土木工程畢業(yè)論文

摘要伴隨我國(guó)改革開(kāi)放和現(xiàn)代化進(jìn)程的加緊，我國(guó)的建設(shè)規(guī)模正日益增大，怎樣保證建筑工程質(zhì)量的同步也能使工程能長(zhǎng)期的平安使用下去，日益受到各級(jí)政府和社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。在眾多的土木工程建設(shè)中，混凝土的應(yīng)用面之廣，使用次數(shù)之多是很少見(jiàn)的。尤其中近年來(lái)，一種較新的混凝土技術(shù)正在迅速開(kāi)展并且運(yùn)用到許多實(shí)際工程工程中，那就是高性能混凝土。高性能混凝土(HighPerformanceConcrete，HPC)由于具有高耐久性、高工作性、高強(qiáng)度和高體積穩(wěn)定性等許多優(yōu)良特性，被認(rèn)為是目前全世界性能最為全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，尤其是在橋梁、高層建筑、海港建筑等工程。本文重要簡(jiǎn)介了高性能混凝土開(kāi)展的歷史背景及目前國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)實(shí)狀況，闡明了高性能混凝土的特性，列舉了高性能混凝土在國(guó)內(nèi)外研究應(yīng)用中的重要成果，并對(duì)其開(kāi)展趨勢(shì)作出展望。伴隨我國(guó)建筑向高層化、大型化、現(xiàn)代化的開(kāi)展，HPC必將成為新世紀(jì)的重要建筑工程材料。關(guān)鍵詞：高性能混凝土；耐久性；體積穩(wěn)定性目錄引言 1一、高性能混凝土產(chǎn)生的背景和研究現(xiàn)實(shí)狀況 1〔一〕背景 1〔二〕研究現(xiàn)實(shí)狀況及開(kāi)展方向 2二、高性能混凝土的性能研究和應(yīng)用分析 2〔一〕高性能混凝土的概念 2〔二〕高性能混凝土的性能 3〔三〕高性能混凝土開(kāi)展和應(yīng)用中所面臨的問(wèn)題 3三、高性能混凝土質(zhì)量與施工控制 4〔一〕高性能混凝土原材料及其選用 4〔二〕配合比設(shè)計(jì)控制要點(diǎn) 51.設(shè)計(jì)思緒有很大區(qū)別 52.膠凝材料用量及粉煤灰所占比例 63.含氣量的規(guī)定 64.電通量指標(biāo) 6〔三〕高性能混凝土的施工控制 6四、高性能混凝土的特點(diǎn) 7〔一〕高耐久性能 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。〔二〕高工作性能 8〔三〕其他 8五、綠色高性能混凝土 8〔一〕研發(fā)綠色高性能混凝土的必要性 8〔二〕綠色高性能混凝土的可行性 9〔三〕綠色高性能混凝土的開(kāi)展 9六、高性能混凝土的開(kāi)展前景 10七、結(jié)論 10參照文獻(xiàn) 11致謝 12高性能混凝土的研究與開(kāi)展現(xiàn)實(shí)狀況引言從1824年波特蘭水泥發(fā)明開(kāi)始，混凝土材料至今已經(jīng)有100數(shù)年的歷史，以水泥為膠結(jié)材的混凝土也獲得了具大的開(kāi)展，由一般混凝土向高性能混凝土開(kāi)展。從20世紀(jì)以來(lái)，混凝土就己成為房屋建筑、橋梁、水利、公路等現(xiàn)代工程構(gòu)造首選材料，混凝土作為土木工程中最大宗的人造材料，其用量巨大。據(jù)記錄，當(dāng)今我國(guó)每年混凝土用量約109m3，并且伴隨我國(guó)近年來(lái)工業(yè)化、都市化進(jìn)程的加緊，其用量將繼續(xù)迅速增長(zhǎng)。人類進(jìn)入二十一世紀(jì)，伴隨科學(xué)技術(shù)的迅速開(kāi)展，一種又一種新型混凝土涌現(xiàn)出來(lái)。混凝土能否長(zhǎng)期作為最重要的建筑構(gòu)造材料，其自身必須具有高強(qiáng)度、高工作性、高耐久性等性能，因此高性能混凝土是現(xiàn)代混凝土技術(shù)開(kāi)展的必然成果，是混凝土的開(kāi)展方向。高性能混凝土(HighPerformanceConcrete，HPC)是20世紀(jì)80年代末90年代初，某些興旺國(guó)家基于混凝土構(gòu)造耐久性設(shè)計(jì)提出的一種全新概念的混凝土，它以耐久性為首要設(shè)計(jì)指標(biāo)，這種混凝土有也許為根底設(shè)施工程提供1以上的使用壽命。區(qū)別于老式混凝土，高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性、高強(qiáng)度和高體積穩(wěn)定性等許多優(yōu)良特性，被認(rèn)為是目前全世界性能最為全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，尤其是在橋梁、高層建筑、海港建筑等工程中顯示出其獨(dú)特的優(yōu)越性，在工程平安有效期、經(jīng)濟(jì)合理性、環(huán)境條件的適應(yīng)性等方面產(chǎn)生了明顯的效益，因此被各國(guó)學(xué)者所接受，被認(rèn)為是此后混凝土技術(shù)的開(kāi)展方向。