100年耐久性混凝土

公共建筑结构施工案例1 案例背景国家游泳中心位于北京市奥林匹克公园中心区西南角，工程占地62828平方米，赛时建筑面积为79532m2。

标准坐席17000个，其中临时坐席约13000个（赛后将拆除）。

该工程是2008年奥运会游泳、跳水、花样游泳、水球等项目的比赛场馆。

建筑总体布置为正方形，平面尺寸为177.338m×177.338m，其造型为“充满水的立方体”。

为了体现出不同形状的水滴充满整个空间的设计理念，屋面及墙体由延性空间刚框架结构构成水滴的骨架，里外两层刚框架分别外包ETFE膜，建筑外观体现出水滴的流动状态，整体像一个透明的“冰块”。

本工程地下两层，地上五层，地下深度为12米，地上檐口高度为30.587米。

墙体与屋面结构采用了“延性多面体刚框架结构体系”，建筑外墙的厚度为3.472m，内墙为3.472m和5.876m两种，屋盖结构厚度为7.211m。

墙体和屋面围护采用ETFE膜，内膜与外膜之间形成空气层，在炎热的夏季或寒冷的冬季，空气层会阻挡外界热、冷空气侵入场馆内，场馆内的空调设备就会在温差相对小的范围内进行微量调节，达到室内节能的目的。

国家游泳中心工程建筑设计新颖，结构设计独特，机电系统设计复杂，从设计到施工的大量自主创新科技亮点运用其中：这里有100年耐久性使用年限的混凝土结构，有创造性地采用了基于“气泡理论”的新型多面体空间刚架结构，有目前世界上覆盖面积最大的应用ETFE膜进行全封闭的外围护结构，有精度、水质、温度等均要求极高的比赛泳池，有温度、湿度、混响、防眩光等控制指标极其严格的比赛大厅室内环境，有布置在两层ETFE膜结构内部的大型LED灯光投影等等，是一项极具挑战性的工程。

2 施工技术特点2.1 耐久性100年的混凝土国家游泳中心工程混凝土结构设计年限100年，混凝土耐久性指标要求高，对于混凝土抗裂要求非常高。

目前，国内在公共建筑中尚属少见，必须从原材料的选择、施工过程的控制等方面进行严格管理，才可达到高性能混凝土所要求的耐久性长及工作性好的特点。

耐久性的概念与主要影响因素1. 混凝土结构的耐久性混凝土结构的耐久性是指在设计使用年限内，在正常维护下，必须保持适合于使用，而不需进行维修加固。

混凝土结构的设计使用年限根据结构的重要性按现行的有关国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》 (GB 50068) 的规定确定。

我国规定的设计使用年限分为 50 年和 100 年。

混凝土结构广泛用于各类工程结构中，如果因耐久性不足而失效，或为了继续正常使用而进行相当规模的维修、加固或改造，则将要付出高昂的代价。

保证混凝土结构能在自然和人为环境的化学和物理作用下，满足耐久性的要求，是一个十分迫切和重要的问题。

在设计混凝土结构时，除了进行承载力计算、变形和裂缝验算外，还必须进行耐久性设计。

混凝土结构的耐久性设计主要根据结构的环境类别和设计使用年限进行，同时还要考虑对混凝土材料的基本要求。

在我国，采用满足耐久性规定的方法进行耐久性设计，实质上是针对影响耐久性能的主要因素提出相应的对策。

2. 影响耐久性能的主要因素内部因素主要有：混凝土的强度、密实性、水泥用量、水灰比、氯离子及碱含量、外加剂用量、保护层厚度等；外部因素主要有：环境条件，包括温度、湿度、C02含量、侵蚀性介质等。

