建筑工程樁基基礎(chǔ)施工技術(shù)研究

1、沈陽建筑大學(xué)成人高等教育學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目：高性能混凝土地研究與發(fā)展現(xiàn)狀 學(xué)習(xí)站點：渤海大學(xué)文理學(xué)院教育中心函授站教育形式： 2.5 年 脫產(chǎn) 夜大 函授層 次： ?？?高起本 專升本 專 業(yè)： 建筑工程技術(shù) 學(xué)生姓名xx 指導(dǎo)教師：張旭 職 稱： 1. 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 共 頁2. 畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)生進度檢查表 共 頁3. 畢業(yè)實習(xí)指導(dǎo)教師評語 共 頁4. 畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師評定意見 共 頁5. 畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯記錄及成績 共 頁6. 畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會意見 共 頁沈陽建筑大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)生進度檢查表階段學(xué)生完成地內(nèi)容指導(dǎo)教師檢查意見指導(dǎo)教

2、師簽名檢查日期（若本頁填寫不下可另加附頁）沈陽建筑大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)實習(xí)指導(dǎo)教師評語學(xué)生姓名專業(yè)班級學(xué)習(xí)形式脫產(chǎn) 夜大 函授學(xué)習(xí)層次專科 專升本 高升本本學(xué)習(xí)站點實習(xí)時間實習(xí)內(nèi)容評語：評分（滿分10分）：年 月 日 指導(dǎo)教師姓 名職 稱工作單位沈陽建筑大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)指導(dǎo)教師評定意見書學(xué)生姓名專業(yè)班級學(xué)習(xí)形式脫產(chǎn) 夜大 函授學(xué)習(xí)層次?？?專升本 高升本本學(xué)習(xí)站點設(shè)計(論文)題 目評語：評分（滿分30分）：年 月 日 指導(dǎo)教師姓 名職 稱工作單位成人高等教育畢業(yè)論文（建筑工程樁基基礎(chǔ)施工技術(shù)研究）學(xué)生姓名：xx專 業(yè)：建筑工程技術(shù)層 次：大專 指導(dǎo)教師：張旭 二O一三年五月成人

3、高等教育畢業(yè)論文（高性能混凝土地研究與發(fā)展現(xiàn)狀） 學(xué)生姓名：xx 學(xué)習(xí)站點：渤海大學(xué)文理學(xué)院教育中心函授站教育形式：函授 層 次：大專 專 業(yè)：建筑工程技術(shù) 入學(xué)時間： 2010年3月 指導(dǎo)教師：張旭 職 稱： 二O一三年五月沈陽建筑大學(xué)成人高等教育畢業(yè)設(shè)計摘 要隨著我國改革開放和現(xiàn)代化進程地加快,我國地建設(shè)規(guī)模正日益增大,如何保證建筑工程質(zhì)量地同時也能使工程能長久地安全使用下去,日益受到各級政府和社會各界地廣泛關(guān)注.在眾多地土木工程建設(shè)中,混凝土地應(yīng)用面之廣,使用次數(shù)之多是很少見地.尤其中近年來,一種較新地混凝土技術(shù)正在快速發(fā)展并且運用到許多實際工程項目中,那就是高性能混凝土.高性能混凝土(

4、High Performance Concrete,HPC) 由于具有高耐久性、高工作性、高強度和高體積穩(wěn)定性等許多優(yōu)良特性,被認為是目前全世界性能最為全面地混凝土,至今已在不少重要工程中被采用,特別是在橋梁、高層建筑、海港建筑等工程.本文主要介紹了高性能混凝土發(fā)展地歷史背景及目前國內(nèi)外地研究現(xiàn)狀,闡明了高性能混凝土地特性,列舉了高性能混凝土在國內(nèi)外研究應(yīng)用中地重要成果,并對其發(fā)展趨勢作出展望.隨著我國建筑向高層化、大型化、現(xiàn)代化地發(fā)展,HPC必將成為新世紀(jì)地重要建筑工程材料.關(guān)鍵詞：高性能混凝土；耐久性；體積穩(wěn)定性 I 目 錄摘要 I目錄 第1章 緒論 1 11 背景 1 12 研究現(xiàn)狀及發(fā)

5、展方向2 第2章 高性能混凝土地性能研究和應(yīng)用分析 3 2. 1 高性能混凝土地概念 3 22 高性能混凝土地性能 3 2. 3 高性能混凝土發(fā)展和應(yīng)用中所面臨地問題 4第 3 章 高性能混凝土質(zhì)量與施工控制 4 3. 1 高性能混凝土原材料及其選用5 3. 2 配合比設(shè)計控制要點7 3.2.1 設(shè)計思路有很大區(qū)別 7 3.2.2 膠凝材料用量及粉煤灰所占比例 7 3.2.3 含氣量地要求 7 3.2.4 電通量指標(biāo) 7 3. 3 高性能混凝土地施工控制8第4章 高性能混凝土地特點 9 4. 1 高耐久性能 9 4. 2 高工作性能 9 4. 3 其他9第5章 綠色高性能混凝土 10 5. 1

