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1、高性能混凝土(HPC)概述特點技術途徑配比性能對比應用Back高性能混凝土HPC(HighPerformanceConcrete)高強混凝土缺點脆性,易開裂和突然破壞由于水灰比小帶來流動性、可泵性、均勻性差單位水泥用量大帶來穩(wěn)定性和經(jīng)濟性問題體積穩(wěn)定性帶來耐久性問題概述高性能混凝土是指采用優(yōu)質(zhì)材料,嚴格施工工藝,便于澆搗、不離析,體積穩(wěn)定,力學性能穩(wěn)定所制備的混凝土。符合特殊綜合性能與均勻性要求,不能用常規(guī)材料和工藝獲得,1990年ACI國際會議首次提出。Back概述工作性,耐久性與強度并重根據(jù)工程要求,突出一、兩種性能它具有早強高,韌性,勻質(zhì),耐久等特點。適用于高層建筑、橋梁以及暴露在嚴酷環(huán)
2、境。Back特點高性能混凝土是一種新型混凝土,具有優(yōu)良的和易性,高強和耐久性。其主要特征:混凝土拌合物具有流態(tài)性、自密性,不振動或稍加振動即能保證成型混凝土均勻密實混凝土拌合物具有良好的粘聚性、保水性和可塑性,水下不分散、不離析、穩(wěn)定性好、可泵性強。在混凝土凝結硬化過程中水化熱低,利于大體積混凝土澆筑。混凝土硬化后體積穩(wěn)定,收縮變形小,故混凝土內(nèi)部微裂紋等缺陷少,結構均勻?;炷恋拿軐嵍雀?,抵抗水、侵蝕性液體及氯離子等滲透的能力強,對混凝土內(nèi)鋼筋有很強的保護能力。混凝土中所含易被硫酸鹽、鎂鹽等物質(zhì)腐蝕的氫氧化鈣、水化硫酸鈣的量少,保證混凝土具有極強的耐海水腐蝕能力?;炷恋目?jié)B性能極高,并且具
3、有一定的空氣含量,空氣泡分布均勻、密實,以此混凝土具有極高的抗凍融性和抗風化性,故非常適宜澆筑浪濺區(qū)混凝土結構?;炷翉姸容^高,混凝土內(nèi)部凝膠的含量較普通混凝土為少,故用于預應力混凝土。特性Back主要技術途徑和措施大量研究表明,影響混凝土性能(尤其是強度和耐久性)的最主要因素有兩個方面:一是混凝土中硬化水泥漿體的孔隙率,孔分布和孔特征;二是混凝土硬化水泥漿體與集料的界面。要想提高混凝土的強度和耐久性,必須降低混凝土中水泥石的孔隙率,改善孔分布(即盡可能降低有害大孔),減少開口孔。法國路橋研究中心曾用BJH法測得,高性能混凝土中水泥石的孔隙率為18.8%,并且孔半徑多小于2.5nm。而普通混凝
4、土水泥石中大于5nm的孔隙率就達26.7%。為改善混凝土中硬化水泥漿體與集料界面的結合情況,應設法減少在集料—漿體界面上主要由Ca(OH)2晶體定向排列組成的過渡帶的厚度。從而增強界面物理連接或化學連接的強度。Back到目前為止,主要從以下幾方面的技術措施實施上述途徑。(1)選用優(yōu)質(zhì)的、同時符合一定要求的水泥和粗細集料。這是配制高質(zhì)量混凝土的基本條件,更是配制高性能混凝土的必要條件。(2)選用高效減水劑。在滿足新拌混凝土大流動度的同時,降低W/C,使混凝土中水泥石孔隙率降低。Back(3)選用具有一定潛水硬性的活性超細粉。如硅灰、稻殼灰、超細沸石粉、超細礦渣粉、超細粉煤灰、超細石灰石粉等。通過
5、摻用活性超細粉提高混凝土的性能是目前高性能混凝土研究中最活躍的課題。這些活性超細粉在高性能混凝土中所起的作用可歸納為如下幾種“粉體效應”。①“活性效應”:表現(xiàn)在兩個方面。一是活性超細粉本身都含有大量火山灰活性物質(zhì)。這些活性物質(zhì)與水泥水化時產(chǎn)生的Ca(OH)2反應形成低堿水化硅酸鈣。即所謂二次水化反應。二是活性超細粉的最大特點是“超細”,其表面積遠大于摻混合材水泥中的混合材,一般在600m2/kg以上。二次水化速度的加快和反應程度的增加,使水泥石中對強度和穩(wěn)定性有不良影響的Ca(OH)2晶體大大減少,對水泥石性能有利的低堿水化硅酸鈣凝膠卻大大增加。同時還減少了水泥石與集料界面過渡區(qū)的厚度及過渡區(qū)
6、Ca(OH)2富集和排列的程度。Back②微集料效應超細粉的顆粒直徑大多在5μm以下。這種尺度的粉粒能夠填充到一般細集料和水泥中混合材粉粒所不能填充的孔隙中。因而使水泥石中的孔隙率進一步降低。③復合膠凝效應在超細粉中如果摻入一些對超細粉活性有激活作用的物質(zhì),可以使超細粉的活性進一步加強,二次水化速度更快,這種作用稱之為“復合膠凝效應”。還有一些研究指出,某些超細粉的加入,在以合適的比例替代水泥時,不僅不會使水泥漿體流動性降低,反而會使流動性增大。這主要是由于一些玻璃態(tài)物質(zhì)組成的超細粉(如粉煤灰超細粉及磷渣超細粉)其粒體表面不吸水,又可以填充在水泥粒子間隙和絮凝狀結構中,占據(jù)充水空間,把絮凝結構
7、中的水分釋放出來。從而使水泥漿體流動性得以增加。Back(4)改善混凝上的施工工藝改善混凝土施工工藝也是制備高性能混凝土的有效途徑之一,目前效果比較顯著的有以下幾種。①水泥裹砂混凝土攪拌工藝②采用超聲波振動或高頻振動密實③對澆筑成型的新拌混凝土進行真空吸水Back對高性能混凝土的配合比設計方法已經(jīng)進行了很多研究。高性能混凝土配制后要同時滿足符合高性能混凝土的3個基本要求:①新拌混凝土良好的工作性;