【超高性能混凝土（UHPC）工程應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析16000字（論文）】

第第超高性能混凝土（UHPC）工程應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢研究目錄TOC\o"1-3"\h\u37031緒論 136791.1研究背景 127131.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2318181.2.1研究方向及進展 296131.2.2存在問題 3231511.2.3發(fā)展趨勢和研究展望 4262971.3超高性能混泥土定義 5190001.4超高性能混泥土現(xiàn)狀 5110242超高性能混泥土生產(chǎn)工藝及質(zhì)量控制 6146502.1超高性能混凝土的原材料 6175602.1.1膠凝材料 6269072.1.2集料 8120802.1.3外加劑 9275882.2超高性能混泥土的生產(chǎn)及要求 11195802.3超高性能混泥土的生產(chǎn)檢驗 13241052.4超高性能混泥土的質(zhì)量控制要求 14266483超高性能混泥土施工發(fā)展趨勢研究 17159013.1原材料質(zhì)量控制 1737163.2超高性能混泥土的拌制和運輸 18235774超高性能混泥土未來發(fā)展優(yōu)勢與劣勢 19216164.1綠色超高性能混泥土 19122494.2超高性能混泥土 20228544.3智能混泥土 21202804.4超高性能混泥土未來推廣優(yōu)勢 21264064.5超高性能混泥土未來推廣優(yōu)勢 221914.5.1整體造價較高 22255264.5.2鋼纖維分散困難 22286015超高性能混凝土在快速路中的應用 2283025.1工藝概述 22301505.2作業(yè)內(nèi)容 23200425.3質(zhì)量標準及檢驗對比方法 23200445.4施工機械及工藝裝備 23143435.5工藝步序說明 2627197總結 2716219參考文獻 281緒論1.1研究背景自1824年水泥發(fā)明以來，水泥已經(jīng)有100多年的歷史，作為橡膠材料的水泥已經(jīng)從普通水泥轉(zhuǎn)變?yōu)槌咝阅芑炷?。?0世紀以來，水泥已成為現(xiàn)代建筑的原始材料。據(jù)統(tǒng)計，目前水泥年使用量約為1099立方米。與我們近年來取得的進步，使用水泥迅速上升，主要是由于房屋建筑、橋梁、供水、道路和其他工程項目，并在很大程度上，他被當作最大的人造材料、土木工程和工業(yè)化和城市化進程。超高性能混凝土是一些發(fā)達國家在20世紀80年代末和90年代初根據(jù)混凝土結構的耐久性提出的一種新型概念混凝土。[1]耐久性:超高性能混凝土是一種持久、持久、超高性能的混凝土，只有在孔中凝膠多孔水泥中，具有很強的耐久性和耐久性?；炷恋男阅芊浅８?。最重要的技術環(huán)境是新型超高性能水合物和超細礦物粉末的使用。第一種方法提高了混凝土粉與水的比例，抑制了沉淀物的流失，并提供了高密度混凝土和超高性能礦石。在過去的十年中，由于一種有效的減水劑的發(fā)明和應用，水泥技術可以以高強度和高流動性進入新的領域。因此，通過新技術的應用，水泥技術可以進入高強度、高流動性的領域。[2]因此，20世紀70年代和90年代的粉塵工程進入了水泥產(chǎn)量高的時期。隨著城市化的進程的加劇，建筑行業(yè)的工程質(zhì)量問題受到了高度關注。工程施工中混凝土作為最基礎的建筑材料之一被廣泛使用?；炷潦前凑找欢ǖ谋壤墒印⑸白?、水泥調(diào)配而成的，與其它的建筑材料相比較具有造價成本低的優(yōu)點。[3]我國基建及國家戰(zhàn)略建設的高速發(fā)展，勢必會對混凝土的性能提出更嚴格的要求?；炷敛牧显诎l(fā)展中不斷的對其進行改良，使其具有更優(yōu)秀的性能，最主要環(huán)保一定要達標?；炷恋闹饕牧霞笆褂弥笜藶椋焊哔|(zhì)量的高速公路和高質(zhì)量的道路應使用高于42.5的高質(zhì)量普通瓷水泥或路面。沿海石材應堅硬、耐用、碎石干凈、有缺口，但技術規(guī)格必須符合要求。[4]添加劑的使用應符合相關規(guī)定，并且要有出廠有合格證。在使用外加劑時應進行摻配試驗，并且達到相關要求方可使用。我國在建設高速鐵路，跨海大橋等高難度世紀工程中超高性能混凝土都擔負著神圣的使命，而已建成的高速鐵路工程設計使用年限長達百年之久?；A設施建設工程規(guī)模宏大，只要嚴格按照工程要求施工，后期的維修中所需的維修費或重建費將會很低。所以在工程建設中科學采用超高性能混凝土，對提高發(fā)展我國建筑的建設意義重大。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1研究方向及進展超高性能混凝土的研究在國外已經(jīng)有很長時間了。美國、英國和日本等發(fā)達國家?guī)资陙硪恢痹谑褂贸咝阅芑炷?。將混凝土納入國家標準至少花了30年時間。例如，在20世紀80年代，天然骨料與人工骨料的比例約為0.9:1，而在90年代，這一比例下降到0.5:1。[5]超高性能混凝土在我國的研究和應用始于20世紀60年代。