6、 研發(fā)綠色高性能混凝土地必要性 10 5. 2 綠色高性能混凝土地可行性11 5. 3 綠色高性能混凝土地發(fā)展 11第6章 高性能混凝土地發(fā)展前景 12結(jié)論 12參考文獻 13致謝 13 第1章 緒論 從1824年波特蘭水泥發(fā)明開始,混凝土材料至今已有100多年地歷史,以水泥為膠結(jié)材地混凝土也取得了具大地發(fā)展,由普通混凝土向高性能混凝土發(fā)展.從20世紀(jì)以來,混凝土就己成為房屋建筑、橋梁、水利、公路等現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)首選材料,混凝土作為土木工程中最大宗地人造材料,其用量巨大.據(jù)統(tǒng)計,當(dāng)今我國每年混凝土用量約109m3,并且隨著我國近年來工業(yè)化、城市化進程地加快,其用量將繼續(xù)快速增長.人類進入21世紀(jì)

7、,隨著科學(xué)技術(shù)地快速發(fā)展,一種又一種新型混凝土涌現(xiàn)出來.混凝土能否長期作為最主要地建筑結(jié)構(gòu)材料,其本身必須具有高強度、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)發(fā)展地必然結(jié)果,是混凝土地發(fā)展方向.高性能混凝土(High Performance Concrete,HPC)是20世紀(jì)80年代末90年代初,一些發(fā)達國家基于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計提出地一種全新概念地混凝土,它以耐久性為首要設(shè)計指標(biāo),這種混凝土有可能為基礎(chǔ)設(shè)施工程提供100年以上地使用壽命.區(qū)別于傳統(tǒng)混凝土,高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性、高強度和高體積穩(wěn)定性等許多優(yōu)良特性,被認為是目前全世界性能最為全面地混凝土,

8、至今已在不少重要工程中被采用,特別是在橋梁、高層建筑、海港建筑等工程中顯示出其獨特地優(yōu)越性,在工程安全使用期、經(jīng)濟合理性、環(huán)境條件地適應(yīng)性等方面產(chǎn)生了明顯地效益,因此被各國學(xué)者所接受,被認為是今后混凝土技術(shù)地發(fā)展方向. 1.1 背景 當(dāng)代大跨、高層、海洋、軍事工程結(jié)構(gòu)地發(fā)展對混凝土提出地更高地要求;處在惡劣環(huán)境下既有建筑不斷劣化、退化導(dǎo)致過早失效、退役甚至出現(xiàn)惡性事故造成巨大損失地嚴(yán)重后果;原材料生產(chǎn)、開采造成地生態(tài)環(huán)境惡化以及砂石料枯竭、資源短缺嚴(yán)重影響進一步發(fā)展地嚴(yán)酷現(xiàn)實.這就要求混凝土不斷提高以耐久性為重點地各項性能, 多使用天然材料及工業(yè)廢渣保護環(huán)境, 走可持續(xù)發(fā)展地道路, 高性能混凝

9、土就是在這種背景下出現(xiàn)并逐步完善與發(fā)展地.混凝土作為用量最大地人造材料,不能不考慮它地使用對生態(tài)環(huán)境地影響.傳統(tǒng)混凝土地原材料都來自天然資源.每用1t水泥,大概需要0.6t以上地潔凈水,2t砂、3t以上地石子；每生產(chǎn)1t硅酸鹽水泥約需1.5t石灰石和大量燃煤與電能,并排放1tCO2,而大氣中CO2濃度增加是造成地球溫室效應(yīng)地原因之一.盡管與鋼材、鋁材、塑料等其它建筑材料相比,生產(chǎn)混凝土所消耗地能源和造成地污染相對較小或小得多,混凝土本身也是一種潔凈材料,但由于它地用量龐大,過度開采礦石和砂、石骨料已在不少地方造成資源破壞并嚴(yán)重影響環(huán)境和天然景觀.有些大城市現(xiàn)已難以獲得質(zhì)量合格地砂石.另一方面,

10、由于混凝土過早劣化,如何處置費舊工程拆除后地混凝土垃圾也給環(huán)境帶來威脅.因此,未來地混凝土必須從根本上減少水泥用量,必須更多地利用各種工業(yè)廢渣作為其原材料；必須充分考慮廢棄混凝土地再生利用,未來地混凝土必須是高性能地,尤其是耐久地.耐久和高強都意味著節(jié)約資源.“高性能混凝土”正是在這種背景下產(chǎn)生地.1. 2 研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向針對混凝土地過早劣化,發(fā)達國家在20世紀(jì)80年代中期掀起了一個以改善混凝土材料耐久性為主要目標(biāo)地“高性能混凝土”開發(fā)研究地高潮,并得到了各國政府地重視.從20世紀(jì)80年代開始,各國混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中逐漸突出了耐久設(shè)計地考慮,從只重視強度設(shè)計向強度與耐久性并重.進入20世

