談高性能混凝土

1、1 / 10.談高性能混凝土1、我國目前對高性能混凝土沒有定義.2、高性能混凝土國際研討會1990的定義：具有所要求的性能和勻質性的混凝土.3、美國混凝土學會技術委員會1998的定義：滿足特定功能與勻質性綜合需要的混凝土.4、美國混凝土學會1998的定義：高性能混凝土的許多特性是相互關聯(lián)的改變其中 一個常牽連到一個或多個其他特性發(fā)生變化.5、我國資深院士吳中偉的定義：高性能混凝土為一種新型高技術混凝土是在大幅度提 高普通混凝土性能的基礎上采用現(xiàn)代混凝土技術制作的混凝土是以耐久性作為設計的主要 指標針對不同用途的要求對下列性能有重點地加以保證：耐久性、施工性、適用性、強度、 體積穩(wěn)定性和經濟性.

2、注意： a、上述對高性能混凝土的定義不是指一種混凝土產品而是對高性能混凝土特性 的的說明.b、高性能混凝土的特性不單單指某一項或某幾項性能因此單純的強調混凝土的 某項特性不能成為鑒定高性能混凝土的理由.由上我們認為混凝土的本質是：高性能混凝土與傳統(tǒng)混凝土沒有根本差別但高性能混凝 土是在對傳統(tǒng)混凝土的充分認識的前提下 ,綜合應用傳統(tǒng)混凝土的技術,通過精心選擇原材 料精心組織施工、對混凝土進行精心養(yǎng)護從而使混凝土達到特定結構和特定環(huán)境下的高效能. 實技術、保濕養(yǎng)護技術等在高性能混凝土中綜合性地應用.高性能混凝土具有豐富的技術內容.盡管同業(yè)對高性能混凝土有不同的定義和解釋但彼 此均認為高性能混凝土的

3、基本特征是按耐久性進行設計保證拌和物易于澆筑和密實成型不 發(fā)生或盡量少發(fā)生由溫度和收縮產生的裂縫硬化后,有足夠的強度內部孔隙結構合理而有低 滲透性和高抗化學侵蝕.本人認為高性能混凝土是指滿足特定環(huán)境因素要求并且質量能保證整個使用年限的高工作性、高耐久性的混凝土.其中混凝土的耐久性為高性能混凝土的基本特征.二、高性能混凝土耐久性的重要指標：1、混凝土的抗裂性2 / 10.2、混凝土的護筋性3、混凝土的耐蝕性4、混凝土的抗凍性5、混凝土的耐磨性6、混凝土的抗堿骨料反應性三、混凝土的破壞機理和應對方案混凝土的耐久性與所處的環(huán)境因素密不可分鐵路混凝土結構耐久性設計暫行規(guī)定將環(huán)境類別劃分為氯鹽環(huán)境、碳化

4、環(huán)境、凍融環(huán)境、化學侵蝕環(huán)境和磨蝕環(huán)境.3.1 環(huán)境因素下的混凝土破壞3.1.1 氯鹽環(huán)境在氯鹽環(huán)境下氯離子擴散系數(shù)越大,混凝土的破壞約嚴重.3.1.2 碳化環(huán)境碳化環(huán)境下當混凝土強度50MPa 時混凝土碳化非常緩慢.3.1.3 凍融環(huán)境凍融環(huán)境下影響混凝土耐久性的最重要因素是含氣量 .當含氣量4%時混凝土均具有良 過冷的水發(fā)生遷移,形成各種壓力,當壓力達到一定程度時,導致混凝土的破壞.混凝土發(fā)生 凍融破壞的最顯著的特征是表面剝落,嚴重時可以露出石子.混凝土的抗凍性能與混凝土內部的孔結構和氣泡含量多少密切相關 .孔越少越小,破壞作用 越小,封閉氣泡越多,抗凍性越好.影響混凝土抗凍性的因素,除了

5、孔結構和含氣量外,還包括：混凝土的飽和度,水灰比,混凝土 的齡期,集料的孔隙率與其間的含水率等.3.1.4 化學侵蝕環(huán)境3.1.4.1 淡水侵蝕溶出性侵蝕淡水的沖刷,會溶解水泥石中的組分,使水泥石孔隙增加,密實度降低,從而進一步造成對水 泥石的破壞.水泥石長期和軟化水接觸其中一些水化物按溶解度的大小依次被水溶解；研究 表明,當水泥石中的氧化鈣溶出5%時,強度下降7%,當溶出24%時,強度下降29%.3.1.4.2 硫酸鹽侵蝕3 / 10.硫酸鹽的腐蝕則表現(xiàn)為 SO42-離子深入混凝土內與水泥組分反應,生成物體積膨脹開裂造成 損壞.然后所生成的硫酸鈣與水化鋁酸鈣作用生成水化硫鋁酸鈣生成的水化硫鋁