一、高性能混凝土產(chǎn)生的背景和研究現(xiàn)實(shí)狀況〔一〕背景現(xiàn)代大跨、高層、海洋、軍事工程構(gòu)造的開(kāi)展對(duì)混凝土提出的更高的規(guī)定;處在惡劣環(huán)境下既有建筑不停劣化、退化導(dǎo)致過(guò)早失效、退伍甚至出現(xiàn)惡性事故導(dǎo)致巨大損失的嚴(yán)重后果;原材料生產(chǎn)、開(kāi)采導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境惡化以及砂石料枯竭、資源短缺嚴(yán)重影響深入開(kāi)展的嚴(yán)酷現(xiàn)實(shí)。這就規(guī)定混凝土不停提高以耐久性為重點(diǎn)的各項(xiàng)性能,多使用天然材料及工業(yè)廢渣保護(hù)環(huán)境,走可持續(xù)開(kāi)展的道路,高性能混凝土就是在這種背景下出現(xiàn)并逐漸完善與開(kāi)展的?；炷磷鳛橛昧孔畲蟮娜嗽觳牧?，不能不考慮它的使用對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。老式混凝土的原材料都來(lái)自天然資源。每用1t水泥，大概需要t以上的潔凈水，2t砂、3t以上的石子；每生產(chǎn)1t硅酸鹽水泥約需t石灰石和大量燃煤與電能，并排放1tCO2，而大氣中CO2濃度增長(zhǎng)是導(dǎo)致地球溫室效應(yīng)的原因之一。盡管與鋼材、鋁材、塑料等其他建筑材料相比，生產(chǎn)混凝土所消耗的能源和導(dǎo)致的污染相對(duì)較小或小得多，混凝土自身也是一種潔凈材料，但由于它的用量龐大，過(guò)度開(kāi)采礦石和砂、石骨料已在不少地方導(dǎo)致資源破壞并嚴(yán)重影響環(huán)境和天然景觀。有些大都市現(xiàn)已難以獲得質(zhì)量合格的砂石。另首先，由于混凝土過(guò)早劣化，怎樣處置費(fèi)舊工程撤除后的混凝土垃圾也給環(huán)境帶來(lái)威脅。因此，未來(lái)的混凝土必須從主線上減少水泥用量，必須更多地運(yùn)用多種工業(yè)廢渣作為其原材料；必須充足考慮廢棄混凝土的再生運(yùn)用，未來(lái)的混凝土必須是高性能的，尤其是耐久的。耐久和高強(qiáng)都意味著節(jié)省資源?！案咝阅芑炷哩曊窃谶@種背景下產(chǎn)生的?！捕逞芯楷F(xiàn)實(shí)狀況及開(kāi)展方向針對(duì)混凝土的過(guò)早劣化，興旺國(guó)家在20世紀(jì)80年代中期掀起了一種以改善混凝土材料耐久性為重要目的的“高性能混凝土〞開(kāi)發(fā)研究的高潮，并得到了各國(guó)政府的重視。從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，各國(guó)混凝土構(gòu)造設(shè)計(jì)原則中逐漸突出了耐久設(shè)計(jì)的考慮，從只重視強(qiáng)度設(shè)計(jì)向強(qiáng)度與耐久性并重。進(jìn)入20世紀(jì)90后裔后來(lái)，混凝土構(gòu)造耐久性設(shè)計(jì)措施成為土木工程領(lǐng)域中的研究重點(diǎn)。針對(duì)不一樣環(huán)境類別的侵蝕作用，提出材料性能劣化的理論或經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，并?jù)此估算構(gòu)造的使用壽命，成為開(kāi)展和研究耐久性設(shè)計(jì)措施的主流。目前，高性能混凝土的開(kāi)展有如下幾種方向：(1)綠色高性能混凝土水泥混凝土是現(xiàn)代最大宗的人造材料，對(duì)資源、能源的消耗和對(duì)環(huán)境的破壞十分巨大，與可持續(xù)開(kāi)展的規(guī)定背道而馳。綠色高性能混凝土研究和應(yīng)用較多的是粉煤灰混凝土，粉煤灰混凝土與基準(zhǔn)混凝土相比，大大提高了新拌混凝土的工作性能，明顯減少混凝土硬化階段的水化熱，提高混凝土強(qiáng)度尤其是后期強(qiáng)度。并且，節(jié)省水泥，減少環(huán)境污染，成為綠色高性能混凝土的代表性材料。(2)超高性能混凝土超高性能混凝土，如活性粉末混凝土〔ReactivePowdercon-crete,RPC〕,其特點(diǎn)是高強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度高達(dá)300MPa，且具有高密實(shí)性，已在軍事、核電站等特殊工程中成功應(yīng)用。(3)智能混凝土智能混凝土是在混凝土原有的組分根底上復(fù)合智能型組分，使混凝土材料具有自感知、自適應(yīng)、自修復(fù)特性的多功能材料，對(duì)環(huán)境變化具有感知和控制的功能。