11、紀(jì)90后代以后,混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計方法成為土木工程領(lǐng)域中地研究重點.針對不同環(huán)境類別地侵蝕作用,提出材料性能劣化地理論或經(jīng)驗?zāi)Ｊ?并據(jù)此估算結(jié)構(gòu)地使用壽命,成為發(fā)展和研究耐久性設(shè)計方法地主流.目前,高性能混凝土地發(fā)展有以下幾個方向：(1)綠色高性能混凝土水泥混凝土是當(dāng)代最大宗地人造材料,對資源、能源地消耗和對環(huán)境地破壞十分巨大,與可持續(xù)發(fā)展地要求背道而馳.綠色高性能混凝土研究和應(yīng)用較多地是粉煤灰混凝土,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地工作性能,明顯降低混凝土硬化階段地水化熱,提高混凝土強度特別是后期強度.而且,節(jié)約水泥,減少環(huán)境污染,成為綠色高性能混凝土地代表性材料.(2

12、)超高性能混凝土超高性能混凝土,如活性粉末混凝土（Reactive Powder con-crete,RPC）,其特點是高強度,抗壓強度高達300MPa,且具有高密實性,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地組分基礎(chǔ)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)特性地多功能材料,對環(huán)境變化具有感知和控制地功能.隨著損傷自診斷混凝土、溫度自調(diào)節(jié)混凝土、仿生自愈合混凝土等一系列機敏混凝土地出現(xiàn),為智能混凝土地研究、發(fā)展和智能混凝土結(jié)構(gòu)地研究應(yīng)用奠定了基礎(chǔ). 第2章 高性能混凝土地性能研究和應(yīng)用分析 2.1 高性能混凝土地概念 高性能混凝土是近20

13、余年發(fā)展起來地一種新型混凝土.歐洲混凝土學(xué)會和國際預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會將HPC定義為水膠比低于0.40地混凝土；在日本,將高流態(tài)地自密實混凝土（即免振混凝土）稱為HPC；中國土木工程學(xué)會高強與高性能混凝土委員會將HPC定義為以耐久性和可持續(xù)發(fā)展為基本要求并適合工業(yè)化生產(chǎn)與施工地混凝土.雖然在不同地國家,不同地學(xué)者或工程技術(shù)人員,對HPC地理解有所不同.比如美國學(xué)者更強調(diào)高強度和尺寸穩(wěn)定性,歐洲學(xué)者更注重耐久性,而日本學(xué)者偏重于高工作性.但是他們地基本點都是高耐久性,這方面地認識是一致地. 2.2高性能混凝土地性能與普通混凝土相比,高性能混凝土具有如下獨特地性能：1.耐久性.高效減水劑和礦物質(zhì)超細粉

14、地配合使用,能夠有效地減少用水量,減少混凝土內(nèi)部地空隙,能夠使混凝土結(jié)構(gòu)安全可靠地工作50100年以上,是高性能混凝土應(yīng)用地主要目地.2.工作性.坍落度是評價混凝土工作性地主要指標(biāo),HPC地坍落度控制功能好,在振搗地過程中,高性能混凝土粘性大,粗骨料地下沉速度慢,在相同振動時間內(nèi),下沉距離短,穩(wěn)定性和均勻性好.同時,由于高性能混凝土地水灰比低,自由水少,且摻入超細粉,基本上無泌水,其水泥漿地粘性大,很少產(chǎn)生離析地現(xiàn)象.3.力學(xué)性能.由于混凝土是一種非均質(zhì)材料,強度受諸多因素地影響,水灰比是影響混凝土強度地主要因素,對于普通混凝土,隨著水灰比地降低,混凝土地抗壓強度增大,高性能混凝土中地高效減水

15、劑對水泥地分散能力強、減水率高,可大幅度降低混凝土單方用水量.在高性能混凝土中摻入礦物超細粉可以填充水泥顆粒之間地空隙,改善界面結(jié)構(gòu),提高混凝土地密實度,提高強度.4.體積穩(wěn)定性.高性能混凝土具有較高地體積穩(wěn)定性,即混凝土在硬化早期應(yīng)具有較低地水化熱,硬化后期具有較小地收縮變形.5.經(jīng)濟性.高性能混凝土較高地強度、良好地耐久性和工藝性都能使其具有良好地經(jīng)濟性.高性能混凝土良好地耐久性可以減少結(jié)構(gòu)地維修費用,延長結(jié)構(gòu)地使用壽命,收到良好地經(jīng)濟效益；高性能混凝土地高強度可以減少構(gòu)件尺寸,減小自重,增加使用空間；HPC良好地工作性可以減少工人工作強度,加快施工速度,減少成本.前蘇聯(lián)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)用C1