出现耐久性能下降的问题，往往是内、外部因素综合作用的结果。

此外，设计不周、施工质量差或使用中维修不当等也会影响耐久性能。

埋在混凝土中的钢筋，由于混凝土中的高碱性，会在钢筋表面形成氧化膜，它能有效地保护钢筋。

然而，大气中的 CO 2 或其他酸性气体，将使混凝土中性化而降低其碱度，这就是混凝土的碳化。

当混凝土保护层被碳化至钢筋表面时，将破坏钢筋表面的氧化膜。

此外，当混凝土构件的裂缝宽度超过一定限值时，将会加速混凝土的碳化，使钢筋表面的氧化膜更易遭到破坏。

钢筋表面氧化膜的破坏是使钢筋锈蚀的必要条件。

这时，如果含氧水份侵人，钢筋就会锈蚀。

因此，含氧水份侵人是钢筋锈蚀的充分条件。

钢筋锈蚀严重时，体积膨胀，导致沿钢筋长度出现纵向裂缝，并使保护层剥落，从而使钢筋截面削弱，截面承载力降低，最终将使结构构件破坏或失效。

分析高性能混凝土几个重要性能影响因素摘要：随着经济的发展，高性能混凝土的使用范围也随之不断增加。

高性能混凝土因耐久性较好、体积较为稳定、经济实用，所以在工程当中的重要性逐渐提高。

因此本文探讨了高性能混凝土几个重要性能影响因素。

关键词：高性能；混凝土；影响因素引言：在建筑行业的快速发展过程中，要求也在不断提高，无论是工艺、技术、材料等都需要不断的改进和创新才能满足发展需求。

尤其是近些年工程项目更加注重高性能混凝土的使用，所以我们必须对高性能混凝土的影响因素掌握清楚，保证施工质量。

1、高强混凝土与高性能混凝土高强混凝土与高性能混凝土有一定的关联，但也有很大区别。

我国规定强度等级达到或者超过C60的混凝土为高强混凝土（highstrengthconcrete）。

它对强度的要求很高，被广泛地应用于高层建筑、高耸建筑、大跨度结构等方面。

随着人们对混凝土的认识越来越深入，发现高强混凝土在使用中常常出现很多不利的现象，混凝土性能发生显著降低。

如结构脆性增大、抗震性能行降低，容易出现早期干缩开裂，大水化热等弱点。

随着结构使用年龄的增长，发现钢筋混凝土在一些恶劣的环境中，远远低于结构的设计使用年限就出现不同程度的破坏，比如钢筋锈蚀、路面开裂、结构渗水等。

而且从结构受力的角度来说，实际建筑也不需要那么高的强度。

因此人们开始侧重于研究以耐久性为主的混凝土――高性能混凝土（Highperformanceconcrete，简称HPC）。

高性能混凝土是指选用优质的原料，严格的施工工艺，一定数量的矿物细掺量，外加剂（主要是高效减水剂）等所制成以耐久性为主要指标，同时满足强度、和易性、耐久性以及经济性等要求的混凝土。

所以，高强混凝土不是高性能混凝土。

2、高性能混凝土几个重要性能影响因素2.1氯离子电通量试验对混凝土性能的影响渗透性决定混凝土材料的耐久性，电通量是评价高性能混凝土耐久性的一种有效的方法和指标，我们结合高性能混凝土配合比设计的主要技术指标（水胶比、含气量）及施工中常见的问题（集料含泥量）对混凝土的电通量受到的影响因素进行了试验。

高耐久性混凝土技术2.1.1 技术内容高耐久性混凝土是通过对原材料的质量控制、优选及施工工艺的优化控制，合理掺加优质矿物掺合料或复合掺合料，采用高效（高性能）减水剂制成的具有良好工作性、满足结构所要求的各项力学性能、且耐久性优异的混凝土。

（1）原材料和配合比的要求1）水胶比（W/B）≤0.38。

2）水泥必须采用符合现行国家标准规定的水泥，如硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥等，不得选用立窑水泥；水泥比22/kg。

，不应大于380m表面积宜小于350m /kg3）粗骨料的压碎值≤10％，宜采用分级供料的连续级配，吸水率＜1.0％，且无潜在碱骨料反应危害。

4）采用优质矿物掺合料或复合掺合料及高效（高性能）减水剂是配制高耐久性混凝土的特点之一。

优质矿物掺合料主要包括硅灰、粉煤灰、磨细矿渣粉及天然沸石粉等，所用的矿物掺合料应符合国家现行有关标准，且宜达到优品级，对于沿海港口、滨海盐田、盐渍土地区，可添加防腐阻锈剂、防腐流变剂等。

矿物掺合料等量取代水泥的最大量宜为：硅粉≤10％，粉煤灰≤30％，矿渣粉≤50％，天然沸石粉≤10％，复合掺合料≤50％。

）混凝土配制强度可按以下公式计算：5．≥f+1.645σf cu,kcu,0——混凝土配制强度（MPa）；f式中cu,0；——混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）f k,cuσ——强度标准差，无统计数据时，预拌混凝土可按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55的规定取值。

