高性能混凝土在工程實(shí)踐中的運(yùn)用

淺析高性能混凝土在工程實(shí)踐中的運(yùn)用【摘要】通通過對(duì)混凝土土耐久性損傷傷現(xiàn)象的理論論分析，結(jié)合合工程實(shí)例，闡闡明了高性能能混凝土流態(tài)態(tài)化機(jī)理、優(yōu)優(yōu)越的力學(xué)性性能和耐久性性性能，分析析了它良好的的經(jīng)濟(jì)效益和和社會(huì)效益，論論證了高性能能混凝土最佳佳發(fā)展方向?！娟P(guān)鍵詞】混凝凝土耐久性流態(tài)化機(jī)理性能分析應(yīng)用一、引言隨著社會(huì)的進(jìn)步步和發(fā)展，建建筑工程對(duì)混混凝土的要求求越來越高，特特別在近幾年年，市場對(duì)高高性能混凝土土的需求量越越來越大，其其研究應(yīng)用已已成為本行業(yè)業(yè)科研及施工工單位關(guān)注的的熱點(diǎn)，科研研及工程應(yīng)用用都取得了突突破性進(jìn)展。但但是長期以來來，人們只注注意混凝土強(qiáng)強(qiáng)度而忽視了了鋼筋混凝土土結(jié)構(gòu)的耐久久性問題。因因此，鋼筋混混凝土結(jié)構(gòu)耐耐久性問題是是一個(gè)十分重重要且迫切需需要解決的問問題。二、概述（一）、混凝土土結(jié)構(gòu)耐久性性損傷現(xiàn)象分分析1、混凝土的碳碳化混凝土的碳化是是混凝土中的的堿與環(huán)境中中的CO2發(fā)生化學(xué)反反應(yīng)生產(chǎn)CaCO3過程，它使使混凝土的堿堿性降低，早早期混凝土具具有很高的堿堿性，其PH值一般大于12.5，但當(dāng)二氧氧化碳和水汽汽從混凝土表表面通過孔隙隙進(jìn)入混凝土土內(nèi)部時(shí)，和和混凝土材料料中的堿性物物質(zhì)中和，會(huì)會(huì)導(dǎo)致混凝土土PH值的降低。當(dāng)當(dāng)混凝土完全全碳化后，就就出現(xiàn)PH＜9的情況，這這種狀況就會(huì)會(huì)引起混凝土土結(jié)構(gòu)耐久性性降低的不良良后果。2、混凝土裂縫縫由于混凝土的收收縮，溫度應(yīng)應(yīng)力，地基不不均勻沉降及及荷載的作用用，將會(huì)使用用混凝土產(chǎn)生生裂縫；混凝凝土中的鋼筋筋銹蝕將導(dǎo)致致混凝土產(chǎn)生生沿鋼筋的縱縱向裂縫；混混凝土凍融、堿——集料反應(yīng)也使混凝土產(chǎn)生裂縫。裂縫按其產(chǎn)生的的原因，可分分為荷載裂縫縫和變形裂縫縫。荷載裂縫縫是因動(dòng)、靜靜荷載的直接接作用引起的的裂縫，變形形裂縫是指因因不均勻沉降降、溫度變化化，濕度變異異、膨脹、收收縮等變形因因素引起的裂裂縫。3、混凝土中的的鋼筋銹蝕一般大氣環(huán)境下下混凝土的腐腐蝕主要是碳碳化腐蝕。碳碳化降低混凝凝土的堿性，隨隨著時(shí)間的推推移、碳化的的發(fā)展，混凝凝土失去對(duì)鋼鋼筋的保護(hù)作作用，使鋼筋筋銹蝕。另一種情況是CCI-1離子的侵侵入，如在海海洋環(huán)境、工工業(yè)建筑的環(huán)環(huán)境。CI-1是極佳的的去鈍化劑，既既使混凝土仍仍保持堿性，鋼鋼筋也會(huì)發(fā)生生銹蝕，鋼筋筋銹蝕后的銹銹蝕物是原體體積的3-4倍，使鋼筋筋周邊混凝土土受到膨脹壓壓力，造成混混凝土保護(hù)層層鋼筋開裂，鋼鋼筋與混凝土土之間粘結(jié)力力破壞，鋼筋筋受力截面減減少，結(jié)構(gòu)耐耐久性降低。4、混凝土凍融融破壞在冬季氣溫較低低的時(shí)候可能能會(huì)出現(xiàn)混凝凝土凍融破壞壞的現(xiàn)象。造造成混凝土凍凍融剝蝕的主主要原因是混混凝土微孔隙隙中的水。在在溫度正負(fù)交交叉作用下，微微孔隙中的水水形成微脹壓壓力和滲透壓壓力聯(lián)合作用用的疲勞應(yīng)力力，從而使混混凝土產(chǎn)生由由表及里的剝剝蝕破壞，并并導(dǎo)致混凝土土強(qiáng)度降低。