談高性能混凝土

1、1 / 10.談高性能混凝土1、我國(guó)目前對(duì)高性能混凝土沒(méi)有定義.2、高性能混凝土國(guó)際研討會(huì)1990的定義：具有所要求的性能和勻質(zhì)性的混凝土.3、美國(guó)混凝土學(xué)會(huì)技術(shù)委員會(huì)1998的定義：滿足特定功能與勻質(zhì)性綜合需要的混凝土.4、美國(guó)混凝土學(xué)會(huì)1998的定義：高性能混凝土的許多特性是相互關(guān)聯(lián)的改變其中 一個(gè)常牽連到一個(gè)或多個(gè)其他特性發(fā)生變化.5、我國(guó)資深院士吳中偉的定義：高性能混凝土為一種新型高技術(shù)混凝土是在大幅度提 高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的混凝土是以耐久性作為設(shè)計(jì)的主要 指標(biāo)針對(duì)不同用途的要求對(duì)下列性能有重點(diǎn)地加以保證：耐久性、施工性、適用性、強(qiáng)度、 體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性.

2、注意： a、上述對(duì)高性能混凝土的定義不是指一種混凝土產(chǎn)品而是對(duì)高性能混凝土特性 的的說(shuō)明.b、高性能混凝土的特性不單單指某一項(xiàng)或某幾項(xiàng)性能因此單純的強(qiáng)調(diào)混凝土的 某項(xiàng)特性不能成為鑒定高性能混凝土的理由.由上我們認(rèn)為混凝土的本質(zhì)是：高性能混凝土與傳統(tǒng)混凝土沒(méi)有根本差別但高性能混凝 土是在對(duì)傳統(tǒng)混凝土的充分認(rèn)識(shí)的前提下 ,綜合應(yīng)用傳統(tǒng)混凝土的技術(shù),通過(guò)精心選擇原材 料精心組織施工、對(duì)混凝土進(jìn)行精心養(yǎng)護(hù)從而使混凝土達(dá)到特定結(jié)構(gòu)和特定環(huán)境下的高效能. 實(shí)技術(shù)、保濕養(yǎng)護(hù)技術(shù)等在高性能混凝土中綜合性地應(yīng)用.高性能混凝土具有豐富的技術(shù)內(nèi)容.盡管同業(yè)對(duì)高性能混凝土有不同的定義和解釋但彼 此均認(rèn)為高性能混凝土的

3、基本特征是按耐久性進(jìn)行設(shè)計(jì)保證拌和物易于澆筑和密實(shí)成型不 發(fā)生或盡量少發(fā)生由溫度和收縮產(chǎn)生的裂縫硬化后,有足夠的強(qiáng)度內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)合理而有低 滲透性和高抗化學(xué)侵蝕.本人認(rèn)為高性能混凝土是指滿足特定環(huán)境因素要求并且質(zhì)量能保證整個(gè)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(biāo)：1、混凝土的抗裂性2 / 10.2、混凝土的護(hù)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(yīng)性三、混凝土的破壞機(jī)理和應(yīng)對(duì)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(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定將環(huán)境類(lèi)別劃分為氯鹽環(huán)境、碳化