由于一些建設項目的環(huán)境條件有限，中國水電建設部門開始利用當?shù)厥难芯砍咝阅苌盎炷恋纳a(chǎn)工藝、技術性能和應用。[6]超高性能混凝土應用于混凝土和砂漿中，應用于工程中。自20世紀70年代以來，機械加工山砂在貴州省建筑中廣泛應用，并制定了地方標準。此后，云南和河南也頒布了超高性能混凝土的地方標準或操作規(guī)程。[7]由于顆粒的形式粗糙、尖頭和混凝土制造的超高性能機器，以及微裂紋、空大，大的比表面積和石頭的粉末顆粒中的含量高，機器制造的超高性能混凝土的沙子，在砂混凝土機械高新經(jīng)常砂混凝土力學性能是非常不同的。來自中國的天然河沙混凝土。研究人員和實驗人員對超高性能砂石和混凝土進行了大量的實驗研究。[8]在和易性方面，與天然河砂相比，超高性能混凝土混凝土具有表面粗糙、棱角多、石粉適量等特點。一般認為，超高性能混凝土混凝土坍落度小，石灰石粉能提高混凝土的泌水性和粘結性，使混凝土易于成型和振搗。然而，一些研究人員認為，在相同的配合比設計和其他材料下，用某些石粉制成的超高性能砂混凝土制成的中低強度混凝土的坍落度不會降低甚至增加。[9]其機理是石粉可以彌補水泥用量少、粉料不足的缺點，降低超高性能超高性能混凝土混凝土與碎石之間的摩擦系數(shù)x10-11。[10]在力學性能方面，強度是混凝土工程設計和質(zhì)量控制的重要依據(jù)，是混凝土工作者最關心的問題。[11]試驗數(shù)據(jù)和結果表明，在相同條件下，用超高性能混凝土配制的混凝土強度略高于用天然砂配制的混凝土，特別是低強度混凝土。一些研究表明，超高性能石灰石超高性能混凝土混凝土是由碳酸鈣和高濃度氫氧化鈣組成的，其表面化學反應較低。[12]天然砂中二氧化硅含量高，不會發(fā)生類似反應;超高性能混凝土質(zhì)地堅硬，界面清新，表面能高；超高性能混凝土具有較高的表面能。粗糙度和更多的邊緣和角有助于改善界面的粘結。一些研究表明，它與界面石粉的關系更密切。[13]李Tuofu和其他人認為原因在砂混凝土制造的超高性能機器，可以提高混凝土的強度是填補了空虛的混凝土石粉末和石頭粉末低于0.08毫米，可形成的carboaluminate與熟料水泥水化鈣；一年Wenhan和其他人認為主要原因機砂混凝土制造的超高性能混凝土加固的效果是混凝土地面上、沙灘和石粉末的存在可以大大改善混凝土的孔隙特征及改善混凝土的孔隙特征。。泥漿集料與混凝土結晶相的界面結構變化不同，石粉的最佳強度含量為5%(本文為粒度小于0.16mm的細粉)。Wendian強調(diào)閱讀石頭粉末含量在超高性能混凝土的人工沙灘，不僅僅是因為micro-agrégat的填充效果，而且因為含有大量游離的cad和越來越多的溶液，無定形的cad和資產(chǎn)。a1203具有水合膨脹和自硬化作用。Si02、A120:易與水泥水化釋放的CH反應，形成穩(wěn)定的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣凝膠。氯離子的消耗促進水泥的水化反應。同時，由于活性si02ch與石粉的反應，CH晶粒被細化，有利于混凝土界面的粘結。當然，石粉的含量不可能是無限的。周中貴強調(diào):超高性能機器。[14]砂型混凝土中石粉的最佳含量約為6%~12%?；旌系匕宓臋C動性和強度在這個范圍內(nèi)是最好的。李Xinggui研究顯示，當皮埃爾(細粉粉的含量小于0.16毫米)增加至逾21%，由于石頭和粉末含量高，粒徑分布不合理、緊湊的混合，降低土壤和沉淀物的是可憐的。活性石粉既不水化也不膠結。當水泥含量保持不變時，過多的石粉會降低水泥灌漿和混凝土的強度。[15]混凝土的變形和強度也是混凝土的重要力學性能?；旌贤凉こ淘诔惺芎奢d后或在使用環(huán)境中會產(chǎn)生復雜的變形，往往導致混凝土開裂甚至損壞。它包括彈性變形（彈性模量）、收縮變形和蠕變。1.2.2存在問題在現(xiàn)代，對高層、海軍和軍事結構的發(fā)展要求來自于對混凝土的高要求。在具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中，建筑在早期階段繼續(xù)惡化、退化和失效。導致他們還會因惡意事故造成重大損失。發(fā)生一系列的悲慘現(xiàn)實。通過關注混凝土的持久耐用性，利用更多的天然材料和工業(yè)廢料來保護環(huán)境，走可持續(xù)發(fā)展的道路，提高了各種性能。超高性能混凝土就是在這種背景下發(fā)展起來的。水泥是使用最廣泛的合成材料，它對環(huán)境的影響不容忽視。傳統(tǒng)的水泥原料來自自然資源。每噸水泥可能需要0.6噸以上的清潔水、2噸沙子、3噸石頭和1噸硅酸鹽，即大約1.5噸。與其他建筑材料(如鋼、鋁、塑料)和水泥本身相比，水泥的能耗和污染相對較低。因此，它向大氣中釋放了1tco2，增加了CO-2的濃度，這是全球變暖的原因之一。如果它是一種清潔的材料，但由于其廣泛的用途，骨骼，如礦物質(zhì)、沙子和石頭，在很多地方會受到資源的破壞，影響環(huán)境和自然景觀?，F(xiàn)在，一些大城市很難獲得高質(zhì)量的沙子。由于水泥沉降，老建筑也受到環(huán)境的威脅。1.2.3發(fā)展趨勢和研究展望將超高性能混凝土(活性粉)與超細粉混合，密封硬水泥結構，細化開口，改善界面結構。它具有高耐久性、耐久性和強度，即當人體超細粉末與混凝土混合時，可以與高強度混合。改進混凝土結構，提高其性能。