高性能混凝土應(yīng)用【PPT】

1、高性能混凝土的應(yīng)用專家點(diǎn)評1981年，英悉尼.明德斯（SianeyMrndess）、美J.費(fèi)朗西斯.揚(yáng)（J.Erancis.young），在合著混凝土一書首頁上寫道“混凝土已經(jīng)成為現(xiàn)代社會的基礎(chǔ)，在日常生活中幾乎各個方面都直接或間接地涉及到混凝土?！?987年，美國專家來華透露，聯(lián)邦已撥款幾十億美元，ACI正在研究月球開發(fā)用混凝土。不久混凝土將成為太空建設(shè)材料。1992年，清華大學(xué)馮乃謙教授寫道“作為一門經(jīng)驗(yàn)技術(shù)，混凝土技術(shù)目前已進(jìn)入高科技行業(yè)，它遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)建筑業(yè)的潛在用途。”1996年，我國工程院院士吳中偉認(rèn)為“今后3050年水泥基材（包括各種混凝土和制品）將會得到更大的發(fā)展。”1998年

2、，國內(nèi)著名專家寫道“混凝土在工程領(lǐng)域發(fā)揮著其它材料無法替代的作用，已經(jīng)成為現(xiàn)在社會文明的基石。是人類社會文明發(fā)展的見證?！?000年，我國全國混凝土協(xié)會專家這樣贊譽(yù)“凡有人群的地方，就有混凝土在閃光。”混凝土技術(shù)的變革水泥起源混凝土一詞源于拉丁文術(shù)語“Concretus”，其意思是共同生存?！八唷笔且粋€一般術(shù)語，亦適用于所有膠結(jié)材料。當(dāng)涉及到非波特蘭（我國稱硅酸鹽）水泥時，應(yīng)冠以定語，例如鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥，環(huán)氧樹脂混凝土等。1876年，英杰姆斯.帕克（JamesParker），用含有粘土的不純石灰石球，燒制成天然水硬性膠結(jié)材。1813年，法維卡V（icat），用石灰石和粘土的合成物，

3、經(jīng)煅燒制成了人造水硬性膠結(jié)材。他還發(fā)明了沿用至今的維卡針，用以測定水泥的凝結(jié)時間。1824年，英利茲的一個施工人員約瑟夫.阿斯普?。↗oseph.Aspdin）提出“波特蘭”水泥的一個專利。它是由煅燒某些磨細(xì)（粉狀或弄碎成糊狀）的石灰石，摻入分別磨細(xì)的粘土，再將混合物在窯內(nèi)煅燒至CO2被分解逸出。最后將燒成物磨細(xì)制成水泥應(yīng)用。因?yàn)橛不蟮乃嗫崴朴ㄌ靥m石場天然建筑石料，故而命名為波特蘭水泥。盡管阿斯普丁并未達(dá)到起碼的燒結(jié)溫度（1845年，伊沙.約翰遜（IsaacJohnson）提出的9000C10000C），其水泥未必是真正意義上的波特蘭水泥，但因?yàn)樵谑袌錾先〉昧撕艽蟮某晒?，而被后人確定為

4、水泥的發(fā)明人。混凝土技術(shù)的變革水泥起源初時波特蘭水泥是用立窯生產(chǎn)。1886年開始用回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)，1909年美托馬斯.愛迪生（ThomasEdison）發(fā)布一系列回轉(zhuǎn)窯專利。1836年德國首先進(jìn)行了系統(tǒng)的抗拉和抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。1900年，水泥的基本試驗(yàn)大部分標(biāo)準(zhǔn)化。我國1889年開始創(chuàng)建水泥工業(yè)，印象中生產(chǎn)大古牌水泥。混凝土技術(shù)的變革第一次變革自從1824年波特蘭水泥獲得專利之后，各種水泥混凝土陸續(xù)問世。在短短179年間共發(fā)生四次變革。第一次變革理論基礎(chǔ)時代1850年法郎波特（Lambot）用鋼筋網(wǎng)造了一條小型水泥船。標(biāo)示了鋼筋混凝土（RC）時代的開始，也是RC預(yù)制工業(yè)的萌芽。1887年，英M.科倫