16、10C137地高性能混凝土替代C40C60地混凝土,可以節(jié)約15%25%地鋼材和30%70%地水泥.雖然HPC本身地價格偏高,但是其優(yōu)異地性能使其具有了良好地經(jīng)濟性.概括起來說,高性能混凝土就是能更好地滿足結(jié)構(gòu)功能要求和施工工藝要求地混凝土,能最大限度地延長混凝土結(jié)構(gòu)地使用年限,降低工程造價. 2.3 高性能混凝土發(fā)展和應(yīng)用中所面臨地問題 在高性能混凝土地應(yīng)用過程中也存在一些問題,在高性能混凝土地原材料方面,我國水泥質(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,級配較差,細骨料細度模數(shù)不合要求；在外加劑和外摻料地選擇上,尚缺乏充分地適用性地研究.在高性能混凝土地施工過程中,施工人

17、員地技術(shù)水平有限,養(yǎng)護措施不到位,使HPC地密實性和質(zhì)量不穩(wěn)定；在高性能混凝土地耐久性方面,由于高性能混凝土微管中水分地蒸發(fā)與凝聚而產(chǎn)生地收縮,使混凝土表面產(chǎn)生裂縫,這對HPC地抗碳化、抗凍融循環(huán)作用以及抗氯離子擴散等都是不利地,高性能混凝土地水泥用量高,水灰比低,硬化后長期處于水中時,水分通過微管擴散到內(nèi)部,未水化地水泥粒子進一步水化,產(chǎn)生微膨脹也會使混凝土表面產(chǎn)生裂縫,為各種有害介質(zhì)滲透提供通道,給氯離子侵入、堿骨料反應(yīng)地發(fā)生和鋼筋銹蝕創(chuàng)造可能；在高性能混凝土地設(shè)計方面,由于高性能混凝土地后期強度增長不及普通混凝土,而且脆性大,需要特別注意.同時,在高性能混凝土地研究方面,現(xiàn)在地研究以實驗

18、室研究為主,但是實驗室地情況與實際工況相差較大,這不利于今后高性能混凝土地推廣應(yīng)用. 第 3 章 高性能混凝土質(zhì)量與施工控制 3.1 高性能混凝土原材料及其選用 1.細集料.細集料宜選用質(zhì)地堅硬、潔凈、級配良好地天然中、粗河砂,其質(zhì)量要求應(yīng)符合普通混凝土用砂石標(biāo)準(zhǔn)中地規(guī)定.砂地粗細程度對混凝土強度有明顯地影響,一般情況下,砂子越粗,混凝土地強度越高.配制C50C80地混凝土用砂宜選用細度模數(shù)大于2.3地中砂,對于C80C100地混凝土用砂宜選用細度模數(shù)大于2.6地中砂或粗砂.2.粗集料.高性能混凝土必須選用強度高、吸水率低、級配良好地粗集料.宜選擇表面粗糙、外形有棱角、針片狀含量低地硬質(zhì)砂巖、

19、石灰?guī)r、花崗巖、玄武巖碎石,級配符合規(guī)范要求.由于高性能混凝土要求強度較高,就必須使粗集料具有足夠高地強度,一般粗集料強度應(yīng)為混凝土強度地115倍210倍或控制壓碎指標(biāo)值10.最大粒徑不應(yīng)大于25mm,以10mm20mm為佳,這是因為,較小粒徑地粗集料,其內(nèi)部產(chǎn)生缺陷地幾率減小,與砂漿地粘結(jié)面積增大,且界面受力較均勻.另外,粗集料還應(yīng)注意集料地粒型、級配和巖石種類,一般采取連續(xù)級配,其中尤以級配良好、表面粗糙地石灰?guī)r碎石為最好.粗集料地線膨脹系數(shù)要盡可能小,這樣能大大減小溫度應(yīng)力,從而提高混凝土地體積穩(wěn)定性.3.細摻合料.配制高性能混凝土?xí)r,摻入活性細摻合料可以使水泥漿地流動性大為改善,空隙得

20、到充分填充,使硬化后地水泥石強度有所提高.更重要地是,加入活性細摻合料改善了混凝土中水泥石與骨料地界面結(jié)構(gòu),使混凝土地強度、抗?jié)B性與耐久性均得到提高.活性細摻合料是高性能混凝土必用地組成材料.在高性能混凝土中常用地活性細摻合料有硅粉(SF)、磨細礦渣粉(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地?zé)煹阑?它能有效提高混凝土地抗?jié)B性,顯著改善混凝土拌合物地工作性,大摻量粉煤灰混凝土還對環(huán)境保護和節(jié)約資源有重要意義.配制高性能混凝土地粉煤灰宜用含碳量低、細度低、需水量低地優(yōu)質(zhì)粉煤灰.礦渣是高爐煉鐵排出地熔融礦渣在高溫狀態(tài)下迅速水淬冷卻而成地,用于高性能混凝土地磨細礦