6、酸鈣含有大量結晶水其體積比原體積增加1.5倍對水泥石產生巨大的破壞作 用.3.1.4.3 鎂鹽侵蝕鎂鹽侵蝕的作用機理是使硬化水泥石的結構組分分解.Ca2+MgSO4+2H2O=CaSO4 2H2O+Mg2Ca2+MgCl2=CaCl2+Mg2生成的氫氧化鎂松軟無膠結能力氯化鈣易溶于水.3.1.4.4 碳酸鹽侵蝕 物的穩(wěn)定性,影響水泥石的致密度,造成對混凝土的侵蝕.由于水中含有較多的二氧化碳它與生成碳酸鈣按下列可逆反應作用.CaCO3+CO2+H2O=Ca2當水中含有較多的二氧化碳并超過平衡濃度時上式反應向右進行水泥石中CH 通過轉變 為易溶的重碳酸鈣而溶失隨著 CH 降低其他水化產物分解使腐蝕

7、進一步加劇.3.1.4.5 一般酸性侵蝕：作用機理：破壞混凝土的堿性環(huán)境.2HCl+Ca2= CaCl2+2H2O 易溶于水4 / 10.aSOHO二水石膏結晶膨脹環(huán)境水中的酸的氯離子濃度越大pH 值越小侵蝕越嚴重.3.2混凝土自身因素下的破壞：除了環(huán)境因素引起的混凝土結構破壞外,混凝土本身的一些物理化學因素會引起混凝土 結構的嚴重破壞 .例如混凝土的化學收縮和干縮過大引起的開裂 ,水化性過熱過高引起的溫 度裂縫以與混凝土的堿骨料反映等. 因此要提高混凝土的耐久性就必須減小或消除這些結構 破壞因素.限制或消除從原材料引入的堿、 S03 、C1- 等可以引起破壞結構和侵蝕鋼筋物質 的含量加強施工

8、控制環(huán)節(jié)避免收縮與溫度裂縫產生以提高混凝土的耐久性.3.2.1 鋼筋的銹蝕鋼筋在混凝土內部如存在侵蝕鋼筋的物質含量過高那么鋼筋發(fā)生電化反應,逐步生成氫 氧化鐵等即鐵銹,其體積比原金屬增大2-4倍,造成混凝土順筋裂縫,從而成為腐蝕介質滲入鋼 筋的通道,加快結構的損壞.氫氧化鐵在強堿溶液中會形成穩(wěn)定的保護層 ,阻止鋼筋的銹蝕,但 當混凝土產生裂紋,環(huán)境中的 CO2等滲入混凝土內加速,造成酸性環(huán)境,破壞或減弱混凝土的 堿性環(huán)境,繼續(xù)造成造成鋼筋的銹蝕.其二,氯離子對鋼筋表面鈍化膜有特殊的破壞作用 ,當混凝土中氯含量超過標準時 ,鋼筋 會銹蝕,而水和氧的存在是鋼筋被腐蝕的必要條件, 因此,若混凝土開裂

9、,造成水和氧的通道,則 鋼筋銹蝕加速,促成混凝土裂縫進一步開展,混凝土保護層剝落,最終使構件失去承載力.3.2.2 混凝土的堿-集料反應混凝土的堿-集料反應,是指混凝土中的堿與集料中活性組分發(fā)生的化學反應 , 引起混凝 土的膨脹,開裂,甚至破壞. 因反應的因素在混凝土內部,其危害作用往往是不能根冶的,是混凝 土工程中的一大隱患.混凝土堿-集料反應需具備三個條件,即有相當數(shù)量的堿,相應的活性集料,水份.反應通常 有三種類型：堿-硅酸反應,堿-碳酸鹽反應,慢膨脹型堿-硅酸鹽反應,避免堿-集料反應的方法 可采用：一,盡量避免采用活性集料；二,限制混凝土的堿含量；三,摻用混合材.5 / 10.四、耐久