如果混凝土抗?jié)B滲性不好，水水很容易進(jìn)入入混凝土，在在冬季會(huì)遭受受凍害?；炷恋目?jié)B性性影響因素主主要有：①、施工質(zhì)量混凝土的施工質(zhì)質(zhì)量對(duì)混凝土土的孔結(jié)構(gòu)和和孔隙率有很很大影響，在在實(shí)際工程中中，即使配合合比很好，混混凝土澆筑成成型時(shí)如果沒沒有控制好施施工質(zhì)量，振振搗不密實(shí)，即即可能造成混混凝土內(nèi)部缺缺陷，降低其其抗?jié)B性。②、養(yǎng)護(hù)條件采用水中養(yǎng)護(hù)或或潮濕養(yǎng)護(hù)的的混凝土，水水泥水化處于于十分優(yōu)越的的條件，水泥泥石的毛細(xì)孔孔空間被吸入入水填滿，大大毛細(xì)孔減少少，總的孔隙隙率下降，其其抗?jié)B性明顯顯提高，而隨隨著養(yǎng)護(hù)齡期期的增加，混混凝土的總孔孔隙率和毛細(xì)細(xì)孔還會(huì)逐漸漸減小。反之之則會(huì)大大降降低混凝土的的抗?jié)B性。因因此，要注意意養(yǎng)護(hù)，這就就是七天潮養(yǎng)養(yǎng)的重要性。③、混凝土水灰灰比混凝土水灰比越越大，包圍水水泥顆料的水水層就越大，水水在水泥石中中形成相互連連通的無規(guī)則則的毛細(xì)孔系系統(tǒng)，使水泥泥石的孔隙率率增加，混凝凝土抗?jié)B性就就差。因此，在在施工中嚴(yán)禁禁往混凝土罐罐車內(nèi)加水，造造成水灰比加加大，降低混混凝土強(qiáng)度和和抗?jié)B性。（二）、高性能能混凝土的提提出針對(duì)混凝土耐久久性的弊病，1990年5月美國國家家標(biāo)準(zhǔn)局（CIST）和混凝土土學(xué)會(huì)（ACI）召開會(huì)議議，首次提前前高性能混凝凝土（HPC）這個(gè)名詞詞。認(rèn)為HPC應(yīng)具備的性性能是：（1）、工作性性好，以保證證質(zhì)量均勻，省省勞動(dòng)力，速速度快、經(jīng)濟(jì)濟(jì)等。（2）、高強(qiáng)度度，體積穩(wěn)定定，韌性好。（3）、耐久性好，嚴(yán)酷環(huán)境中安全使用有保證。但是HPC未能解決漏振，過振等人為因素造成的混凝土質(zhì)量問題，未能解決浪費(fèi)人力、能源問題，未能解決由于振動(dòng)噪音造成的環(huán)境污染問題。上世紀(jì)九十年代代，日本***大學(xué)教授***開發(fā)出了不不振搗的高耐耐久性的混凝凝土，也就是是現(xiàn)在的高性性能混凝土。他他認(rèn)為：第一一，掌握混凝凝土施工技術(shù)術(shù)的熟練工人人越來越少，自自密實(shí)混凝土土施工技術(shù)簡簡單且可以保保證混凝土的的質(zhì)量及保證證施工速度；；第二，可以以有效地減少少施工時(shí)的噪噪音，環(huán)境效效益好。經(jīng)過長期的研究究與實(shí)踐，業(yè)業(yè)界人士提出出了高性能混混凝土的概念念，即：其具具有高流動(dòng)性性及高穩(wěn)定性性的高性能混混凝土。它依依靠混凝土的的自重，在免免振抵搗的條條件下即可對(duì)對(duì)鋼筋密集結(jié)結(jié)構(gòu)、空間狹狹窄且形狀復(fù)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)進(jìn)進(jìn)行施工。它的最大優(yōu)點(diǎn)是是：在一些特特殊工程、特特殊施工條件件下可發(fā)揮普普通混凝土不不可替代的作作用。①、結(jié)構(gòu)加固與與維修工程中中的混凝土施施工，結(jié)構(gòu)加加固與維修工工程中新筑的的混凝土一般般情況下為薄薄壁復(fù)雜異形形體，加之內(nèi)內(nèi)配有一定的的加強(qiáng)筋，混混凝土施工時(shí)時(shí)根本無法使使用振搗器，容容易出現(xiàn)蜂窩窩麻面現(xiàn)象。