5、（MKoenen）首發(fā)了RC結(jié)構(gòu)計(jì)算方法。1918年，美D.A艾布拉姆斯（D.A.Abrams）建立了水灰比（W/C）強(qiáng)度公式。當(dāng)混凝土充分密實(shí)時，其強(qiáng)度與W/C成反比。1930年，瑞士鮑羅米（Belomey）根據(jù)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，納入了水泥強(qiáng)度因素后，提出了混凝土強(qiáng)度與水泥實(shí)際強(qiáng)度及W/C之間的關(guān)系。確認(rèn)了混凝土強(qiáng)度取決于水泥石性能，而水泥石性能又取決于自身的孔隙率。因?yàn)轷U羅米公式中沒有考慮水泥的物理化學(xué)性質(zhì)，水泥水化程度，水化時溫度、含氣量變化及泌水形成的裂縫等因素，后來鮑爾斯（Powers）又確立了混凝土強(qiáng)度增長與膠空比的關(guān)系，即已水化水泥漿體積與已水化水泥漿體積加毛細(xì)孔體

6、積加氣孔體積之和的比值。進(jìn)一步反映了混凝土強(qiáng)度與毛細(xì)空隙的關(guān)系?？梢姕p少空隙，增加膠空比，能夠提高混凝土強(qiáng)度是鮑羅米與鮑爾斯公式的一致性。混凝土技術(shù)的變革第二次變革第二次變革預(yù)應(yīng)力和干硬性混凝土?xí)r代1928年，法E.弗列辛涅（E.Freyssinet）提出了混凝土收縮和徐變理論。采用了高強(qiáng)鋼絲并研制了錨具，為預(yù)應(yīng)力技術(shù)在混凝土中應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。預(yù)應(yīng)力混凝土系從外部對混凝土改性。因?yàn)橐揽繖C(jī)械張拉鋼筋，因?yàn)橹Q為機(jī)械預(yù)應(yīng)力混凝土。20年后，前蘇聯(lián)依靠膨脹混凝土在硬化過程中產(chǎn)生膨脹能，通過與鋼筋粘結(jié)力和末端錨固張拉鋼筋而產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，稱之為化學(xué)預(yù)應(yīng)力混凝土。1934年，美國發(fā)明了振動器。從此高標(biāo)號混凝

7、土飛速發(fā)展。前蘇聯(lián)根據(jù)W/C理論開發(fā)了干硬性混凝土，并研制了許多高效重型設(shè)備。1940年，日吉田德次郎配制了W/C100Mpa的成果。但后來逐步認(rèn)識到，配制50Mpa干硬性混凝土十分困難，并很不經(jīng)濟(jì)。混凝土技術(shù)的變革第三次變革第三次變革干硬性混凝土向流動性混凝土轉(zhuǎn)變時代1937年，美E.W斯克里徹取得了用亞硫酸鹽紙漿廢液改善混凝土和易性，提高強(qiáng)度和耐久性的專利，拉開了現(xiàn)代外加劑之幕。1913年，美柯尼爾.開（Cornellkee）設(shè)計(jì)出曲軸機(jī)構(gòu)傳動的立式缸混凝土泵，并取得專利。1927年德弗得茨.海爾（FritzHell）亦設(shè)計(jì)同類型混凝土泵，并第一次獲得成功的應(yīng)用。1932年，荷蘭庫依曼將立

8、式缸改為臥式缸，制造了庫依曼型混凝土泵。1936年，保爾（Bell）提出了可泵性問題。隨后格萊（Gray），波波維茨等人對可泵性作了不同的解釋。我國學(xué)者簡言：“可泵性實(shí)則就是拌合料在泵壓下管道中移動磨擦阻力和彎頭阻力之和的倒數(shù)?！弊枇υ叫?，可泵性越好。通俗講，可泵性是拌合物在泵送過程，不離析，粘塑性好、磨擦力小、不堵塞、能順利沿管道輸送的性能。混凝土技術(shù)的變革第三次變革1962年，日服部健一等將萘磺酸甲醛高縮合物（聚合度n10核體）用于混凝土分散劑，1964年花王石堿公司作為商品出售，名為“麥地”（MT-150）高效減水劑。幾乎與此同時（1963年）前聯(lián)幫德國研制成功三聚氰氨磺酸鹽甲醛縮聚物，

9、隨后出現(xiàn)的還有環(huán)氧樹脂（NO89）。上述減水劑減水率高達(dá)20%30%，前聯(lián)邦德國首先用三聚氰胺“美爾門脫（Melment）”研制成功坍落度1822的流態(tài)混凝土。標(biāo)示了流動性混凝土?xí)r代的開始。我國前華北窯業(yè)公司于1948年引進(jìn)美國文沙引氣劑樣品，1949年研制成功松香熱聚物為主要成份的引氣劑。產(chǎn)品名為長城牌引氣劑，在天津新港應(yīng)用效果顯著。我國20世紀(jì)50年代開始大量生產(chǎn)使用外加劑，主要產(chǎn)品有松香熱聚物和松香皂類的引氣劑、紙漿廢液（木質(zhì)素磺酸鈣）、氯鹽防凍劑等。1970年，國家建材院、清華大學(xué)、江西水泥制品研究所率先推出萘系和三聚氰胺系高效減水劑。7080年代是我國發(fā)展高潮時期，高效減水劑與日本的