在國外，根據(jù)立方體的抗壓強度，研制了200ma~800ma的超高強度活性細粉混凝土?？估瓘姸纫策_到25ma~150ma，是超超高性能混凝土。事實上，這種混凝土也被使用。超高性能混凝土:自診斷、自檢、自耕耘等，如密實混凝土、內(nèi)護混凝土、耐高溫高強混凝土。超高性能混凝土的普通:雖然普通的超高性能混凝土車道的研究中發(fā)揮了重要作用，大量的研究、生產(chǎn)和應用，無論是在國內(nèi)還是國外，主要集中在c60可持續(xù)混凝土或更高。R是指所有類型的廢水，例如不能直接用于道路的廢水;超高性能混凝土必須是耐腐蝕的;超高性能混凝土也有高公差（面），但只有高公差，不一定高公差(面)，耐久性是最重要的技術指標。超高性能混凝土茶還與使用和響應環(huán)境相結合，例如放置超級礦物粉。隨著公司的發(fā)展，出現(xiàn)了大量的高層建筑、高層橋梁、港口建筑等薄結構，超高性能混凝土建筑項目在國內(nèi)外成倍增加。根據(jù)超高性能混凝土的高度、高耐久性和高機動性，可以滿足現(xiàn)代建筑的需要。納米混凝土、再生混凝土、超高性能致密混凝土、超高性能綠色混凝土。超高性能綠色混凝土已廣泛應用于市政工程、民用建筑和工業(yè)建筑。與普通混凝土相比，超高性能混凝土具有更好的施工性能和耐久性。同時，工業(yè)廢料和其他廢料的利用具有良好的經(jīng)濟指標和環(huán)境保護的重要性。1.3超高性能混泥土定義超高性能混凝土是混凝土技術未來發(fā)展的主要方向。外國學者稱它為21世紀的現(xiàn)實。挪威于1986年首次研究這一課題。1990年，美國國家標準與技術研究所(NIST)和美國混合土壤研究所(ACI)聯(lián)合舉辦了一次研討會，并正式命名了該項目。不同國家的研究人員對超高性能混凝土和混凝土有不同的描述。美國研究人員認為，超高性能混凝土混凝土是一種易澆筑、抗壓、保溫、長期硬化、韌性高、體積穩(wěn)定、在惡劣環(huán)境下使用壽命長的混凝土。根據(jù)美國混合土協(xié)會的說法，這種土不需要很高的抗壓強度，但必須始終達到ssmpa或更高。它要求高的耐化學性或其他嚴格要求的性能。美國的P.K.Mehta教授認為，超高性能混凝土混凝土必須滿足以下兩個要求。高抗?jié)B性。由于大部分化學侵蝕發(fā)生在水和有害離子滲入混凝土時，混凝土的抗?jié)B性是其第一道防線。高尺寸穩(wěn)定性、高彈性模量、低干縮徐變、低溫應變率是混凝土尺寸穩(wěn)定性好的主要標志。1.4超高性能混泥土現(xiàn)狀隨著人類文明的發(fā)展，人類居住的環(huán)境也不短的發(fā)生改變，從木質(zhì)到泥土到現(xiàn)在人們居住的鋼筋水泥，同時出現(xiàn)了各種道路，在城市中混凝土建筑就顯得極為重要，大大改善了交通，增加了出行，但是在早期，技術還不是很成熟，建筑當中的超高性能混凝土基礎出現(xiàn)了過早劣化，建筑物壽命縮短及維修費用高。提高混凝土材料耐久性和穩(wěn)定性的主要目標是開發(fā)和研究“超高性能混凝土”。在設計超高性能混凝土配合比時，還應滿足混凝土的基本特性，如抗彎和抗拉強度、耐久性、和易性和其他指標要求，同時考慮經(jīng)濟性。根據(jù)實驗結論總結出測試樣本標準偏差、方差因子和保證速度因子?；炷磷畲笏冶?、最小單位水泥用量及攤鋪方式，都是決定其性能的重要參數(shù)，條件惡劣的嚴寒、寒冷地區(qū)抗凍等級必須符合施工要求，在使用外加劑時應嚴格按照標準執(zhí)行；混凝土高、低溫施工時，初凝時間不相同必須嚴格按照施工工藝，外加劑摻量多少應根據(jù)實驗塊確定混凝土試配。要建筑一項宏偉工程，百年工程必須對原材料質(zhì)量進行嚴格控制，科學應用才能發(fā)揮更有效的作用。所以在使用混凝土建筑構筑物時，必須考慮各種因素對其強度、持久性，穩(wěn)定性的影響，2超高性能混泥土生產(chǎn)工藝及質(zhì)量控制2.1超高性能混凝土的原材料2.1.1膠凝材料膠凝材料用量較高，需要高溫養(yǎng)護UHPC的配合比膠凝材料含量很高，大約是普通混凝土的3~4倍，如果不能充分發(fā)生水化反應，則UH?PC早期的收縮會非常大，導致UHPC的開裂，在工程中應用也會存在安全隱患。同時UHPC極低的水膠比也增加了膠凝材料充分水化反應的難度。所以不可避免地，在UHPC的制作過程需要進行高溫養(yǎng)護，使得膠凝材料可以充分進行水化反應，但這也限制了UHPC在工程中的應用，大部分的實際工程并沒有高溫養(yǎng)護的施工條件，無法實現(xiàn)現(xiàn)場澆筑，所以UHPC更多應用在使用預制構件的工程之中。高溫養(yǎng)護同時也會提高UHPC使用過程的能耗成本。圖2-1膨珠保溫砂漿保溫超高性能混凝土具有大流動性和可泵性，不離析，振搗密實，高強度、高工作性、高耐久性的主要特性，充分的養(yǎng)護是保證超高性能混凝土的質(zhì)量的主要因素，澆筑時間及初凝時間根據(jù)工程需要來調(diào)整，基本上和普通混凝土澆筑流程一樣，澆筑誤差要控制在規(guī)定范圍內(nèi)，定期對原材料進行檢查。超高性能混凝土膠凝材料用量大，水灰比小，拌合物比較粘稠，水化熱低，收縮變形小，成品結構體積穩(wěn)定、密實，抗?jié)B、抗凍、抗碳化等耐久性能高。由于超高性能混凝土的優(yōu)良性能，工程上應用時，即使要保證嚴格的技術措施，施工工藝的嚴密性。