浅谈高性能混凝土
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浅析建筑施工中高性能混凝土的应用现状摘要:高性能混凝土的体积稳定性良好,早期强度高,易于浇筑和振捣,对环境的适应性强,即便遇到恶劣环境也能够保持稳定,由于综合性能突出,成为建筑工程中的重要施工材料。
高性能混凝土是建筑工程中常用的材料,也是高性能混凝土研究的一种应用方法。
关键词:建筑工程;高性能混凝土;施工方法引言影响高性能混凝土施工效果的细节较多,例如原材料的选择、制备及浇捣等方法。
因此,深入研究高性能混凝土的应用策略具有重要意义。
1.原材料的选取及质量控制1.1骨料骨料有粗骨料和细骨料两类,在选材时应严格控制各类骨料的直径,其中粗骨料的直径以4.75mm以上为宜,细骨料直径应在4.75mm以内。
若骨料的直径过小,则难以在混凝土中形成可靠的骨架,增加砂浆的用量,采用此类混凝土建设而成的结构缺乏稳定性和耐久性;若骨料的直径过大,则易发生离析,降低混凝土的硬度,也难以保证施工质量。
因此,在选择粗、细骨料时需严格控制直径。
此外,骨料中不可掺杂过多的杂物。
1.2添加剂添加剂的作用在于改善混凝土的性能,在高性能混凝土中,常用的添加剂是聚羧酸减水剂和蔡系减水剂,添加比例约1:20,不可过量使用添加剂,否则会影响高性能混凝土的坚实度。
添加前,需检验减水剂的性能,确认无误后,再按照添加比例控制用量。
1.3粉煤灰粉煤灰是工程中常用的矿物质材料,将其按比例掺入至高性能混凝土后,有利于提高混凝土的硬度;同时,粉煤灰的表观光滑、延展性好、直径小,掺入此类材料的混凝土具有更好的物理性能,方便施工,保证建筑结构施工质量。
2.应用要点2.1配合比设计科学配制是提升高性能混凝土应用效果的重要前提,需要先试配,从坍落度、强度多个方面分析试配结果,确定混凝土性能达到最低时对应的配合比,再以此为准称量原材料,保证各类材料的用量具有合理性。
2.2拌和(1)以设计的配合比为准,称量各类原材料的用量,掺料后充分拌和,产出高性能混凝土。
材料称量采用电子秤,水泥、外加剂的用量偏差不超过1%,集料和水的偏差不超过2%。
浅谈建筑工程中高性能混凝土施工技术摘要:高性能混凝土能有效的降低构件的截面尺寸,降低造价,节省材料费用,同时也提高了工程质量,使建筑物寿命期延长而且又能大幅度减少经济开支,在环境维护方面产生了积极的影响。
因而高性能混凝土是今后建筑工程中不可缺少的优质材料。
本文介绍了建筑工程中高性能混凝土的施工特点,提出了建筑工程中高性能混凝土施工质量控制措施。
关键词:高性能混凝土的施工特点及质量控制一、高强高性能混凝土概述伴随着社会技术的飞速发展,施工技术水平也在不断提高之中,混凝土结构工程也面临着承载力不断增大的影响。
基于这种情况,人们在工作中对结构的耐久性提出了更加严格的要求,因此,高强高性能混凝土作为一种新型高技术出现在建筑界施工领域中。
它的原理是在提高普通混凝土性能的基础上采用现代技术制作的混凝土。
它在配置上的特点是采用低水胶比,选用优质原材料,且必须掺加足量的矿物细掺料和高效外加剂,控制水泥用量,减少混凝土内部孔隙率。
这种混凝土所砌筑的混凝土结构在恶劣的环境中具有较长的寿命。
二、高强高性能混凝土施工特点在钢筋混凝土工程项目的施工中,高强高性能混凝土能够适应高层、超高层建筑结构的建设要求,同时还能够满足超荷载、大跨度的现代土木工程建设要求。
在现阶段的工程项目施工中,普遍存在着强度高、刚度大、耐久性能好的要求,同时在施工之中可以满足现代化的生产施工要求。
在高强高性能混凝土施工之中,主要有以下几方面特点:1、高强度混凝土的强度是根据不同的建筑结构需求来进行分析与配置,使得结构能够满足各种工程结构的荷载要求。
在过去的工程实践中,经过多种实验结果表明,当混凝土的强度从C40提高到C80的时候,一般而言具体价格节约了接近一半,但是其轴承的负荷能力却也增加了一倍,由于在施工的过程中具有减少截面积,降低了重量的优势,使得高强高性能混凝土成为建筑行业的青睐,在耐久性技术要求的基础上,逐渐发展成为一个高强度和高性能混凝土。
