超高性能混凝土制備與工程應用技術規(guī)程-條文說明

PAGE福建省工程建設地方標準超高性能混凝土制備與工程應用技術規(guī)程Technicalspecificationfordesignofultra-highperformanceconcreteanditsengineeringapplications工程建設地方標準編號：DBJ/xxx-xxx-2017住房和城鄉(xiāng)建設部備案號：Jxxxxx-2017條文說明

1.總則1.0.1隨著科技的進步，混凝土的強度得到了不斷的提高，從普通混凝土發(fā)展到高強混凝土。隨著社會的發(fā)展，許多特殊工程對混凝土的耐腐蝕性、耐久性和抵抗各種惡劣環(huán)境能力等也提出了更高的要求。因此，人們又提出了高性能混凝土（HighPerformanceConcrete，簡稱HPC）的概念。在HPC不斷應用發(fā)展的同時，人們并沒有停止對混凝土向更高強度、更高性能發(fā)展的追求。H.H.Bache采用細料致密法（DensifiedwithSmallParticles，簡稱DSP），通過發(fā)揮硅灰與高效減水劑的組合作用，以達到減小孔隙率的目的，制備出強度達150～200MPa的混凝土，其產(chǎn)品在市場上以DENSIT商標的混凝土制品出現(xiàn)。Birchall等開發(fā)出了無宏觀缺陷（MacroDefectFree，簡稱MDF）水泥基材料，抗壓強度可達200MPa。MDF水泥基材料問世后，引起了有關學者的廣泛關注，并開展了許多有關這類材料優(yōu)異性能和高強機理的研究。上世紀90年代，法國Bouygues公司在DSP、MDF及鋼纖維混凝土等研究的基礎上，研發(fā)出了活性粉末混凝土（ReactivePowderConcrete，簡稱RPC）。1994年，Larrard和Sedran首次提出了超高性能混凝土（Ultra-highPerformanceConcrete，簡稱UHPC）的概念。由于超高性能混凝土具有超高強度、高耐久性和高韌性，在各個工程領域的應用也越來越廣泛，如作為建造主要材料修建了132座橋梁，在高鐵蓋板的使用量高達54萬方。為了促進超高性能混凝土在工程中的應用，做到技術先進、經(jīng)濟合理、安全適用、確保工程質量，制定本規(guī)程。本規(guī)程規(guī)定了超高性能混凝土的術語和符號、分類、原材料及要求、配合比設計、制備與運輸、養(yǎng)護、試驗方法、檢驗規(guī)則。1.0.3.綜合國內外規(guī)范和試驗數(shù)據(jù)，本規(guī)程提出了對超高性能混凝土力學性能指標最低需同時達到130MPa抗壓強度、5MPa抗拉強度（軸拉極限強度）、40GPa彈性模量。3.性能等級3.0.2.超高性能混凝土的性能等級按照抗壓強度和抗拉強度來表征，每個性能等級在滿足一定的抗壓強度指標的基礎上，對其抗拉強度指標分為4個等級。如U160-2，為抗壓強度應超過160MPa，抗拉強度應超過8MPa的超高性能混凝土。4.原材料及要求4.1.膠凝材料4.1.1.配制新建結構用的超高性能混凝土宜選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。其余通用硅酸鹽水泥內摻混合材比例高，混合材品質也較低，膠砂強度較低，與之比較，采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥并摻入較高質量的礦物摻合料配制超高性能混凝土更具有技術和經(jīng)濟的合理性。4.1.2.《礦物摻合料應用技術規(guī)范》規(guī)定了粉煤灰、粒化高爐礦渣粉和硅灰的應用技術要求。粉煤灰、?；郀t礦渣粉和硅灰是配制高強混凝土最常用的礦物摻合料，其有利于改善混凝土的技術性能。對于超高性能混凝土，由于其比高強混凝土具有更為優(yōu)越的材料性能，因此對礦物摻合料有著特殊要求。配備粉煤灰分選設備的年發(fā)電能力較大的電廠產(chǎn)出的粉煤灰，一般可達到I級灰質量水平。C類粉煤灰為高鈣灰，由于潛在的游離氧化鈣問題，技術安全性不及F類粉煤灰。鋼渣粉和?；姞t磷渣粉活性一般低于粒化高爐礦渣粉，并且質量穩(wěn)定性也比?