（2）耐久性设计要求对处于严酷环境的混凝土结构的耐久性，应根据工程所处环境条件，按《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T 50467进行耐久性设计，考虑的环境劣化因素及采取措施有：1）抗冻害耐久性要求：a）根据不同冻害地区确定最大水胶比；b）不同冻害地区的抗冻耐久性指数DF或抗冻等级；c）受除冰盐冻融循环作用时，应满足单位面积剥蚀量的要求；d）处于有冻害环境的，应掺入引气剂，引气量应达到3％～5％。

2）抗盐害耐久性要求：a）根据不同盐害环境确定最大水胶比；b）抗氯离子的渗透性、扩散性，宜以56d龄期电通量或84d氯离子迁移系数来确定。

高性能混凝土论文高性能混凝土的施工控制引言:高性能混凝土是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，这种混凝土有可能为基础设施工程提供100年以上的使用寿命。

区别于传统混凝土，高性能混凝土由于具有高耐久性、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、海港建筑等工程中显示出其独特的优越性，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，被认为是今后混凝土技术的发展方向。

目前正在施工的武汉到广州客运专线乌龙泉至花都段(设计时速350km/h)其主体结构就是采用的是高性能混凝土。

本文根据参加该段客运专线施工的实际经验，谈谈高性能混凝土的施工控制。

关键词:高性能混凝土;施工控制一、什么是高性能混凝土高性能混凝土到目前为止还没有统一的定义，一般认为高性能混凝土是指用常规的硅酸盐或普通硅酸盐水泥、砂石等做原材料，使用常规制作工艺，主要依靠高效减水剂和活性矿物掺合料配制的水泥混凝土。

高性能混凝土与普通混凝土相比有以下三个特点:1.1高工作度，这是工业化泵送施工的条件，一般坍落度应达到20?2cm，而且不产生过多的泌水。

1.2良好的物理力学性能，高性能混凝土应具有较高的强度和体积稳定性。

1.3长期的耐久性，这是高性能混凝土最重要的性能指标。

高性能混凝土应具有上百年而不是普通混凝土40,50年的使用寿命。

二、高性能混凝土实现的技术要点2.1低的水胶比，在保证工作度的情况下尽可能减少水的用量。

2.2使用高效减水剂以保证在水胶比比较低，胶结材料用量不多的情况下大的工作度。

2.3选择高质量的骨料，高性能混凝土对骨料的颗粒级配和粒径有着更严格的要求，要求细骨料应选用洁净的砂子，粗骨料应是高强、低吸水性的碎石。

2.4掺入活性矿物材料。

100年耐久性混凝土一、100年耐久性混凝土定义1.国家还未发布2.一般人认为100年耐久性混凝土为高工作性、高耐久性的混凝土二、改变观念1.普通混凝土的概念在大家的头脑中根深蒂固2.不能用普通混凝土的理念来理解100年耐久性混凝土，要以高性能混凝土的理念来认识。