10、差距只有10年，而前于蘇聯(lián)5年。1999年全國擁有外加劑骨干企業(yè)482家，總產(chǎn)量達(dá)123.5萬噸，已居世界前列。 混凝土技術(shù)的變革第四次變革第四次變革高強(qiáng)混凝土應(yīng)用，高性能混凝土萌發(fā)時代高強(qiáng)混凝土（HSC）是混凝土技術(shù)的高科技，高性能混凝土（HPC）是混凝土技術(shù)的前沿。1918年，美建造的陶粒鋼筋混凝土載重7000t海船，半浸海水之中，至今（80余年）仍很完好。1929年下水，1942年擱淺于挪威海岸，名為CreteJoist的鋼筋混凝土船，歷經(jīng)數(shù)十年海潮和嚴(yán)寒考驗(yàn)，經(jīng)取芯測定和電位測試，其混凝土強(qiáng)度可達(dá)75MPa120Mpa，除有少數(shù)裂縫外，未見明顯腐蝕，鋼筋繡蝕亦很緩慢。可見人們很早就開始

11、關(guān)注HSC和HPC。HSC在不同歷史階段涵義不同。20世紀(jì)30年代前，全世界用體積配合比，強(qiáng)度10MPa30Mpa。二戰(zhàn)后各國不斷提高，強(qiáng)度達(dá)到25MPa40Mpa。我國建國后以北京為先導(dǎo)改為重量配合比，強(qiáng)度11Mpa、14Mpa、20Mpa。50年代HSC強(qiáng)度為35Mpa，60年代為40MPa50Mpa，70年代為60Mpa。時下采用現(xiàn)代技術(shù)配制的HSC強(qiáng)度早已超過了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所采用的強(qiáng)度。例如使用優(yōu)質(zhì)天然骨料能夠生產(chǎn)230Mpa的混凝土，使用優(yōu)質(zhì)陶瓷骨料可以得到460Mpa的混凝土，甚至使用輕骨料亦可配制100Mpa的輕質(zhì)混凝土。 混凝土技術(shù)的變革第四次變革美國混凝土學(xué)會（ACI）和國際預(yù)應(yīng)

12、力混凝土聯(lián)合會（FIP）與歐洲混凝土委員會（CEB）1990年、1992年公布報(bào)告都將HSC的強(qiáng)度界定為41Mpa，且不包括應(yīng)用特種材料和技術(shù)制備的混凝土。其理由是超過40Mpa的混凝土性能與生產(chǎn)工藝都會開始變化。一些國家的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，均在抗壓強(qiáng)度40MPa50Mpa試驗(yàn)基礎(chǔ)上制定的，但不限制41Mpa的混凝土。HSC的強(qiáng)度低限，將隨著研究工作的不斷深化而逐步提高。目前抗壓強(qiáng)度50Mpa或60Mpa通常被認(rèn)為是HSC。HSC的技術(shù)發(fā)展走過三個階段。沒有減水劑前，靠低W/C、振動加壓和高溫養(yǎng)護(hù)制備為第一階段；以高效減水劑為主開創(chuàng)了HSC發(fā)展的第二階段；采用礦物質(zhì)細(xì)粉料和高效減水劑雙摻，以普通工藝

13、制備（亦是當(dāng)前配制HSC技術(shù)路線的主要特征）為第三階段?，F(xiàn)在HSC技術(shù)有以下四個檔：設(shè)計(jì)強(qiáng)度（按新標(biāo)準(zhǔn)，下同）為60Mpa，采用目前市售材料和標(biāo)準(zhǔn)可以生產(chǎn)與施工；設(shè)計(jì)強(qiáng)度為80Mpa，市售材料和標(biāo)準(zhǔn)尚有懷疑，僅以預(yù)拌商品混凝土中試點(diǎn)應(yīng)用；設(shè)計(jì)強(qiáng)度為100Mpa120Mpa，市售材料已不適宜，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也要重新制訂，處于試驗(yàn)室配制階段。設(shè)計(jì)強(qiáng)度為140Mpa150Mpa，必須開發(fā)新材料，處于攻關(guān)研究階段。 混凝土技術(shù)的變革第四次變革HSC的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果十分明顯，國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)表明：用60Mpa代替30Mpa40Mpa，可減少40%混凝土、39%鋼材用量降低工程造價20%35%。若用于構(gòu)件生產(chǎn)，每提高強(qiáng)

