高性能混凝土技術(shù).ppt

1,2018 年 3月武漢,高性能混凝土技術(shù)（應(yīng)用推廣）,主要內(nèi)容：,一 高性能混凝土簡介,高性能混凝土是一種新型高技術(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，它以耐久性作為設(shè)計的主要指標。針對不同用途要求，對下列性能有重點地予以保證：耐久性、工作性、適用性、強度、體積穩(wěn)定性、經(jīng)濟性。為此，高性能混凝土在配制上的特點是低水膠比，選用優(yōu)質(zhì)原材料，并除水泥、水、集料外，必須摻加足夠數(shù)量的礦物細摻料和高效外加劑。,1 高性能混凝土的定義,一 高性能混凝土簡介,高性能混凝土具有一定的強度和高抗?jié)B能力，但不一定具有高強度，中、低強度亦可。 高性能混凝土具有良好的工作性，混凝土拌和物應(yīng)具有較高的流動性，混凝土在成型過程中不分層、不離析，易充滿模型；泵送混凝土、自密實混凝土還具有良好的可泵性、自密實性能。 高性能混凝土的使用壽命要長，對于一些特殊工程的特殊部位，控制結(jié)構(gòu)設(shè)計的并不是混凝土的強度，而是其耐久性。能夠使混凝土結(jié)構(gòu)安全可靠地工作50年100年以上，是高性能混凝土應(yīng)用的主要目的。 高性能混凝土具有較高的體積穩(wěn)定性，即混凝土在硬化早期應(yīng)具有較低的水化熱，硬化后期具有較小的收縮變形。,2 高性能混凝土的優(yōu)點,一 高性能混凝土簡介,3 高性能混凝土與普通混凝土的區(qū)別和聯(lián)系,二 高性能混凝土的配制,二 高性能混凝土的配制,1 一般要求,1.1 混凝土的原材料和配合比參數(shù)應(yīng)根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準期、所處環(huán)境條件和作用等級確定。 1.2 混凝土中應(yīng)適量摻加能夠改善混凝土性能的粉煤灰、磨細礦渣粉或硅灰等礦物摻和料。 1.3 混凝土中應(yīng)適量摻加能夠提高混凝土性能的高效減水劑，盡量減少用水量和膠凝材料用量。含氣量要求大于或等于4.0%的混凝土應(yīng)同時摻加高效減水劑（或聚羧酸系高性能減水劑）和引氣劑。 1.4 混凝土配合比應(yīng)按最小漿骨體積比原則設(shè)計。,二 高性能混凝土的配制,1.5 混凝土中的總堿含量應(yīng)符合設(shè)計要求。當(dāng)設(shè)計無要求時，混凝土總中的總堿含量一般不應(yīng)超過3.0kg/m3?；炷恋膲A含量是指混凝土中各種原材料的堿含量之和。其中，礦物摻和料的堿含量以其所含可溶性堿量計算。粉煤灰的可溶性堿量取粉煤灰總堿量的1/6，磨細礦渣粉的可溶性堿量取磨細礦渣粉總堿量的1/2，硅灰的可溶性堿量取硅灰總堿量的1/2。 1.6 混凝土的最大氯離子含量應(yīng)滿足下表的要求。 1.7 混凝土的三氧化硫含量不應(yīng)超過膠凝材料總量的4.0%。,二 高性能混凝土的配制,2.1 不同強度等級混凝土的最大膠凝材料用量、最小膠凝材料用量和最大水膠比應(yīng)滿足下表的要求。,2 參數(shù)要求,二 高性能混凝土的配制,2.2 不同環(huán)境作用下，礦物摻和料的摻量宜滿足下表要求。,2 參數(shù)要求,二 高性能混凝土的配制,2.3 混凝土的砂率應(yīng)根據(jù)骨料的最大粒徑和混凝土的水膠比確定，一般情況下宜滿足下表要求。,2 參數(shù)要求,二 高性能混凝土的配制,2.4 混凝土的漿體體積應(yīng)滿足下表要求。