②、密集配筋條條件下的混凝凝土施工：工工程構(gòu)件用鋼鋼量大，配筋筋密集，三向向交錯(cuò)，振搗搗器插入困難難，施工質(zhì)量量難以保證。③、大體積混凝凝土和水下混混凝土施工：：大體積混凝凝土和水下混混凝土施工時(shí)時(shí)，混凝土振振搗的強(qiáng)度大大，且振搗有有一定的難度度，往往出現(xiàn)現(xiàn)漏振或過振振的現(xiàn)場，極極易出現(xiàn)混凝凝土質(zhì)量事故故，這種教訓(xùn)訓(xùn)許多工程時(shí)時(shí)有發(fā)生。④、鋼管混凝土土施工：無論論是采用泵送送頂升法還是是澆搗法，混混凝土振搗均均十分困難，往往往難以保證證質(zhì)量。在上述條件下使使用超流態(tài)混混凝土技術(shù)，由由于具有高流流動(dòng)性及高穩(wěn)穩(wěn)定性，可以以有效的解決決上述施工中中的技術(shù)難題題，保證施工工質(zhì)量。從施工效益與社社會(huì)效益看：：高性能混凝土土更多地節(jié)約約了水泥，更更多地參加了了以工業(yè)廢渣渣為主的細(xì)摻摻料，減少了了污染，改善善了環(huán)境，減減輕了勞動(dòng)強(qiáng)強(qiáng)度，消除了了噪音。因此此，更大地發(fā)發(fā)揮了高性能能的優(yōu)勢，更更能獲得最大大的經(jīng)濟(jì)效益益和社會(huì)效益益。是一種可可持續(xù)發(fā)展的的“綠色高性能能混凝土”。(三)、流態(tài)化化機(jī)理與良好好耐久性原因因分析在預(yù)拌的坍落度度為70-900mm的基體混凝凝土中，加入入超流態(tài)外加加劑，經(jīng)過攪攪拌，使混凝凝土的坍落度度立刻增大至至250-2270mm，能向水一一樣流動(dòng)。其其機(jī)理是：加加入外加劑后后降低了表面面張力和界面面張力，使水水泥顆粒容易易被水濕潤，超超到了流化作作用；作為界界面劑的流化化劑產(chǎn)生了定定向吸附，在在水泥粒子表表面形成吸附附膜，形成了了滑動(dòng)層，增增大了混凝土土的混凝土的的流動(dòng)性。高性能混凝土由由于加入了礦礦物摻合料，提提高了介面結(jié)結(jié)合力和密實(shí)實(shí)性，減少了了混凝土的干干縮量和自收收縮，因而提提高了混凝土土的抗裂性能能。高性能混凝土由由于免振搗避避免了漏振、過過振而造成的的質(zhì)量問題，減減少了有害孔孔的產(chǎn)生。由由于密實(shí)性好好、搞滲性好好，減少了自自由水向毛細(xì)細(xì)孔的滲透和和連通，避免免了毛細(xì)也中中的水結(jié)冰而而使混凝土內(nèi)內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭受受破壞，因而而提高了混凝凝土的抗凍能能力。高性能混凝土中中摻有礦物摻摻合料，如粉粉煤灰、礦渣渣等。這些摻摻合料對(duì)混凝凝土的性能具具有物理和化化學(xué)改善作用用，摻料煤灰灰后，CI的擴(kuò)散系數(shù)數(shù)大大下降，如C40混凝土的粉煤灰的摻量為76%時(shí)，CI擴(kuò)散系數(shù)比普通混凝土下降一半以上。高細(xì)度的礦渣可以填充混凝土內(nèi)部孔隙，改善孔結(jié)構(gòu)，增加混凝土強(qiáng)度。同時(shí)，這兩種摻合物均能有效增加混凝土的致密性，提高抗?jié)B性，增加混凝土抵抗侵蝕的能力。這種摻合料的水化速度比普通水泥慢，隨著齡期的增加，強(qiáng)度和抗?jié)B性都會(huì)大幅度提高，從而提高了阻止鋼筋銹蝕的能力。高性能混凝土由由于免振搗，避避免了由于振振搗引起的鋼鋼筋移位，減減少了近三分分之二的施工工人員，避免免了人員的踩踩踏，保證了了混凝土保護(hù)護(hù)層的厚度。其其密度性降低低了CO2的擴(kuò)散速度度和與可碳化化物質(zhì)的反應(yīng)應(yīng)性，從而提提高了混凝土土的抗碳化能能力。