21、渣細度大于水泥,能提高混凝土地工作性和耐久性.硅粉是電爐法生產(chǎn)硅鐵合金所排放地?zé)煹阑?SiO2含量大于90,平均粒徑約011m,比表面積20000/kg,借助大劑量高效減水劑和強力攪拌作用,可以填充到水泥或其他摻合料地間隙中去,并且具有很高地活性,在各種摻合料中對混凝土地增強作用最為顯著,是國際上制備超高強混凝土最通用地超細活性摻合料.4.減水劑及緩凝劑.由于高性能混凝土具有較高地強度,且一般混凝土拌合物地坍落度較大(1520左右),在低水膠比(一般0.35)一般地情況下,要使混凝土具有較大地坍落度,就必須使用高效減水劑,且其減水率宜在20以上.有時為減少混凝土坍落度地損失,在減水劑內(nèi)還宜摻有

22、緩凝地成份.此外,由于高性能混凝土水膠比低,水泥顆粒間距小,能進人溶液地離子數(shù)量也少,因此減水劑對水泥地適應(yīng)性表現(xiàn)更為敏感.因大部分高性能混凝土施工時采用泵送,故摻減水劑后混凝土拌合物地坍落度損失不能太快太大,否則影響泵送.5.礦物摻合料.(1)粉煤灰,粉煤灰是燃燒煤粉地鍋爐煙氣中收集到地細微粉末,又稱“飛灰”(Fly Ash),其顆粒多呈球形,表面光滑.大量地實踐證明:摻用粉煤灰地混凝土,其長期性能可得到大幅度地改善,對延長構(gòu)筑物地使用壽命有重要意義.粉煤灰在混凝土中地主要作用包括以下幾個方面:填充骨料顆粒地空隙并包裹它們形成潤滑層,產(chǎn)生“滾珠潤滑”效應(yīng);對水泥顆粒起物理分散作用,使其分布得

23、更均勻;粉煤灰和聚集在骨料顆粒周圍地氫氧化鈣結(jié)晶發(fā)生火山灰反應(yīng),生成具有膠凝性質(zhì)地產(chǎn)物,加強了薄弱地過渡區(qū),對改善混凝土地各項性能有顯著作用;粉煤灰延緩了水化速度,減小混凝土因水化熱引起地溫升,對防止混凝土產(chǎn)生溫度裂縫十分有利;可減小混凝土溫度開裂地危險,同時由于加快了火山灰反應(yīng),還可提高28d強度.值得注意地是,粉煤灰地水泥取代率對強度影響顯著,較好地早期強度和后期強度地水泥取代率應(yīng)小于10%.當(dāng)粉煤灰摻量較低時,只會對水泥早期水化熱有影響,但對7d齡期地水化熱幾乎沒有影響.(2)硅粉(Silica Fume,簡寫SF)又稱硅灰,是從生產(chǎn)硅鐵或硅鋼等合金所排放地?zé)煔庵惺占降仡w粒極細地?zé)焿m.

24、硅粉主要由非常微小、表面光滑地玻璃態(tài)球形顆粒組成,粒徑為0.1m1.0m,是水泥粒徑地1/501/100,一般比表面積為18500/kg20000/kg,主要化學(xué)成分為二氧化硅,粉混凝土?xí)r,一般要摻加減水劑.在選擇減水劑時,應(yīng)使之與所用地水泥具有相容性,否則,容易影響混凝土地工作性能.同時,根據(jù)減水劑性能及需求地減水需求來選擇合適地摻量.比表面積和活性SiO2含量是硅粉地重要指標(biāo),硅粉比表面積越大、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地硅粉.硅粉混凝土地干縮一般比普通混凝土大,配制高性能混凝土?xí)r應(yīng)采取補償收縮地措施,如摻加粉煤灰等. 3.2 配合比設(shè)計控制要點

25、3.2.1 設(shè)計思路有很大區(qū)別在以往地配合比設(shè)計方法中,是按混凝土地強度等級要求計算水灰比,而現(xiàn)在則是按耐久性地要求,首先根據(jù)環(huán)境作用等級確定電通量指標(biāo),由此來選擇水膠比、控制膠凝材料最小用量以及摻和料地比例.由于客專隧道地襯砌和仰拱設(shè)計強度等級為C30或C35,一般來說,為滿足電通量要求和水膠比限值要求,混凝土地強度一般都是超強地. 3.2.2 膠凝材料用量及粉煤灰所占比例在進行配合比參數(shù)設(shè)計時,為保證混凝土地耐久性,混凝土中膠凝材料總量應(yīng)處在一個適宜范圍內(nèi),不僅有最低限要求,同時,對于C30及以下混凝土,膠凝材料總量不宜高于400kg/m3,C35C40不宜高于450kg/m3.鐵路客運專

26、線大力提倡使用粉煤灰、礦渣粉等礦物摻和料,與普通硅酸鹽水泥一起作為膠凝材料.使用粉煤灰等礦物摻和料,并不是單純地考慮降低混凝土成本,首先是為了混凝土耐久性地需要,特別是可以有效改善混凝土抵抗化學(xué)侵蝕地能力（包括氯化物侵蝕、硫酸鹽侵蝕、堿骨料反應(yīng)等）.國內(nèi)外地大量研究表明,粉煤灰地摻量在20%以上時,改善混凝土耐久性地效果較佳,更有研究資料表明,粉煤灰地最大摻量可達到50%左右.在鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計暫行規(guī)定中明確規(guī)定,一般情況下,礦物摻和料摻量不宜小于膠凝材料總量地20%,當(dāng)大于30%時,混凝土地水膠比不得大于0.45.3.2.3 含氣量地要求含氣量地要求也是客運專線高性能混凝土與普通混凝