4、環(huán)境、凍融環(huán)境、化學(xué)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(kuò)散系數(shù)越大,混凝土的破壞約嚴(yán)重.3.1.2 碳化環(huán)境碳化環(huán)境下當(dāng)混凝土強(qiáng)度50MPa 時(shí)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(dāng)含氣量4%時(shí)混凝土均具有良 過(guò)冷的水發(fā)生遷移,形成各種壓力,當(dāng)壓力達(dá)到一定程度時(shí),導(dǎo)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(yán)重時(shí)可以露出石子.混凝土的抗凍性能與混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)和氣泡含量多少密切相關(guān) .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(jié)構(gòu)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(xué)侵蝕環(huán)境3.1.4.1 淡水侵蝕溶出性侵蝕淡水的沖刷,會(huì)溶解水泥石中的組分,使水泥石孔隙增加,密實(shí)度降低,從而進(jìn)一步造成對(duì)水 泥石的破壞.水泥石長(zhǎng)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(dāng)水泥石中的氧化鈣溶出5%時(shí),強(qiáng)度下降7%,當(dāng)溶出24%時(shí),強(qiáng)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(nèi)與水泥組分反應(yīng),生成物體積膨脹開(kāi)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(jié)晶水其體積比原體積增加1.5倍對(duì)水泥石產(chǎn)生巨大的破壞作 用.3.1.4.3 鎂鹽侵蝕鎂鹽侵蝕的作用機(jī)理是使硬化水泥石的結(jié)構(gòu)組分分解.Ca2+MgSO4+2H2O=CaSO4 2H2O+Mg2Ca2+MgCl2=CaCl2+Mg2生成的氫氧化鎂松軟無(wú)膠結(jié)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(duì)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(yīng)作用.CaCO3+CO2+H2O=Ca2當(dāng)水中含有較多的二氧化碳并超過(guò)平衡濃度時(shí)上式反應(yīng)向右進(jìn)行水泥石中CH 通過(guò)轉(zhuǎn)變 為易溶的重碳酸鈣而溶失隨著 CH 降低其他水化產(chǎn)物分解使腐蝕

7、進(jìn)一步加劇.3.1.4.5 一般酸性侵蝕：作用機(jī)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(jié)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(yán)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(jié)構(gòu)破壞外,混凝土本身的一些物理化學(xué)因素會(huì)引起混凝土 結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞 .例如混凝土的化學(xué)收縮和干縮過(guò)大引起的開(kāi)裂 ,水化性過(guò)熱過(guò)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(jié)構(gòu) 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(jié)構(gòu)和侵蝕鋼筋物質(zhì) 的含量加強(qiáng)施工

8、控制環(huán)節(jié)避免收縮與溫度裂縫產(chǎn)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(nèi)部如存在侵蝕鋼筋的物質(zhì)含量過(guò)高那么鋼筋發(fā)生電化反應(yīng),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(zhì)滲入鋼 筋的通道,加快結(jié)構(gòu)的損壞.氫氧化鐵在強(qiáng)堿溶液中會(huì)形成穩(wěn)定的保護(hù)層 ,阻止鋼筋的銹蝕,但 當(dāng)混凝土產(chǎn)生裂紋,環(huán)境中的 CO2等滲入混凝土內(nèi)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(duì)鋼筋表面鈍化膜有特殊的破壞作用 ,當(dāng)混凝土中氯含量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)時(shí) ,鋼筋 會(huì)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(kāi)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(jìn)一步開(kāi)展,混凝土保護(hù)層剝落,最終使構(gòu)件失去承載力.3.2.2 混凝土的堿-集料反應(yīng)混凝土的堿-集料反應(yīng),是指混凝土中的堿與集料中活性組分發(fā)生的化學(xué)反應(yīng) , 引起混凝 土的膨脹,開(kāi)裂,甚至破壞. 因反應(yīng)的因素在混凝土內(nèi)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(yīng)需具備三個(gè)條件,即有相當(dāng)數(shù)量的堿,相應(yīng)的活性集料,水份.反應(yīng)通常 有三種類(lèi)型：堿-硅酸反應(yīng),堿-碳酸鹽反應(yīng),慢膨脹型堿-硅酸鹽反應(yīng),避免堿-集料反應(yīng)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(yàn)結(jié)果 對(duì)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(dǎo)致混凝土的耐久性越低. 電通量是測(cè)定混凝土耐久性能的重要實(shí)驗(yàn)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(kù)侖水膠比0.30.556d 小于1000庫(kù)侖水膠比0.30.44.2 含氣量和電通量電通量增加不大當(dāng)電通量為1000庫(kù)侖時(shí),對(duì)應(yīng)的含氣量為4%左右.4.3 含泥量和電通量當(dāng)含泥量為4%時(shí), 電通量接近1000庫(kù)侖,再大滿足不了要求4.4 粉煤灰摻量和電通量當(dāng)摻40%時(shí),28d、56d 電通量減少當(dāng)摻大于40%時(shí),28