圖2-2低碳膠凝材料生產(chǎn)線著地超高性能混凝土在澆筑時，施工條件、環(huán)境、工人的熟練程度等都會影響其性能，所以在澆筑混凝土時輸送泵能保證了施工質(zhì)量和速度，可以大大降低對混凝土性能的破壞，可以保證混凝土的高強度在高層建筑中得到更好的發(fā)揮。在施工中，澆筑的混凝土結構強度提高，其構件截面尺寸可以減小，穩(wěn)定性好，結構自重亦可減輕，操作工人的勞動量和施工能耗可以大幅度降低，建筑物有效使用面積增加，抗震能力會得到提高。圖2-3水硬性膠凝材料之復合硅酸鹽水泥混凝土構筑物長期處于空氣中和掩埋在地底，必然受到各種侵蝕，對混凝土的的表面和結構內(nèi)部形成破壞，從而影響結構的穩(wěn)定性和耐久性，有一定的損壞風險，所以在拌制混凝土時加入抗腐蝕外加劑等外加助劑，可以延長構筑物結構的壽命，后期的維修費用也得以降低，因此，科學嚴謹?shù)氖褂贸咝阅芑炷?，能收貨巨大?jīng)濟效益和社會效益。只要延長材料使用壽命，對保護自然資源，避免資源浪費，降低能源消耗，取得一定的生態(tài)效益。2.1.2集料具體對混凝土的指標進行講述首先混凝土抗壓強度評定混凝土強度的三種方法，標準差已知統(tǒng)計法、未知統(tǒng)計法和非統(tǒng)計法。同一時期作為一個群體，在相同的條件下生產(chǎn)和維持。其次，對混凝土原材料的要求：用于拌制混凝土的不同原材料，如水泥、粗、細石料、礦物摻合料、外加劑、水質(zhì)等，必須符合同等的國家標準。粗集料宜使用人工級配，硬混凝土礦物混合料可選自優(yōu)質(zhì)磨細礦渣、粉煤灰、磨細天然沸石粉和二氧化硅污泥等。雖然配置混凝土外加劑是必不可少的，但是所添加的外加劑必須符合國家相應的標準并且必須配有出廠合格證書，在做外加劑摻配試驗時，確認符合相關規(guī)定后方可使用，經(jīng)常使用的有早強劑、減水劑、空氣載體、阻燃劑、水分離器、防凍劑、膨脹劑、混凝土泵送劑和噴射混凝土用的速凝劑。圖2-4集料混凝土所以，在修建快速路的時候以上因素都要考慮進去，對超高性能混凝土提出了更高的要求。高架快速路的主要受力在橋墩、橋面等部位，所以超高性能混凝土都集中在橋面及支撐點的位置，做好這些位置的強化對于整個高架橋穩(wěn)定性將起到至關重要的作用，保證道路橋梁的整體結構始終保持在一個穩(wěn)定的狀態(tài)之中，讓風雪、暴雨等不良天氣對道路橋梁整體穩(wěn)定性和使用壽命的影響得以顯著降低。2.1.3外加劑對于大多數(shù)固體材料，理論抗壓強度值一般為其彈性模量值的0.1～0.2倍，但實測值只有其彈性模量的（0.1～0.2）×10-3倍。兩者相差上千倍，其原因就是由于材料內(nèi)部結構不完善、存在大量缺陷。因此要充分發(fā)揮材料的性能就必須盡量減少缺陷、提高勻質(zhì)性。普通混凝土硬化前，一方面，水泥漿體中的水分向親水的集料表面遷移，在集料表面形成一層水膜，從而在硬化的混凝土中留下細小的縫隙；此外，漿體泌水也會在集料下表面形成水囊而形成裂縫；另一方面，由于骨料和硬化水泥漿體彈性模量不同（相差1～3倍），由于環(huán)境濕度、溫度變化而引起的變形不同，骨料與水泥漿體界面存在應力而產(chǎn)生微裂縫。圖2-5混凝土外加劑這樣，混凝土在承受荷載作用以前，界面處就充滿了原始微裂縫。在荷載作用下，漿體與骨料的界面上產(chǎn)生剪應力和拉應力，導致原始微裂縫的擴展。隨著應力的增長，裂縫不斷生長并伸向水泥石，最終導致漿體的斷裂。為了消除上述不利影響，主要是通過以下途徑來消除缺陷、提高UHPC的勻質(zhì)性：混凝土受到荷載作用后，粗骨料與砂漿界面處應力集中，極易引起破壞。骨料界面微裂縫的長度和寬度與骨料粒徑尺寸有關，骨料粒徑減小，裂縫長度和寬度也小。因此UHPC不用粗骨料，只用細骨料，可以極大地減少界面微裂縫的長度和寬度，同時骨料粒徑的減少，其自身存在的缺陷的幾率也減小，從而UHPC整個基體的缺陷也隨之減少。普通混凝土中的骨料和漿體界面由于水分的遷移而形成一個過渡區(qū)：越靠近骨料表面，水膠比越大，水泥水化生成的Ca（OH）2越富集，取向程度也越大，硬化后孔隙率也越大。圖2-6混凝土輕骨料因此界面過渡區(qū)是混凝土的薄弱環(huán)節(jié)。水膠比是影響過渡區(qū)的主要因素，UHPC有很低的水膠比（不大于0.2），過渡區(qū)就很薄，而且由于含有較多硅灰，可與富集在骨料周圍的Ca（OH）2反應生成水化硅酸鈣凝膠而大大削弱Ca（OH）2的富集與取向；在熱處理的過程中，石英粉也會與Ca（OH）2發(fā)生反應。這都會大幅度地提高漿體的力學性能。UHPC中骨料與硬化水泥石的彈性模量之比在1到1.4之間，兩者不均勻性的影響幾乎消除。2.2超高性能混泥土的生產(chǎn)及要求造砂場根據(jù)巖石的特征、儲量和分布情況確定。首先，建議由施工單位提出，巖石抗壓強度、巖性等：內(nèi)容由技術咨詢部門檢測。經(jīng)分析、試驗合格后，經(jīng)業(yè)主和監(jiān)理同意，確定石料場和砂場。對于覆蓋層較厚、層間泥漿較多、母巖強度較低、巖層呈片狀分層的礦山，應避免現(xiàn)場施工。超高性能泥應采用石灰石、白云石、花崗巖、玄武巖等，質(zhì)地潔凈、堅硬，無軟顆粒和風化化石。嚴禁使用泥巖、頁巖、板巖等含水巖石母巖或砂巖生產(chǎn)超高性能、泥。石料場確定后，開采時應清除地表覆蓋層或弱風化層，破碎程度應較好，以滿足超高性能混凝土的投料要求。