高性能混凝土性能

高性能混凝土性能

讲授目录

HPC的性能相对于传统混凝土而言当然应当是优异的。我们分以下几个方面来讨论。

高性能混凝土的工作性

高性能混凝土的体积稳定性

高性能混凝土的耐久性

高性能混凝土的力学问题

高性能混凝土的高温性能

、高性能混凝土的工作性

高性能混凝土的优良工作性，既包括传统混凝土拌和物工作性中的流动性、 黏聚性（抗离析

性）和泌水性等方面，又包括现代混凝土为适应泵送、免振等施工要求而要求的大流动性、 坍落度保留好等方面。

为使硬化后的混凝土具有较高的强度和密实性， 与普通混凝土相比，高性能混凝土中胶凝材

料用量可能增大，除水泥外，往往还要加入 1-2种矿物外加剂，同时使用高效减水剂，在较

低水胶比下获得高流动性，因此拌和物的黏性增大，变形需要一定的时间。

高性能混凝土的流变性仍近似于宾汉姆体。 可以用屈服剪切应力和塑性黏度两个参数来表达

其流变性能，而在实际工程中采用变形能力和变形速度来反映高性能混凝土的工作性更为合 理。

宾汉姆体模型

19活年*E「宾汉姆提出了宾汉姆体流变模型，如图1.7阮示。骑柞用力P小于重物- !面|刖的摩撩力时，弹簧作弾性件後*重物不产生移动；当尸等于摩凍力时，弹簧中的应力」 「不住而嗫物杵连续的运动*此时的作用力尸所产生的应力即为柿服应力叭乜如果没冇油 |存在，这就是圣维南塑性固体.但由于皇子后面连着一个油壶，所以觀性变形的速度取决 蚊液体的甑性黏度.

新拌混凝土的流变学参数 用宾汉姆体描述新拌混凝土流变学特性时，屈服值 （屈服应力）是最重要的参数。屈服值是 使材料发生变形所需的最小应力。 坍落度值越小，表明混凝土拌合物的屈服值越大， 在较小 的应力作用下越不易变形。

影响混凝土屈服值的主要因素有用水量和化学外加剂。

②塑性黏度

是反映作用应力与流动速度之间关系的参数。坍落度大致相同，塑性黏度大，混凝 土拌合物流动和变形速度慢。

胶凝材料用量多的混凝土，其塑性黏度有增大的趋向。特别是使用塑化剂减少单位 体积用水量时，黏性较不掺塑化剂且坍落度相同的混凝土拌合物明显增大，造成泵压增大， 可泵性变差。

高性能混凝土工作性的测定方法

坍落度与坍落流动度

V型漏斗试验

U形充填性试验装置

J■环试验

L形流动仪及测试指标试验

dde l arrard在1998年提岀了改进坍落度法力 图6 1.该谁竇在传统坍落度峯础上增加了- 坍落淹简后滑板下降20mm所需时间T. 谏装■适宜鸿试坍活睫120-260mm的混力和8S性潞度变化的情况.

田6・1改进坍落度试验示意图⑴ a等在1993年提岀了坍落流动度试验方法.广泛应用在自密实

r散混凝土工作性的测试上。该方法在刚性、不吸水的底板上放 £坍落度筒后.混凝土自由坍落.测试混凝土水平扩展值和混凝

土扩展到直径50cm时的时间T50。T50—般在

2〜7s.该方法还定性评价混凝土的稳定性•

我国在进行高性能混凝土研究时，常常采用混

凝土完全坍开后，测定坍落度和坍落流动度，即混

羅土水平流动圆圈的直径.

二、V形漏斗试验

土扩展到直艮50cn 2〜7s・该方法还定|

我国在进行岛* 凝土完全坍开后，鴻 凝上水平流动圆圈的

V形漏斗测试方 填充能力和防止离析 浆流动度的截锥试验,

V形漏斗离425"m m 5

7 置坍落度筒，提起坍落度筒后・混豪土自由坍席.

二、V形漏斗i

X65

■ 75mm°在V形漏斗的下部有-个150mm髙的矩形截面（也有用圆 °混凝土装满漏斗，不加插捣和振动。打开底部小门，混凝土从漏斗 F人下部容器中。记录所有混凝土从漏斗中完全流出的时间如它表示 【充能力。对自密实混凝土，流出时间小于10s。混凝土静置5min后, ，形漏斗中，记录流出时间$，流出时间增加得越多，表示混凝土越 按照下列公式计算平均流动速度vm和流动通过指数Sfo

二 0.01 _2・05

Vm = (0. 065X0. 075)X^" 5 高性能混凝土的工作性

(6-1)

(6-2) nW

图6・5圆底U形充填试验装置 图6* 平底U形流动试验装置 JX % ▼ - --

u形充填性试脸方法由「I本研制'适用于测试大流动性和水下不分% 工作性用U形管可同时测定混凝上的屈服应力、塑性黏度以及混凝土扌 ・填能力和间隙通过能九U形充填性试验装置有平底的和圆底的两种，用i 作便于观察混褫土流动悄况。图6 5为一圆底U形装曾，用于评定混凝土 的模板中靠自身质■充填的可能性。流动的障碍为配制在圆底中央的3 形圆钢，其净间距为35mm.混凝土从_侧装满,打开活门,通过障碍济 测量所通过的混凝土高度和粗集料臥用以评价充填性•充填离度应不 图&6为一平底的U形装置,用以测定混凝土的流动性。该装置各部分出 断面为lOOmrnXlOOrnrn,连接处的内侧角为斜面，以便于流动.垂fiF 沟冲排013mm的钢筋，钢筋间拒为50mm。混凝土从该装琏的一侧倒人 流动性而在另一侧上升,从该侧角的底董出距离H.