14、度10Mpa，養(yǎng)生能耗減少標(biāo)準(zhǔn)煤13/m3。當(dāng)強(qiáng)度由40Mpa提高到80Mpa，其構(gòu)筑物體積、自重均縮減30%。世界許多國家HSC在工程上應(yīng)用始于20世紀(jì)六七十年代。1967年，美芝加哥建成最早應(yīng)用HSC的高層建筑Lakepoint塔樓，70層總高197m，底樁使用C65混凝土。同時期還有用C70混凝土修建核電站的報(bào)導(dǎo)。1968年，日旭化成工業(yè)（株）通過離心法成型生產(chǎn)抗壓強(qiáng)度80Mpa高強(qiáng)鋼筋砂漿樁。1970年小野田水泥公司和日本混凝土工業(yè)公司開發(fā)了90Mpa樁用混凝土，86m跨公路橋用了C70混凝土。1973年，挪威建成北海油田27m，深70m，面積2英畝鉆井平臺。我國HSC現(xiàn)澆最早的是19

15、98年在沈陽建成的18層62m高的遼寧省工業(yè)技術(shù)館，12層以下柱子用了C60混凝土。1990年，廣州68層國際大廈，在200m高的頂部直升機(jī)坪中用了摻粉煤灰的C60混凝土；北京西客站、電教中心、聯(lián)合廣場分別用了C60C80混凝土。北京財(cái)稅大樓設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級C110，實(shí)際達(dá)到124Mpa131Mpa。1999年統(tǒng)計(jì)，我國已建成超過150m的超高層建筑已有100棟，其中一批使用了C60泵送混凝土。 混凝土技術(shù)的變革第四次變革眾所周知，混凝土屬脆性材料，強(qiáng)度越高脆性越突出。其抗拉強(qiáng)度不與抗壓強(qiáng)度同步成比例增長。研究微觀結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度達(dá)到一定值的HSC為共價鍵，破壞時突然崩裂，并伴有巨響。要通過摻入纖維或高

16、分子材料等途徑改性解決。高性能混凝土，英文譯名是HPC，是HighPerfomanceConcrete的縮寫。1968年以來日本、美國、加拿大、法國、德國等國家投入了大量的財(cái)力、人力和物力致力于開發(fā)和研究，并用于一些重要工程。1990年，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）和ACI201委員會定名為“HPC”。此舉否定了過去太偏重強(qiáng)度的發(fā)展道路，引導(dǎo)了正確的發(fā)展方向。我國譯為“高性能混凝土”?；炷良夹g(shù)的變革第四次變革HPC原定義中強(qiáng)調(diào)混凝土的耐久性，是指能抵抗氣候的作用、化學(xué)侵蝕、腐蝕以及其他方面的劣化作用。美國學(xué)者認(rèn)為：HPC是一種易于澆注、搗實(shí)、不離析，能長期保持高強(qiáng)度、高韌性和體積穩(wěn)定

17、性，在嚴(yán)酷條件下壽命很長的混凝土。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。可見美加學(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性和自密實(shí)性。我國學(xué)者吳中偉院士認(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）及使用壽命（經(jīng)濟(jì)學(xué)概念）綜合的優(yōu)異技術(shù)、經(jīng)濟(jì)特性上。應(yīng)該根據(jù)用途和經(jīng)濟(jì)合理等條件對性能有所側(cè)重，現(xiàn)階段HPC強(qiáng)度低限可向中等強(qiáng)

18、(30MPa)適當(dāng)延伸，但以不損害混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)(孔結(jié)構(gòu)、界面結(jié)構(gòu)、水化物結(jié)構(gòu)等)的發(fā)展與耐久性為度，因此，高性能混凝土的定義一般也包括高流動性和長期使用的力學(xué)性能和耐久性能兩方面。 混凝土技術(shù)的變革第四次變革HPC的初步定義為：HPC是一種新型的高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高混凝土性能的基礎(chǔ)上，采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)，選用優(yōu)質(zhì)原材料，在嚴(yán)格的質(zhì)量管理的條件下制成的；除了水泥、水、集料以外，必須摻加足夠數(shù)量的細(xì)摻料與高效外加劑，HPC重點(diǎn)保證下列性能：高耐久性、工作性、各種力學(xué)性能、適用性、體積穩(wěn)定性以及經(jīng)濟(jì)合理性。后來又進(jìn)一步明確為：HPC是一種新型的高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高常規(guī)混凝土性能的基

