剂时,应使之与所用的水泥具有相容性,否则,容易影响混凝土的工作性能。
同时,根据减水剂性能及需求的减水需求来选择合适的掺量。
②比表面积和活性SiO2含量是硅粉的重要指标,硅粉比表面积越大、活性SiO2含量越高,硅粉性能越好,配制硅粉混凝土需选择具有良好性能的硅粉。
③硅粉混凝土的干缩一般比普通混凝土大,配制高性能混凝土时应采取补偿收缩的措施,如掺加粉煤灰等。
5.外加剂。
制备高性能混凝土中一个重要原料是外加剂。
它包括减水剂、缓凝剂、膨胀剂、阻锈剂等。
其中减水剂是最重要的外加剂,它可以在低水灰比条件下增强混凝土的流动性,如果要使混凝土具有较大的坍落度,就必须使用减水率在20%以上的高效减水剂。
有时为了减少混凝土坍落度的损失,还要在混凝土中加入缓凝剂。
此外,由于高性能混凝土水胶比低,水泥颗粒间距小,能进人溶液的离子数量也少,因此减水剂对水泥的适应性表现更为敏感。
6. 配合比设计。
高性能混凝土配合比设计目标首先是高耐久性,并兼顾工作性与强度。
为此,世界各国学者均提出了各自的有关高性能混凝土配合比设计方法。
如P。
K。
Mehta和Aitcin推荐的高强度高性能混凝土配合比确定方法;法国路桥实验中心建议的有关高性能混凝土设计方法;日本阿部道彦采用的高性能混凝土配合比计算方法及Domone、Carbonari等基于最大密实度理论而提出的高性能混凝土配合比设计方法。
[3]高性能混凝土对原材料质量及配合比参数变化都较敏感,故配合比计算的精确度要求较高,为此,世界各国学者研究了高性能混凝土配合比设计的计算机化,例如清华大学博士研究生王德怀进行的“高性能混凝土配合比设计与质量控制的计算机化”课题研究;法国路桥实验中心提出的优化高性能混凝土配合比设计的RENE—LCPCTM软件等。