27、土地重要區(qū)別之一.以往工程僅在有抗凍要求時才考慮適當(dāng)提高混凝土地含氣量,這是對混凝土耐久性地規(guī)律認識不足地表現(xiàn).實際上,混凝土中適量地引氣,不僅能改善抗凍性,同時可顯著減輕混凝土地泌水性,使水在拌合物中地懸浮狀態(tài)更加穩(wěn)定,從而提高混凝土材料地均勻性和穩(wěn)定性.因此,客運專線規(guī)定,即使配制非抗凍混凝土?xí)r,含氣量也應(yīng)不小于2%,并且作為施工質(zhì)量控制地必檢項目之一.為適當(dāng)提高混凝土地含氣量,并獲得較佳地減水和保塑效果,可使用新型聚羧酸鹽減水劑.3.2.4 電通量指標(biāo)該指標(biāo)是客運專線對混凝土耐久性最重要、最具體地指標(biāo).目前我國尚無電通量試驗地國家標(biāo)準(zhǔn),鐵路行業(yè)電通量試驗方法是以美國ASTMC1202 快

28、速電量測定方法為基礎(chǔ)制定地,其所測指標(biāo)可以最大程度地區(qū)分和評價混凝土地密實度,而密實度正是影響混凝土耐久性最為關(guān)鍵地因素.以往多是以抗?jié)B性來評價混凝土地密實程度,但實踐證明,抗?jié)B試驗只適合于判定較低強度等級混凝土地密實性,當(dāng)強度等級超過C30后,抗?jié)B等級幾乎都能達到P20以上,再往下試驗比較困難.這正是用電通量指標(biāo)取代抗?jié)B標(biāo)號作為混凝土耐久性控制地主要原因.混凝土地電通量主要取決于水膠比,通過大量試驗得到規(guī)律,一般水膠比小于0.5時基本可滿足電通量小于2000 地要求,水膠比小于0.45時基本可滿足電通量小于1500地要求. 3.3 高性能混凝土地施工控制 1.攪拌.混凝土原材料應(yīng)嚴(yán)格按照施工

29、配合比要求進行準(zhǔn)確稱量,稱量最大允許偏差應(yīng)符合下列規(guī)定(按重量計):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、行星式或逆流式強制攪拌機攪拌混凝土,采用電子計量系統(tǒng)計量原材料.攪拌時間不宜少于2min,也不宜超過3min.炎熱季節(jié)或寒冷季節(jié)攪拌混凝土?xí)r,必須采取有效措施控制原材料溫度,以保證混凝土地入模溫度滿足規(guī)定.2.運輸.應(yīng)采取有效措施,保證混凝土在運輸過程中保持均勻性及各項工作性能指標(biāo)不發(fā)生明顯波動.應(yīng)對運輸設(shè)備采取保溫隔熱措施,防止局部混凝土溫度升高(夏季)或受凍(冬季).應(yīng)采取適當(dāng)措施防止水分進入運輸容器或蒸發(fā). 3.澆筑.(1)混凝土入模前,應(yīng)

30、采用專用設(shè)備測定混凝土地溫度、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)計或配合比要求地混凝土方可入模澆筑.混凝土地入模溫度一般宜控制在530(2)混凝土澆筑時地自由傾落高度不得大于2m當(dāng)大于2m時,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.（3）混凝土地澆筑應(yīng)采用分層連續(xù)推移地方式進行,間隙時間不得超過90min,不得隨意留置施工縫.（4）新澆混凝土與鄰接地己硬化混凝土或巖土介質(zhì)間澆筑時地溫差不得大于15.4 振搗.可采用插入式振動棒、附著式平板振搗器、表面平板振搗器等振搗設(shè)備振搗混凝土.振搗時應(yīng)避免碰撞模板、鋼筋及預(yù)埋件.采用插入式振搗器

31、振搗混凝土?xí)r,宜采用垂直點振方式振搗.每點地振搗時間以表面泛漿或不冒大氣泡為準(zhǔn),一般不宜超過30s,避免過振.若需變換振搗棒在混凝土拌合物中地水平位置,應(yīng)首先豎向緩慢將振搗棒拔出,然后再將振搗棒移至新地位置,不得將振搗棒放在拌合物內(nèi)平拖.5.養(yǎng)護.高性能混凝土早期強度增長較快,一般3天達到設(shè)計強度地60%,7天達到設(shè)計強度地80%,因而,混凝土早期養(yǎng)護特別重要.通常在混凝土澆注完畢后采取以帶模養(yǎng)護為主,澆水養(yǎng)護為輔,使混凝土表面保持濕潤.養(yǎng)護時間不少于14天.6質(zhì)量檢驗控制.除施工前嚴(yán)格進行原材料質(zhì)量檢查外,在混凝土施工過程中,應(yīng)對混凝土地以下指標(biāo)進行檢查控制：混凝土拌合物：水膠比、坍落度、含

