文檔高強(qiáng)度水泥

高強(qiáng)混凝土定義一般把強(qiáng)度等級(jí)為C60及其以上的混凝土稱為高強(qiáng)混凝土。它是用水泥、砂、石原材料外加減水劑或同時(shí)外加粉煤灰、F礦粉、礦渣、硅粉等混合料，經(jīng)常規(guī)工藝生產(chǎn)而獲得高強(qiáng)的混凝土。編輯本段高強(qiáng)混凝土特性高強(qiáng)混凝土作為一種新的建筑材料，以其抗壓強(qiáng)度高、抗變形能力強(qiáng)、密度大、孔隙率低的優(yōu)越性，在高層建筑結(jié)構(gòu)、大跨度橋梁結(jié)構(gòu)以及某些特種結(jié)構(gòu)中得到廣泛的應(yīng)用。高強(qiáng)混凝土最大的特點(diǎn)是抗壓強(qiáng)度高，一般為普通強(qiáng)度混疑土的4～6倍，故可減小構(gòu)件的截面，因此最適宜用于高層建筑。試驗(yàn)表明，在一定的軸壓比和合適的配箍率情況下，高強(qiáng)混凝土框架柱具有較好的抗震性能。而且柱截面尺寸減小，減輕自重，避免短柱，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震也有利，而且提高了經(jīng)濟(jì)效益。高強(qiáng)混凝土材料為預(yù)應(yīng)力技術(shù)提供了有利條件，可采用高強(qiáng)度鋼材和人為控制應(yīng)力，從而大大地提高了受彎構(gòu)件的抗彎剛度和抗裂度。因此世界范圍內(nèi)越來(lái)越多地采用施加預(yù)應(yīng)力的高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于大跨度房屋和橋梁中。此外，利用高強(qiáng)混凝土密度大的特點(diǎn)，可用作建造承受沖擊和爆炸荷載的建（構(gòu)）筑物，如原子能反應(yīng)堆基礎(chǔ)等。利用高強(qiáng)混凝土抗?jié)B性能強(qiáng)和抗腐蝕性能強(qiáng)的特點(diǎn)，建造具有高抗?jié)B和高抗腐要求的工業(yè)用水池等。編輯本段規(guī)范規(guī)定根據(jù)CECS104:99《高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》1.0.2條明確規(guī)定：“高強(qiáng)混凝土為采用水泥、砂、石、高效減水劑等外加劑和粉煤灰超細(xì)礦渣硅灰等礦物摻合料以常規(guī)工藝配制的C50~C80級(jí)混凝土。”就此更正，以免同行受誤導(dǎo)。編輯本段改善高強(qiáng)混凝土的方法：（1）改善水泥的水化條件①增加水泥中早強(qiáng)和高強(qiáng)的礦物成分的含量。②提高水泥的磨細(xì)度。（2）摻加各種高聚物（3）增強(qiáng)集料和水泥的粘附性（4）摻加高效外加劑（5）增加混凝土的密實(shí)度（6）采用纖維增強(qiáng)（7）混凝土密封固化劑編輯本段高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用1、混凝土組成鋼筋混凝土主要材料之一的混凝土的發(fā)展方向是高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐久（抗磨損、抗凍融、抗?jié)B）、抗災(zāi)（地震、風(fēng)、火〕、抗爆等。1.1高性能混凝土（highperformanceconcrete，HPC）HPC是近年來(lái)混凝土材料發(fā)展的一個(gè)重要方向，所謂高性能：是指混凝上具有高強(qiáng)度、高耐久性、高流動(dòng)性等多方面的優(yōu)越性能。從強(qiáng)度而言，抗壓強(qiáng)度大于C50的混凝土即屬于高強(qiáng)混凝土，提高混凝土的強(qiáng)度是發(fā)展高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)、大跨度結(jié)構(gòu)的重要措施。