高性能混凝土及其工程應(yīng)用|高性能混凝土試塊留置
發(fā)布時(shí)間:2020-02-15 來(lái)源: 感悟愛(ài)情 點(diǎn)擊:
高性能混凝土(HPC)是近10余年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型混凝土。對(duì)于高性能混凝土的定義筆者認(rèn)為:高性能混凝土并不是混凝土的一個(gè)品種,而是強(qiáng)調(diào)混凝土的“性能”(Performance)。對(duì)不同的工程,高性能混凝土有不同的強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)。本文通過(guò)高性能混凝土在幾個(gè)實(shí)際工程中的應(yīng)用來(lái)說(shuō)明筆者的觀點(diǎn)。
1.高性能混凝土的涵義[1]
高性能混凝土(HPC)是近10余年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型混凝土;1990年5月在美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所(NIST)和混凝土協(xié)會(huì)(ACI)主辦的第一屆高性能混凝土討論會(huì)上提出高性能混凝土的定義且定名為“HPC”,我國(guó)譯為“高性能混凝土”。 高性能混凝土中由于摻加了工業(yè)廢料為主的細(xì)摻料,減少了水泥用量,也被稱為“綠色混凝土”。美國(guó)、法國(guó)、日本等國(guó)學(xué)者都提出各自的觀點(diǎn),美國(guó)學(xué)者認(rèn)為:高性能混凝土是一種易于澆注、搗實(shí)、不離析;能長(zhǎng)期保持高強(qiáng)度、高韌性和體積穩(wěn)定性,在嚴(yán)酷條件下壽命很長(zhǎng)的混凝土。ACI認(rèn)為HPC并不需要很高的抗壓強(qiáng)度,但仍要≥50Mpa,日本學(xué)者認(rèn)為:HPC是一種高填充能力的混凝土,新拌階段不需振搗能完成澆注、水化、硬化,早期階段水化熱低、干縮少,具有足夠的強(qiáng)度和耐久性。加拿大學(xué)者認(rèn)為:HPC是一種具有高彈性模量、高密度、抗侵蝕、低滲透的混凝土?梢(jiàn)美加學(xué)者側(cè)重于硬化后的性能,特別是耐久性。日本學(xué)者則重視新拌混凝土的流動(dòng)性和自密實(shí)性。其共同之處是強(qiáng)調(diào)高耐久性和高施工性。
中國(guó)混凝土學(xué)會(huì)高強(qiáng)、高性能混凝土委員會(huì)于2000年在蘇州召開(kāi)的會(huì)議上,建議高性能混凝土定義為:以耐久性和可持續(xù)發(fā)展為基本要求并適合工業(yè)化生產(chǎn)與施工的混凝土。
我國(guó)學(xué)者及行業(yè)專家(結(jié)合了諸國(guó)說(shuō)法)認(rèn)為:高性能應(yīng)體現(xiàn)在工程設(shè)計(jì)(力學(xué)概念)和施工要求(非力學(xué)概念)和使用壽命(經(jīng)濟(jì)學(xué)概念)三結(jié)合的優(yōu)異技術(shù)、經(jīng)濟(jì)特性上,其技術(shù)特性是高密實(shí)性。即高性能混凝土,首先應(yīng)該是優(yōu)良的工作性能。在工程施工中具有合適的流動(dòng)性、可泵性,正常施工中滿足混凝土成型的條件,保證混凝土構(gòu)件的密實(shí)性、均勻性,減少振搗帶來(lái)的公害及能源消耗。其次應(yīng)是在獲得較高強(qiáng)度的同時(shí),而很少增加水泥的用量,使得在相同使用條件下,混凝土構(gòu)件的尺寸較小。三是高耐久性,在長(zhǎng)期荷載、疲勞荷載及腐蝕的條件下達(dá)到較長(zhǎng)的預(yù)期壽命。再其次是滿足特殊使用功能的需要。
按照以上的表述筆者認(rèn)為:高性能混凝土并不是混凝土的一個(gè)品種,而是強(qiáng)調(diào)混凝土的“性能”(Performance)或者質(zhì)量、狀態(tài)、水平。對(duì)不同的工程,高性能混凝土有不同的強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)(即“特殊性能組合”)。下面以高性能混凝土在幾個(gè)實(shí)際工程中的應(yīng)用來(lái)說(shuō)明筆者的觀點(diǎn)。
2.高性能混凝土在工程中的應(yīng)用
2.1工程實(shí)例一[2]
黃河小浪底水利樞紐導(dǎo)流工程90d齡期C70高性能硅粉混凝土襯砌
技術(shù)目標(biāo):防高水流對(duì)泄洪建筑物表面磨損和空蝕
技術(shù)措施:
。1)細(xì)骨料選用中粗砂。細(xì)度模數(shù)在2.8~3.0的中砂偏粗范圍內(nèi),克服采用細(xì)砂而多用水泥會(huì)