,2 參數(shù)要求,二 高性能混凝土的配制,3 配合比設(shè)計,3.1 首先根據(jù)混凝土工作性、設(shè)計強度和耐久性指標要求，結(jié)合工程上所選水泥的性能、外加劑的性能，初步確定膠凝材料總用量、礦物摻和料的種類及摻量、外加劑的摻量、水膠比和砂率，并計算出單位體積混凝土的水泥用量、礦物摻和料用量、用水量以及外加劑的用量。 3.2 采用體積法按公式（1）、公式（2）和公式（3）計算砂、石用量，確定基準配合比。,二 高性能混凝土的配制,二 高性能混凝土的配制,3 配合比設(shè)計,3.3 核算單方混凝土的堿含量、氯離子含量和三氧化硫含量是否符規(guī)定，核算漿體比是否符規(guī)定。否則，應(yīng)重新選擇原材料或調(diào)整基準配合比，直至滿足要求為止。 3.4 按上述確定的配合比拌和混凝土，測試混凝土的坍落度、含氣量、泌水率和凝結(jié)時間等。若試驗值與要求值存在差別，可適當(dāng)調(diào)整砂率和外加劑用量，直至調(diào)配出拌合物性能、堿含量、氯離子含量和三氧化硫含量滿足設(shè)計要求的混凝土。試拌時，每盤混凝土的最小攪拌量應(yīng)在20 L以上，且不少于攪拌機容量的1/3。,二 高性能混凝土的配制,混凝土配合比設(shè)計拌和物性能檢驗項目和有害物計算項目,3 配合比設(shè)計,二 高性能混凝土的配制,3.5 將上述確定的混凝土配合比的膠凝材料用量、礦物摻和料摻量、砂率和水膠比略作調(diào)整，重新按上述步驟計算并調(diào)整出3個滿足設(shè)計要求的混凝土配合比。按規(guī)定的項目對這些混凝土的力學(xué)性能、耐久性能和長期性能進行檢驗。,3 配合比設(shè)計,二 高性能混凝土的配制,3.6 按照工作性能優(yōu)良、強度和耐久性滿足要求、經(jīng)濟合理的原則，從上述試驗結(jié)果滿足要求的配合比中選擇合適的配合比作為試驗室理論配合比。 3.7 采用工程實際使用的原材料和攪拌方式攪拌混凝土，測定混凝土的表觀密度。根據(jù)實測混凝土拌和物的表觀密度，求出校正系數(shù)，以便對試驗室理論配合比進行校正（即以理論配合比中每項材料用量乘以校正系數(shù)），即得到混凝土的理論配合比。校正系數(shù)按公式（4）計算：,3 配合比設(shè)計,三 高性能混凝土原材料的要求,1 水泥,三 高性能混凝土原材料的要求,2 粉煤灰,三 高性能混凝土原材料的要求,3 礦渣粉,三 高性能混凝土原材料的要求,4 細骨料,細骨料應(yīng)選用級配合理、質(zhì)地堅固、吸水率低、空隙率小的潔凈天然河砂，也可選用采用專門機組生產(chǎn)的人工砂，不得使用海砂。 還應(yīng)滿足以下規(guī)定： （1）配制混凝土?xí)r宜優(yōu)先選用細度模數(shù)為3.02.3的中砂。當(dāng)采用細度模數(shù)為3.73.1的粗砂時，應(yīng)提高砂率，并保持足夠的膠凝材料用量，以滿足混凝土的和易性要求；當(dāng)采用細度模數(shù)為2.21.6的細砂時，宜適當(dāng)降低砂率。 （2）如發(fā)現(xiàn)砂中含有顆粒狀的硫酸鹽或硫化物雜質(zhì)時，應(yīng)進行專門檢驗，確認其能滿足混凝土的耐久性要求時方能采用。 （3）砂中粒徑大于5mm的顆粒含量不宜大于5%，否則在混凝土試配時應(yīng)扣除超出限量的石子部分，并計入粗骨料。 （4）砂的級配不滿足要求時，應(yīng)進行加工復(fù)配處理，否則不得使用。