浅谈高性能混凝土在铁路工程中的应用■屠宝春■中铁七局集团第四工程有限责任公司,湖南邵阳422000摘要:高性能混凝土材料现在已经开始广泛应用于铁路施工中,在科技高速发展的今天,铁路施工材料也正在发生着巨大的变化,对铁路质量的要求越来越高,而如今最为普遍的观点认为,高性能能混凝土应用于现代化的铁路建设,能够更好地发挥高性能混凝土的特性,易成型,而且不易碎,又有很高强度的耐磨性能,成为铁路建设的新材料。
关键词:高性能混凝土铁路材料1高性能混凝土高性能混凝土这一概念的提出,已经有了十几年的历史,但是学术上至今没有一个确定和一致的解释以及定义,目前广泛的意见是,高性能混凝土的强度应该大于50-60M/Pa。
吴忠伟院士认为,需要依据具体的功用以及经济目方面定义,目前的高性能混凝土强度可能向着低强度的方向适当扩展,但是这种延伸不能破坏混凝土内部的结构特点,例如孔结构、界面结构、水化结构等结构特点,还要保证混凝土的耐久度,并且从以上几方面定义高性能混凝土。
而后进一步的定义明确为:高性能混凝土是一种新型的高水平的材料,通过大幅度的提升混凝土性能的基础上,利用新的混凝土技术,使用更加优质的原材料,严格控制质量的一种新型混凝土。
2高速铁路中高性能混凝土的施工特点及要求铁路特别是高速铁路在进行设计时需要一定标准,所以对高性能混凝土的材料也有一定的要求,为了能够更好地发挥高性能混凝土性能特点,延长铁路的使用寿命,提升铁路的质量,在铁路施工过程中对其中的高性能混凝土的使用需要以下具体的要求:2.1使用年限混凝土在使用年限上可以划分为三个具体的级别,分别是一级,二级以及三级,实际的施工使用年限分别为100年、60年和30年,不同的铁路可以通过自己设计的使用年限来分别选择高性能混凝土的设计以及使用的具体年限以及种类。
2.2抗冻性不同的确铁路根据当地的气候特点,严寒地区、寒冷地区以及微寒地区依据当地最冷月份的平均温度进行设计,在特别很冷的地区的铁路抗寒设计应该低于-80ħ。
浅谈高性能混凝土在桥梁工程中的运用【摘要】通常情况下,高性能混凝土由于其具有高强度、高耐久性以及高体积稳定性等众多的优秀特性,而因此被认为是当今世上一种性能最全面的混凝土。
目前已在许多重要工程中被广泛使用,尤其是公路、桥梁以及海港建筑等的工程中,呈现出了其特有的优越性。
【关键词】高性能混凝土;公路;桥梁;运用1.前言桥梁作为物流输送的主要动脉,其对于交通的正常运行能够起到不可缺少的支撑保障作用,可以称得上是世纪伟大的工程。
为了能使桥梁混凝土结构的耐久性得到保证,在桥梁工程的具体施工过程中,相关施工人员应该要掌握以高性能混凝土技术作为核心的综合型耐久性技术方法。
所谓高性能混凝土,是指一种比较容易浇筑和振捣的耐久性混凝土。
本文主要从高性能混凝土的历史演变过程及其特性来分析,研究其在桥梁施工中的应用,以期对同行有所帮助。
2.高性能混凝土的概念及其历史的演变过程高性能混凝土主要是指按照工程或者结构构件的实际要求,必须要满足强度、工作性以及耐久性三项基本要求,而且要按照工程或者结构构件的一些特殊需求,具有某一种特殊性能的现代新型高技术混凝土。
在上个世纪的80年代,为了解清楚当时混凝土在不同的用途中仍然存在的缺点及薄弱点,美国曾经向许多的土建工程单位进行广泛的综合调查分析,工程的类别涉及到基础、板、柱、公路、隧道、桥梁以及海港等,调查中提出了迫切改进以及提高混凝土性能的排序为:体积的稳定性、抗渗性、流动性、抗拉强度、护筋性、线膨胀系数等,此外,还需降低工程的成本[1]。
上述各种混凝土性能经过总结归纳之后就是强度、工作性以及耐久性三大类,美国最初为创造建设高性能的混凝土奠定了基础,指出了混凝土未来发展的方向。
而后日本开始“利用高强度的混凝土以及增强措施,开发出先进的混凝土新技术”的五年计划。
法国也提出了关于“混凝土新法”的国家科学研究项目。
在这三个国家之中,美国对于高性能混凝土的投入力度为最大。
最近几年来,我国也在国家的自然基金会和建设部的大力支持下,由清华大学进行组织科研、设计以及施工等单位制定出了高性能混凝土的研究开发计划,并且取得了多项良好的应用成果,近期还被建设部列入推广应用的新技术行列。