19、礎(chǔ)上，采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)，選用優(yōu)質(zhì)原材料，在妥善的質(zhì)量控制下制成的；除采用優(yōu)質(zhì)水泥、水和集料以外，必須采用低水膠比和摻加足夠數(shù)量的礦物細(xì)摻料與高效外加劑，HPC應(yīng)同時保證下列性能：耐久性、工作性、各種力學(xué)性能、適用性、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)合理性。高性能混凝土的研究與發(fā)展 高性能混凝土首先必須解決施工問題，混凝土是否輕質(zhì)、高強(qiáng)、多功能，是否有利于環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、耐久實(shí)用等，都屬于混凝土的使用性能。隨著混凝土結(jié)構(gòu)物向大型化、高層化方向發(fā)展，現(xiàn)代施工更趨于機(jī)械化，任何混凝土都應(yīng)首先滿足建筑施工要求，因此，現(xiàn)代混凝土具有高流動性是第一位的。另外，高性能混凝土以滿足現(xiàn)代施工要求為條件，以達(dá)到使用性能和耐久性要求

20、為目的，包括其他一些水泥基復(fù)合材料在內(nèi)的混凝土，如鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土、纖維增強(qiáng)混凝土、聚合物混凝土、噴射混凝土等。高性能混凝土是高流動性的混凝土，同時也是高耐久性的混凝土。高性能混凝土的研究與發(fā)展最早提出綠色高性能混凝土概念的是吳中偉教授。綠色高性能混凝土概念，主要是強(qiáng)調(diào)混凝土在節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境方面的作用，其特征表現(xiàn)在三個方面：更多地節(jié)約水泥熟料，減少環(huán)境污染和能源消耗；更多地?fù)郊庸I(yè)廢渣，改善環(huán)境，減少二次污染；混凝土自身更高的流動性和更高的強(qiáng)度，減少施工噪聲，減輕混凝土結(jié)構(gòu)自重，節(jié)約人力物力資源，降低成本。高性能混凝土應(yīng)該更多地?fù)郊庸I(yè)廢渣摻和料，更多地節(jié)約水泥，提高混凝土的耐久性

21、和在節(jié)約資源能源、保護(hù)環(huán)境方面的作用，綠色高性能混凝土是現(xiàn)代混凝土技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。 高性能混凝土的研究與發(fā)展混凝土要實(shí)現(xiàn)高性能化、解決問題的關(guān)鍵在于組成材料和工藝過程。首先，在組成材料和配合比方面，通常使用高性能減水劑和超細(xì)礦物摻和料。高性能減水劑應(yīng)是性能更好、更能滿足實(shí)際需要的高效減水劑，即除具有高效減水、改善混凝土孔結(jié)構(gòu)和密實(shí)程度等性能外，還能控制混凝土的坍落度損失、更好地解決混凝土的引氣、緩凝、泌水等問題。目前，最具有代表意義的高性能混凝土包括免振搗自密實(shí)高性能混凝土和C80至C100高強(qiáng)超高強(qiáng)高性能混凝土的工程應(yīng)用等，可以說，沒有高性能減水劑和超細(xì)礦物摻和料就不可能實(shí)現(xiàn)高性能混凝土

22、。另外，與高性能混凝土相應(yīng)配套的工藝，包括混凝土的生產(chǎn)、輸送、澆筑、養(yǎng)護(hù)等各工序，應(yīng)合理優(yōu)化，可以減少混凝土質(zhì)量波動，減少韌始缺陷，使新拌混凝土更均勻密實(shí)，硬化混凝土的骨料相與凝膠相粘結(jié)更加牢固，從而使混凝土的各項(xiàng)性能指標(biāo)提高，最終實(shí)現(xiàn)混凝土的高性能化。 高性能混凝土的研究礦物超細(xì)粉的研究眾所周知，在混凝土中加入礦物超細(xì)粉，有助于改善水泥和高效減水劑之間的相容性。超細(xì)粉部分替代水泥熟料或水泥本身，既可改善混凝土的流動性，又能提高其強(qiáng)度與耐久性，成為高性能混凝土中不可缺少的組成成分。超細(xì)粉的作用除具有微觀填充效應(yīng)外，還可同時具有形態(tài)塑化效應(yīng)或火山灰效應(yīng)等，不同超細(xì)粉的作用也有區(qū)別。在我國，礦物摻

23、和料的資源豐富，研究也比較深入，已研究開發(fā)的礦物超細(xì)粉品種包括硅灰、超細(xì)礦渣、超細(xì)粉煤灰、超細(xì)天然沸石粉及多種材料復(fù)合超細(xì)粉等。硅灰在增進(jìn)混凝土強(qiáng)度方面作用特別顯著，原因在于它優(yōu)異的火山灰活性。有的硅灰對改善混凝土混合料的粘聚性及流動性效果也很明顯。硅灰混凝土各齡期的強(qiáng)度均高出粉煤灰或其他摻和料混凝土相應(yīng)齡期的強(qiáng)度，但與摻某些復(fù)合超細(xì)粉的混凝土性能相近。例如粉煤灰與硅灰復(fù)合可以克服硅灰的資源較少問題，利用粉煤灰的資源豐富、價格低廉的特點(diǎn)；礦渣一般具有較好的塑化減水作用，可以節(jié)約減水劑的用量，影響混凝土的早期強(qiáng)度，但在混凝土硬化后期強(qiáng)度增長較快；沸石粉對增進(jìn)混凝土強(qiáng)度和抑制混凝土堿骨料反應(yīng)效果明