（四）、高性能能混凝土的運(yùn)運(yùn)用及技術(shù)要要求1、工程實(shí)踐(1)、試驗(yàn)方方法我們公司于20004聯(lián)合國內(nèi)高高校開始超流流態(tài)混凝土的的課題研究，混混凝土配合比比設(shè)計(jì)參照J(rèn)GJ555-20000《普通混凝凝土配合比設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)程》、GB/T550119--2003《混凝土外外加劑應(yīng)用技技術(shù)規(guī)范》進(jìn)進(jìn)行；混凝土土工作性能和和力學(xué)性能依依據(jù)GB/T550080--2002《普通混凝凝土拌合物性性能試驗(yàn)方法法》、GB/T550081--2002《普通混凝凝土力學(xué)性能能試驗(yàn)方法》進(jìn)進(jìn)行；混凝土土限制膨脹率率依據(jù)GB/T550119--2003進(jìn)行。（2）、根據(jù)高高性能混凝土土配合比設(shè)計(jì)計(jì)要求，為保保證耐久性，用用量控制在170kgg/m3以內(nèi)，水膠膠比不宜太高高，一般不大大于0.40，高性能混凝土土的配合比應(yīng)應(yīng)滿足拌合物物施工性能的的要求，因此此，與相同強(qiáng)強(qiáng)度等級(jí)的普普通混凝土相相比，有較大大的漿骨比，膠膠凝材料總量量一般要在450～550kgg/m3；砂率較大大，即粗集料料用量較少，砂砂率最大可達(dá)達(dá)50%左右；使用用高效減水劑劑，由于膠凝凝材料用量大大，必須摻用用一定量的礦礦物摻合料。表一高性能能混凝土配合合比組別CFAASGWW/BSp（%）表觀密度（kgg/m3）P243155945.573210951500.244022409213426552.870110141420.21402240表二高性能能微膨脹混凝凝土拌合物及及硬化后性能能組別坍落度（mm）擴(kuò)展度（mm）泌水率（%）抗壓強(qiáng)度（MPPa）抗折強(qiáng)度（MPPa）軸心抗壓強(qiáng)度（MPa）劈拉強(qiáng)度（MPPa）強(qiáng)性模量（GPPa）3d7d28dP24230490034.740.455.17.1552.43.7534.6921235540045.757.570.57.0564.34.3934.6在經(jīng)歷了上百次次中、小試驗(yàn)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，試試驗(yàn)結(jié)果表明明，高性能混凝土土流動(dòng)性好，無無泌水，坍落落度滿足長時(shí)時(shí)間泵送施工工的要求。2005年在云南地地區(qū)正式開始始在工程上應(yīng)應(yīng)用。在混凝凝土施工中，同同時(shí)成型了解解情況組120mmm×120mmm×1200mm標(biāo)準(zhǔn)方立體體試件和120mmm×120mmm×2400mm的棱柱體試試件，測試混混凝土抗壓強(qiáng)強(qiáng)度、軸壓強(qiáng)強(qiáng)度和抗彈性性模量。共測測試了8個(gè)結(jié)構(gòu)部位24組試件的抗抗壓強(qiáng)度、軸軸壓強(qiáng)度和抗抗壓彈性模量量，現(xiàn)場混凝凝土性能的試試驗(yàn)結(jié)果如下下圖：試驗(yàn)結(jié)果表明，各各組混凝土試試件的強(qiáng)度均均達(dá)到設(shè)計(jì)要要求，且各組組試件的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)差比較小，表表明施工過程程控制較好，混混凝土均勻性性好，質(zhì)量能能夠得到有效效的保證。所所有混凝土試試件的抗壓強(qiáng)強(qiáng)度均在63MPa以上，彈性性模量均在40GPa，施工管理理等級(jí)優(yōu)良。