11、d、56d 電通量增加因此可看出40%是拐點(diǎn).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(dāng)燒失量為19%時(shí),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(yīng)預(yù)先制定澆筑工藝, 明確結(jié)構(gòu)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(hù)層厚度控制措施；明確澆筑進(jìn)行方向和入模點(diǎn),盡可能實(shí)行對(duì)稱(chēng)入6 / 10.模澆筑混凝土.5.1.2 基底為非粘性土或干土?xí)r ,應(yīng)澆筑墊層；基底為巖石時(shí)應(yīng)加以潤(rùn)濕 ,并鋪一層厚 2030mm 的水泥砂漿,然后于水泥砂漿凝結(jié)前澆筑第一層混凝土.5.1.3

12、 應(yīng)預(yù)先根據(jù)結(jié)構(gòu)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(zhì)之間的溫差應(yīng)不大于15 .5.1.5 混凝土應(yīng)分層進(jìn)行澆筑,不得隨意留置施工縫.其分層厚度指搗實(shí)后厚度應(yīng)根 據(jù)攪拌機(jī)的能力、運(yùn)輸條件、澆筑速度、振搗能力和結(jié)構(gòu)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(nèi)傾卸混凝土?xí)r,為防止混凝土離析,一般應(yīng)滿足下列要求：從高處 直接傾卸時(shí),混凝土自由傾落高度不宜超過(guò)2m,以不發(fā)生離析為度；當(dāng)傾落高度超過(guò)2m 時(shí), 應(yīng)通過(guò)串筒、溜管或振動(dòng)溜管等設(shè)施鋪助下落.5.2 混凝土的振搗：5.

13、2.1 混凝土澆筑過(guò)程中,應(yīng)隨時(shí)對(duì)混凝土進(jìn)行振搗并使其均勻密實(shí).振搗宜采用插入式振搗棒垂直點(diǎn)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(shí)應(yīng)加密振點(diǎn). ,一般均應(yīng)使用插入式振搗棒振搗 .混凝土構(gòu)件頂面部分 ,預(yù)應(yīng)力混 凝土構(gòu)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(shí)的一般標(biāo)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(nèi)利用振搗棒使混凝土長(zhǎng)距離流動(dòng)或運(yùn)送混凝土, 以致引起離析.混凝 土搗實(shí)后1.5h 到24h 之內(nèi),不得受到振動(dòng).5.2.5 混凝土振搗過(guò)程中,應(yīng)避免重復(fù)振搗,防止過(guò)振應(yīng)加強(qiáng)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(guò)程中產(chǎn)生漏漿.5.2.6 應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸和鋼筋間距情況 ,合理選擇振搗工藝 ,選擇不同型號(hào)的振搗工具 , 如振搗棒直徑、頻率等.為確保鋼筋保護(hù)層混凝土質(zhì)量,應(yīng)選用小直徑的振搗棒或采用人工鏟 對(duì)保護(hù)層混凝土進(jìn)行專(zhuān)門(mén)振搗和鏟實(shí).5.2.7 表層混凝土振搗完成后,應(yīng)與時(shí)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(shí)嚴(yán)禁灑水,并防止過(guò)度操作影響表層混凝土的質(zhì)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(zhì)量的保證.式振搗棒操作要點(diǎn)：5.3.1 振動(dòng)棒一般應(yīng)安放在牢固的腳手板上 ,不應(yīng)在啟動(dòng)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(nèi)部和使軟軸折成硬彎.應(yīng)避免振動(dòng)棒碰撞模板、鋼筋吊環(huán)、預(yù) 埋件等.振動(dòng)棒與模板的距離不應(yīng)大于其作用半徑的0.5倍.5.3.2 使用振動(dòng)棒時(shí),前手應(yīng)緊握在振動(dòng)棒上端約50cm 處, 以控制插入點(diǎn),后手扶正軟軸, 前后手相距40cm50cm 左右,使振動(dòng)棒自然沉入混凝土內(nèi).插入式振動(dòng)器操作時(shí),應(yīng)做到快 是為了使混凝上能填滿振動(dòng)捧抽出時(shí)形成的空隙 ,防止形成空洞.5.3.3 振動(dòng)棒插入混凝土后 ,應(yīng)上下移動(dòng)變換位置 ,幅度為5cm10cm,以利于排出混凝 土中空氣,振搗密實(shí).每插點(diǎn)應(yīng)掌握好振搗時(shí)間 ,過(guò)短過(guò)長(zhǎng)都不利 ,每點(diǎn)振搗時(shí)間一般為20s 30s