造砂機的安裝距離采石場爆破區(qū)150m-200m，以保證采礦和造砂作業(yè)的安全。進出口必須安裝振動給料機，防止大量泥漿和軟巖同時進入破碎機。出砂工藝必須經(jīng)過兩級破碎，第一級破碎采用E型破碎機，第二級破碎采用高細碎機。一級破碎后小于5mm的顆粒不能進入二級破碎倉，必須用振動篩清除。制砂用振動器最大篩孔直徑為4mm，應根據(jù)制砂過程中的磨損和超高性能、混凝土的質(zhì)量變化及時更換。必須控制超高性能砂混凝土中石粉的含量。目前的方法有洗衣粉法（用砂洗機）和旋風分離法。由于石粉含量低、需水量小等優(yōu)點，采用旋風分離法制備的超高性能混凝土得到了廣泛的應用。加工好的超高性能混凝土連續(xù)取樣10次（每小時一次），至少9次的細度模數(shù)與10次取樣的細度模數(shù)平均值之差不大于0.2。以下為超高性能混凝土生產(chǎn)工藝流程圖（圖2.1）及推薦的大型組合超高性能混凝土生產(chǎn)設備（圖2.2）。圖2-7超高性能混泥土生產(chǎn)工藝流程圖圖2-8超高性能混泥土生產(chǎn)設備2.3超高性能混泥土的生產(chǎn)檢驗超高性能混泥土檢驗類別及適用情況。超高性能砂、混凝土的檢驗可分為出廠檢驗和型式檢驗。出口檢驗項目包括粒度分布、細度模數(shù)、含泥量、石粉含量、破碎指數(shù)。每批產(chǎn)品必須在工廠進行檢驗，如：1）以400立方米或600噸從國外采購的超高性能和混凝土作為檢驗批；2）數(shù)量不足時，采用一批理論；3）超高性能和混凝土。對于自產(chǎn)自用，應按有關施工規(guī)范要求進行抽樣檢查。除了增加母巖的抗壓強度、容重、容重、孔隙度、有害物質(zhì)含量和堿性活性外，型式檢測元素還包括輸送檢測元素。型式檢驗應在下列情況之一進行:1)新建生產(chǎn)線時;(二)原材料資源或者生產(chǎn)工藝的變化;3)正常生產(chǎn)期間每年一次;(四)交通質(zhì)量監(jiān)督機構要求時。檢驗結果的判別。當所有檢驗指標均符合質(zhì)量要求時，該砂批被評估為合格;在檢驗過程中，如果檢驗結果不符合質(zhì)量要求，授權重新檢驗。復檢方法是從同一批未檢查的砂中抽取兩倍數(shù)量的樣品進行不合格檢驗。當雙重樣品的復檢結果符合質(zhì)量要求時，這批砂被評估為合格。如果復檢結果仍然不符合要求，則應認為該批砂不符合要求。超高性能混泥土出廠及其它注意事項。當在砂混凝土制造的超高性能機器離開工廠、供應商和消費者必須接受產(chǎn)品的工廠中，與制造商應提供產(chǎn)品質(zhì)量證書，包括:1)母巖的巖性、巖壓縮母親砂?？剐?、品質(zhì)、制造商名稱和規(guī)格;2)提供批號和數(shù)量；3)制造商檢驗結果、進入日期和執(zhí)行標準編號；(四)證書編號及簽發(fā)期限；5)檢驗部門和檢驗員簽字。使用超高性能和混凝土生產(chǎn)混凝土或產(chǎn)品時，現(xiàn)場復驗應與超高性能和混凝土生產(chǎn)檢驗同一批進行。復驗項目包括：粒度分布、細度模數(shù)、含泥量、石粉含量（含亞甲藍試驗）、破碎指數(shù)。上述文件不齊全或者入境審查項目不符合超高性能混凝土要求的，不得使用。超高性能混凝土在堆放、裝卸、運輸過程中，應防止顆粒離析、雜質(zhì)和揚塵飛揚，并按巖性、等級、規(guī)格分別堆放和運輸。2.4超高性能混泥土的質(zhì)量控制要求用于生產(chǎn)超高性能混凝土的巖石應質(zhì)地堅硬，其母巖的飽和極限抗壓強度應大于或等于90MPa?；炷涟醇夹g要求可分為三類，即工型和工型。超高性能混凝土需要相同或更多類型的混凝土?；炷涟醇毝饶?shù)uf分為粗、中、細三個等級。其細度模數(shù)應符合下列要求：粗砂：3.7-3.1圖2-9粗砂中砂：3.0-2.3圖2-10中砂細砂：2.2-1.6圖2-11細沙顆粒級配：混凝土按600μm篩孔的累計篩余量（質(zhì)量百分比如下）分為三個級配區(qū)（見表2.1），其顆粒級配應在表2.3中任意一個級配區(qū)內(nèi)。與表中所列數(shù)字相比，超高性能混凝土的實際粒徑分布可以略大于4.75mm和600um的篩孔尺寸，但超過的總量應小于5%。表2.1混凝土的顆粒級配區(qū)石粉含量和泥塊含量?；炷林惺酆湍酀{的含量應首先滿足表2.2的要求。在某些情況下，類似石粉的含量可以放寬到7%左右。表2.2混凝土中泥塊含量和石粉含量限值有害物質(zhì)。混凝土不得與草根、樹葉、樹枝、塑料、煤、渣等雜質(zhì)混合。如果云母、輕物質(zhì)、有機物、氯化物、硫化物和硫酸鹽是超高性能混凝土中的有害物質(zhì)，則應符合表2.3的規(guī)定。表2.3混凝土中的有害物質(zhì)限值破碎指數(shù)?；炷恋淖畲髥渭壠扑橹笖?shù)應小于25%。表面密度、體積密度和空隙率?；炷恋谋碛^密度、容重和空隙率應符合下列要求：表觀密度大于2500kg/m3，松散容重大于1350kg/m3，空隙率小于47%。集料堿活性試驗。集料的堿活性必須按GB/T14684-2001《建筑用砂》中規(guī)定的試驗方法對重要結構件和長期處于潮濕環(huán)境中的混凝土工程進行試驗。只有保證混凝土的耐久性要求，才能使用。3超高性能混泥土施工發(fā)展趨勢研究3.1原材料質(zhì)量控制1、水泥用于生產(chǎn)超高性能混凝土的水泥必須具有較高的28天抗壓強度和良好的流變性能。