從從上圖可以看看出，試驗(yàn)所所配制的自密密實(shí)混凝土的的29d軸心抗壓強(qiáng)強(qiáng)度也達(dá)到了了60MPa，與28d立方抗壓強(qiáng)強(qiáng)度的比值為為0.935，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于于普通混凝土土的0.6-00.8。其原因是是高性能混凝土土的均勻性比比普通混凝土土高，內(nèi)部缺缺陷少，雖然然在高性能混混凝土中摻加加了15%左右的粉煤煤灰，混凝土土的7d抗壓強(qiáng)度依依然比較高，24組試件的平平均值為53.4MPa，標(biāo)準(zhǔn)差0.97MPa，完全能滿滿足施工需要要。充分說明明了適量優(yōu)質(zhì)質(zhì)粉煤灰的加加入并不會(huì)明明顯降低混凝凝土的早期強(qiáng)強(qiáng)度，而后期期強(qiáng)度增長很很快，7d-288d增長了21%。施工現(xiàn)場表明，按按上述配合比比的要求施工工，硬化后的的混凝土質(zhì)量量均勻，與鋼鋼管具有良好好的粘結(jié)力，內(nèi)內(nèi)部密實(shí)，經(jīng)經(jīng)敲擊及現(xiàn)場場技術(shù)檢查，未未發(fā)現(xiàn)明顯的的空鼓、孔洞洞等質(zhì)量缺陷陷。至今近4年的時(shí)時(shí)間，在***中心配套工工程、***會(huì)議中心***會(huì)議中心、云云南省***醫(yī)院、***景觀支護(hù)工工程及****二期工程中中廣泛采用了了高性能混凝凝土技術(shù)，用用量達(dá)5000立方米，并得得到了業(yè)界人人士的充分認(rèn)認(rèn)可。2、其技術(shù)的工工藝特點(diǎn)A、不改變常常規(guī)生產(chǎn)混凝凝土的工藝，在在攪拌站或工工地均可生產(chǎn)產(chǎn)出完全符合合各類工程需需要的高性能能混凝土；B、實(shí)現(xiàn)了施施工過程的自自流平、自密密實(shí)。不用在在任何部位給給予人工鋪助助振搗。施工工過程中安全全可靠，混凝凝土流動(dòng)順暢暢，不離析。C、大幅度降降低了工人勞勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)節(jié)省了人工費(fèi)費(fèi)和電力能源源，減少了設(shè)設(shè)備維修和模模板等的租賃賃費(fèi)用，綜合合經(jīng)濟(jì)效益好好；D、由于免振振搗無噪音，可可以在城市市市區(qū)和居民住住宅區(qū)夜以繼繼日的連續(xù)施施工，大量利利用了工業(yè)廢廢料和礦物摻摻合料，環(huán)保保效益好。E、有效地提提高了混凝土土的品質(zhì)，具具有良好的密密實(shí)性、力學(xué)學(xué)性能、耐久久性。拆模后后表面光潔，砸砸開混凝土表表面后看到石石子均勻，填填充密實(shí)。F、施工速度度快，提高了了工作效率，縮縮短了工期。提提高了泵送混混凝土的可泵泵性，延長了了泵車的使用用壽命，減少少了泵車的維維修費(fèi)用。G、增加了結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的自自由度。不需需要振搗，可可以澆筑成形形狀復(fù)雜、薄薄壁和密集配配筋的結(jié)構(gòu)。H、可用于難難以澆筑甚至至無法澆筑的的結(jié)構(gòu)，能解解決傳統(tǒng)混凝凝土施工中的的漏振，過振振以及鋼筋密密集難以振搗搗等問題，可可以保證鋼筋筋、埋件、預(yù)預(yù)應(yīng)力孔道的的位置不因振振搗而移位。I、由于省工省省時(shí)，縮短工工期，節(jié)約能能源，可以從從整體降低工工程成本。三、小結(jié)1、原材料和配配合比對(duì)高性性能混凝土的的性能有重大大影響，故在在配制前應(yīng)對(duì)對(duì)原材料進(jìn)行行檢測和優(yōu)選選，對(duì)配合比比進(jìn)行