淺談高性能混凝土技術(shù)性能特點

淺談高性能混凝土的技術(shù)性能特點摘要：

闡述了國內(nèi)外學(xué)者對高性能混凝土的認(rèn)識與定義，介紹了高性能混凝土的性能特點及其優(yōu)越性能，以推廣高性能混凝土的廣泛應(yīng)用。關(guān)鍵詞：高性能混凝土原材料配合比拌和物力學(xué)性耐久性一、高性能混凝土的定義高性能混凝土〔High-Performanceconcrete簡稱HPC〕是20世紀(jì)80年代末90年代初，一些興旺國家基于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計提出的一種全新概念的混凝土，它以耐久性為首要設(shè)計指標(biāo)，這種混凝土有可能為根底設(shè)施工程提供100年以上的使用壽命。對高性能混凝土的具體定義或含義，國際上迄今為止尚沒有一個統(tǒng)一的理解，各個國家不同人群有不同的理解。一般說來，高性能混凝土是指高強(qiáng)、高耐久性、高工作性。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的開展，各種超長、超高、超大型混凝土構(gòu)筑物，以及在嚴(yán)酷環(huán)境下使用的重大混凝土結(jié)構(gòu)，如高層建筑、跨海大橋、海底隧道、海上采油平臺、核反響堆、有毒有害廢物處置工程等的建造需要在不斷增加。這些混凝土工程施工難度大，使用環(huán)境惡劣、維修困難，因此要求混凝土不但施工性能要好，盡量在澆筑時不產(chǎn)生缺陷，更要耐久性好，使用壽命長,因此開展高性能混凝土勢在必行。而且工程結(jié)構(gòu)采用高性能混凝土可以節(jié)約資源、降低工程造價，利于環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)開展。二、高性能混凝土的性能特點及其優(yōu)越性通過實驗可以得出高性能混凝土與普通混凝土相比具有以下各方面的特點：原材料性能特點高性能混凝土采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥、復(fù)合水泥；高性能混凝土水泥混和料采用礦渣或粉煤灰，普通混凝土水泥混合料采用礦渣、粉煤灰、石灰石、煤矸石、磷渣；高性能混凝土采用水泥的比外表積≤350m2/kg，普通混凝土水泥的比外表積≤300m2/kg；高性能混凝土采用水泥中的游離氧化鈣含量≤1.0%，堿含量≤0.80%，熟料中的C3A含量≤8%，氯離子含量≤0.10%〔鋼筋混凝土〕/≤0.06%〔預(yù)應(yīng)力混凝土〕；普通混凝土水泥中的游離氧化鈣含量≤1.5%，堿含量、熟料中的C3A含量高性能混凝土采用的礦渣粉中MgO含量≤14%，普通混凝土對此無要求；高性能混凝土采用的粉煤灰中氯離子含量不宜大于0.02%，CaO含量≤10%，游離CaO含量≤1.0%，普通混凝土對此無要求。高性能混凝土與普通混凝土采用的砂子區(qū)別見下表1表1砂子序號工程普通混凝土高性能混土1品種不宜使用山砂。不得使用海砂。優(yōu)先使用非堿活性骨料2含泥量，%＜C30：≤5.0，C30～C5：≤3.0，＞C50：＜2.0＜C30：≤3.0，C30～C45：≤2.5，≥C50：≤2.03泥塊含量，%＜1.0；＜0.5；0.5≤0.54云母含量，%≤1.0；≤1.0；＜0.5≤0.55輕物質(zhì)含量，%≤1.0；≤1.0；≤1.0≤0.56氯離子含量，%/≤0.027SO3含量，%＜1.0；＜1.0；＜0.5≤0.58有機(jī)物含量合格合格9鞏固性/不大于8%10吸水率/不大于2%高性能混凝土與普通混凝土采用的砂子區(qū)別見下表2表2石子序號工程普通混凝土高性能混凝土1級配連續(xù)級配二級或多級級配2堆積密度/大于1500kg/m33吸水率/小于2%〔1%〕4緊密空隙率/小于40%5巖石抗壓強(qiáng)度與混凝土強(qiáng)度等級之比不應(yīng)小于1.5不應(yīng)小于1.5不應(yīng)小于2.06鞏固性≤8%、≤5%〔凍〕≤12%、≤8%≤8%〔鋼筋砼〕≤5%7含泥量，%＜C30:≤2.0≥C30:≤1.0＜C30:≤1.0C30～C45:≤1.0≥C50:≤0.58泥塊含量，%≤0.25≤0.259針、片顆粒含量，%＜C30:≤25≥C30:≤12＜C30:≤10C30～C45:≤10≥C50:≤810硫化物及硫酸鹽含量〔折算成SO3〕，%≤0.5≤0.511氯離子含量，%≤0.02≤0.0212碎卵石中有機(jī)質(zhì)含量合格合格高性能混凝土用外加劑中硫酸鈉含量≤10.0%，氯離子含量≤0.2%，堿含量≤10.0%，普通混凝土對此無特殊要求；高性能混凝土用外加劑減水率≥20%，普通混凝土外加劑減水率≥12%；高性能混凝土用外加劑常壓泌水率比≤20%，普通混凝土外加劑常壓泌水率比≤90%。