一般選用強度在42.5以上的硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥。良好的流變性性能意味著可以控制混凝土的沉降損失，并通過在運輸和澆筑過程中添加適量的減水劑來保持良好的機動性。并不是所有用于超高性能人造砂混凝土的水泥都有相同的效果。在試驗混合料時，應選擇水泥的細度、石膏的形狀和用量(硫酸鹽溶解度)、堿含量等關鍵因素。對于有耐硫酸鹽要求的混合土，可選擇中、高耐硫酸鹽硅酸鹽水泥。當需要控制堿性集料的反應時，注意水泥的堿性含量。當骨料具有堿性二氧化硅反應性時，水泥的堿性含量不應超過0.60%。袋裝水泥應防雨防潮。散裝水泥必須儲存在一個罐中。當水泥進入現(xiàn)場時，水泥生產(chǎn)公司必須發(fā)送一式兩份水泥質(zhì)量檢驗數(shù)據(jù)(一份監(jiān)督，一份施工)。水泥使用前應重新檢查。監(jiān)理人和施工單位在使用前，應按批量和數(shù)量到施工現(xiàn)場取樣，并對三維強度等指標進行復核，符合技術要求。2、細集料細集料必須滿足超高性能混凝土的質(zhì)量要求。場地應硬化，并單獨堆放標志。3、粗集料粗集料質(zhì)量指標應符合GB/T14685-2001《建筑用卵石、碎石》的有關規(guī)定；對于進場的粗集料，應按《公路工程集料試驗規(guī)程》GB/T14685-2001或JTGE42-2005的規(guī)定，分批檢查其粒徑級配、含泥量和壓碎指標，合格后方可使用。粗集料場應硬化，并單獨堆放標志。4、外加劑添加劑的質(zhì)量指數(shù)應滿足“混凝土外加劑”GB8076-1997和“混凝土泵裝置”（473-2001）的要求。添加劑的使用必須符合“混凝土添加劑使用技術規(guī)范”（GB50119）的規(guī)定?；瘜W外加劑應采用高減水率，低坍落度損失和合適的量吹送空氣，從而可以顯著提高混凝土的耐用性和質(zhì)量。配制超高性能機械砂混凝土時，應通過實驗選擇外加劑，對所用水泥具有良好的適應性。相同的超高性能減水劑可以，在機械的超高性能砂混凝土具有低水與粘合劑的比例使用時，可能無法達到對具有較高水灰比，這是關系到許多因素，如硫磺混凝土相同的效果?；腔?，磺化位置，有效固體含量，聚合物鏈長，聚合物的交聯(lián)度，殘留的磺酸鹽和雜質(zhì)。水泥和超塑化劑的適應性的原理是：通過添加在相同的水泥多個超高性能減水劑的表現(xiàn)出極大的流動性，當達到飽和點時，廢物的量小，在損失的降低小。性能的組合是，減水劑和水泥有較好的適應性，相反，適應性不是很好，水泥或添加劑類型的類型應該改變。根據(jù)試驗，機械超高性能混凝土砂，混凝土gro?flie?endem和氨基堿使用緩凝劑減水劑（AJ-R）的泵，由江北特種建材株式會社制財延遲高供水更?。‵DNSPR）或渝志祥公司，由塑料制成的C60-高砂混凝土（LW-100）制備，宜采用重慶市江北特種建材有限公司生產(chǎn)的蔡系緩凝超高性能減水劑FDN-SPR或重慶智翔公司生產(chǎn)的緩凝保塑超高性能減水劑LW-100和超高性能減水劑LW-200。3.2超高性能混泥土的拌制和運輸1、超高性能混泥土的拌制混凝土原材料嚴格按照施工配合比要求準確稱量，稱量最大允許偏差應符合下列要求（按質(zhì)量計）：水泥基材料（水泥、外加劑等）的1%；添加劑的1%；集料的2%；集料的1%混合水。原材料計量宜采用電子計量系統(tǒng)。在生產(chǎn)過程中，集料級配和含水量的檢測頻率高于普通混凝土，因為超高性能混凝土對這些因素的波動更為敏感。應特別注意嚴格測定超高性能、混凝土和石材的含水量。一般來說，人工砂、混凝土、石料的含水量應每班測兩次，雨天應隨時取樣，并根據(jù)結果調(diào)整混凝土比例。拌制超高性能砂混凝土必須采用強制攪拌機。攪拌時間比天然砂混凝土長30-60秒，總攪拌時間不應小于15os或大于210秒。超高性能和混凝土的攪拌應確保材料完全均勻。攪拌時，應先將細集料、水泥、礦物摻合料和化學添加劑放入攪拌機中。攪拌均勻后，應加入所需水量。砂漿充分攪拌后，將粗集料放入攪拌機中，繼續(xù)攪拌至均勻。第一盤混凝土攪拌時，應增加10%的水泥和砂量，水灰比應保持不變，以便攪拌機掛漿。在冬季混凝土攪拌前，應評估各種原材料的預熱措施，以確?；炷恋臏囟取＝ㄗh采用加熱水的預熱方法來調(diào)節(jié)混合料的溫度。水泥、摻合料和摻合料可在使用前運入溫室自然預熱，但不能直接加熱。在炎熱季節(jié)拌制混凝土時，應在集料場設置遮陽棚，用低溫水拌制混凝土以降低混合料的溫度，或盡量在晚上和晚上拌制混凝土，以保證拌制土的溫度。2、超高性能混泥土的運輸泵送施工應根據(jù)施工進度加強組織調(diào)度，保證連續(xù)均勻投料，并與運輸能力、攪拌能力、泵送能力相匹配。超高性能、混凝土采用混凝土攪拌機運輸?；炷裂b車前應仔細檢查攪拌機，并將車內(nèi)的水并排清洗干凈?；炷吝\輸、澆筑過程中嚴禁加水。攪拌車應高速旋轉(zhuǎn)20-30秒，然后將混合料送入泵車漏斗。4超高性能混泥土未來發(fā)展優(yōu)勢與劣勢4.1綠色超高性能混泥土水泥混凝土是現(xiàn)代最大的人造材料。它消耗大量的資源和能源，破壞環(huán)境，違背了可持續(xù)發(fā)展的要求。國內(nèi)外研究人員提出了綠色建材的概念。超高性能綠色人工砂混凝土是綠色建材的重要組成部分。超高性能綠色人工砂混凝土的開發(fā)與應用已成為混凝土研究的重要課題。