采用高強(qiáng)混凝土，可以減小截面尺寸，減輕自重，因而可獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益，而且，高強(qiáng)混凝土一般也具有良好的耐久性。我國(guó)己制成C100的混凝土。已有文獻(xiàn)報(bào)道1），國(guó)外在試驗(yàn)室高溫、高壓的條件下，水泥石的強(qiáng)度達(dá)到662MPa（抗壓）及64.7MPa（抗拉）。在實(shí)際工程中，美國(guó)西雅圖雙聯(lián)廣場(chǎng)泵送混凝土56d抗壓強(qiáng)度達(dá)133.5MPa。在我國(guó)為提高溫凝土強(qiáng)度采用的主要措施有：（1）合理利用高效減水劑，采用優(yōu)質(zhì)骨料、優(yōu)質(zhì)水泥，利用優(yōu)質(zhì)摻合料，如優(yōu)質(zhì)磨細(xì)粉煤灰、硅灰、天然沸石或超細(xì)礦渣。采用高效減水劑以降低水灰比是獲得高強(qiáng)及高流動(dòng)性混凝土的主要技術(shù)措施；（2）采用525，625，725號(hào)的硫鋁酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥及相應(yīng)的外加劑，這是中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院制備高性能混凝土的主要技術(shù)措施；（3）以礦渣、堿組分及骨料制備堿礦渣高強(qiáng)度混凝土，這是重慶建筑大學(xué)在引進(jìn)前蘇聯(lián)研究成果的基礎(chǔ)上提出的研制高強(qiáng)混凝土的技術(shù)措施；（4）交通部天津港灣工程研究所采用復(fù)合高效減水劑，用525號(hào)水泥320kg/m，水灰比0.43，和425號(hào)水泥480kg/m，水灰比0.32，在試驗(yàn)室中制成了抗壓強(qiáng)度分別為68MPa和65MPa的高強(qiáng)混凝土。1.2活性微粉混凝土（reactivepowderconcrete，RPC）RPC是一種超高強(qiáng)的混凝土，其立方體抗壓強(qiáng)度可達(dá)200-800MPa，抗拉強(qiáng)度可達(dá)25～150MPa，斷裂能可達(dá)30KJ/㎡，單位體積質(zhì)量為2.5-3.0t/m3.制成這種混凝土的主要措施是：（1）減小顆粒的最大尺寸，改善混凝土的均勻性；（2）使用微粉及極微粉材料，以達(dá)到最優(yōu)堆積密度（packingdensity）；（3）減少混凝土用水量，使非水化水泥顆粒作為填料，以增大堆積密度；（4）增放鋼纖維以改善其延性；（5）在硬化過(guò)程中加壓及加溫，使其達(dá)到很高的強(qiáng)度。50%~100%，抗壓強(qiáng)度提高較小，在0~25%之間，彈性階段的變形與基體混凝土性能相比沒(méi)有顯著差別，但可大幅度提高衡量鋼纖維混凝土塑性變形性能的韌性。中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)于1992年批準(zhǔn)頒布了由大連理工大學(xué)等單位編制的《鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》（CECS38：92），對(duì)推廣鋼纖維混凝土的應(yīng)用起到了重要作用。鋼纖維混凝土采用常規(guī)的施工技術(shù)，其鋼纖維摻量一般為0.6%～2.0%。再高的摻量，將容易使鋼纖維在施工攪拌過(guò)程中結(jié)團(tuán)成球，影響鋼纖維混凝土的質(zhì)量。