24、顯。高性能混凝土的研究新型高性能減水劑的研究 在研究超細(xì)粉過程中離不開使用減水劑，減水劑的性能直接決定了超細(xì)粉的使用效果，有的復(fù)合超細(xì)粉摻有一定數(shù)量的減水劑。實(shí)踐證明，礦物超細(xì)粉與減水劑的“雙摻”技術(shù)在混凝土工程中的實(shí)際應(yīng)用效果較好，是實(shí)現(xiàn)綠色混凝土最根本的手段。在混凝土中使用超細(xì)礦物摻和料必須加入減水劑。目前國內(nèi)外常用的萘系、蜜胺系、木質(zhì)素類減水劑都不同程度地存在較嚴(yán)重的坍落度損失問題。氨基磺酸系減水劑在一定程度上可以控制混凝土的坍落度損失，但過度緩凝、混凝土容易泌水等問題影響了其使用。新型高性能減水劑是目前國內(nèi)外高性能混凝土技術(shù)發(fā)展的一個重要方面。 高性能混凝土的研究新型高性能減水劑的研究

25、一般來說，減水劑用于混凝土中主要起三個不同的作用：改善混凝土施工工作性；減小水灰比，提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性；節(jié)約水泥，減少混凝土初始缺陷。在混凝土中摻入高效減水劑后，許多性能如微觀結(jié)構(gòu)、孔隙率、吸附性、硬化速度、強(qiáng)度等都將發(fā)生改變，水泥礦物水化和水泥本身的一些性能也會受到影響。高性能混凝土的研究新型高性能減水劑的研究在結(jié)構(gòu)特征上，聚羧酸系減水劑完全不同于傳統(tǒng)的素磺酸甲醛縮合物或磺化三聚氰胺甲醛縮合物類高效減水劑，其親水性的官能團(tuán)主要為羧基，而憎水性的聚合物主鏈則主要是脂肪族結(jié)構(gòu)單元，在線形主鏈上還帶有許多一定長度的側(cè)鏈，形成所謂的梳形結(jié)構(gòu)。它的分散和分散保持性能與化合物的結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系，良好

26、的結(jié)構(gòu)特征可以使得其在混凝土中作為減水劑使用時，在用量很小的情況下就會對水泥顆粒產(chǎn)生很強(qiáng)的分散作用，而且這種分散作用還不會隨著時間的延長而明顯降低，即表現(xiàn)出較好的坍落度保持性能。高性能混凝土的研究新型高性能減水劑的研究聚羧酸系高性能減水劑是配制免振搗自密實(shí)高性能混凝土和高強(qiáng)超高強(qiáng)高性能混凝土的首選外加劑，混凝土配合比設(shè)計(jì)參數(shù)變化較大，性能得到顯著改善。聚羧酸系高效減水劑可以在保持混凝土的工作性和高流動性的條件下，使混凝土的水灰比降至最低，但并非所有的聚羧酸系高效減水劑都是高性能減水劑，分子結(jié)構(gòu)不良的聚羧酸系高效減水劑很難適應(yīng)現(xiàn)代水泥和混凝土技術(shù)的要求。如何從不同的結(jié)構(gòu)出發(fā)，設(shè)計(jì)合適的合成途徑和

27、工藝條件，從而研究其結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系，進(jìn)而確定含羧基聚合物的最佳組成和結(jié)構(gòu)是混凝土減水劑研究領(lǐng)域一個有重要意義且有待于突破的大課題。高性能混凝土的研究新型高性能減水劑的研究目前我國用于配制高性能混凝土的減水劑多為素系高效減水劑與緩凝劑、引氣劑復(fù)合的高性能減水劑，減水率偏低、混凝土流動性損失過快等現(xiàn)象較嚴(yán)重。許多單位都在積極研究聚羧酸系高效減水劑，但尚無自行研制的工業(yè)化聚羧酸類高性能減水劑產(chǎn)品。高性能混凝土的研究混凝土的耐久性研究混凝土耐久性指混凝土在使用過程中抗大氣環(huán)境作用的能力。關(guān)于耐久性研究的內(nèi)容通常包括研究混凝土抗化學(xué)侵蝕性、堿骨料反應(yīng)、凍融循環(huán)性能、抗氯離子滲透性或鋼筋銹蝕等方面，