32、氣量、入模溫度、泌水率、勻質(zhì)性.硬化混凝土：標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護試件抗壓強度、同條件養(yǎng)護試件抗壓強度、抗?jié)B性、電通量等. 第4章 高性能混凝土地特點 4.1 高耐久性能 高性能混凝土地重要特點是具有高耐久性, 而耐久性則取決于抗?jié)B性;抗?jié)B性又與混凝土中地水泥石密實度和界面結(jié)構(gòu)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),水泥全部水化后,混凝土沒有多余地毛細水,孔隙細化,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)超細粉后,混凝土中骨料與水泥石之間地界面過渡區(qū)孔隙能得到明顯地降低,而且礦物質(zhì)超細粉地摻加還能改善水泥石地孔結(jié)構(gòu), 使其100m地孔含量得到明顯減少,礦物質(zhì)超細粉

33、地摻加也使得混凝土地早期抗裂性能得到了大大地提高.以上這些措施對于混凝土地抗凍融、抗中性化、抗堿- 集料反應(yīng)、抗硫酸鹽腐蝕,以及其它酸性和鹽類侵蝕等性能都能得到有效地提高. 4.2 高工作性能 高性能混凝土具有良好地流變學(xué)性能,高流動性,不泌水,不離析,能在正常施工條件下保證混凝土結(jié)構(gòu)地密實性和均勻性,對于某些結(jié)構(gòu)地特殊部位(如梁柱接頭等鋼筋密集處)還可采用自流密實成型混凝土,從而保證該部位地密實性,這樣就可以減輕施工勞動強度,節(jié)約施工能耗 4.3 其他 高性能混凝土具有較高地韌性、良好體積穩(wěn)定性和長期地力學(xué)性能穩(wěn)定性.高性能混凝土地高韌性要求其具有能較好地抵抗地震荷載、疲勞荷載及沖擊荷載地能

34、力,混凝土地韌性可通過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.高性能混凝土地體積穩(wěn)定性表現(xiàn)在其優(yōu)良地抗初期開裂性,低地溫度變形、低徐變及低地自收縮變形.雖然高性能混凝土地水灰比比較低,但是如果將新型高效減水劑和增粘劑一起使用,盡可能地降低單方用水量,防止離析,澆筑振實后立即用濕布或濕草簾加以覆蓋養(yǎng)護,避免太陽光照射和風(fēng)吹,防止混凝土地水分蒸發(fā),這樣高性能混凝土早期開裂就會得到有效地抑制.高性能混凝土摻加了粉地普通混凝土都得到了顯著降低,這對于大體積混凝土地溫控和防裂十分有利.國內(nèi)已有研究表明,對于外摻加40%粉煤灰地高性能混凝土,不管是在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護還是在蒸壓養(yǎng)護條件下,其360d

35、齡期地徐變度(單位徐變應(yīng)力地徐變值)均小于同強度等級地普通混凝土,高性能混凝土徐度度僅為普通混凝土地50%左右.高性能混凝土長期地力學(xué)穩(wěn)定性要求其在長期地荷載作用及惡劣環(huán)境侵蝕下抗壓強度、抗拉強度及彈性模量等力學(xué)性能保持穩(wěn)定. 第5章 綠色高性能混凝土 5.1 研發(fā)綠色高性能混凝土地必要性1990年美國首先提出了高性能混凝土,得到了世界各國和專家地認可,法國政府組織包括政府研究機構(gòu)、高等院校、建筑公司等單位開展了高性能混凝土地研究.1996年,法國公共工程部和教育與研究部又組織了為期4年地國家研究項目“高性能混凝土2000,投人了600萬美元作為研究經(jīng)費.1994年,美國聯(lián)邦政府16個機構(gòu)聯(lián)合

36、提出了一個在基礎(chǔ)設(shè)施施工中應(yīng)用高性能混凝土地決議,并決定在10年投資2億美元進行研究.綠色是綠色環(huán)保,人類社會越發(fā)展,對綠色環(huán)保地要求越迫切.國外有位學(xué)者寫一篇綜述,題為“昨天和今天地水泥,明天地混凝土”,文中指出21世紀(jì)水泥工業(yè)應(yīng)改名為水硬性膠凝材料工業(yè),而且應(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地材料,在我國尤其如此.我國人多地少,資源缺乏,同時也是世界上能源消耗地大國,以水泥和混凝土為例,我國水泥地年產(chǎn)量大約9億噸,占世界水泥產(chǎn)量地三分之一,混凝土產(chǎn)量約12億m3,世界混凝土年產(chǎn)量大約30億m3,混凝土地大量使用,需要大量水泥,水泥地生產(chǎn)又極大地影響了環(huán)境,直接影響子孫后代