但是國(guó)內(nèi)外正在研究一種鋼纖維摻量達(dá)5%～27%的簡(jiǎn)稱為SIFCON的砂漿滲澆鋼纖維混凝土，其施工技術(shù)不同于一般的攪拌澆筑成型的鋼纖維混凝土，它是先將鋼纖維松散填放在模具內(nèi)，然后灌注水泥漿或砂漿，使其硬化成型。SIFCON與普通鋼纖維混凝土相比，其特點(diǎn)是抗壓強(qiáng)度比基體材料有大幅度提高，可達(dá)100~200MPa，其抗拉、抗彎、抗剪強(qiáng)度以及延性、韌性等也比普通摻量的鋼纖維混凝土有更大的提高。另一種名為砂漿滲澆鋼纖維網(wǎng)混凝土（SIMCON）的施工方法與SIFCON的基本相同，只是預(yù)先填置在模具內(nèi)的不是亂向分布的鋼纖維，而是鋼纖維網(wǎng)，制成的產(chǎn)品中，其纖維摻量一般為4%~6%，試驗(yàn)表明，SIMCON可用較低的鋼纖維摻量而獲得與SIFCON相同的強(qiáng)度和韌性，從而取得比SIFCON節(jié)約材料和造價(jià)的效果。雖然SIFCON或SIMCON力學(xué)性能優(yōu)良，但由于其鋼纖維用量大、一次性投資高，施工工藝特殊，因此它們只是在必要時(shí)用于某些特殊的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的局部，如火箭發(fā)射臺(tái)和高速公路的搶修等。在砂漿中鋪設(shè)鋼絲網(wǎng)及網(wǎng)與網(wǎng)之間的骨架鋼筋（簡(jiǎn)稱鋼絲網(wǎng)水泥）所做成的薄壁結(jié)構(gòu)，具有良好的抗裂能力和變形能力，在國(guó)內(nèi)外造船、水利、建筑工程中應(yīng)用較為廣泛。近年來(lái)，在鋼絲網(wǎng)水泥中又摻人鋼纖維來(lái)建造公路路面、漁船、農(nóng)船等，取得了更好的雙重增韌、增強(qiáng)效果。1.6自密實(shí)混凝土（self-compactingconcrete）自密實(shí)混凝土不需機(jī)械振搗，而是依靠自重使混凝土密實(shí)?；炷恋牧鲃?dòng)度雖然高，但仍可以防止離析。配制這種混凝土的方法有：（1）粗骨料的體積為固體混凝土體積的50%；（2）細(xì)骨料的體積為砂漿體積的40%；（3）水灰比為0.9-1.0；（4）進(jìn)行流動(dòng)性試驗(yàn)，確定超塑化劑用量及最終的水灰比，使材料獲得最優(yōu)的組成。這種混凝土的優(yōu)點(diǎn)有：在施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)振動(dòng)噪音；可進(jìn)行夜間施工，不擾民；對(duì)工人健康無(wú)害；混凝土質(zhì)量均勻、耐久；鋼筋布置較密或構(gòu)件體型復(fù)雜時(shí)也易于澆筑；施工速度快，現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)量小。1.7智能混凝土（smartconcrete）利用混凝土組成的改變，可克服混凝土的某些不利性質(zhì)，例如：高強(qiáng)混凝土水泥用量多，水灰比低，加入硅灰之類的活性材料，硬化后的混凝土密實(shí)度好，但高強(qiáng)混凝土在硬化早期階段，具有明顯的自主收縮和孔隙率較高，易于開(kāi)裂等缺點(diǎn)。解決這些問(wèn)題的一個(gè)方法是，用摻量為25%的預(yù)濕輕骨料來(lái)替換骨料，從而在混凝土內(nèi)部形成一個(gè)“蓄水器”，使混凝土得到持續(xù)的潮濕養(yǎng)護(hù)。這種加入“預(yù)濕骨料”的方法，可使混凝土的自生收縮大為降低，減少了微細(xì)裂縫。高強(qiáng)混凝土的另一問(wèn)題是良好的密實(shí)性所引起的防火能力降低．這是因?yàn)樵诟邷兀ɑ馂?zāi)〕時(shí)，砂漿中的自由水和化學(xué)結(jié)合水轉(zhuǎn)變?yōu)樗畾?