伴隨損傷自診斷混凝土、溫度自調(diào)整混凝土、仿生自愈合混凝土等一系列機(jī)警混凝土的出現(xiàn)，為智能混凝土的研究、開(kāi)展和智能混凝土構(gòu)造的研究應(yīng)用奠定了根底。二、高性能混凝土的性能研究和應(yīng)用分析〔一〕高性能混凝土的概念高性能混凝土是近20余年開(kāi)展起來(lái)的一種新型混凝土。歐洲混凝土學(xué)會(huì)和國(guó)際預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會(huì)將HPC定義為水膠比低于的混凝土；在日本，將高流態(tài)的自密實(shí)混凝土〔即免振混凝土〕稱為HPC；中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)高強(qiáng)與高性能混凝土委員會(huì)將HPC定義為以耐久性和可持續(xù)開(kāi)展為主線規(guī)定并適合工業(yè)化生產(chǎn)與施工的混凝土。雖然在不一樣的國(guó)家，不一樣的學(xué)者或工程技術(shù)人員，對(duì)HPC的理解有所不一樣。比方美國(guó)學(xué)者更強(qiáng)調(diào)高強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性，歐洲學(xué)者更重視耐久性，而日本學(xué)者偏重于高工作性。不過(guò)他們的主線點(diǎn)都是高耐久性，這方面的認(rèn)識(shí)是一致的。〔二〕高性能混凝土的性能與一般混凝土相比，高性能混凝土具有如下獨(dú)特的性能：1.耐久性。高效減水劑和礦物質(zhì)超細(xì)粉的配合使用，可以有效的減少用水量，減少混凝土內(nèi)部的空隙，可以使混凝土構(gòu)造平安可靠地工作50～1以上，是高性能混凝土應(yīng)用的重要目的。2.工作性。坍落度是評(píng)價(jià)混凝土工作性的重要指標(biāo)，HPC的坍落度控制功能好，在振搗的過(guò)程中，高性能混凝土粘性大，粗骨料的下沉速度慢，在相似振動(dòng)時(shí)間內(nèi)，下沉距離短，穩(wěn)定性和均勻性好。同步，由于高性能混凝土的水灰比低，自由水少，且摻入超細(xì)粉，主線上無(wú)泌水，其水泥漿的粘性大，很少產(chǎn)生離析的現(xiàn)象。3.力學(xué)性能。由于混凝土是一種非均質(zhì)材料,強(qiáng)度受諸多原因的影響，水灰比是影響混凝土強(qiáng)度的重要原因，對(duì)于一般混凝土，伴隨水灰比的減少，混凝土的抗壓強(qiáng)度增大，高性能混凝土中的高效減水劑對(duì)水泥的分散能力強(qiáng)、減水率高，可大幅度減少混凝土單方用水量。在高性能混凝土中摻入礦物超細(xì)粉可以填充水泥顆粒之間的空隙，改善界面構(gòu)造，提高混凝土的密實(shí)度，提高強(qiáng)度。4.體積穩(wěn)定性。高性能混凝土具有較高的體積穩(wěn)定性，即混凝土在硬化初期應(yīng)具有較低的水化熱，硬化后期具有較小的收縮變形。5.經(jīng)濟(jì)性。高性能混凝土較高的強(qiáng)度、良好的耐久性和工藝性都能使其具有良好的經(jīng)濟(jì)性。高性能混凝土良好的耐久性可以減少構(gòu)造的維修費(fèi)用，延長(zhǎng)構(gòu)造的使用壽命，收到良好的經(jīng)濟(jì)效益；高性能混凝土的高強(qiáng)度可以減少構(gòu)件尺寸，減小自重，增長(zhǎng)使用空間；HPC良好的工作性可以減少工人工作強(qiáng)度，加緊施工速度，減少本錢(qián)。前蘇聯(lián)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)用C110~C137的高性能混凝土替代C40~C60的混凝土，可以節(jié)省15%~25%的鋼材和30%~70%的水泥。雖然HPC自身的價(jià)格偏高，不過(guò)其優(yōu)秀的性能使其具有了良好的經(jīng)濟(jì)性。概括起來(lái)說(shuō)，高性能混凝土就是能更好地滿足構(gòu)造功能規(guī)定和施工工藝規(guī)定的混凝土，能最大程度地延長(zhǎng)混凝土構(gòu)造的使用年限，減少工程造價(jià)?！踩掣咝阅芑炷灵_(kāi)展和應(yīng)用中所面臨的問(wèn)題在高性能混凝土的應(yīng)用過(guò)程中也存在某些問(wèn)題，在高性能混凝土的原材料方面，我國(guó)水泥質(zhì)量不穩(wěn)定，離散性大；在骨料方面，粗骨料質(zhì)量低劣，含泥量大，級(jí)配較差，細(xì)骨料細(xì)度模數(shù)不合規(guī)定；在外加劑和外摻料的選擇上，尚缺乏充足的合用性的研究。