10、性的試驗結果 對混凝土抗?jié)B性的影響.混凝土的電通量越大環(huán)境中水侵蝕和離子侵蝕的速度就越快加速混 凝土的破壞最終導致混凝土的耐久性越低. 電通量是測定混凝土耐久性能的重要實驗方法.4.1 水膠比和電通量隨齡期增加, 電通量逐漸降低,早期影響顯著,后期減小.,56d 10002000庫侖水膠比0.30.556d 小于1000庫侖水膠比0.30.44.2 含氣量和電通量電通量增加不大當電通量為1000庫侖時,對應的含氣量為4%左右.4.3 含泥量和電通量當含泥量為4%時, 電通量接近1000庫侖,再大滿足不了要求4.4 粉煤灰摻量和電通量當摻40%時,28d、56d 電通量減少當摻大于40%時,28

11、d、56d 電通量增加因此可看出40%是拐點.4.5 粉煤灰燒失量和電通量燒失量增加, 電通量增大,28d 影響大,56d 影響不明顯.當燒失量為19%時,56d 電通量1%隨摻量增加, 電通量在增加. 五、高性能混凝土施工5.1 混凝土的澆筑：5.1.1 應預先制定澆筑工藝, 明確結構分段分塊的間隔澆筑順序盡量減少后澆帶或連接 縫和鋼筋的混凝土保護層厚度控制措施；明確澆筑進行方向和入模點,盡可能實行對稱入6 / 10.模澆筑混凝土.5.1.2 基底為非粘性土或干土時 ,應澆筑墊層；基底為巖石時應加以潤濕 ,并鋪一層厚 2030mm 的水泥砂漿,然后于水泥砂漿凝結前澆筑第一層混凝土.5.1.3

12、 應預先根據(jù)結構截面尺寸、環(huán)境條件等研究確定必要的降溫防裂措施. 混凝土或巖土介質之間的溫差應不大于15 .5.1.5 混凝土應分層進行澆筑,不得隨意留置施工縫.其分層厚度指搗實后厚度應根 據(jù)攪拌機的能力、運輸條件、澆筑速度、振搗能力和結構要求等條件確定,表19中的數(shù)值可 供參考,但最大攤鋪厚度不宜大于400mm,泵送混凝土的攤鋪厚度不宜大于600 mm.5.1.6 自高處向模板內傾卸混凝土時,為防止混凝土離析,一般應滿足下列要求：從高處 直接傾卸時,混凝土自由傾落高度不宜超過2m,以不發(fā)生離析為度；當傾落高度超過2m 時, 應通過串筒、溜管或振動溜管等設施鋪助下落.5.2 混凝土的振搗：5.

13、2.1 混凝土澆筑過程中,應隨時對混凝土進行振搗并使其均勻密實.振搗宜采用插入式振搗棒垂直點振,也可采用插入式振搗棒和附著式振搗器聯(lián)合振搗 .混凝土較粘稠時應加密振點. ,一般均應使用插入式振搗棒振搗 .混凝土構件頂面部分 ,預應力混 凝土構件或其他薄層部位可用平板振搗器振搗.5.2.3 混凝土振搗密實的一般標志是混凝土液化泛漿后其表面基本不再下沉、 氣泡不持 續(xù)涌出,泛漿、表面平坦.5.2.4 不得在模板內利用振搗棒使混凝土長距離流動或運送混凝土, 以致引起離析.混凝 土搗實后1.5h 到24h 之內,不得受到振動.5.2.5 混凝土振搗過程中,應避免重復振搗,防止過振應加強檢查模板支撐的穩(wěn)

14、定性和接7 / 10.縫的密合情況,防止在振搗混凝土過程中產生漏漿.5.2.6 應根據(jù)結構尺寸和鋼筋間距情況 ,合理選擇振搗工藝 ,選擇不同型號的振搗工具 , 如振搗棒直徑、頻率等.為確保鋼筋保護層混凝土質量,應選用小直徑的振搗棒或采用人工鏟 對保護層混凝土進行專門振搗和鏟實.5.2.7 表層混凝土振搗完成后,應與時修整、抹平混凝土裸露面,待定漿后再抹第二遍并 壓光或拉毛.抹面時嚴禁灑水,并防止過度操作影響表層混凝土的質量 .尤其寒冷地區(qū)受凍融 作用的混凝土和暴露于干旱地區(qū)的混凝土,更要注意施工抹面工序質量的保證.式振搗棒操作要點：5.3.1 振動棒一般應安放在牢固的腳手板上 ,不應在啟動狀態(tài)