摘要 随着我国改革开放不断深入和现代化进程的加快, 我国的建设规模在不断壮 大,如何保证建筑工程质量、保证工程长久安全, 日益受到各级政府和社会各界 的广泛关注。 近年来,一种新型的混凝土技术正在快速发展并运用到许多实际工 程项目中,即高性能混凝土。 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。 本文简要介绍了高性能混凝土发展的背景及目前国内外的发展现状, 阐明了 高性能混凝土的概念及性能, 重点阐述高性能混凝土质量与施工控制要点, 还着 重介绍了绿色高性能混凝土和智能混凝土, 最后对高性能混凝土的发展前景作出 了展望。随着我国建筑向高层化、大型化、现代化的发展, “HPC”必将成为21 世纪的重要新型建筑工程材料。 关键词:高性能混凝土;高耐久性;高体积稳定性;高工作性
浅谈高性能混凝土 1. 高性能混凝土产生的背景和发展现状 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老 化问题,需要投入巨资进行维修或更新。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。在加拿大, 为修复劣化损坏的 全部基础设施工程估计要耗费 5 000亿美元。而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
建筑使用及维护条件较好,一般 可维持 50年。 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。 传统混凝土的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1 t硅酸盐水泥约需1.5 t石灰石和大量燃煤与 电能,并排放1t的CO2,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,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。 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, 如何处置费旧工 程拆除后的混凝土垃圾也给环境带来威胁。 因此,未来的混凝土必须从根本上减少水泥用量, 必须更多地利用各种工业 废渣作为其原材料; 必须充分考虑废弃混凝土的再生利用, 未来的混凝土必须是 高性能的,耐久的。耐久和高强都意味着节约资源。 “高性能混凝土 ”正是在这样 背景下产生的。 目前,高性能混凝土的发展主要有以下几个方向: ( 1) 绿色高性能混凝土 水泥混凝土是当代最大宗的人造材料, 对资源、能源的消耗和对环境的破坏 十分巨大, 与可持续发展的要求背道而驰。 绿色高性能混凝土研究和应用较多的 是粉煤灰混凝土, 粉煤灰混凝土与基准混凝土相比, 大大提高了新拌混凝土的工 作性能,明显降低了混凝土硬化阶段的水化热, 提高混凝土强度特别是后期强度。 而且,节约水泥,减少环境污染,成为绿色高性能混凝土的代表性材料。 ( 2) 超高性能混凝土 超高性能混凝土,如活性粉末混凝土( Reactive Powder con-crete,RPC,其 特点是高强度,抗压强度高达 300MPa,且具有高密实性,已在军事、核电站等 特殊工程中成功应用。 ( 3) 智能混凝土 智能混凝土是在混凝土原有的组分基础上复合智能型组分, 使混凝土材料具 有自感知、自适应、 自修复特性的多功能材料, 对环境变化具有感知和控制的功 能。随着损伤自诊断混凝土、 温度自调节混凝土、 仿生自愈合混凝土等一系列机 敏混凝土的出现, 为智能混凝土的研究、 发展和智能混凝土结构的研究应用奠定 了坚实基础。
2. 高性能混凝土的概念及性能 2.1 高性能混凝土的概念 关于高性能混凝土的定义或含义,迄今为止国际上尚没有一
个统一的理解, 各个国家有不同的理解。 我国著名的混凝土科学家吴中伟教授定义: 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, 对下列性能有重点的予以保证;耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性以 及经济合理性。为此, 高性能混凝土在配制上的特点是低水胶比, 选用优质原材 料,并除水泥、集料外,必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂。 