高性能混凝土技術(shù)讀書報告

1、高性能混凝土技術(shù)讀書報告高性能混凝土技術(shù)摘要：高性能混凝土（HPC）是一種具有高強度、高耐久性與高工作性的混凝土，HPC 的W/CWO. 38,混凝土中的水泥石只有凝膠孔無毛細(xì)孔，具有高的抗?jié)B性和耐久性。在傳 統(tǒng)混凝土的基礎(chǔ)上，通過添加一些摻和料、外加劑，來改善其混凝土的性能，達到提高 其耐久性的目的。關(guān)鍵詞：高性能混凝土，活性礦物摻合料，高效減水劑，配合比設(shè)計1、高性能混凝土簡介高強度混凝土不是高性能混凝土。過分強調(diào)混凝土的強度，特別是早期強度，對混凝 土的其他性能是不利的，因為要求了早期強度，則勢必大幅度增加水泥用量，并還要用各 種技術(shù)手段來加速水泥的水化。這樣，混凝土內(nèi)部由于水化反應(yīng)過快

2、，水化物來不及遷移, 造成局部應(yīng)力，大孔隙問題，使混凝土的整體性能下降。它還有可能造成后期（28天或56 天）強度大大超過設(shè)計強度。這是非常危險的，因為鋼筋混凝土理論中，強度過高，與配 筋不協(xié)調(diào)，成為少筋混凝土結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)在破壞以前沒有任何先兆，為脆性破壞。所以, 在此條件下，不能稱為高性能混凝土。高彈性模量混凝土不是高性能混凝土?；炷恋母邚椥阅Ａ?，在進行預(yù)應(yīng)力施工時， 可能會減少預(yù)應(yīng)力的損失，從而混凝土結(jié)構(gòu)在受力方而更為有利。這往往造成一種錯誤的 認(rèn)識，若混凝土結(jié)構(gòu)處于溫度變化較大，特別是全天溫度變化較大的環(huán)境中時，由于高彈 性模量，造成的溫度應(yīng)力也更大。同理，在其他環(huán)境中因混凝土體積變

3、化造成的應(yīng)力也越 大。因為混凝土早期的化學(xué)收縮、塑性收縮及失水收縮等，均會形成混凝土的拉應(yīng)力，而 此時彈性模量增長過快，彈性模量越高，拉應(yīng)力相應(yīng)也越大，此時混凝土的抗拉強度還很 低，極易造成混凝土開裂。所以，這也不能叫高性能混凝土。大流動度混凝土不是高性能混凝土。過大的流動性，甚至白密實性混凝土，可能過多 地使用膠凝材料，這會使混凝土的長期性及耐久性性能降低。只有在某些特定的施工場合 下，才用高流動度或自密實混凝土。比如，鉆孔灌注樁，由于樁孔中有泥獎護壁或深樁孔等等。高密實度、低滲透性混凝土也不是高性能混凝土。一般的認(rèn)為，混凝土越密實、低滲 透性，從而外界的侵蝕性介質(zhì)不易滲透進入混凝土中。因而

4、，混凝土不易遭受侵蝕，其耐 久性更好，這樣的混凝土可以認(rèn)為是高性能混凝土，但是，過于密實的混凝土，內(nèi)部水分 遷移也很困難，極有可能在外部水介質(zhì)或濕度發(fā)生變化時造成內(nèi)部水分不均衡，從而產(chǎn)生 應(yīng)力，特別是會產(chǎn)生拉應(yīng)力，使混凝土開裂。因此，單純強調(diào)混凝土的密實度、低滲透性, 也不是高性能混凝土。我國資深院士吳中偉認(rèn)為:高性能混凝土為一種新型高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高 普通混凝土性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的混凝土。是以耐久性作為設(shè)計的主要 指標(biāo)，針對不同用途的要求，對下列性能有重點的加以保證:耐久性、施工性、適用性、 強度、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。高性能混凝土具有豐富的技術(shù)內(nèi)容，盡管同業(yè)對高性能