使高性能混凝土發(fā)粘不利于泵送的弊病。
。2)粗骨料采用高強(qiáng)度河卵石破碎。為黃河連地灘天然砂石料,提高了抗沖磨能力。
。3)使用粉煤灰和硅灰做摻合料。加密硅灰火山灰活性指數(shù)為124%,提高混凝土抗磨耐蝕性和克服粉煤灰混凝土早期強(qiáng)度低的特點(diǎn)。且用試驗(yàn)驗(yàn)證了粉煤灰摻量為20%~25%時(shí)不影響混凝土抗沖磨反而增加抗空蝕性能。
。4)高效能減水劑(NN)和普通減水劑(VZ)復(fù)合使用,產(chǎn)生疊加效應(yīng)(總減水率達(dá)到25%),獲得低水膠比、低用水量 、大坍落度的高性能混凝土。
2.2工程實(shí)例三[3]
舟山大陸連島工程金塘跨海大橋樁和承臺(tái)均為C35~C30混凝土。
技術(shù)目標(biāo):抗離子滲透、體積穩(wěn)定、抗裂性能好的耐久性海工混凝土
技術(shù)措施:采用普通強(qiáng)度混凝土高性能化的配合比設(shè)計(jì),其設(shè)計(jì)原則為:
(1)在膠凝材料中,適當(dāng)降低水泥用量,增加活性礦物摻和料用量。
。2)采用不同以往普通混凝土配比的水膠比,盡可能降低混凝土單方用水量,以減少混凝土的毛細(xì)孔通道,提高混凝土的密實(shí)性、高尺寸穩(wěn)定性和良好工作性。
。3)使用高效減水劑,在減少單方用水量的同時(shí)提高新拌混凝土的黏聚性、工作性和施工可行性。
(4)海工混凝土施工過(guò)程控制:嚴(yán)格控制粗細(xì)集料的含泥量;嚴(yán)格控制混凝土單位用水量;必須在混凝土澆筑后,實(shí)施長(zhǎng)期有效的保濕養(yǎng)護(hù)措施。嚴(yán)格控制養(yǎng)護(hù)時(shí)間。
2.3工程實(shí)例四[4]
呼圖壁河青年渠首改造工程C80混凝土,大體積混凝土技術(shù)目標(biāo):配制高強(qiáng)和抗沖耐磨、長(zhǎng)耐久性高性能混凝土
技術(shù)措施:
。1)混凝土配合比(材料用量單位:kg/m):高等級(jí)水泥(≥P.o42.5)413,砂子(FM=2.9)617,石子(5~20mm)1098,水130,礦渣88,硅粉41,膨脹劑(ZYH)47,聚羧酸高效減水劑2.36,水膠比0.22,坍落度(mm)118,抗壓強(qiáng)度(MPa)61.3(3d),94.6(28d)。
。2)采用強(qiáng)制式攪拌機(jī);高效減水劑采用后摻法。
。3)控制溫度對(duì)現(xiàn)場(chǎng)澆筑的影響。冬季:避免在下午較晚的時(shí)候澆筑混凝土;對(duì)原材料進(jìn)行保護(hù),避免直接暴露在寒冷空氣中和表面結(jié)冰;使用早強(qiáng)型水泥;采用絕熱材料覆蓋混凝土表面或模板,防止水化熱散失,提高混凝土溫度。夏季:以冰屑替代拌合用水,或者使用緩凝劑和聚羧酸高效減水劑,以減小坍落度損失。
(4)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。澆筑后的混凝土應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)濕養(yǎng)和薄膜養(yǎng)護(hù)。
3.結(jié)語(yǔ)
高性能混凝土以其優(yōu)異的性能使得普通混凝土向高性能混凝土發(fā)展成為必然趨勢(shì)。高性能混凝土是混凝土技術(shù)進(jìn)步的標(biāo)志。我國(guó)在發(fā)展高性能混凝土方面才剛剛起步,需要科研、教學(xué)、設(shè)計(jì)、施工部門(mén)攜手協(xié)作,共同促進(jìn)高性能混凝土的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1] (德)F.H.Wittmann P.Schwesinger.著 馮乃謙等譯. 高性能混凝土:材料特性與設(shè)計(jì)[M]. 北京:中國(guó)鐵道出版社,1998.
[2] 王鐵誠(chéng). 小浪底高性能混凝土的配制技術(shù)[J]. 施工技術(shù),2001(05)
[3] 黃演忠,鄭伍海,李書(shū)惠. 金塘大橋高性能海工混凝土配合比設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J]. 粉煤灰,2010(03).
[4] 屈軍,張善德.C80高性能混凝土在呼圖壁河青年渠首改造工程中的應(yīng)用[J]. 新疆水利,2010(05).
。ㄗ髡邌挝唬1江蘇科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院江蘇鎮(zhèn)江212003 2華普建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司江蘇鎮(zhèn)江212003)
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