28、如果從材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的角度來看，高性能混凝土的耐久性研究內(nèi)容還包括組成材料配合比對耐久性的影響研究和水泥基材料的物理化學(xué)變化研究等。 高性能混凝土的研究混凝土的耐久性研究混凝土配合比直接關(guān)系到混凝土耐久性，控制混凝土單方用水量、降低混凝土的水膠比是提高混凝土耐久性最重要的途徑。高性能混凝土的水膠比很低，摻和料用量大，故其耐久性比普通混凝土高。在日本，高性能混凝土的單方用水量控制在185kg以下，對于免振搗自密實(shí)混凝土，單方用水量也控制在185kg左右，水膠比低于04，摻和料的用量一般超過水泥用量的20，砂率在45以上。在我國，可以選用的非素系新型高性能減水劑品種很少，免振搗自密實(shí)混凝土的單

29、方用水量偏高，對C100以上的高性能混凝土研究與應(yīng)用也較少，混凝土配合比還需要進(jìn)一步研究。高性能混凝土的研究混凝土的耐久性研究低水灰比的水泥基材料物化性能研究包括研究高性能混凝土自收縮與自膨脹問題，這是與混凝土耐久性有關(guān)的課題。在水化凝結(jié)硬化初期，高性能混凝土內(nèi)部大量未水化的水泥吸收毛細(xì)管中的水分，進(jìn)一步水化使毛細(xì)管處于真空狀態(tài)，導(dǎo)致水泥漿收縮。當(dāng)混凝土的收縮應(yīng)力大于抗拉強(qiáng)度時，混凝土表面開裂，即自收縮；混凝土硬化后，大量未水化水泥顆粒遇水后繼續(xù)水化，產(chǎn)物使水泥石脹裂，即混凝土的自膨脹。研究主要通過研制收縮低減劑及密實(shí)劑來降低毛細(xì)孔內(nèi)的表面張力，減小混凝土的收縮應(yīng)力和提高混凝土抗?jié)B透性，使其內(nèi)

30、部微孔處于缺水狀態(tài)而不能繼續(xù)水化。高性能混凝土的研究混凝土的耐久性研究我國在混凝土的堿骨料反應(yīng)方面進(jìn)行過大量的研究工作，其主要辦法是盡量減小混凝土的堿含量和避免使用高活性骨料。另外，通過摻加復(fù)合礦物超細(xì)粉的辦法來抑制堿骨料反應(yīng)，這也是高性能混凝土耐久性研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容?；炷恋膬鋈谘h(huán)、氯離子滲透性等研究試驗(yàn)可直觀地反映混凝土耐久性的實(shí)際情況。高性能混凝土主要通過降低混凝土的水灰比和使用超細(xì)摻和料增加混凝土密實(shí)度，通過引入大小均勻封閉的微小氣泡及使用短切纖維等，改善混凝土粘聚性及抗裂性能。高性能混凝土由于孔結(jié)構(gòu)和界面結(jié)構(gòu)得到改善，混凝土的抗?jié)B性好，水及其他侵蝕性介質(zhì)難以滲入內(nèi)部，所以高性能混

31、凝土的抗凍融性能遠(yuǎn)高于普通混凝土。對幾乎不透水的高性能混凝土而言，過去檢驗(yàn)普通混凝土抗?jié)B性的一些傳統(tǒng)方法已不適用，通過電化學(xué)方法快速測定CI在高性能混凝土中的擴(kuò)散系數(shù)，可以檢測和評定高性能混凝土中的鋼筋銹蝕，以及對鋼筋的電化學(xué)保護(hù)等情況；因此，電化學(xué)技術(shù)在高性能混凝土耐久性的研究方面已受到國內(nèi)外研究人員的普通關(guān)注。高性能混凝土在建筑工程中的應(yīng)用我國建筑工程使用的混凝土強(qiáng)度等級一般都在C50以下，C30左右的混凝土最為普遍，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市或地區(qū)高性能混凝土的推廣應(yīng)用較為普及。隨著現(xiàn)代混凝土技術(shù)發(fā)展，混凝土各種化學(xué)外加劑包括泵送劑、防水劑、防凍劑等性能要求均發(fā)生變化。各種標(biāo)準(zhǔn)修訂均反映了技術(shù)水平