,三 高性能混凝土原材料的要求,4 細骨料,三 高性能混凝土原材料的要求,粗骨料應(yīng)選用級配合理、粒形良好、質(zhì)地均勻堅固、線脹系數(shù)小的潔凈碎石。 還應(yīng)滿足以下規(guī)定： （1）粗骨料應(yīng)選用二級或多級級配，各級配碎石的比例關(guān)系應(yīng)根據(jù)混合后級配連續(xù)和緊密孔隙率最小的原則確定。 （2）粗骨料的最大公稱粒徑不宜超過鋼筋的混凝土保護層厚度的2/3，且不得超過鋼筋最小間距的3/4。配制強度等級C50及以上預(yù)應(yīng)力混凝土?xí)r，粗骨料最大公稱粒徑不應(yīng)大于25mm。 （3）各級配碎石應(yīng)混合成連續(xù)粒級后進行各項性能指標的檢測。,5 粗骨料,三 高性能混凝土原材料的要求,5 粗骨料,三 高性能混凝土原材料的要求,6 外加劑,三 高性能混凝土原材料的要求,7 拌和水,三 高性能混凝土原材料的要求,8 膨脹劑,四 高性能混凝土耐久性要求及檢測技術(shù),高性能混凝土的耐久性要求根據(jù)結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境條件和作用等級確定。 一般情況，橋涵下部結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境為碳化環(huán)境、化學(xué)侵蝕環(huán)境或凍融破壞環(huán)境，上部結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境為碳化環(huán)境。不同環(huán)境作用下的耐久性要求應(yīng)滿足下表的規(guī)定。,1 耐久性要求,四 高性能混凝土耐久性要求及檢測技術(shù),2.1 拌和物性能的檢測 坍落度、含氣量、泌水率和凝結(jié)時間試驗按GB/T50080-2002檢驗，勻 質(zhì)性試驗按GB/T 9142-2000檢驗。 2.2 力學(xué)性能的檢測 抗壓強度、彈性模量試驗按GB/T50081-2002檢驗。其中，施工控制試件應(yīng)進行同條件養(yǎng)護；抽檢試件應(yīng)在現(xiàn)場同條件養(yǎng)護脫模后再轉(zhuǎn)入標準條件養(yǎng)護至規(guī)定齡期時進行試驗；標準試件成型后應(yīng)在標準養(yǎng)護條件下養(yǎng)護至規(guī)定齡期時進行試驗。 2.3 耐久性能的檢測 電通量、抗?jié)B性能、抗凍性能試驗按GB/T50082-2009檢驗，試驗齡期為56d；抗硫酸鹽侵蝕試驗按GB/T749-2008（K法）檢驗。當(dāng)混凝土采用自然養(yǎng)護時，耐久性試件成型后應(yīng)在標準養(yǎng)護條件下養(yǎng)護至規(guī)定齡期時進行試驗。當(dāng)混凝土采用蒸汽養(yǎng)護時，耐久性試件應(yīng)在現(xiàn)場同條件下養(yǎng)護至脫模后再轉(zhuǎn)入標準養(yǎng)護條件下養(yǎng)護至規(guī)定齡期時進行試驗。,2 檢測技術(shù),試驗裝置：,四 高性能混凝土耐久性要求及檢測技術(shù),含氣量檢測方法要點,（1）將混凝土拌和物分三層裝入含氣量儀，每層用搗棒均勻插搗25下，再用橡皮錘沿容器外壁重擊10次15次。搗實完畢后立即用刮尺刮平，表面如有凹陷應(yīng)予填平抹光。 （2）關(guān)閉操作閥，打開進水閥和排氣閥，用注水器從進水閥加水，當(dāng)排氣閥流出的水流不含氣泡時，在注水的狀態(tài)下，同時關(guān)閉進水閥和排氣閥。 （3）打開進氣閥用手泵打壓，使氣室內(nèi)的壓力略大于初始壓力線，待壓力穩(wěn)定后，微微開啟氣室排氣閥，調(diào)整壓力至初始壓力線，關(guān)閉氣室排氣閥。 （4）開啟操作閥，待指針穩(wěn)定后讀數(shù)，即為混凝土拌和物含氣量。,四 高性能混凝土耐久性要求及檢測技術(shù),含氣量檢測方法要點,方法簡述：,適用范圍：本方法適用于測定以通過混凝土試件的電通量為指標來確定混凝土抗氯離子滲透性能。本方法不適用于摻有亞硝酸鹽和鋼纖維等良導(dǎo)電材料的混凝土抗氯離子滲透試驗。,四 高性能混凝土耐久性要求及檢測技術(shù),電通量檢測方法要點,試驗裝置：,試件尺寸：直徑（1001）mm，高度（502）mm 試驗齡期：56d 電 壓：60V直流電壓 溶 液：3.0%氯化鈉 、0.3mol/L氫氧化鈉 試驗步驟： （1）試件制作。使用100mm100mm或100mm200mm試模，試驗前7d切割打磨加工成標準尺寸的試件。 （2）真空飽水。飽水試驗前，應(yīng)先將養(yǎng)護到規(guī)定齡期的試件暴露于空氣中至表面干燥，并應(yīng)以硅膠或樹脂密封材料涂刷試件圓柱側(cè)面。密封完成后，先將試件放入真空容器中，然后啟動真空泵，并應(yīng)在5min內(nèi)將真空容器中的絕對壓強減少至（15）KPa，應(yīng)保持該真空度3h，然后在真空泵仍然運轉(zhuǎn)的情況下，注入足夠的蒸餾水或者去離子水，直至淹沒試件，應(yīng)在試件浸沒1h后恢復(fù)常壓，并繼續(xù)浸泡（182）h。,四 高性能混凝土耐久性要求及檢測技術(shù),電通量檢測方法要點,（3）將試件安裝于試驗槽內(nèi)，并應(yīng)采用螺桿將兩試驗槽和端面裝有硫化橡膠墊的試件夾緊；將質(zhì)量濃度為3.0%的NaCl溶液注入負極試驗槽，將摩爾濃度為0.3mol/L的NaOH溶液注入正極試驗槽；對兩極施加（600.1）V直流恒電壓，且應(yīng)記錄電流初始讀數(shù)I0，開始時應(yīng)每隔5min記錄一次電流值，當(dāng)電流值變化不大時，可每隔10min記錄一次電流值，當(dāng)電流變化很小時，應(yīng)每隔30min記錄一次電流值，直至通電6h。,每組應(yīng)取3個試件電通量的算術(shù)平均值作為該組試件的電通量測定值。當(dāng)某一個電通量值與中值的差值超過中值的15%時，應(yīng)取其余兩個試件的電通量的算術(shù)平均值作為該組試件的試驗結(jié)果測定值。當(dāng)有兩個測值與中值的差值都超過中值的15%時，應(yīng)取中值作為該組試件的電通量試驗結(jié)果測定值。,四 高性能混凝土耐久性要求及檢測技術(shù),電通量檢測方法要點,結(jié)果計算：,結(jié)果計算：,結(jié)果計算：,結(jié)果計算：,結(jié)果計算：,方法原理：測定混凝土試件在水凍水融條件下，以經(jīng)受的快速凍融循環(huán)次數(shù)來表示的混凝土抗凍性能。 試件尺寸：100mm100mm400mm 試驗齡期：56d 儀器設(shè)備：天平、凍融循環(huán)試驗機、動彈性模量測定儀 凍結(jié)溫度：（182） 融化溫度：（52） 一次循環(huán)時間：2h4h 試驗操作：每隔25次凍融循環(huán)取出試件測試相對動彈模量和質(zhì)量損失率。 結(jié)果評定：以相對動彈性模量下降至不低于60%或者質(zhì)量損失率不超過5%時的最大凍融循環(huán)次數(shù)來確定，并用符號F表示。