15、下放置于模板支撐或鋼筋 上.不得將軟軸插入到混凝土內部和使軟軸折成硬彎.應避免振動棒碰撞模板、鋼筋吊環(huán)、預 埋件等.振動棒與模板的距離不應大于其作用半徑的0.5倍.5.3.2 使用振動棒時,前手應緊握在振動棒上端約50cm 處, 以控制插入點,后手扶正軟軸, 前后手相距40cm50cm 左右,使振動棒自然沉入混凝土內.插入式振動器操作時,應做到快 是為了使混凝上能填滿振動捧抽出時形成的空隙 ,防止形成空洞.5.3.3 振動棒插入混凝土后 ,應上下移動變換位置 ,幅度為5cm10cm,以利于排出混凝 土中空氣,振搗密實.每插點應掌握好振搗時間 ,過短過長都不利 ,每點振搗時間一般為20s 30s

16、,使用高頻振動器時,也不應少于10s.待混凝土表面基本液化泛出灰漿,不再下沉、不再出 現(xiàn)氣泡時,方可撥出振動棒.5.3.4 振動棒插入點布置應排列均勻 ,可采用行列式 或交錯式 ,按順序移動,不應 振.每次移動位置的距離應不大于振動器作用半徑R的1.5倍. 振動棒的作用半徑通常為振動棒半徑的8倍10倍一般為300mm400mm.5.3.5 棒振搗應垂直地插入新澆筑混凝土 內 , 并進入 尚 未凝 固的前 一層 混凝土 50100mm.振搗過程中振搗棒與側模應保持50100mm 的距離.8 / 10.5.4.1 混凝土振搗完畢,應與時采取適當?shù)谋乇翊胧炷吝M行養(yǎng)護.當新澆混凝 霧 灑水等

17、措施對混凝土進行保濕養(yǎng)護7d 以上.待噴霧灑水養(yǎng)護7d 以上且水泥水化熱峰值過后, 若需撤除麻布或草簾,應再用塑料薄膜將暴露面緊密覆蓋14d 以上塑料薄膜與混凝土表面 之間不得留有空隙 ,或蓄水養(yǎng)護混凝土14d 以上,直至下道施工工序為止.5.4.2 當混凝土強度滿足拆模要求,且芯部混凝土與表層混凝土之間的溫差、表層混凝土 與環(huán)境之間的溫差均不大于20時,方可拆模.5.4.3 拆模后,應迅速采取切實措施對新暴露混凝土進行后期養(yǎng)護.采用草簾等材料將暴 露面混凝土覆蓋或包裹, 以便使混凝土表面保持潮濕狀態(tài),再用塑料布或篷布等將麻布、草簾 等保濕材料包覆裹完好.包覆裹期間,包覆裹物應完好無損,彼此搭

18、接完整, 內表 面應具有凝結水珠.包覆裹養(yǎng)護時間不少于56d.在寒季和炎熱季節(jié),應采取適當?shù)谋睾靖魺嵯募敬胧?防止混凝土表面溫度 受環(huán)境因素影響如曝曬、氣溫驟降等而發(fā)生劇烈變化,保證養(yǎng)護期間混凝土的芯部與表 新澆筑的混凝土與流動的地表水相接觸前 ,應采取臨時保護措施 ,保證混凝土達到設計 強度的75%以上方可拆除保護措施 ,且同時采取上述保溫保濕措施對混凝土進行養(yǎng)護 .養(yǎng)護 結束后應與時回填,尤其在寒冷環(huán)境下施工,基坑的回填一定要與時.5.4.4 在任一養(yǎng)護時間,淋注于混凝土表面的養(yǎng)護水與表面混凝土之間的溫差不得大于 5.4.5 混凝土養(yǎng)護期間,應對有代表性的結構進行溫度監(jiān)控,定時測定混凝土芯部溫度、 表層溫度以與環(huán)境氣溫等參數(shù),并根據(jù)混凝土溫度和環(huán)境參數(shù)的變化情況與時調整養(yǎng)護制度, 嚴格控制混凝土的內外溫差滿足要求 .施工過程中必須有切實可行的執(zhí)行方案 ,對此涉與混 凝土質量的問題要有100的認識.5.4.6 混凝土拆模與養(yǎng)護期間,應對混凝土的拆模過程和養(yǎng)護過程作詳細的記錄.9 / 1