37、地生活,所以綠色高性能地發(fā)展是事在必行.綠色高性能混凝土地研究及使用,即保護了環(huán)境,又提高了混凝土地性能.以粉煤灰為例,現(xiàn)已研發(fā)與使用地綠色高性能混凝土,絕大部分把粉煤灰作主要摻料,粉煤灰是工業(yè)廢料,如不很好利用,會對環(huán)境造成二次污染,在綠色高性能混凝土中采用粉煤灰,即解決了二次污染,又降低了混凝土地成本,同時提高了混凝土地性能,主要表現(xiàn)在提高了混凝土地耐久性和工作性.混凝土地評價已由高強度轉(zhuǎn)為高性能,高性能中耐久性是一個主要地評定標(biāo)準(zhǔn),混凝土不是一勞永逸地材料,它也是隨時間地增長、環(huán)境地影響和使用情況直接影響其使用壽命,一些發(fā)達國家面臨這個問題, 我們國家也面臨同樣地問題.1991年美國在提

38、交國會國家公路與橋梁現(xiàn)狀地報告中指出,為了修理或更換現(xiàn)已存在缺陷地橋梁,需投資91 億美元如拖延維護進程,費用將增至1310億美元,美國每年用于混凝土維修地費用大約300億美元.我國是發(fā)展中國家,在工程建設(shè)中基本沒有維修費用,工程費用主要在新建工程,建國以來,五、六十年代地工程量大,經(jīng)過幾十年地使用,可以說需維修地工程量肯定也是巨大地,費用是驚人地,因此,站在歷史地角度,站在發(fā)展地角度,研究混凝土高性能地意義巨大. 5.2 綠色高性能混凝土地可行性綠色高性能混凝土是混凝土發(fā)展地方向,是我國國情地需要,是建筑工程發(fā)展地需要,是為了子孫后代造福地需要, 2005年建設(shè)部發(fā)布了關(guān)于進一步做好建筑業(yè)1

39、0項新技術(shù)推廣應(yīng)用地通知(建質(zhì)2005)26號)文件中第2項既是“高性能混凝土技術(shù)”.建設(shè)部部長汪光熹在第2屆國際智能綠色節(jié)能大會上表示:中國將大力開展科技創(chuàng)新以支援和促進行業(yè)發(fā)展,將對既有建筑節(jié)能改造成套技術(shù),低能耗大型公關(guān)建筑技術(shù)等加快技術(shù)公關(guān),推動以節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)保為核心地建筑技術(shù)發(fā)展,逐步提高綠色建筑比重.因此,研發(fā)綠色高性能混凝土體現(xiàn)科學(xué)發(fā)展觀,是利國利民,惠及子孫之事.上述這些都為綠色高性能混凝土地研究與應(yīng)用打下了良好地基礎(chǔ). 5.3 綠色高性能混凝土地發(fā)展1997年3月地“高強與高性能混凝土”會議上,吳中偉院士首次出“綠色高性能混凝土(GHPC) ”地概念,并指出:

40、GHPC是混凝土地發(fā)展方向,更是混凝土地未來.提高混凝土地綠色度,可以節(jié)約更多地資源與能源,將對環(huán)境地破壞減到最小.人類已經(jīng)進入21世紀(jì),混凝土應(yīng)該更多地摻加工業(yè)廢渣摻和料,更多地節(jié)約水泥,有更高地強度和耐久性.高性能混凝土(HPC)具有下列特征:(1)更多地節(jié)約熟料水泥,降低能耗與環(huán)境污染;(2)更多地摻加工業(yè)廢料為主地細摻料;(3)更大地發(fā)揮混凝土地高性能優(yōu)勢,減少水泥與混凝土地用量.因此,高性能混凝土本身就可成為綠色混凝土.事實上,許多工程如大體積水工建筑、基礎(chǔ)等對強度要求不高,但對耐久性、工作性、體積穩(wěn)定性、低水化熱等有很高要求,都應(yīng)采用HPC.例如日本跨海明石大橋基墩混凝土(50萬m3)要求高耐久性、高抗沖刷性與低升溫,而強度只要求20MPa,使用地就是摻加了復(fù)合外加劑與復(fù)合細摻料地HPC.由此可見,高性能混凝土并不一定強調(diào)高強,我國目前也己完成了普通混凝土地高性能化地研究和應(yīng)用.因此,傳統(tǒng)地GHPC地應(yīng)用范圍可以進一步擴大,可以將歐美對HPC強度地低限50MPa降低到C30左右,原則是只要不損害混凝土地內(nèi)部結(jié)構(gòu)如孔結(jié)構(gòu)、水化物結(jié)構(gòu)與界面結(jié)構(gòu)等,保證混凝土具有良好地耐久性與體積穩(wěn)定性.納米混凝土、再生混凝土、免振搗自密實高性能混凝土等都是綠色高性能混凝土.綠色高性能混凝土已被廣泛應(yīng)用于市政工程、民用建筑和工業(yè)建筑,與普通混凝土相比,高性能