三、100年耐久性混凝土技术路线：“双掺”。

四、100年耐久性混凝土原材料、配合比设计及施工1.原材料（1）水泥6种水泥水泥品种 100年耐久性混凝土用：普通硅酸盐及硅酸盐水泥水泥硬练 300 400 500 600 700水泥强度的演变软练 325 425 525 625ISO 32.5 42.5 52.5比表面积（300m2/kg）游离氧化钙≤1.0％A（非氯盐环境≤8.0％，氯盐环境≤10％）技术要求 C3碱含量≤0.8％cl-含量：钢筋混凝土≯0.10％，预应力混凝土≤0.06％（2）细骨料级配好中砂（细度模数2.6～2.8最好）C30 ≤3.0％细骨料含泥量C30～C45≤2.5％≥C50 ≤2.0％碱活性cl-含量≤0.02％（3）粗骨料碎卵石压碎指标值：≤16％（＜C30），≤12％（≥C30）沉积岩（水成岩）≤16％（石灰岩.砂岩）砼强度等级＜C30 变质岩或深成火成岩≤20％（片麻岩、石英岩、花岗岩）压碎指标值火成岩≤30％（玄武岩）沉积岩（水成岩）≤10％砼强度等级≥C30 变质岩或深成火成岩≤12％火成岩≤13％混凝土结构≤8％坚固性（5次循环质量损失率）预应力混凝土结构≤5％粗骨料二次破碎（鄂破、反击破）粒形好 1500kg/m3紧密空隙率：＜40％吸水率：＜20％碎石级配:二级或多级级配粒形≤10％（＜C30）针片状≤10％（C30～C45）≤8％（≥C50）几何性质：圆度（棱角度）、球度（颗粒表面积及其体积比）、表面组织（表面粗糙度）园盘状：b/a＞2/3,c/b＜2/3球状：b/a＞2/3,c/b＞2/3圆度、球度使用的简单方法叶片状：b/a＜2/3,c/b＜2/3棒状：b/a＜2/3,c/b＞2/3表面组织：探针测深度及高度碱活性（4）外加剂第一代第二代第三代减水率高 30％以上普通减水剂高效减水剂聚羧酸坍落度损失小（30：180，60：150）（木钙）（FDN. UNF）适量引气（非抗冻≥3.0，抗冻≥4.5）减水率:8％以上减水率:15％以上保水性好（5）矿物外加剂（矿物掺合料）350m2/kga 粉煤灰C50以下≤5.0％（8.0％）烧失量C50及以上≤3.0％（5.0％）含量≤3％SO3cl-含量≯0.02％MgO含量≤14％≤4％SO3b 磨细矿渣 350～500m2/kg烧失量≤3.0％cl-含量≯0.02％比表面积18000 m2/kg，烧失量≤6.0％含量≥85％c 硅灰 SiO2cl-含量≯0.02％d 复合增强剂比表面积800 m2/kg作用机理：①粉体效应②火山灰效应③滚动效应④微填充效应（6）水：a 混凝土拌合水应满足下表要求：b 用拌合水和蒸馏水（或符合国家标准的生活饮用水）进行水泥净浆试验所得的水泥初凝时间差及终凝时间差均不得大于30min，其初凝和终凝时间尚应符合水泥国家标准的规定。

混凝土使用寿命及维护一、前言混凝土是一种广泛应用的建筑材料，其可靠性和耐久性是一座建筑物长期稳定使用的重要保障。

本文旨在介绍混凝土的使用寿命及维护，以帮助建筑师和工程师更好地了解混凝土的特性，从而更好地设计、建造和维护建筑物。

二、混凝土的使用寿命1. 混凝土的定义混凝土是由水泥、砂子、碎石和水等原材料按一定配比混合制成的材料。

混凝土的主要特性是强度和耐久性。

2. 混凝土的使用寿命混凝土的使用寿命取决于多种因素，包括混凝土强度、环境条件、使用条件等。

一般情况下，混凝土的使用寿命为50年至100年之间。

3. 影响混凝土寿命的因素（1）混凝土强度：混凝土的强度越高，其使用寿命就越长。

（2）环境条件：混凝土在不同的环境条件下其使用寿命也不同。

例如，混凝土在高盐度环境下的使用寿命会较短。

（3）使用条件：混凝土在不同的使用条件下其使用寿命也不同。

例如，混凝土在高温、高湿的环境下易出现龟裂和开裂，从而影响其使用寿命。

4. 延长混凝土寿命的方法（1）采用高强度混凝土：高强度混凝土的使用寿命更长。

（2）采用优质的原材料：优质的原材料可以提高混凝土的质量，从而延长其使用寿命。

（3）采用防水材料：采用防水材料可以减少混凝土水分的渗透，从而延长混凝土的使用寿命。

（4）正确施工：正确施工可以避免混凝土在使用过程中出现龟裂和开裂等情况，从而延长其使用寿命。

三、混凝土的维护1. 混凝土的定义混凝土是一种高强度、高耐久性的材料，但在使用过程中仍然需要维护。

2. 混凝土的维护（1）清洁：混凝土表面应经常清洁，以去除表面的污垢和杂质。

（2）修复：混凝土在使用过程中可能会出现龟裂和开裂等情况，需要及时修复。

（3）防水：采用防水材料可以减少混凝土水分的渗透，从而延长混凝土的使用寿命。

（4）涂层：涂层可以增加混凝土表面的硬度和耐磨性，从而延长其使用寿命。

3. 混凝土维护的时间和频率混凝土维护的时间和频率取决于混凝土的使用情况和环境条件。

郑西铁路客运专线耐久性混凝土配合比设计摘要：本文讨论了hpc配合比设计全计算法在郑西铁路中的应用及应注意的问题关键字：客运专线 hpc配合比设计全计算法1概况我集团公司承建的郑西铁路客运专线华县北至新临潼段位于陕西省渭南市、西安市境内。