圖4-1綠色超高性能混泥土材料機械制造的超高性能綠砂混凝土可以節(jié)省更多的資源和能源，最大限度地減少對環(huán)境的破壞，促進混凝土結構工程的健康發(fā)展。4.2超高性能混泥土超超高性能混凝土，如活性粉末混凝土（RPC），具有強度高達300MPa，密實度高的特點。它已成功應用于軍事、核電站等特殊工程中。圖4-2活性混凝土材料4.3智能混泥土智能混凝土是一種具有自我感知、自我適應、自我修復等特點的多功能材料。它的功能是檢測和控制環(huán)境變化。與崛起等一系列智能混凝土、混凝土或損害進行自我診斷，仿生工程學和混凝土，它奠定了基礎研究、開發(fā)和應用的智能混凝土結構。圖4-3智能混凝土內(nèi)部示意圖4.4超高性能混泥土未來推廣優(yōu)勢UHPC的密實度和均勻性都比普通混凝土要好，水膠比也比普通混凝土要低，所以UHPC內(nèi)部的孔隙和缺陷要比普通混凝土小很多。此外，通過熱養(yǎng)護UHPC能獲得很好的微觀結構，從而獲得良好的耐久性能。關于UHPC的耐久性能研究，一般包括抗凍融循環(huán)性能，抗氯離子滲透性能，抗碳化性能和滲水性等耐久性研究，其氯離子擴散系數(shù)，碳化深度和吸水孔隙率等指標均要遠優(yōu)于普通混凝土。1.3UHPC的環(huán)保與經(jīng)濟價值使用UHPC能減少二氧化碳的產(chǎn)生。在實際工程中，在相同的運用環(huán)境下，UHPC的構件截面要比普通混凝土的小得多，也就是說使用UHPC代替普通混凝土可以減少在生產(chǎn)水泥過程中產(chǎn)生的CO2含量。同時運用粉煤灰，硅灰等礦物粉料替代骨料，也可以減少由于過度開采天然石料所引起的環(huán)境問題。雖然UHPC的單位造價要比普通混凝土（NC）的高，但在相同工作環(huán)境下UHPC的用量更少，考慮到UHPC優(yōu)異的耐久性能，還可以節(jié)約大部分的維護成本。4.5超高性能混泥土未來推廣優(yōu)勢4.5.1整體造價較高UHPC的整體造價相較普通混凝土更高，尤其是應用在纖維材料，膠凝材料和高效減水劑的高額成本，使得UHPC的造價大概是普通混凝土的10~20倍，一些施工單位會以此為判斷依據(jù)，從而棄用UHPC而選用更廉價的普通混凝土，限制了UHPC在實際工程中的應用。其實在許多工程實例中我們發(fā)現(xiàn)，雖然UHPC的單位造價要遠遠高于普通混凝土，但是采用UHPC依然能夠?qū)崿F(xiàn)更高的經(jīng)濟收益。這是因為雖然高強度混凝土的造價要比低強度混凝土的高，但這個差價可以被構件減少的截面尺寸所節(jié)約的成本所補償。在美國，從30MPa起混凝土每提高10MPa，每m3混凝土拌合物的成本提高20美元，60MPa的混凝土相應造價為120美元，120MPa的混凝土相應造價為240美元，當用120MPa混凝土代替60MPa混凝土時運用在高層建筑柱子結構時，力學性能提高了一倍，造價提高一倍，兩者基本相抵，但同時，生產(chǎn)、運輸以及施工過程上產(chǎn)生的能耗也會大大降低，后期混凝土結構的養(yǎng)護成本也由于UHPC的高耐久性而降低。越來越多的UHPC研究機構的成立，各國政府對UHPC的支持力度不斷加大，UHPC的整體造價還在不斷下降，包括選用更低成本的配合比成分替代品，優(yōu)化施工工藝等。因此，隨著UHPC在土木工程領域的推廣運用，UHPC的整體造價過高的缺點，將會被整體結構經(jīng)濟效益更高的優(yōu)點所補償。4.5.2鋼纖維分散困難在UHPC中加入鋼纖維是一個非常顯著的特征，但鋼纖維在添加過程中會出現(xiàn)較明顯的成團現(xiàn)象，鋼纖維成團后內(nèi)部也許會產(chǎn)生較大的孔洞，導致UHPC具有一定的缺陷，暫時來說沒有較好的分散鋼纖維的方法，只能在施工過程中緩慢加入鋼纖維，大大提高了UHPC的施工難度。5超高性能混凝土在快速路中的應用5.1工藝概述它是基于普通混凝土的性能的一種新型的經(jīng)過改良后的具有相對穩(wěn)定性能的混凝土。改進的混凝土性能應具有和易性、耐久性、強度、體積穩(wěn)定性、適用性和經(jīng)濟性。超高性能混凝土配置的特點是其低水結合關系、高質(zhì)量原材料的選擇以及足夠數(shù)量的精細礦物添加劑和超高性能添加劑。5.2作業(yè)內(nèi)容按照混凝土的設計及規(guī)范要求，確保原材的有害物質(zhì)含量達到要求對混凝土原材料水泥、碎石、砂、粉煤灰、外加劑及水進行比選，材料運抵場地前必須做好場地的硬化及防溫、防灰等工作。根據(jù)施工要求選擇合理的配合比，確保混凝土強度，規(guī)范施工過程，滿足標準要求。5.3質(zhì)量標準及檢驗對比方法混凝土各項性能指標必須滿足設計要求，特別是耐久性等主要指標應滿足有關規(guī)定；澆筑后，混凝土應線條清晰、顏色均勻、表面密實、棱角清晰均勻；不包括條、孵化物、細胞、袋印表面、角滴和裂縫等?；炷猎牧稀⑴浜媳仍O計、施工和外觀質(zhì)量的檢驗必須符合現(xiàn)行的規(guī)定及設計要求。