；郀t礦渣粉差，若采用該類礦物摻合料，應通過試驗驗證，在滿足設計要求后方可使用。4.2.骨料4.2.2.試驗研究表明，花崗巖石粉與石英粉在顆粒形貌、粒徑及顆粒級配、需水性等物理特性方面具有相似性；熱養(yǎng)護制度下的石英粉與花崗巖石粉均會與水泥水化產(chǎn)生的氫氧化鈣發(fā)生二次水化反應，生成托勃莫來石晶體。在標準養(yǎng)護和熱養(yǎng)護制度下，超高性能混凝土的抗拉強度及抗壓強度均隨著花崗巖石粉取代石英粉的比率增加有小幅增長但不明顯，用花崗巖石粉100%取代石英粉后，超高性能混凝土的孔結構、水化產(chǎn)物的Ca/Si、基體結構、基體與骨料間的界面變化均不明顯。表明花崗巖石粉可用于超高性能混凝土的制備。4.3.外加劑4.3.1.現(xiàn)行國家標準《混凝土外加劑》（GB8076）和《混凝土外加劑應用技術規(guī)范》（GB50119）規(guī)定了不同劑種減水劑的應用技術要求。工程實踐表明，采用減水率不小于30%的高效減水劑配制超高性能混凝土具有良好的表現(xiàn)。4.3.2.其他外加劑品種多，差異大，摻量范圍也不同，在實際工程應用時，不同產(chǎn)地、品種或品牌的水泥對外加劑和礦物摻合料的適應情況有差異，可能與水泥和礦物摻合料產(chǎn)生適應性問題，只有經(jīng)過試驗驗證滿足設計要求時，才可以進行實踐應用。4.4.纖維4.4.1.當超高性能混凝土破壞時，鋼纖維是從基體中拔出而不是拉斷，鋼纖維的增強增韌作用主要取決于與基體的粘結強度，其增強增韌效果與鋼纖維的長度、直徑、長徑比、纖維形狀和表面特性等因素有關。鋼纖維增強作用隨長徑比增大而提高，鋼纖維長度太短增強作用不明顯，太長則影響拌合物質量，太細在拌合過程中易被彎折設置結團，太粗則在等體積摻量時增強效果較差。根據(jù)國內外工程實踐經(jīng)驗，宜用長度8～30mm、長度與直徑比值不小于60、抗拉強度大于2000MPa的高強度微細纖維。超出上述范圍的鋼纖維，如經(jīng)試驗驗證，其材料性能指標可滿足設計要求時方可采用。4.4.2.為滿足特殊功能要求，如高韌、高耐腐蝕、高耐火性能，可在超高性能混凝土中摻入有機合成纖維。其應用技術要求可參考《水泥混凝土和砂漿用合成纖維》（GB/T2112）等相關規(guī)程。5.配合比設計5.0.1.超高性能混凝土配合比設計宜采用絕對體積法，其按照混凝土的密實體積等于所有各組分的絕對體積之和的假說進行混凝土配合比設計的方法，是應用最廣泛、最基本的計算混凝土各組分用量和相互比例關系的方法。5.0.2.根據(jù)國內外工程實踐經(jīng)驗，超高性能混凝土的水膠比不宜大于0.20。5.0.4.超高性能混凝土是基于緊密堆積理論發(fā)展而來，因此其骨料和膠凝材料的級配應遵循該理論進行配置。5.0.8.本條第5點規(guī)定了超高性能混凝土在試配過程中力學性能試驗的養(yǎng)護制度與相應的測試齡期。6.制備與運輸6.2.原材料貯存6.2.1.-6.2.5.超高性能混凝土所用的粉料種類多，避免相混和防潮是共同的要求。骨料堆場采用遮雨設施已逐步在預拌棍凝土攪拌站得到實施，超高性能混凝土水膠比低，強度對用水量的變化極其敏感，采用遮雨措施防止骨料含水量波動，對保證施工配合比的準確性非常重要。超高性能混凝土常用的液態(tài)外加劑（比如聚竣酸系高性能減水劑）受凍后性能會降低。6.3.計量6.3.2.超高性能混凝土生產(chǎn)對原材料的計量要求較高，尤其對水和外加劑的計量要求高。采用電子計量設備有利于保證計量精度，保證超高性能混凝土的生產(chǎn)質量。6.4.攪拌6.4.1.采用可調速的強制式攪拌機有利于超高性能混凝土的攪拌。6.4.3.由于超高性能混凝土摻入了微細纖維，若在投料過程中未進行充分分散，將可能導致攪拌過程纖維結團的現(xiàn)象。因此，在攪拌機宜設置防止鋼纖維結團的下料裝置。6.5.運輸6.5.2.混凝土攪拌運輸車罐內積水或者積漿會導致超高性能混凝土的配合比失真。6.5.3.采用外加劑調整超高性能混凝土拌合物的可操作時間并控制混凝土出機至現(xiàn)場接收不超過90min是易行的。運輸保證澆筑的連續(xù)性有利于避免超高性能混凝土結構出現(xiàn)因澆筑間斷產(chǎn)生的冷縫或薄弱層。