该项目混凝土按耐久性混凝土设计，设计寿命不低于100年。

传统混凝土配合比设计理论已不能满足要求，而要采用高性能混凝土（hpc）配合比设计理论，并综合考虑混凝土的工作性、强度和耐久性等问题，以满足施工及质量的要求。

2hpc配合比设计要点我标段hpc配合比设计的理论基础为王栋民、陈建奎教授所研究发展的hpc配合比设计全计算法。

2.1 hpc配合比设计的基本原则满足工作性的情况下，用水量要小满足强度的情况下，水泥用量少，细掺量多材料组成及其用量合理，满足耐久性及特殊性能要求掺加新型高效减水剂，改善与提高混凝土的多种性能2.2全计算法配合比设计的技术基础混凝土各组成材料（包括固、液、气三相）具有体积加和性；石子的空隙由干砂浆来填充；干砂浆的空隙由水来填充；干砂浆由水泥、细掺料、砂和空气所组成。

该模型假定混凝土总体积为 1m 3 (1000l)，由水、水泥、细掺料、空气、砂、石部分组成，对应的体积分别为 v w ，v c ，v f ，v a ，v s ，v g ，浆体体积（ve）=v w+v c+v f+v a，vs+vg （骨料体积）=1000- ve；干砂浆体积（ves）= v c+v f+v a+ vs。

在 hpc配合比计算时，式中ve和ves应根据原材料及现场施工具体确定，理论值可作为参考。

3c50hpc配合比设计实例以c50hpc配合比设计为例，来说明全计算法混凝土配合比设计步骤：我们假定 v e= 350； v es= 460，混凝土设计含气量4%。

原材料水泥采用冀东p.o42.5r低碱水泥，细集料采用渭河ⅱ区中砂，细度模数2.8；粗集料为蒲城尧山二级级配碎石，最大粒径25mm；外加剂为江苏苏博特聚羧酸高效减水剂，试验减水率26%,掺量（1.0%×胶体材料用量）；各原材料经检验符合《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》要求。

混凝土质量控制措施混凝土质量影响因素：混凝土原材料→混凝土性能（搅拌及运输）→混凝土模板→混凝土浇注及振捣→混凝土养护→混凝土防裂专项控制㈠、混凝土原材料控制高性能混凝土按100年使用年限对耐久性进行控制检验。

原材料按《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》、《客运专线铁路混凝土工程施工技术指南》、《时速350公里高性能混凝土技术条件》技术质量要求并由专人采购、专人管理，采购人员与施工人员对各种原材料有交接记录，做到可追溯性。

入场前严格按要求进行检验合格后进场，进场后复检。

堆放地点设明确标识，标识出材料名称、品种、生产厂家和生产日期，严防误用。

粗骨料分级采购、分级运输、分级堆放、分级计量，存放地地面全部硬化处理并有斜坡防止积水。

粉状料采用散料仓分别储存。

其中外加剂对高性能混凝土性能尤其关键，应严加控制，详细见高性能混凝土作业指导书。

㈡、混凝土性能控制1、混凝土的配料和拌制混凝土拌和物配料应采用自动计量装置，粗、细骨料中的含水量应及时测定，并按实际测定值调整用水量、粗、细骨料用量；禁止拌和物出机后加水。

混凝土在拌和时，应按选定的理论配合比换算成施工配合比，计算每盘混凝土实际需要的各种材料量。

减水剂可采用粉剂或溶剂型，采用粉剂型时宜在施工前14～18小时预先配制成所需浓度的溶液，粉剂在溶液中要求全部溶解均匀，不得有沉淀或结块。

为充分发挥减水剂的作用，在拌和时其溶液宜用后添法。

当采用溶剂型减水剂时，其含水量应计入拌和总用水量。

混凝土拌合物中不得掺用加气剂和各种氯盐。

⑴、混凝土原材料应严格按照施工配合比要求进行准确称量，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、掺合料等）±1%；外加剂±1%；骨料±2%；拌合用水±1%。

这是控制混凝土的关键。

⑵、搅拌混凝土前，应严格测定粗细骨料的含水率，准确测定因天气变化而引起的粗细骨料的含水量的变化，以便及时调整施工配合比。