表5-1硅灰配比超高性能混凝土工作性影響名稱坍落度/mm擴展度/mm含氣量%工作性描述包裹性和易性流動性M-MK0-SF01954601.8一般良好良好M-SF31955002.4良好良好非常好M-SF61804802.6良好良好良好M-SF91804302.3非常好良好良好M-SF121753302.7非常好非常好差由表可知，新拌超高性能混凝土的包裹性、和易性、粘聚性均隨著硅灰摻量的增加而提高，而坍落度、擴展度、流動性均隨著硅灰摻量的增加而減小，當硅灰摻量為12%時，坍落度和擴展度損失最大，相較于未摻硅灰的M-MK0-SF0組，坍落度損失10.2%，擴展度損失28.2%，混凝土的流動性顯著變差。M-MK0-SF0M-SF3M-MK0-SF0M-SF3M-SF6M-SF9M-SF12圖5-1不同摻量硅灰試件圖給出了硅灰摻量分別為0%、3%、6%、9%、12%的超高性能混凝土試件外觀變化。從圖中可以看出，硅灰摻量為0%、3%、6%的試件外觀致密平整，只有微少小蜂窩；硅灰摻量為9%、12%的試件外觀開始出現(xiàn)蜂窩麻面，摻量為12%試件外觀質(zhì)量最差存在大量麻面?？梢?，隨著硅灰摻量超過9%，過量細粉富集，新拌超高性能混凝土粘聚性包裹性增加，流動性變差后，試件成型面極度變差，會對硬化混凝土的力學性能及耐久性能產(chǎn)生不利影響。不同偏高嶺土摻量新拌超高性能混凝土出機后狀態(tài)見圖39所示。，工作性描述見表14所示。表5-2偏高嶺土對超高性能混凝土工作性影響名稱坍落度/mm擴展度/mm含氣量%工作性描述包裹性和易性流動性M-MK0-SF01954601.8一般良好良好M-MK51804501.6良好良好非常好M-MK81804302.3非常好非常好良好M-MK101754202.5非常好良好良好M-MK151403202.2一般一般差由表可知，新拌超高性能混凝土的包裹性、和易性、粘聚性均隨著偏高嶺土摻量的增加而提高，而坍落度、擴展度、流動性均隨著偏高嶺土摻量的增加而減小，當偏高嶺土摻量為15%時，坍落度和擴展度損失最大，相較于未摻偏高嶺土的M-MK0-SF0組坍落度損失28.2%，擴展度損失30.4%，混凝土的包裹性、和易性及流動性顯著變差。M-MK0-SF0M-MK0-SF0M-MK5M-MK8M-MK10M-MK15圖5-2不同摻量偏高嶺土試件圖給出了偏高嶺土摻量分別為0%、5%、8%、10%、15%的超高性能混凝土試件外觀變化。從圖中可以看出，偏高嶺土摻量為0%、5%、8%、10%的試件外觀致密平整，幾乎沒有蜂窩；偏高嶺土摻量為15%的試件外觀開始出現(xiàn)蜂窩麻面?？梢婋S著偏高嶺土摻量達到15%，過量細粉富集，需水量增大，新拌超高性能混凝土流動性變差，試件成型面明顯變差，會對硬化混凝土的力學性能及耐久性能產(chǎn)生不利影響。5.4施工機械及工藝裝備混凝土應根據(jù)混凝土攪拌機、卡車、輸送機、混凝土攪拌機、混凝土泵或起重機和其他設備的施工條件進行選擇。運輸混凝土設備的時候應該根據(jù)工地的施工條件確定合適的混凝土攪拌運輸車的輛數(shù)?；炷琳駝友b置應包括插件、圓盤振動器和附屬振動器等。主要工具:振搗器、串筒、溜槽、混凝土吊斗、導管、抹子等?；炷猎囼灆z測設備：坍落度測定儀、混凝土溫度檢測儀、混凝土含氣量測定儀、泌水率測定儀等檢測設備。5.5工藝步序說明混凝土拌制及運輸?；炷涟柚魄皯鶕?jù)材料的實際含水量確定混凝土的施工配合比，并應由專人掌握進行配料，嚴格控制工藝流程，避免在攪拌時對混凝土的性能產(chǎn)生影響，與混合比例相關的警示牌的懸掛，在混凝土攪拌區(qū)指出每種混合物中使用的砂、石、水泥、水和添加劑的數(shù)量以及壓痕指數(shù)的要求，并使用電子測量裝置進行嚴格測量?；炷涟柚魄氨仨殞τ嬃垦b置進行校核，確保各種稱重設備準確無誤，應定期測試混合物的含水量，并酌情調(diào)整巖石和水的數(shù)量?；炷劣蓴嚢枵緮嚢?，以確保充分攪拌和固有的混凝土性能?？諝鉂舛?、凹陷、混凝土的水膠比、滲漏率、溫度等。應在使用前進行測試所有技術規(guī)范統(tǒng)一，符合建筑設計要求方可使用。從混凝土攪拌站到填埋場的道路應平坦堅實，以確保運輸順暢。有必要防止混凝土在運輸過程中分離如果在運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場的過程中發(fā)生離析，則必須進行另一次混合，以確?；炷恋木鶆蛐裕瑥亩鴿M足混凝土硬化速度和運行速度的需要，使混凝土在運輸?shù)教盥駡鰰r保持穩(wěn)定狀態(tài)和確定的結構凹陷。在澆筑混凝土期間，確保水、電不中斷。配備能夠滿足攪拌站正常運轉(zhuǎn)的發(fā)電機和貯水池。并應經(jīng)常了解氣候、天氣變化情況，加強氣象預報及與施工現(xiàn)場的聯(lián)系工作。超高性能混凝土具有大流動性和可泵性，不離析，振搗密實，高強度、高工作性、高耐久性的主要特性，充分的養(yǎng)護是保證超高性能混凝土的質(zhì)量的主要因素，澆筑時間及初凝時間根據(jù)工程需要來調(diào)整，基本上和普通混凝土澆筑流程一樣，澆筑誤差要控制在規(guī)定范圍內(nèi)，定期對原材料進行檢查。超高性能混凝土膠凝材料用量大，水灰比小，拌合物比較粘稠，水化熱低，收縮變形小，成品結構體積穩(wěn)定、密實，抗?jié)B、抗凍、抗碳化等耐久性能高。由于超高性能混凝土的優(yōu)良性能，工程上應用時，即使要保證嚴格的技術措施，施工工藝的嚴密性。超高性能混凝土在澆筑時，施工條件、環(huán)境、工人的熟練程度等都會影響其性能，所以在澆筑混凝土時輸送泵能保證了施工質(zhì)量和速度，可以大大降低對混凝土性能的破壞，可以保證混凝土的高強度在高層建筑中得到更好的發(fā)揮