1997 年 3 月吴中伟教授在高强高性能混凝土会议上又指出, 高性能混凝土应更多地掺 加以工业废渣为主的掺合料,更多地节约水泥熟料,提出了绿色高性能混凝土 (GHPC )的概念。 中国土木工程学会高强与高性能混凝土委员会将高性能混凝土定义为以耐 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。 与传统的混凝 土相比,这种高性能混凝土在配比上的特点是低用水量 (水与胶凝材料总量之比 低于 0.4,或至多不超过 0.45),较低的水泥用量, 并以化学外加剂和矿物掺合料 作为水泥、水、砂、石之外的必
需组分。这也是现代高强混凝土的配制途径。实 际上,正是现代高强混凝土技术的出现, 为解决高性能混凝土的耐久性问题指明 了出路。 高性能混凝土是在提高常规混凝土性能的基础上, 采用现代混凝土技术, 选 用优质原材料, 除水泥、集料外,必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂, 从而达到高耐久性、高工作性、高适用性、高强度、高体积稳定性的一种新型高
技术混凝土。 2.2 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:
2.2.1 高耐久性。高性能混凝土的重要特点是具有高耐久性 , 而耐久性则取 决于抗渗
性 ;抗渗性又与混凝土中的水泥石密实度和界面结构有关。由于高性能 混凝土掺加了高效减水剂,其水胶比很低(W 0138),水泥全部水化后,混凝土没有多 余的毛细水 ,孔隙细化 ,最可几孔径很小 , 总孔隙率低 ;再者高性能混凝土中掺加矿 物质超细粉后 ,混凝土中骨料与水泥石之间的界面过渡区孔隙能得到明显的降低 , 而且矿物质超细粉的掺加还能改善水泥石的孔结构 ,使其》100卩m的孔含量得 到明显减少 ,矿物质超细粉的掺加也使得混凝土的早期抗裂性能得到了大大的提 高。以上这些措施对于混凝土的抗冻融、抗中性化、抗碱 - 集料反应、抗硫酸盐 腐蚀,以及其它酸性和盐类侵蚀等性能都能得到有效的提高。 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。 2.2.2 高工作性。高性能混凝土具有良好的流变学性能 , 高流动性,不泌水,不 离析,能
在正常施工条件下保证混凝土结构的密实性和均匀性 ,对于某些结构的特 殊部位 (如梁柱接头等钢筋密集处 )还可采用自流密实成型混凝土 ,从而保证该部 位的密实性 ,这样就可以减轻施工劳动强度 ,节约施工能耗。 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。 2.2.3 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。 2.2.4 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。 2.2.5 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。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。概括地 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。
3. 高性能混凝土质量与施工控制 3.1 高性能混凝土原材料及其选用
3.1.1 细集料。细集料宜选用质地坚硬、洁净、级配良好的天然中、粗河砂 , 其质量
要求应符合普通混凝土用砂石标准中的规定。 砂的粗细程度对混凝土强度 有明显的影响,
一般情况下,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。 3.1.2 粗集料。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 ,级配符合规范要求。由于高性能混凝土要求强度较高 ,就必须使粗集 料具有足够高的强度 ,一般粗集料强度应为混凝土强度的 115倍〜210倍或控制压 碎指标值〉10%。最大粒径不应大于 25mm,以10mm〜20mm为佳,这是因为,较 小粒径的粗