聘二JF高性能混董土的性能

Orimet试验、V7

6-8卜环试验装置刃 矩形断血（30mn

环上钻破装瞅

钢筋间距为最划

士，钢筋间距躺

落流动度同时进彳 的中央，提起坍? 筋间賦与Orirn

行试验时，把世

上方。st®s：

旭陌 VI m V UVllllll ZX ^Ullllll 八 叭

环上钻孔安装钢筋•钢筋长100mm. _* 钢筋间距为最大集料粒径的3倍.对纤包 土.钢筋间距为纤维最大长度的1〜3倍,

行试验时.把这些装置放在环的中央、J- 上方。测量混凝土流过钢筋最后停下的 从四个方向测试钢筋内外混凝土的高度差，混凝土的通过能力越强， 有.无J•环时扩展度的差也可以作为填充能力的一个指标。

八、L形流动仪及测试指标试验

1.日本L形流动仪

E本采用L形流动仪进行高性能混iII流动度同时进行试验时・把坍落度

的中央.提起坍落度筒后・混凝土水平

筋间隙。与OHmet试验、V形漏斗试鉴

图6・8 J•环试验装置⑴ 流动加行斛能混就土工作側评价，对不同的矿物检 俐m进行评价，取得了较好的试验结果。

仪如图6・9所

式规定。通常 100mm

M

;(100mm X

f3«g

拒35mm。从

层装触料, -UUJOOC

札»±

响水平部分 】处20cm和 询声渡鶴 两翊的时 黑航动图6・9 L形觸仪试齡賈（日本）

乙uumm八 m界I q wj x门・”■ X ■亠

为12mm的钢筋.间距35mm。从 垂直部分的上门分两层装满试料・ 每层捣固5下。拨起隔板・混凝土 试料从下部侧面开口向水平部分 流动。分别在距幵口处20cm和 40cm处设置红外线或趙声波传感 器，测量试料流过此两点间的时 间丁20和八o，计算试料的流动速

度；流动停止后，量测两端垂直部分的高度比H2/Hl , H2 0.85,该方法能够反映混凝土的剪应力和黏度。

2. L形流动仪

针对高性能混凝土拌和物的流变特性，为了能综合及 速度，以及在流动过程中的成分能否保持均匀性，清华|

128

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豐:;壽落;驚驚常是f长方柱箱权横截面积戈 平響黑芽囂驚需在左讪中跻总鬣

衿物在自重的作用下，自动下沉并向水平方向流动.

图6・10 I.形St动仪,中国丿

住戶彷L形滾动仪可同时测定以下指杯，以综台反映混凝tr 制筋

/

7*^ ---------------- ------------ ■ • •

200mm

400mm

800mm

图6-9 I.形流动仪试」

高掺量粉煤灰HPC的工作性比基准混凝土会有 很大程度的改善和提高 高掺量粉煤灰HPC选用的粉煤灰一般属优质灰，粒度细、比表面积大、玻璃微珠含量高，能起 到分散水泥颗粒絮凝体和对混凝土混合料的润滑作用。

由于优质灰烧失量小，需水量小，因而在单位用水量不变的情况下 ，在一定范围内随掺灰

量增加，这种润滑作用大大加强，使得混合料的流动性增强，坍落度增大，坍落度损失减小。

粉煤灰的细微颗粒在水泥浆体中还能较好地吸附水并扩散水层形成凝聚结构 ，从而限制

固体颗粒下沉和水上升，减少混合料的泌水量。在一定范围内随着掺灰量增加水泥浆体中的 吸附水、扩散水层和形成凝聚结构的作用加强 ，使混合料的泌水减少，粘聚性和保水性变好。

粉煤灰比重较水泥轻，其在高掺量粉煤灰混凝土中胶凝材料数量要比基准水泥混凝土多 ，而

胶凝材料的浆体体积增加，将使混凝土有较好的塑性和粘性坍落度损失也会随着掺灰量增加 而改善。

硅灰和磨细矿粉对复合胶凝材料浆体

流变性能的影响

在水泥中加入10%的硅灰可以显著增大浆体的屈服剪切应力和塑性黏度。 磨细矿粉对浆体的影响是屈服剪切应力明显增大 ，而塑性黏度显著减少。

掺加磨细矿粉的细度不宜过高，宜为比表面 4200cm2/g-4500cm2/g。