6.6.澆筑6.6.1.超高性能混凝土拌合物中骨料直徑小，漿體多且流動性大，澆筑過程對模板的壓力大，且容易漏漿和脹模，故支模是超高性能混凝土施工的關鍵環(huán)節(jié)之一。6.6.2.超高性能混凝土采用分層澆筑時，其分層厚度不宜過大，層間澆筑間隔時間不宜過長，層間不應出現(xiàn)冷縫，這有利于保證每層混凝土澆筑質量和整體結構的勻質性。自密實的超高性能混凝土澆筑不受此條規(guī)定的限制。6.6.3.由于超高性能混凝土摻有高強度微細纖維，為避免纖維結團，不宜采用插入式振搗器進行振搗。7.養(yǎng)護7.0.1.超高性能混凝土宜采用熱養(yǎng)護，一方面可以提高礦物摻合料（如硅灰）的反應程度，使得各個組成材料結構界面的密實度獲得顯著提高，從而獲得優(yōu)越的材料性能；另一方面可加快強度的提升速度，縮短養(yǎng)護齡期?？刂茻狃B(yǎng)護過程中的升溫速率和降溫速率以及試件表面與環(huán)境溫差，可減小溫度應力對混凝土內部結構的不利影響。7.0.2.超高性能混凝土的早期收縮比較大，若再發(fā)生表面水分損失，會加大混凝土開裂傾向，因此宜采取措施防止混凝土澆筑成型后的表面水分損失。7.0.3.若不具備熱養(yǎng)護條件而采用其他養(yǎng)護方式，則需通過試驗驗證后方可采用。8.試驗方法8.2.力學性能試驗方法8.2.1超高性能混凝土抗壓強度的標準試件采用100mm×100mm×100mm立方體試件，這與普通混凝土的標準試件（150mm×150mm×150mm立方體）有所區(qū)別，主要是考慮到超高性能混凝土具有超高的抗壓強度（130MPa以上），若沿用普通混凝土標準試件，則試驗機噸位將超過目前大部分科研、施工單位常規(guī)試驗機（200t）的范疇，不利于檢測。超高性能混凝土抗壓強度的試驗方法大部分沿用《普通混凝土力學性能試驗方法》（GB/T50081）進行測試，但因其抗壓強度較高，將其加載速率提高到1.20～1.40MPa/s，測得強度不乘以尺寸換算系數(shù)。8.2.2對于普通混凝土和高性能混凝土，由于其抗拉性能較弱，其采用軸拉試驗測試方法并不容易實現(xiàn)，因此一般采用測試方法相對比較簡單可行的劈裂強度或者抗折強度來間接表征材料的抗拉性能。由于超高性能混凝土具有明顯高于普通混凝土和高性能混凝土的抗拉性能，其軸拉試驗方法可以實現(xiàn)，為精確表征超高性能混凝土的抗拉性能，規(guī)定了用軸拉強度來表征抗拉強度。在國內外超高性能混凝土抗拉強度試驗研究的基礎上，經(jīng)過數(shù)值模型分析與驗證性試驗測試，確定了簡易可行的超高性能混凝土抗拉強度試驗方法，詳見附錄A。8.2.3超高性能混凝土靜力受壓彈性模量的標準試件采用100mm×100mm×300mm長方體試件，試驗方法沿用《普通混凝土力學性能試驗方法》（GB/T50081）進行測試，但因其抗壓強度較高，將其加載速率提高到1.20～1.40MPa/s。9.檢驗與評定9.1.檢驗9.1.1.-9.1.2.根據(jù)采用的檢驗評定方法，制定檢驗批的劃分方案和相應的取樣計劃，是為了避免因施工、制作、試驗等因素導致缺少混凝土材料性能檢測試件。此外，考慮到攪拌機出料口的混凝土拌合物，經(jīng)運輸?shù)竭_澆筑地點后，混凝土的質量還可能會有變化，因此規(guī)定試樣應在澆筑地點抽取。9.2.評定9.2.1.-9.2.2超高性能混凝土的抗壓強度和抗拉強度代表值的確定和強度評定參考了《混凝土強度檢驗評定標準》（GB/T50107）的相關規(guī)定。目次TOC\o"1-2"\h\z\u制訂說明 錯誤！未定義書簽。1.總則 33.性能等級 34.原材料及要求 34.1.膠凝材料 34.2.骨料 44.3.外加劑 44.4.纖維 45.配合比設計 46.制備與運輸 46.2.原材料貯存 46.3.計量 56.4.攪拌 56.5.運輸 56.6.澆筑 57.養(yǎng)護 58.試驗方法 58.2.力學性能試驗方法 59.檢驗與評定 69.1.檢驗 69.2.評定 6

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