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1、高性能混凝土技术特点及应用2007-04-1823:16摘 要:介绍了高性能混凝土的优越性能,从低水灰比、坍落度、流动性等方面阐述了高性能混凝土施工中遇到的一些问题,并提出相应的措施分析了高性能混凝土对材料的要求,以推广高性能混凝土的广泛应用。关键词:高性能混凝土,耐久性,坍落度中图分类号:TU528.31文献标识码:A 混凝土科学属于工程材料研究范畴,是以取得最大经济效益为目标的应用科学,混凝土以其原材料丰富,适应性强,耐久性好,能源消耗与成本较低,同时又能消化大量的工业废渣等特点,成为一种用途最广,用量最多的建筑材料。据不完全统计,世
2、界水泥年产量超过15亿t,折合成混凝土应不少于45亿m3,其中我国的混凝土用量约15亿m3,伴随着高层建筑,海底隧道,大跨度桥梁等的飞速发展,一般的普通混凝土已远远不能满足工程要求,发展具有高强度、高耐久性、高工作性、高性能混凝土就势在必行。所谓高强度混凝土是指标号不低于C60(混凝土轴心抗压设计强度fc=27.5MPa)的混凝土,且用优质骨料和强度不低于42.5级的水泥与较低水灰比在强烈振捣密实作用下制取的混凝土。高强混凝土具有高强度、高耐久性、高工作性、高流动性等多方面的优越性能。 1)由于高强混凝土的耐久性(包括混凝土稳定性、抗渗透
3、性、抗冻性、抗化学侵蚀性、抗炭化性)优于普通混凝土,在各种严酷环境下使用的大体积混凝土结构如跨海大桥、海底隧道、高层建筑等,用高性能混凝土来代替普通混凝土,不仅可以提高工程使用寿命,而且具有显著的经济效益。 2)高强混凝土强度大且变形较小,从而使构件的刚度得以提高,大大改善了建筑物的变形性能。 3)虽然高强混凝土在成本上比普通混凝土要高一些,但由于减小了截面尺寸,减轻了结构自重,降低了钢筋用量,减轻了地基负荷,这对自重占荷载主要部分的建筑具有特别重要的意义。在一般情况下,混凝土强度等级从C30提高到C60,对受压构件可节省混凝土30%～
4、40%,受弯构件可节省混凝土10%～20%,如此大幅度地节约建筑材料,从而降低工程施工成本,以年产15亿m3混凝土中有20%采用高性能混凝土,商品混凝土350元/m3均价计算,从中可节约资金为210亿元,获得巨大的直接经济效益;同时由于梁柱截面减小,不但改变了建筑上肥梁胖柱的不美观问题,而且可增加使用面积和有效空间,因而可获得较大的间接经济效益。在建设阶段通过节约混凝土用量,可以节约土地、煤、水、矿石、砂等能源和资源的消耗量,从而减少有害气体和废渣的排放,使用阶段可减少养护维修费用,实现节能,带来可观的社会效益。 以混凝土结构物的耐久性为
5、首要技术指标的高性能混凝土由于其具有的优越性,目前在不少的重要工程中被采用,并在高层建筑、大跨度桥梁、海上平台等工程中显示出其独特的优越性, 在工程安全使用期、经济合理性、环境条件的适应性等方面产生了明显的效益,受到越来越多的重视。 在高性能混凝土的发展过程中,有许多材料与工程方面的难题需要解决,同时施工中还要解决一系列的技术问题。 1)低水灰比,大坍落度。高性能混凝土一般要求低水灰比,水灰比一般都不大于0.4(水灰比很低约为0.4时,水灰比变化很小就能使混凝土强度不成比例地提高),但由于混凝土在低水灰比的情况下,坍落度很小,甚至没有
6、坍落度,其成型和捣实都很困难,无法在现浇混凝土施工中应用。因此高性能混凝土拌合物的工作性比强度还要重要,是保证混凝土现浇质量的关键,如果用坍落度来表示,则其坍落度大于180mm,要求免振时,坍落度大于250mm,同时该拌合物应具有体积稳定、不离析、不泌水等特性。 2)坍落度损失问题。高性能混凝土的坍落度在掺加超塑化剂后的流动度可大大提高,可以由初始坍落度5cm增加到20cm,但这种大坍落度只能保持十几分钟,此后坍落度逐渐减少,至1h左右便可能减少到初始坍落度,这种超塑化剂只能在工地添加拌制成流动混凝土,否则会因坍落度减少给工程施工带来困难
7、并影响工程质量。而现代城市混凝土施工一般采用商品混凝土,混凝土从搅拌站运送至工地需要较长的时间,混凝土在运输的过程中坍落度随时间的增加而减少,从而增加了高强混凝土施工难度。 3)混凝土足够的流动性问题。高性能混凝土的特点是流动性大、水灰比小,为保证混凝土具有足够的流动性,就要求有较大的胶凝材料总用量,但随着浆集比的增大,混凝土的弹性模量会有所下降,混凝土的收缩也会有所增加。从耐久性的角度来看,必须有足够的浆体浓度和数量,得到良好的工作,才能保证混凝土的耐久性。当胶凝材料用料太小时,不可能保证良好的工作性,使混凝土离析、分层,硬化后混凝土的
8、薄弱界面数量将急剧增多,最终大大削弱混凝土抵抗腐蚀性介质侵蚀的能力。因此,没有足够的胶凝材料总用量,就不可能使混凝土耐久。很好地解决混凝土的流动性问题,就能保证混凝土的流动性问题
