高性能与超高性能混凝土的发展与应用.pdf

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1、HPC和UHPC的发展和应用清华大学冯乃谦第七届HS/HPC国际会议上，认为超高性能混凝土是混凝土技术突破性进展，UHPC应用的强度高达250MPa，而且耐久性比HPC大幅度提高，说明混凝土材料和技术已进入了高科技时代。1、世界上最古老的混凝土5000年前的混凝土我国甘肃大地湾发现的遗址中，有许多住宅群。这些住宅群地面是一种很坚硬的混凝土材料，颜色灰白。距今已有5000年的历史。将含僵石的粘土煅烧，压碎之后得到胶凝材料，其中有石灰、烧粘土及粘土。把砂石胶结起来，或把僵石胶结起来，做成房屋的地面，经长期碳化，表面坚硬，像石材。这就是500

2、0年前中国最古老的混凝土。2、古罗马的混凝土距今2000年前古罗马利用火山灰、石灰为胶凝材料，将火山渣或砂石胶结起来，得到了古罗马时代的混凝土，他们利用这种混凝土建造了教堂、斗兽场等建筑物。比较著名的有古罗马的万神庙。古罗马colosseo（公元72~80年）复原图古罗马神殿3、英国人发明的现代混凝土1824年1824年英国的阿斯普丁发明了波特兰水泥（Portlandcement）。因这种水泥凝结硬化后颜色与英国波特兰的石头颜色相同，故有此命名。波特兰水泥将砂、石粘结在一起，就得到了现代混凝土。1835年修建的全混凝土房屋4、钢筋混凝土

3、发明1875年威廉·拉塞尔斯申请了钢筋混凝土专利，并用钢筋混凝土预制件建造了低层住宅。5、预应力钢筋混凝土的发明1917年法国人欧仁、弗雷西内开发了预应力混凝土结构体系。到了19世纪90年代，混凝土已广泛应用于各种工程项目，如码头、桥梁、河岸护坡及建筑等。6、普通混凝土的组成胶凝相岩石相水泥+水（胶凝相）砂、碎石或卵石水泥浆骨料混凝土水+水泥+砂+石根据社会发展，工程需要，除上述四种主要成分外，还有其它材料用于混凝土中，如化学外加剂、矿物掺合料、金属或聚合物纤维等。7、硬化后混凝土结构构造水泥浆粗骨料细骨料气孔（胶凝材料相）（骨料相）硬

4、化水泥浆骨料（水泥石）两者之间的粘结面（界面）可以把混凝土看成三相结构水泥石界面骨料水泥石、骨料身的特性及两者之间的界面结构性能决定了混凝土硬化后的性能。8、通过元素分析（EPMA）了解混凝土的结构和组成硬化混凝土抛光面的EPMAA—骨料；C—Ca(OH);h—C-H-S；m—硫铝酸钙水化物2(3CaO·AlO·3CaSO·32HO);u—未水化水泥粒子23429、水泥浆—骨料界面微观结构水泥浆—骨料界面的微观结构模型图在接触层与骨料表面处几乎是垂直板状或层状的Ca(OH)结晶。2（以CH代表）定向结晶，在中间层则分布着CH及钙矾石的粗

5、大结晶及少量的C-H-S，呈现出一种强度不好的状态。硅酸盐水泥混凝土中，大量的CH结晶在骨料的表面形成一个粗糙的结构。强度低、抗渗性及耐久性不好。10、界面结构骨料与水泥浆之间的界面上：水膜层Ca(OH)2富集及结晶的定向排列对策：①抑制混凝土泌水②掺入超细粉（如硅粉），提高拌合物粘度，与Ca(OH)反应，生成Ｃ－S－H相。211、20世纪混凝土材料的重大突破超高性能混凝土（UHPC）。基本前提：新型高效减水剂的发明与应用德国：三聚氰胺高效减水剂日本：萘系高效减水剂美国：改性木质素磺酸盐聚羧酸高效减水剂的发展与应用，使混凝土从干硬

6、性—半干硬性—塑性—流态化方向发展。超细粉的回收、加工与应用挪威、瑞典、冰岛与丹麦对硅粉的开发应用。日本等国对超细矿渣的开发应用。美国等对偏高岭土超细粉应用。中国对天然沸石超细粉应用。使混凝土从高强—超高强—超高性能方面发展。金属纤维、有机纤维及无机纤维的发明与应用，使混凝土向ECC方向发展。12、新型高性能水泥基材料的发明（1）MDF水泥基材料（macro-defectfree）（无宏观缺陷的水泥材料）Birchall提出，1979年英国化学工业公司和牛津大学研究。随后，美国、日本、瑞典也开展了该项研究。MDF(macro-def

7、ectfree)（无宏观缺陷水泥）Birchall提出：高标号硅酸盐水泥或铝酸盐水泥（90～99％）水溶性树脂（4～7％）水灰比≤20％强制式高效剪切搅拌机热压成型工艺。能得到的MDF的性能：抗压300Mpa，抗弯150Mpa。弹模50Gpa例：原材料：硅酸盐水泥（水泥）水溶性聚乙烯醇（PVA）（有机物）丙三醇（外加剂）制备工艺：(水泥+PVC+外加剂）→制成混凝土→剪切搅拌→热压成型→养护→制品日本大学教授笠井芳夫评价：无流动性，成型困难，耐水性差，收缩大。至今仍未实用。（2）DSP水泥基材料（densifiedsystemconta

8、ininghomogenouslyarrangedultra-fineparticles）（超细粒子密实填充的水泥材料）由Bache详细阐述（专利）。是在瑞典、挪威、冰岛等国家对硅粉开发与应用的基础上发展起