在高性能混凝土的施工過(guò)程中，施工人員的技術(shù)水平有限，養(yǎng)護(hù)措施不到位，使HPC的密實(shí)性和質(zhì)量不穩(wěn)定；在高性能混凝土的耐久性方面，由于高性能混凝土微管中水分的蒸發(fā)與凝聚而產(chǎn)生的收縮，使混凝土外表產(chǎn)生裂縫，這對(duì)HPC的抗碳化、抗凍融循環(huán)作用以及抗氯離子擴(kuò)散等都是不利的，高性能混凝土的水泥用量高，水灰比低，硬化后長(zhǎng)期處在水中時(shí)，水分通過(guò)微管擴(kuò)散到內(nèi)部，未水化的水泥粒子深入水化，產(chǎn)生微膨脹也會(huì)使混凝土外表產(chǎn)生裂縫，為多種有害介質(zhì)滲透提供通道，給氯離子侵入、堿骨料反響的發(fā)生和鋼筋銹蝕發(fā)明也許；在高性能混凝土的設(shè)計(jì)方面，由于高性能混凝土的后期強(qiáng)度增長(zhǎng)不及一般混凝土，并且脆性大，需要尤其注意。同步，在高性能混凝土的研究方面，目前的研究以試驗(yàn)室研究為主，不過(guò)試驗(yàn)室的狀況與實(shí)際工況相差較大，這不利于此后高性能混凝土的推廣應(yīng)用。三、高性能混凝土質(zhì)量與施工控制〔一〕高性能混凝土原材料及其選用1.細(xì)集料。細(xì)集料宜選用質(zhì)地堅(jiān)硬、潔凈、級(jí)配良好的天然中、粗河砂,其質(zhì)量規(guī)定應(yīng)符合一般混凝土用砂石原則中的規(guī)定。砂的粗細(xì)程度對(duì)混凝土強(qiáng)度有明顯的影響,一般狀況下,砂子越粗,混凝土的強(qiáng)度越高。配制C50～C80的混凝土用砂宜選用細(xì)度模數(shù)不小于2.3的中砂,對(duì)于C80～C100的混凝土用砂宜選用細(xì)度模數(shù)不小于2.6的中砂或粗砂。2.粗集料。高性能混凝土必須選用強(qiáng)度高、吸水率低、級(jí)配良好的粗集料。宜選擇外表粗糙、外形有棱角、針片狀含量低的硬質(zhì)砂巖、石灰?guī)r、花崗巖、玄武巖碎石,級(jí)配符合原則規(guī)定。由于高性能混凝土規(guī)定強(qiáng)度較高,就必須使粗集料具有足夠高的強(qiáng)度,一般粗集料強(qiáng)度應(yīng)為混凝土強(qiáng)度的115倍～210倍或控制壓碎指標(biāo)值＞10﹪。最大粒徑不應(yīng)不小于25mm,以10mm～20mm為佳,這是由于,較小粒徑的粗集料,其內(nèi)部產(chǎn)生缺陷的幾率減小,與砂漿的粘結(jié)面積增大,且界面受力較均勻。此外,粗集料還應(yīng)注意集料的粒型、級(jí)配和巖石種類,一般采用持續(xù)級(jí)配,其中尤以級(jí)配良好、外表粗糙的石灰?guī)r碎石為最佳。粗集料的線膨脹系數(shù)要盡量小3.細(xì)摻合料。配制高性能混凝土?xí)r,摻入活性細(xì)摻合料可以使水泥漿的流動(dòng)性大為改善,空隙得到充足填充,使硬化后的水泥石強(qiáng)度有所提高。更重要的是,參與活性細(xì)摻合料改善了混凝土中水泥石與骨料的界面構(gòu)造,使混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B性與耐久性均得到提高?；钚约?xì)摻合料是高性能混凝土必用的構(gòu)成材料。在高性能混凝土中常用的活性細(xì)摻合料有硅粉(SF)、磨細(xì)礦渣粉(BFS)、粉煤灰(FA)、天然沸石粉(NZ)等。粉煤灰是火電廠燃煤鍋爐排出的煙道灰,它能有效提高混凝土的抗?jié)B性,明顯改善混凝土拌合物的工作性,大摻量粉煤灰混凝土還對(duì)環(huán)境保護(hù)和節(jié)省資源有重要意義。配制高性能混凝土的粉煤灰宜用含碳量低、細(xì)度低、需水量低的優(yōu)質(zhì)粉煤灰。礦渣是高爐煉鐵排出的熔融礦渣在高溫狀態(tài)下迅速水淬冷卻而成的,用于高性能混凝土的磨細(xì)礦渣細(xì)度不小于水泥,能提高混凝土的工作性和耐久性。硅粉是電爐法生產(chǎn)硅鐵合金所排放的煙道灰,SiO2含量不小于90﹪,平均粒徑約011μm,比外表積>0㎡/kg,借助大劑量高效減水劑和強(qiáng)力攪拌作用,可以填充到水泥或其他摻合料的間隙中去,并且具有很高的活性,在多種摻合料中對(duì)混凝土的增強(qiáng)作用最為明顯,是國(guó)際上制備超高強(qiáng)混凝土最通用的超細(xì)活性摻合料。4.減水劑及緩凝劑。由于高性能混凝土具有較高的強(qiáng)度,且一般混凝土拌合物的坍落度較大(15～20㎝左右),在低水膠比(一般＜0.35)一般的狀況下,要使混凝土具有較大的坍落度,就必須使用高效減水劑,且其減水率宜在20﹪以上。有時(shí)為減少混凝土坍落度的損失,在減水劑內(nèi)還宜摻有緩凝的成分。此外,由于高性能混凝土水膠比低,水泥顆粒間距小,能進(jìn)人溶液的離子數(shù)量也少,因此減水劑對(duì)水泥的適應(yīng)性體現(xiàn)更為敏感。因大局部高性能混凝土施工時(shí)采用泵送,故摻減水劑后混凝土拌合物的坍落度損失不能太快太大,否那么影響泵送。5.礦物摻合料。(1)粉煤灰,粉煤灰是燃燒煤粉的鍋爐煙氣中搜集到的細(xì)微粉末,又稱“飛灰〞(FlyAsh),其顆粒多呈球形,外表光滑。大量的實(shí)踐證明:摻用粉煤灰的混凝土,其長(zhǎng)期性能可得到大幅度的改善,對(duì)延長(zhǎng)構(gòu)筑物的使用壽命有重要意義。