16、,使用高頻振動(dòng)器時(shí),也不應(yīng)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(shí),方可撥出振動(dòng)棒.5.3.4 振動(dòng)棒插入點(diǎn)布置應(yīng)排列均勻 ,可采用行列式 或交錯(cuò)式 ,按順序移動(dòng),不應(yīng) 振.每次移動(dòng)位置的距離應(yīng)不大于振動(dòng)器作用半徑R的1.5倍. 振動(dòng)棒的作用半徑通常為振動(dòng)棒半徑的8倍10倍一般為300mm400mm.5.3.5 棒振搗應(yīng)垂直地插入新澆筑混凝土 內(nèi) , 并進(jìn)入 尚 未凝 固的前 一層 混凝土 50100mm.振搗過(guò)程中振搗棒與側(cè)模應(yīng)保持50100mm 的距離.8 / 10.5.4.1 混凝土振搗完畢,應(yīng)與時(shí)采取適當(dāng)?shù)谋乇翊胧?duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù).當(dāng)新澆混凝 霧 灑水等

17、措施對(duì)混凝土進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)7d 以上.待噴霧灑水養(yǎng)護(hù)7d 以上且水泥水化熱峰值過(guò)后, 若需撤除麻布或草簾,應(yīng)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(hù)混凝土14d 以上,直至下道施工工序?yàn)橹?5.4.2 當(dāng)混凝土強(qiáng)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(shí),方可拆模.5.4.3 拆模后,應(yīng)迅速采取切實(shí)措施對(duì)新暴露混凝土進(jìn)行后期養(yǎng)護(hù).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(yīng)完好無(wú)損,彼此搭

18、接完整, 內(nèi)表 面應(yīng)具有凝結(jié)水珠.包覆裹養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于56d.在寒季和炎熱季節(jié),應(yīng)采取適當(dāng)?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(hù)期間混凝土的芯部與表 新澆筑的混凝土與流動(dòng)的地表水相接觸前 ,應(yīng)采取臨時(shí)保護(hù)措施 ,保證混凝土達(dá)到設(shè)計(jì) 強(qiáng)度的75%以上方可拆除保護(hù)措施 ,且同時(shí)采取上述保溫保濕措施對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù) .養(yǎng)護(hù) 結(jié)束后應(yīng)與時(shí)回填,尤其在寒冷環(huán)境下施工,基坑的回填一定要與時(shí).5.4.4 在任一養(yǎng)護(hù)時(shí)間,淋注于混凝土表面的養(yǎng)護(hù)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(hù)期間,應(yīng)對(duì)有代表性的結(jié)構(gòu)進(jìn)行溫度監(jiān)控,定時(shí)測(cè)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(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)制度, 嚴(yán)格控制混凝土的內(nèi)外溫差滿足要求 .施工過(guò)程中必須有切實(shí)可行的執(zhí)行方案 ,對(duì)此涉與混 凝土質(zhì)量的問(wèn)題要有100的認(rèn)識(shí).5.4.6 混凝土拆模與養(yǎng)護(hù)期間,應(yīng)對(duì)混凝土的拆模過(guò)程和養(yǎng)護(hù)過(guò)程作詳細(xì)的記錄.9 / 1