,四 高性能混凝土耐久性要求及檢測技術(shù),抗凍性（快凍法）檢測方法要點,方法原理：本方法是通過測定浸泡在硫酸鈉溶液中的水泥或膠凝材料的膠砂試體的抗折強度及浸泡在潔凈飲用水中同齡期試體的抗折強度，計算抗蝕系數(shù)，以比較水泥或膠凝材料抗硫酸鹽侵蝕的性能。 試件尺寸：10mm1060mm 試驗齡期：56d 配 合 比：膠凝材料：標準砂：水1：2.5：0.5 儀器設(shè)備：千斤頂壓力機、小型抗折試驗機 養(yǎng)護制度：標準養(yǎng)護箱養(yǎng)護1d脫模50水養(yǎng)護7d9條置于20水中、9條置于20的3%Na2SO4溶液中養(yǎng)護28d 試驗操作：用小型抗折機進行抗折試驗。其中，試體支點跨距為50mm，支撐圓柱直徑5mm，加荷速度控制在0.78N/s。 結(jié)果計算：以同齡期膠砂試體分別在浸泡液中浸泡56d和在飲用水中養(yǎng)護56d后的抗折強度之比表示，計算精確到0.01。抗蝕系數(shù)大于0.80時，判定水泥或膠凝材料膠砂抗硫酸鹽侵蝕性能合格,四 高性能混凝土耐久性要求及檢測技術(shù),抗硫酸鹽侵蝕檢測方法要點,五 高性能混凝土施工質(zhì)量控制,1 一般規(guī)定,1.1 混凝土工程所用原材料應(yīng)按現(xiàn)行的相關(guān)驗收標準進行進場驗收，合格后方可使用。 1.2 當(dāng)粗、細骨料的含泥量或泥塊含量超標時應(yīng)采用專用設(shè)備進行處理。 1.3 混凝土工程正式施工前應(yīng)完成原材料的選定和檢驗工作，并應(yīng)充分考慮試驗周期和可能出現(xiàn)的環(huán)境條件和原材料變化，盡早開展混凝土配合比的選定工作。 1.4 重要的混凝土結(jié)構(gòu)施工前宜進行混凝土試澆筑，以便對混凝土配合比施工工藝、施工機具的適應(yīng)性進行檢驗，對有代表性的混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部混凝土溫升過程進行測定，發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整。 1.5 冬期和夏期混凝土施工應(yīng)制定專門的施工技術(shù)措施。,五 高性能混凝土施工質(zhì)量控制,2.1 攪拌混凝土前，應(yīng)測定粗、細骨料的含水率，及時調(diào)整施工配合比。 2.2 應(yīng)定期對稱量設(shè)備進行校正。 2.3 按照批準的施工配合比準確稱量混凝土原材料，其最大允許偏差應(yīng)滿足下表的要求。,2.4 混凝土原材料計量后，宜先向攪拌機投入骨料、水泥和礦物摻和料，攪拌均勻后，加水和液體外加劑，直至攪拌均勻為止。粉體外加劑應(yīng)與礦物摻和料同時加入。水泥的入機溫度不應(yīng)大于70。,2 稱量攪拌,五 高性能混凝土施工質(zhì)量控制,2.5 混凝土的攪拌時間為全部材料裝入攪拌機開始至攪拌結(jié)束所用時間，混凝土連續(xù)攪拌時間應(yīng)根據(jù)配合比和攪拌設(shè)備情況通過試驗確定，但最短攪拌時間不宜少于2min。 2.6 攪拌控制?；炷涟柚剖欠窬鶆颍炷恋陌韬衔镔|(zhì)量是否滿足設(shè)計要求，一般通過檢測其工作性來控制。高性能混凝土出機檢查的工作性主要是坍落度、含氣量、混凝土溫度和泌水狀況。不合格時，要查找原因，一般的原因可能是稱料的誤差、水的計量不準、骨料含水量測試或計算失誤，等等。