32、的提高，但國內(nèi)大多使用素系復(fù)合型的減水劑，混凝土坍落度損失的問題沒有得到根本解決，各地的技術(shù)水平差異和原材料變化較大，往往達(dá)不到技術(shù)要求。中低強(qiáng)度等級的高性能泥凝土，包括免振搗自密實(shí)混凝土，在實(shí)際工程應(yīng)用過程中出現(xiàn)問題較多，C50以上的高強(qiáng)及C80以上超高強(qiáng)高性能泥凝土尚未完全普及推廣使用。在國外，免振搗自密實(shí)泥凝土和高強(qiáng)高性能泥凝土在工程中應(yīng)用較為普遍。高性能混凝土在建筑工程中的應(yīng)用高性能混凝土在硬化過程中容易出現(xiàn)裂縫，致使泥凝土耐久性降低。通過高性能減水劑與大摻量活性細(xì)摻料兩者的復(fù)合作用使泥凝土的性能得到改善和提高，大大減小了水泥用量和水膠比，提高了工程質(zhì)量，降低了工程造價。我國現(xiàn)行的混凝

33、土配合比設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，包括原材料的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，主要都是針對高水灰比的普通泥凝土特點(diǎn)制定的，如泥凝土外加劑，不能準(zhǔn)確檢驗(yàn)出丙酸基高效減水劑的減水率，所測結(jié)果與施工配合比中反應(yīng)出的減水率之間存在較大差異。高性能泥凝土配合比設(shè)計(jì)的有關(guān)參數(shù)和耐久性檢測方法與普通泥凝土有所不同，其方法特點(diǎn)應(yīng)主要突出新拌泥凝土的流動性和硬化泥凝土的耐久性檢測。在我國，高性能減水劑的質(zhì)量與國外產(chǎn)品有一定差距，隨著對化學(xué)外加劑的深入研究，差距將會縮小，免振搗自密實(shí)泥凝土及高強(qiáng)超高強(qiáng)高性能泥凝土也將得到進(jìn)一步發(fā)展；因此，及時開展高性能泥凝土的基礎(chǔ)研究非常必要。高性能混凝土應(yīng)用中存在的問題 混凝土流動性損失問題控制混凝土流動

34、性損失問題主要是由高效減水劑與水泥之間的相容性不好造成的。由于水泥顆粒表面對減水劑有吸附作用，當(dāng)水泥漿體中殘余減水劑濃度降低至不足以起到分散作用時，隨著水泥水化，水泥漿體的流動性損失很快。解決的辦法是保持減水劑在泥凝土的水泥漿體中具有一定的殘余濃度，包括物理和化學(xué)兩種途徑。物理途徑包括減水劑的后摻法、多次添加法、礦物載體緩慢釋放方法等，但在工程應(yīng)用過程中不太方便，影響混凝土的質(zhì)量；化學(xué)途徑較多，復(fù)合緩凝劑在一定程度上可以減緩泥凝土流動性損失，防止泥凝土凝結(jié)過快，但也可能造成混凝土過度緩凝，影響水泥水化等問題。目前高性能減水劑控制坍落度損失的主要成分，包括具有分散性保持性的成分和具有分散性保持特

35、點(diǎn)的分散性成分，通過復(fù)合或合成的高性能減水劑，可以較好地控制混凝土坍落度損失，對混凝土硬化影響較小。 高性能混凝土應(yīng)用中存在的問題混凝土早期裂縫問題高性能泥凝土，尤其是高強(qiáng)度的高性能泥凝土，混凝土早期收縮較大，易造成泥凝土的早期開裂，使?jié)B透性降低，嚴(yán)重危害混凝土的耐久性。目前，有效地抑制泥凝土早期干縮微裂及離折裂紋產(chǎn)生的主要途徑包括：降低泥凝土的單方用水量；增加礦物超細(xì)粉用量，減小水泥膠凝材料用量，在泥凝土中引入微小氣孔，減小混凝土總收縮值；在混凝土中摻入纖維，避免連通毛細(xì)孔的形成；加強(qiáng)混凝土的早期濕養(yǎng)護(hù)等。 高性能混凝土的發(fā)展趨勢綠色混凝土是大量采用工業(yè)廢渣細(xì)摻料、水泥用量降低30%50%的低水泥用量生態(tài)混凝土，新型高性能減水劑使超細(xì)礦物摻和料用量大大增加，實(shí)現(xiàn)了大摻量粉煤灰、大摻量礦渣等免振搗的自密實(shí)綠色高性能泥凝土。與普通混凝土相比，水灰比極低的高強(qiáng)、超高強(qiáng)高性能泥凝土強(qiáng)度更高，結(jié)構(gòu)尺寸更小，穩(wěn)定性更好，結(jié)構(gòu)的維修和重建費(fèi)用更少，在惡劣條件下使用壽命更長，即耐久性好；輕集料混凝土的抗震性能和耐久性能是其他高性能泥凝土不可比擬的，隨著建筑結(jié)構(gòu)向大跨、高層發(fā)展，為縮小結(jié)構(gòu)斷面，減輕結(jié)