粉煤灰在混凝土中的重要作用包括如下幾種方面:①填充骨料顆粒的空隙并包裹它們形成潤(rùn)滑層,產(chǎn)生“滾珠潤(rùn)滑〞效應(yīng);②對(duì)水泥顆粒起物理分散作用,使其分布得更均勻;③粉煤灰和匯集在骨料顆粒周圍的氫氧化鈣結(jié)晶發(fā)生火山灰反響,生成具有膠凝性質(zhì)的產(chǎn)物,加強(qiáng)了微弱的過(guò)渡區(qū),對(duì)改善混凝土的各項(xiàng)性能有明顯作用;④粉煤灰延緩了水化速度,減小混凝土因水化熱引起的溫升,對(duì)防止混凝土產(chǎn)生溫度裂縫十分有利;⑤可減小混凝土溫度開(kāi)裂的危險(xiǎn),同步由于加緊了火山灰反響,還可提高28d強(qiáng)度。值得注意的是,粉煤灰的水泥取代率對(duì)強(qiáng)度影響明顯,很好的初期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度的水泥取代率應(yīng)不不小于10%。當(dāng)粉煤灰摻量較低時(shí),只會(huì)對(duì)水泥初期水化熱有影響,但對(duì)7d齡期的水化熱幾乎沒(méi)有影響。(2)硅粉(SilicaFume,簡(jiǎn)寫(xiě)SF)又稱硅灰,是從生產(chǎn)硅鐵或硅鋼等合金所排放的煙氣中搜集到的顆粒極細(xì)的煙塵。硅粉重要由非常微小、外表光滑的玻璃態(tài)球形顆粒構(gòu)成，粒徑為μm～1.0μm,是水泥粒徑的1/50～1/100,一般比外表積為18500㎡/kg～0㎡/kg,重要化學(xué)成分為二氧化硅,其含量在90%以上。在混凝土中摻加少許硅粉或以硅粉取代局部水泥,結(jié)合應(yīng)用減水劑,可使混凝土各方面的物理力學(xué)性能都得到明顯提高,硅粉的合適摻量為水泥用量的5﹪～10﹪。硅粉的參與,對(duì)混凝土的性能的影響重要有:①改善了新拌混凝土的粘聚性、保水性,提高了需水量;②提高了混凝土的強(qiáng)度,增大了彈性模量和混凝土的干縮;③提高了混凝土的耐久性。此外,在配制硅粉混凝土?xí)r必須注意:①由于硅粉的需水量比水泥大,在配制硅粉混凝土?xí)r,一般要摻加減水劑。在選擇減水劑時(shí),應(yīng)使之與所用的水泥具有相容性,否那么,輕易影響混凝土的工作性能。同步,根據(jù)減水劑性能及需求的減水需求來(lái)選擇合適的摻量。②比外表積和活性SiO2含量是硅粉的重要指標(biāo),硅粉比外表積越大、活性SiO2含量越高,硅粉性能越好,配制硅粉混凝土需選擇具有良好性能的硅粉。③硅粉混凝土的干縮一般比一般混凝土大,配制高性能混凝土?xí)r應(yīng)采用賠償收縮的措施,如摻加粉煤灰等?！捕撑浜媳仍O(shè)計(jì)控制要點(diǎn)1.設(shè)計(jì)思緒有很大區(qū)別在以往的配合比設(shè)計(jì)措施中，是按混凝土的強(qiáng)度等級(jí)規(guī)定計(jì)算水灰比，而目前那么是按耐久性的規(guī)定，首先根據(jù)環(huán)境作用等級(jí)確定電通量指標(biāo)，由此來(lái)選擇水膠比、控制膠凝材料最小用量以及摻和料的比例。由于客專隧道的襯砌和仰拱設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30或C35，一般來(lái)說(shuō)，為滿足電通量規(guī)定和水膠比限值規(guī)定，混凝土的強(qiáng)度一般都是超強(qiáng)的。2.膠凝材料用量及粉煤灰所占比例在進(jìn)行配合比參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，為保證混凝土的耐久性，混凝土中膠凝材料總量應(yīng)處在一種合適范圍內(nèi)，不僅有最低限規(guī)定，同步，對(duì)于C30及如下混凝土，膠凝材料總量不適宜高于400kg/m3，C35～C40不適宜高于450kg/m3。鐵路客運(yùn)專線大力倡導(dǎo)使用粉煤灰、礦渣粉等礦物摻和料，與一般硅酸鹽水泥一起作為膠凝材料。使用粉煤灰等礦物摻和料，并不是單純地考慮減少混凝土本錢(qián)，首先是為了混凝土耐久性的需要，尤其是可以有效改善混凝土抵御化學(xué)侵蝕的能力〔包括氯化物侵蝕、硫酸鹽侵蝕、堿骨料反響等〕。國(guó)內(nèi)外的大量研究闡明，粉煤灰的摻量在20%以上時(shí)，改善混凝土耐久性的效果較佳，更有研究資料闡明，粉煤灰的最大摻量可抵達(dá)50%左右。在?鐵路混凝土構(gòu)造耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定?中明確規(guī)定，一般狀況下，礦物摻和料摻量不適宜不不小于膠凝材料總量的20%，當(dāng)不小于30%時(shí)，混凝土的水膠比不得不小于。含氣量的規(guī)定也是客運(yùn)專線高性能混凝土與一般混凝土的重要區(qū)別之一。以往工程僅在有抗凍規(guī)定期才考慮合適提高混凝土的含氣量，這是對(duì)混凝土耐久性的規(guī)律認(rèn)識(shí)缺乏的體現(xiàn)。實(shí)際上，混凝土中適量的引氣，不僅能改善抗凍性，同步可明顯減輕混凝土的泌水性，使水在拌合物中的懸浮狀態(tài)愈加穩(wěn)定，從而提高混凝土材料的均勻性和穩(wěn)定性。