5、混凝土有不同的定義和解釋， 但彼此均認(rèn)為高性能混凝土的基本特征是按耐久性進行設(shè)計，保證拌和物易于澆筑和密實 成型，硬化后有足夠的強度，不發(fā)生或盡量少發(fā)生由溫度和收縮產(chǎn)生的裂縫，內(nèi)部孔隙結(jié) 構(gòu)合理而有低滲透性和高抗化學(xué)侵蝕。因此高性能混凝土具有良好的性能優(yōu)點：（1）、高性能混凝土具有一定的強度和高抗?jié)B能力，但不一定具有高強度，中、低 強度亦可。（2）、高性能混凝土具有良好的匚作性，混凝土拌和物應(yīng)具有較高的流動性，混凝 土在成型過程中不分層、不離析，易充滿模型；泵送混凝土、自密實混凝土還具有良好的 可泵性、自密實性能。（3）、高性能混凝土的使用壽命長，對于一些特護工程的特殊部位，控制結(jié)構(gòu)設(shè)計 的不

6、是混凝土的強度，而是耐久性。能夠使混凝土結(jié)構(gòu)安全可靠地工作50100年以上， 是高性能混凝土應(yīng)用的主要目的。（4）、高性能混凝土具有較高的體積穩(wěn)定性，即混凝土在硬化早期應(yīng)具有較低的水 化熱，硬化后期具有較小的收縮變形。概括起來說，高性能混凝土就是能更好地滿足結(jié)構(gòu)功能要求和施工工藝要求的混凝土, 能最大限度地延長混啜土結(jié)構(gòu)的使用年限，降低工程造價。2、混凝土配合比設(shè)計2. 1高性能混凝土對材料的要求高性能混凝土與普通混凝土使用基本相同的原材料（如水泥、砂、石），同時必須使用 外加劑和礦物細(xì)摻料。但由于高性能的要求和配置特點，原材料對普通混凝土影響不明顯 的因素,對高性能混凝土就可能影響顯著，高性

7、能混凝土對材料的要求如下：（1）水泥：高性能混凝土所用的水灰比很低，要滿足施工工作性的要求，水泥用量就 要大,但為了盡量降低混凝土的內(nèi)部升溫和減小收縮，乂應(yīng)當(dāng)盡量降低水泥的用量，同時,為 使混凝土有足夠的彈性模量和體積的穩(wěn)定性,對膠凝材料總用量也要加以限制，因此用于高 性能混凝土的水泥的流動性能比強度更重要。高性能混凝土所用水泥最好是強度高且同時 具有良好的流動性能，并與目前使用的高效減水劑有良好的相容性。我國一般采用42. 5 號硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥。（2）粗骨料：粗骨料應(yīng)該選用級配合理、粒形良好、 質(zhì)地均勻堅固、線漲系數(shù)小的潔凈碎石，也可采用碎卵石，不宜采用砂巖碎石。（3）細(xì)骨料：細(xì)

8、骨料應(yīng)該選用級配合理、質(zhì)地均勻堅固、吸水率低、孔隙率小的潔 凈天然中粗河砂。（4）礦物摻和料（包括硅灰、粉煤灰、磨細(xì)礦渣、天然佛石巖、磨細(xì)石灰石粉、石英 砂粉等）：在配置混凝土?xí)r加入較大量礦物摻和料,可降低溫升,改善工作性,增進后期強 度,并可改善混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu),提高抗腐蝕能力,增強混凝土的耐久性。因此礦物細(xì)摻料 應(yīng)選用品質(zhì)穩(wěn)定的產(chǎn)品。不同礦物摻和料的摻量應(yīng)根據(jù)混凝土的施工環(huán)境特點、拌合物性 能、力學(xué)性能以及耐久性要求通過試驗確定。一般來說礦物摻和料摻量不宜小于膠凝材料 總量的20%。當(dāng)混凝土中粉煤灰摻量大于30席時，混凝土水膠比不宜大于0.45。預(yù)應(yīng)力混 凝土以及處于凍融環(huán)境中的混凝土中粉

9、煤灰摻量不宜大于30%。（5）外加劑:主要指無需取代水泥而外摻小于 5 %的化合物。外加劑的主要性能是改 善新拌混凝土和硬化混凝土的性能。用F高性能混凝土的外加劑有減水劑、緩凝劑、引氣 劑等。其中高效減水劑使得混凝土的水灰比能降得很底卻仍可有很好的工作性。因此外加 劑應(yīng)采用減水率高、塌落度損失小、適量引氣、能明顯提高混凝土耐久性且質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn) 品。外加劑與水泥之間應(yīng)具有良好的相容性。外加劑的摻量都很少，使用外加劑時應(yīng)當(dāng)延長攪拌時間，以得到均勻的混凝土拌合 物。（6）水：飲用水即可。2. 2配制高性能混凝土的目標(biāo)及影響因素2. 2. 1耐久性高性能混凝土配合比設(shè)計首先要保證其滿足耐久性要求，這與