查不出原因時，可適當(dāng)追加復(fù)合外加劑以彌補坍落度和含氣量的不足，不可采取加水的方式增加混凝土的坍落度。,2 稱量攪拌,五 高性能混凝土施工質(zhì)量控制,3.1 對混凝土拌合物運輸?shù)幕疽笫牵翰划a(chǎn)生離析現(xiàn)象，保證規(guī)定的坍落度、含氣量和在混凝土初凝之前能有充分時間進行澆筑和振搗密實。 3.2 冬、夏季應(yīng)對運輸設(shè)備采取保溫、隔熱處理措施。,3 運輸,五 高性能混凝土施工質(zhì)量控制,4.1 混凝土入模前，應(yīng)檢測混凝土的溫度、坍落度、含氣量和泌水狀況等，只有拌合物性能符合設(shè)計或配合比要求的混凝土方可入模澆筑。當(dāng)設(shè)計無要求時，混凝土的入模溫度宜控制在530。 4.2 混凝土澆筑時的自由傾落高度不得大于2m；當(dāng)大于2m時，應(yīng)采用滑槽或串筒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。 4.3 混凝土的澆筑應(yīng)采用分層連續(xù)推移的方式進行。 4.4 混凝土的一次攤鋪厚度不宜大于600mm（當(dāng)采用泵送混凝土?xí)r）或400mm（當(dāng)采用非泵送混凝土?xí)r）。 4.5 炎熱季節(jié)澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)盡可能安排在傍晚而避開炎熱的白天澆筑混凝土。在相對濕度較小、風(fēng)速較大的環(huán)境下澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)采取適當(dāng)擋風(fēng)等措施，防止混凝土失水過快，此時應(yīng)避免澆筑有較大暴露面的構(gòu)件。,4 澆筑,五 高性能混凝土施工質(zhì)量控制,5.1 宜采用插入式振搗器垂直點振，或采用插入式振搗器和附著式振搗器聯(lián)合振搗。預(yù)應(yīng)力混凝土梁宜采用插入式振搗器和附著式振搗器聯(lián)合振搗成型。 5.2 不得將振搗棒放在拌和物內(nèi)平拖，也不得用振搗棒平拖驅(qū)趕下料口處堆積的拌合物。 5.3 應(yīng)避免過振、漏振，每點的振搗時間以表面泛漿或不冒大氣泡為準，一般不宜超過30s。 5.4 應(yīng)加強檢查模板支撐的穩(wěn)定性和接縫的密合情況，以防漏漿。 5.5 混凝土澆筑完成后，應(yīng)仔細將混凝土暴露面壓實抹平，抹面時嚴禁灑水。,5 振搗,五 高性能混凝土施工質(zhì)量控制,6.1 混凝土振搗完成后，應(yīng)及時對暴露面進行覆蓋，防止表面水分蒸發(fā)引起塑性收縮開裂。 6.2 混凝土帶模養(yǎng)護期間，應(yīng)采取帶模包裹、澆水、噴淋灑水或通蒸汽等措施進行保濕、保溫養(yǎng)護。 6.3 混凝土去除表面覆蓋物或拆模后，應(yīng)采用蓄水、澆水或覆蓋灑水等措施進行潮濕養(yǎng)護，也可在混凝土表面處于潮濕狀態(tài)時，迅速采用土工布等材料將暴露面混凝土覆蓋或包裹，再覆蓋或包裹一層塑料膜。對于墩柱等混凝土結(jié)構(gòu)可采用潮濕保水材料外加塑料膜包裹、墩頂蓄水裝置加濕的方式進行養(yǎng)護。 6.4 采用噴涂養(yǎng)護液養(yǎng)護時，應(yīng)確保不漏噴。 6.5 養(yǎng)護期間，養(yǎng)護水與混凝土表面溫差不得大于15。,6 養(yǎng)護,五 高性能混凝土施工質(zhì)量控制,6.6 在暴曬、氣溫驟降等情況下，應(yīng)采取保溫措施防止混凝土