因此，客運(yùn)專線規(guī)定，雖然配制非抗凍混凝土?xí)r，含氣量也應(yīng)不不不小于2%，并且作為施工質(zhì)量控制的必檢工程之一。為合適提高混凝土的含氣量，并獲得較佳的減水和保塑效果，可使用新型聚羧酸鹽減水劑。4.電通量指標(biāo)該指標(biāo)是客運(yùn)專線對(duì)混凝土耐久性最重要、最詳細(xì)的指標(biāo)。目前我國(guó)尚無(wú)電通量試驗(yàn)的國(guó)標(biāo)，鐵路行業(yè)電通量試驗(yàn)措施是以美國(guó)ASTMC1202迅速電量測(cè)定措施為根底制定的，其所測(cè)指標(biāo)可以最大程度地辨別和評(píng)價(jià)混凝土的密實(shí)度，而密實(shí)度正是影響混凝土耐久性最為關(guān)鍵的原因。以往多是以抗?jié)B性來(lái)評(píng)價(jià)混凝土的密實(shí)程度，但實(shí)踐證明，抗?jié)B試驗(yàn)只適合于鑒定較低強(qiáng)度等級(jí)混凝土的密實(shí)性，當(dāng)強(qiáng)度等級(jí)超過(guò)C30后，抗?jié)B等級(jí)幾乎都能抵達(dá)P20以上，再往下試驗(yàn)比擬困難。這正是用電通量指標(biāo)取代抗?jié)B標(biāo)號(hào)作為混凝土耐久性控制的重要原因?；炷恋碾娡恐匾Q于水膠比，通過(guò)大量試驗(yàn)得到規(guī)律，一般水膠比不不小于時(shí)主線可滿足電通量不不小于的規(guī)定，水膠比不不小于時(shí)主線可滿足電通量不不小于1500的規(guī)定?！踩掣咝阅芑炷恋氖┕た刂?.攪拌?；炷猎牧蠎?yīng)嚴(yán)格按照施工配合比規(guī)定進(jìn)行精確稱量,稱量最大容許偏差應(yīng)符合如下規(guī)定(按重量計(jì)):膠凝材料(水泥、摻合料等)±1%；外加劑±1%；骨料±2%；拌合用水±1%。應(yīng)采用臥軸式、行星式或逆流式強(qiáng)制攪拌機(jī)攪拌混凝土,采用電子計(jì)量系記錄量原材料。攪拌時(shí)間不適宜少于2min,也不適宜超過(guò)3min。炎熱季節(jié)或寒冷季節(jié)攪拌混凝土?xí)r,必須采用有效措施控制原材料溫度,以保證混凝土的入模溫度滿足規(guī)定。2.運(yùn)送。應(yīng)采用有效措施，保證混凝土在運(yùn)送過(guò)程中保持均勻性及各項(xiàng)工作性能指標(biāo)不發(fā)生明顯波動(dòng)。應(yīng)對(duì)運(yùn)送設(shè)備采用保溫隔熱措施,防止局部混凝土溫度升高(夏季)或受凍(冬季)。應(yīng)采用合適措施防止水分進(jìn)入運(yùn)送容器或蒸發(fā)。3.澆筑。(1)混凝土入模前,應(yīng)采用專用設(shè)備測(cè)定混凝土的溫度、坍落度、含氣量、水膠比及泌水率等工作性能；只有拌合物性能符合設(shè)計(jì)或配合比規(guī)定的混凝土方可入模澆筑?；炷恋娜肽囟纫话阋丝刂圃?～30℃(2)混凝土澆筑時(shí)的自由傾落高度不得不小于2m當(dāng)不小于2m時(shí),應(yīng)采用滑槽、串筒、漏斗等器具輔助輸送混凝土,保證混凝土不出現(xiàn)分層離析現(xiàn)象?！?〕混凝土的澆筑應(yīng)采用分層持續(xù)推移的方式進(jìn)行,間隙時(shí)間不得超過(guò)90min,不得隨意留置施工縫?！?〕新澆混凝土與鄰接的己硬化混凝土或巖土介質(zhì)間澆筑時(shí)的溫差不得不小于154．振搗。可采用插入式振動(dòng)棒、附著式平板振搗器、外表平板振搗器等振搗設(shè)備振搗混凝土。振搗時(shí)應(yīng)防止碰撞模板、鋼筋及預(yù)埋件。采用插入式振搗器振搗混凝土?xí)r,宜采用垂直點(diǎn)振方式振搗。每點(diǎn)的振搗時(shí)間以外表泛漿或不冒大氣泡為準(zhǔn),一般不適宜超過(guò)30s,防止過(guò)振。假設(shè)需變換振搗棒在混凝土拌合物中的水平位置,應(yīng)首先豎向緩慢將振搗棒拔出,然后再將振搗棒移至新的位置,不得將振搗棒放在拌合物內(nèi)平拖。5.養(yǎng)護(hù)。高性能混凝土初期強(qiáng)度增長(zhǎng)較快,一般3天抵達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的60%,7天抵達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%,因而,混凝土初期養(yǎng)護(hù)尤其重要。一般在混凝土澆注完畢后采用以帶模養(yǎng)護(hù)為主,澆水養(yǎng)護(hù)為輔,使混凝土外表保持濕潤(rùn)。養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14天。6．質(zhì)量檢查控制。除施工前嚴(yán)格進(jìn)行原材料質(zhì)量檢查外，在混凝土施工過(guò)程中，應(yīng)對(duì)混凝土的如下指標(biāo)進(jìn)行檢查控制：混凝土拌合物：水膠比、坍落度、含氣量、入模溫度、泌水率、勻質(zhì)性。