2、配合比特點高性能混凝土配合比方面的特點主要是配制時選用優(yōu)質(zhì)的水泥和砂石料；摻加優(yōu)質(zhì)化學(xué)外加劑---減水劑，引氣劑；摻加礦物摻合料---粉煤灰，礦渣粉；要低水膠比(<0.40；0.45)；限制膠凝材料總量和水泥用量。其中礦物摻合料(粉煤灰,礦渣等)的奉獻(xiàn)作用主要有以下5點：〔1〕火山灰效應(yīng)—高堿性(CSH)轉(zhuǎn)化為低堿性(CSH)，消耗Ca(HO)2，結(jié)晶變小，界面過渡層變小，富集和取向性減少，提高水泥石界面強(qiáng)度。低堿CSH(C/S<1.5)，晶須強(qiáng)度高，溶解度低，較穩(wěn)定?；鹕交曳错?SiO2+xCa(OH)2+(n-1)H2O→xCaO·SiO2·nH2OSiO2+(1.5~2.0)CaO·SiO2·aq→(0.8~1.5)CaO·SiO2·aq礦物摻合料(粉煤灰,礦渣,硅灰等)與水泥的二次水化反響最終產(chǎn)物是C-S-H(1)為主的低堿性水化硅酸鈣凝膠，其次是水化鋁酸鈣，鐵酸鈣固溶體，以及水化硫鋁酸鈣?！?〕效應(yīng)—玻璃球體減小水泥顆粒之間的摩擦阻力，改善混凝土的和易性。滾珠〔3〕顆粒填充作用—水泥、礦渣、硅灰末水化顆粒大小差異大，顆粒互相填充，減小水泥石孔隙率?！?〕削減溫峰作用—水化速度慢,放熱總量小。〔5〕提高耐久性—改善耐硫酸鹽侵蝕性，抑制堿骨料反響，增加密實性，提高抗?jié)B性和氯離子滲透性。限制膠凝材料總量和水泥用量主要是因為混凝土溫度隨水泥用量增加而上升，如下列圖所示：混凝土水化溫升公式T(t)=WQ(1-e-mt)/CBT(t)—隨時間變化的絕熱溫升溫度W—水泥用量，kg/M3Q—單位水泥發(fā)熱量，kJ/kgB—混凝土表觀密度，2400kg/m3C—比熱，(0.92~1.0)×103，J/kg.cM—系數(shù)，普硅0.43+0.0018W；3、拌和物性能特點高性能混凝土要求坍落度保持性、流動度/擴(kuò)展度好，對此項要求一般；含氣量2%～7%，普通混凝土含氣量1%～2%；高性能混凝土泌水率0%，普通混凝土泌水率＜3%。4、力學(xué)性能特點高性能混凝土早期抗壓強(qiáng)度低，普通混凝土高；高性能混凝土抗拉強(qiáng)度、劈拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度高，普通混凝土低。5、耐久性能特點表3不同混凝土耐久性能比擬序號工程普通混凝土高性能混凝土1抗碳化性能一般好2抗水滲性能P6～P20P20以上3抗氯離子滲透性能/1000庫侖以下4抗凍性能凍融次數(shù)200次以下200次或300次以上氣泡間距系數(shù)/宜<250微米5抗堿—骨料反響性一般3kg/m3以下6耐腐蝕性能一般好7抗裂性能內(nèi)外溫差大小收縮大小8護(hù)筋性氯離子含量≤0.10%或0.06%好通過以上數(shù)據(jù)說明，高性能混凝土具有高強(qiáng)度、高耐久性、高工作性、高流動性等多方面的優(yōu)越性能。此外高性能混凝土還具有很高的經(jīng)濟(jì)合理性。雖然高強(qiáng)混凝土在本錢上比普通混凝土要高一些,但由于減小了截面尺寸,減輕了結(jié)構(gòu)自重,降低了鋼筋用量,減輕了地基負(fù)荷,這對自重占荷載主要部分的建筑具有特別重要的意義。在一般情況下,混凝土強(qiáng)度等級從C30提高到C60,對受壓構(gòu)件可節(jié)省混凝土30%～40%,受彎構(gòu)件可節(jié)省混凝土10%～20%,如此大幅度地節(jié)約建筑材料,從而降低工程施工本錢。在建設(shè)階段通過節(jié)約混凝土用量,可以節(jié)約土地、煤、水、礦石、砂等能源和資源的消耗量,從而減少有害氣體和廢渣的排放,使用階段可減少養(yǎng)護(hù)維修費用,實現(xiàn)節(jié)能,帶來可觀的社會效益。三、結(jié)束語高性能混凝土的研究與開發(fā)應(yīng)用，對傳統(tǒng)混凝土的技術(shù)性能有了重大的突破，對節(jié)能、工程質(zhì)量、工程經(jīng)濟(jì)、環(huán)境與勞動保護(hù)等方面都具有重大的意義?？梢灶A(yù)期，高性能混凝