10、普通混凝土不同。耐久 性要求包括抗?jié)B性、抗凍性、抗化學(xué)侵蝕性、抗碳化性和體積穩(wěn)定性以及堿一集料反應(yīng)等 2。由于大多數(shù)造成混凝土劣化的原因都是有害介質(zhì)通過水的侵入而發(fā)生的，所以混凝 土抗?jié)B性直接影響到混凝土的耐久性。2. 2. 2強度混凝土的強度是其最基本的性能特征。高層建筑、大跨度橋梁等都對混凝土強度提出 了更高的要求。一般認(rèn)為，只要水膠比低0.38,各種強度等級的混凝土都可做成高性能 混凝土。影響強度的主要因素是水膠比和礦物細(xì)摻料的用量。2. 2. 3工作性高性能混凝土拌合物的工作性比強度還重要，是保證混凝土澆筑質(zhì)量的關(guān)鍵。高性能 混凝土拌合物具有高流動性（坍落度應(yīng)不小丁 120mm、可泵性

11、，同時還應(yīng)具有體積穩(wěn)定、 不離析、不泌水等特性。影響高性能混凝土拌合物的因素主要有水泥砂漿用量、集料級配、 外加劑品種及用量等。2. 3配合比的參數(shù)選擇高性能混凝土配合比的參數(shù)主要有水膠比、漿集比、砂率和高效減水劑摻量。2. 3. 1水膠比低水膠比是高性能混凝土的配制特點之一。為達到混凝土的低滲透性以保證其耐久性, 無論設(shè)計強度是多少，高性能混凝土的水膠比一般都不能大于0. 40,以保證混凝土的密 實。實踐證明，當(dāng)水股比降到0. 40以下時，隨水膠比的降低，混凝土強度卻能繼續(xù)提高。 其原因是，盡管水泥水化不完全，但較低的水膠比能夠降低混凝土孔隙率并減小孔隙尺寸, 而未水化的水泥顆粒則作為一種堅

12、強的細(xì)微集料發(fā)揮其作用。在較低的水膠比（鎮(zhèn)0. 40） 范圍內(nèi)，水膠比的稍微變化就可使混凝土強度發(fā)生較大的變化，所以嚴(yán)格控制水膠比是保 證高性能混凝土質(zhì)量的一個關(guān)鍵。水膠比確定后，用礦物細(xì)摻料的摻量來調(diào)節(jié)強度。2. 3. 2漿集比水泥漿和集料的比例為漿集比。美國Mehta和Aitcin認(rèn)為，采用適宜的集料時，固 定漿集體積比35： 65可以很好地解決強度、工作性和尺寸穩(wěn)定性（彈性模量、干縮和徐變） 之間的矛盾，配制出理想的高性能混凝土。根據(jù)經(jīng)驗，高性能混凝土中膠凝材料總用量應(yīng)不超過550kg/m3,并隨混凝土強度等級 下降而減少。其中水泥用量應(yīng)盡量減少，而以干縮小的礦物細(xì)摻料部分取代之，以減少

13、混 凝土的溫升和干縮，提高抗化學(xué)侵蝕的能力，增加密實度，降低造價。但是，為了保證高 性能混凝土的耐久性，膠凝材料總用量也不能低于300kg/m3.根據(jù)國內(nèi)外有關(guān)研究報告和工程實踐資料，建議配制C50C70的高性能混凝土，可 單獨摻加15貯30%的優(yōu)質(zhì)粉煤灰或20g50%礦渣代替水泥；配制C80以上的混凝土，可用的硅灰和15%35%的優(yōu)質(zhì)粉煤灰或礦渣混合摻入。2. 3. 3砂率砂率主要影響混凝土的工作性。高性能混凝土中的粗集料用量應(yīng)該比中低強度等級混 凝土中多一些。當(dāng)水膠比不同時，高性能混凝土中的最優(yōu)砂率也有所不同。一般而言，隨 著混凝土砂率的增加，強度呈增長的趨勢，而彈性模量則呈下降趨勢。高性能混凝土的砂 率可根據(jù)膠凝材料總用量，粗細(xì)集料的顆粒級配及泵送要求等因素來選擇。2. 3. 4高效 減水劑摻量高性能混凝土的高強度、高耐久性是以低水膠比和低用水量為保證的，高效減水劑是 實現(xiàn)大流動性的唯一途徑。高效減水劑的摻量要根據(jù)混凝土坍落度來確定。一般情況下，