硬化混凝土：原則養(yǎng)護(hù)試件抗壓強(qiáng)度、同條件養(yǎng)護(hù)試件抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B性、電通量等。四、高性能混凝土的特點(diǎn)〔一〕高耐久性能高性能混凝土的重要特點(diǎn)是具有高耐久性,而耐久性那么取決于抗?jié)B性;抗?jié)B性又與混凝土中的水泥石密實(shí)度和界面構(gòu)造有關(guān)。由于高性能混凝土摻加了高效減水劑,其水膠比很低(≤0138),水泥所有水化后,混凝土沒(méi)有多出的毛細(xì)水,孔隙細(xì)化,最可幾孔徑很小,總孔隙率低;再者高性能混凝土中摻加礦物質(zhì)超細(xì)粉后,混凝土中骨料與水泥石之間的界面過(guò)渡區(qū)孔隙能得到明顯的減少,并且礦物質(zhì)超細(xì)粉的摻加還能改善水泥石的孔構(gòu)造,使其≥100μm的孔含量得到明顯減少,礦物質(zhì)超細(xì)粉的摻加也使得混凝土的初期抗裂性能得到了大大的提高。以上這些措施對(duì)于混凝土的抗凍融、抗中性化、抗堿-集料反響、抗硫酸鹽腐蝕,以及其他酸性和鹽類侵蝕等性能都能得到有效的提高。〔二〕高工作性能高性能混凝土具有良好的流變學(xué)性能,高流動(dòng)性,不泌水,不離析,能在正常施工條件下保證混凝土構(gòu)造的密實(shí)性和均勻性,對(duì)于某些構(gòu)造的特殊部位(如梁柱接頭等鋼筋密集處)還可采用自流密實(shí)成型混凝土,從而保證該部位的密實(shí)性,這樣就可以減輕施工勞動(dòng)強(qiáng)度,節(jié)省施工能耗?！踩称渌咝阅芑炷辆哂休^高的韌性、良好體積穩(wěn)定性和長(zhǎng)期的力學(xué)性能穩(wěn)定性。高性能混凝土的高韌性規(guī)定其具有能很好地抵御地震荷載、疲勞荷載及沖擊荷載的能力,混凝土的韌性可通過(guò)在混凝土摻加引氣劑或采用高性能纖維混凝土等措施得到提高。高性能混凝土的體積穩(wěn)定性表目前其優(yōu)良的抗初期開(kāi)裂性,低的溫度變形、低徐變及低的自收縮變形。雖然高性能混凝土的水灰比比擬低,不過(guò)假如將新型高效減水劑和增粘劑一起使用,盡量地減少單方用水量,防止離析,澆筑振實(shí)后立即用濕布或濕草簾加以覆蓋養(yǎng)護(hù),防止太陽(yáng)光照射和風(fēng)吹,防止混凝土的水分蒸發(fā),這樣高性能混凝土初期開(kāi)裂就會(huì)得到有效的克制。高性能混凝土摻加了粉的一般混凝土都得到了明顯減少,這對(duì)于大體積混凝土的溫控和防裂十分有利。國(guó)內(nèi)已經(jīng)有研究闡明,對(duì)于外摻加40%粉煤灰的高性能混凝土,不管是在原則養(yǎng)護(hù)還是在蒸壓養(yǎng)護(hù)條件下,其360d齡期的徐變度(單位徐變應(yīng)力的徐變值)均不不小于同強(qiáng)度等級(jí)的一般混凝土,高性能混凝土徐度度僅為一般混凝土的50%左右。高性能混凝土長(zhǎng)期的力學(xué)穩(wěn)定性規(guī)定其在長(zhǎng)期的荷載作用及惡劣環(huán)境侵蝕下抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度及彈性模量等力學(xué)性能保持穩(wěn)定。五、綠色高性能混凝土〔一〕研發(fā)綠色高性能混凝土的必要性1990年美國(guó)首先提出了高性能混凝土,得到了世界各國(guó)和專家的承認(rèn),法國(guó)政府組織包括政府研究機(jī)構(gòu)、高等院校、建筑企業(yè)等單位開(kāi)展了高性能混凝土的研究。1996年,法國(guó)公共工程部和教育與研究部又組織了為期4年的國(guó)家研究工程“高性能混凝土",投人了600萬(wàn)美元作為研究經(jīng)費(fèi)。1994年,美國(guó)聯(lián)邦政府16個(gè)機(jī)構(gòu)聯(lián)合提出了一種在根底設(shè)施施工中應(yīng)用高性能混凝土的決策,并決定在投資2億美元進(jìn)行研究。綠色是綠色環(huán)境保護(hù),人類社會(huì)越開(kāi)展,對(duì)綠色環(huán)境保護(hù)的規(guī)定越迫切。國(guó)外有位學(xué)者寫(xiě)一篇綜述,題為“昨天和今天的水泥,明天的混凝土〞,文中指出二十一世紀(jì)水泥工業(yè)應(yīng)更名為水硬性膠凝材料工業(yè),并且應(yīng)是一種綠色工業(yè)。水泥和混凝土堪稱為世界上耗用量最大的材料,在我國(guó)尤其如此。我國(guó)人多地少,資源缺乏,同步也是世界上能源消耗的大國(guó),以水泥和混凝土為例,我國(guó)水泥的年產(chǎn)量大概9億噸,占世界水泥產(chǎn)量的三分之一,混凝土產(chǎn)量約12億m3,世界混凝土年產(chǎn)量大概30億m3,混凝土的大量使用,需要大量水泥,水泥的生產(chǎn)又極大地影響了環(huán)境,直接影響子孫后裔的生活,因此綠色高性能的開(kāi)展是事在必行。綠色高性能混凝土的研究及使用,即保護(hù)了環(huán)境,又提高了混凝土的性能。以粉煤灰為例,現(xiàn)已研發(fā)與使用的綠色高性能混凝土,絕大局部把粉煤灰作重要摻料,粉煤灰是工業(yè)廢料,如不很好運(yùn)用,會(huì)對(duì)環(huán)境導(dǎo)致二次污染,在綠色高性能混凝土中采用粉煤灰,即處理了二次污染,又減少了混凝土的本錢(qián),同步提高了混凝土的性能,重要表目前提高了混凝土的耐久性和工作性?；炷恋脑u(píng)價(jià)已由高強(qiáng)度轉(zhuǎn)為高性能,高性能中耐久性是一種重要的評(píng)估原則,混凝土不是一勞永逸的材料,它也是隨時(shí)間的增長(zhǎng)、環(huán)境的影響和使用狀況直接影響其使用壽命,某些興旺國(guó)家面臨這個(gè)問(wèn)題,我們國(guó)家也面臨同樣的問(wèn)題。1991年美國(guó)在提交國(guó)會(huì)?國(guó)家公路與橋梁現(xiàn)實(shí)狀況?的匯報(bào)中指出,為了修理或更換現(xiàn)已存在缺陷的橋梁,需投資91億美元如遲延維護(hù)進(jìn)程,費(fèi)用將增至1310億美元,美國(guó)每年用于混凝土維修的費(fèi)用大概300億美元。我國(guó)是開(kāi)展中國(guó)家,在工程建設(shè)中主線沒(méi)有維修費(fèi)用,工程費(fèi)用重要在新建工程,建國(guó)以來(lái),五、六十年代的工程量大,通過(guò)幾十年的使用,可以說(shuō)需維修的工程量肯定也是巨大的,費(fèi)用是驚人的,因此,站在歷史的角度,站在開(kāi)展的角度,研究混凝土高性能的意義巨大?！捕尘G色高性能混凝土的可行性綠色高性能混凝土是混凝土開(kāi)展的方向,是我國(guó)國(guó)情的需要,是建筑工程開(kāi)展的需要,是為了子孫后裔造福的需要,建設(shè)部公布了?有關(guān)深入做好建筑業(yè)10項(xiàng)新技術(shù)推廣應(yīng)用的告知?(建質(zhì)〔〕)26號(hào))文獻(xiàn)中第2項(xiàng)既是“高性能混凝土技術(shù)〞。建設(shè)部部長(zhǎng)汪光熹在第2屆國(guó)際智能綠色節(jié)能大會(huì)上表達(dá):中國(guó)將大力開(kāi)展科技創(chuàng)新以支援和增進(jìn)行業(yè)開(kāi)展,將對(duì)既有建筑節(jié)能改導(dǎo)致套技術(shù),低能耗大型公關(guān)建筑技術(shù)等加緊技術(shù)公關(guān),推進(jìn)以節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護(hù)為關(guān)鍵的建筑技術(shù)開(kāi)展,逐漸提高綠色建筑比重。因此,研發(fā)綠色高性能混凝土體現(xiàn)科學(xué)開(kāi)展觀,是利國(guó)利民,惠及子孫之事。上述這些都為綠色高性能混凝土的研究與應(yīng)用打下了良好的根底?！踩尘G色高性能混凝土的開(kāi)展1997年3月的“高強(qiáng)與高性能混凝土〞會(huì)議上,吳中偉院士初次出“綠色高性能混凝土(GHPC)〞的概念,并指出:GHPC是混凝土的開(kāi)展方向,更是混凝土的未來(lái)。提高混凝土的綠色度,可以節(jié)省更多的資源與能源,將對(duì)環(huán)境的破壞減到最小。人類已經(jīng)進(jìn)入二十一世紀(jì),混凝土應(yīng)當(dāng)更多地?fù)郊庸I(yè)廢渣摻和料,更多地節(jié)省水泥,有更高的強(qiáng)度和耐久性。高性能混凝土(HPC)具有如下特性:(1)更多地節(jié)省熟料水泥,減少能耗與環(huán)境污染;(2)更多地?fù)郊庸I(yè)廢料為主的細(xì)摻料;(3)更大地發(fā)揮混凝土的高性能優(yōu)勢(shì),減少水泥與混凝土的用量。因此,高性能混凝土自身就可成為綠色混凝土。實(shí)際上,許多工程如大體積水工建筑、根底等對(duì)強(qiáng)度規(guī)定不高,但對(duì)耐久性、工作性、體積穩(wěn)定性、低水化熱等有很高規(guī)定,都應(yīng)采用HPC。例如日本跨海明石大橋基墩混凝土(50萬(wàn)m3)規(guī)定高耐久性、高抗沖刷性與低升溫,而強(qiáng)度只規(guī)定20MPa,使用的就是摻加了復(fù)合外加劑與復(fù)合細(xì)摻料的HPC。由此可見(jiàn),高性能混凝土并不一定強(qiáng)調(diào)高強(qiáng),我國(guó)目前也己完畢了一般混凝土的高性能化的研究和應(yīng)用。因此,老式的GHPC的應(yīng)用范圍可以深入擴(kuò)大,可以將歐美對(duì)HPC強(qiáng)度的低限50MPa減少到C30左右,原那么是只要不損害混凝土的內(nèi)部構(gòu)造如孔構(gòu)造、水化物構(gòu)造與界面構(gòu)造等,保證混凝土具有良好的耐久性與體積穩(wěn)定性。納米混凝土、再生混凝土、免振搗自密實(shí)