，但卻不能從密實(shí)的混凝土中逸出，從而形成氣壓，導(dǎo)致柱子保護(hù)層剝落，嚴(yán)重降低了柱的承載力，解決這個(gè)問(wèn)題的一種方法是，在每方混凝土中加2kg聚丙烯纖維，在高溫（火災(zāi)）時(shí)，纖維熔化，形成了能使水氣從邊界區(qū)逸出的通道，減小了氣壓，從而防止柱的保護(hù)層剝落。1.8預(yù)填骨料升漿混凝土國(guó)內(nèi)在大連中遠(yuǎn)60000t船塢工程中，因地質(zhì)條件復(fù)雜，船塢底板首次采用了坐落于基巖上的預(yù)填骨料升漿混凝土，即用密度較大的厚4~5m的鐵礦石作為預(yù)填骨料，礦石層下再鋪設(shè)1m厚的石灰石塊石。礦石層上是厚60～80cm的現(xiàn)澆鋼筋混凝土板在預(yù)填骨料層中布置壓漿孔注入砂漿，形成預(yù)填骨料升漿混凝土。采取這種工藝，縮短了工期，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。1.9碾壓混凝土碾壓混凝土近年發(fā)展較快，可用于大體積混凝土結(jié)構(gòu)（如水工大壩、大型基礎(chǔ)）、工業(yè)廠房地面、公路路面及機(jī)場(chǎng)道面等。用于大體積混凝土的碾壓混凝土的澆筑機(jī)具與普通混凝土不同，其平整使用推土機(jī)，振實(shí)用碾壓機(jī)，層間處理用刷毛機(jī)，切縫用切縫機(jī)，整個(gè)施工過(guò)程的機(jī)械化程度高，施工效率高，勞動(dòng)條件好，可大量摻用粉煤灰，與普通棍凝土相比，澆筑工期可縮短1/3~1/2，用水量可減少20%，水泥用量可減少30%~60%。碾壓混凝土的層間抗剪性能是修建混凝土高壩的關(guān)鍵問(wèn)題，國(guó)內(nèi)大連理工大學(xué)等單位曾開(kāi)展這方面的研究工作。在公路、工業(yè)廠房地面等大面積混凝土工程中，采用碾壓混凝土，或者在碾壓混凝土中再加入鋼纖縫，成為鋼纖維碾壓混凝土，則其力學(xué)性能及耐久性還可進(jìn)一步改善。1.10再生骨料混凝土新中國(guó)建國(guó)至今己逾50年，建國(guó)前后修建的不少混凝土結(jié)構(gòu)，因老化或隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，需拆除重建，其拆除量十分巨大，在拆除的混凝土中，約有一半是粗骨料，應(yīng)該考慮如何使之再生利用。以減少環(huán)境垃圾，變廢為用。在荷蘭的德?tīng)柗蛱兀粋€(gè)272所住宅的方案中，所有的混凝土墻均利用了再生骨料，該方案下一步的計(jì)劃，是在混凝土樓板中也利用再生骨料。當(dāng)然，在利用這些再生骨料時(shí)，需對(duì)這種餛凝土的性能進(jìn)行試驗(yàn)，例如，有關(guān)再生輕質(zhì)混凝土收縮和徐變較為顯著的試驗(yàn)成果，值得重視。2．配筋及增強(qiáng)材料2.1纖維筋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的配筋材料，主要是鋼筋最近在國(guó)際上研究較多的是樹(shù)脂粘結(jié)的纖維筋（fiberreinforcedplastics，F(xiàn)RP）作餛凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的非金屬配筋，常用的纖維筋有樹(shù)脂粘結(jié)的碳纖維筋（GFRP）、玻璃纖維筋（GFRP）及芳綸纖維筋（AFRP）國(guó)外研究指出，這幾種纖維筋的強(qiáng)度都很高，只是玻璃纖維筋的抗堿化性能較差。纖維筋的突出優(yōu)點(diǎn)是抗腐蝕、高強(qiáng)度，此外，還具有良好的抗疲勞性能、大的彈性變形能力、高電阻及低磁導(dǎo)性，其缺點(diǎn)是斷裂應(yīng)變性能較差、較脆、徐變（松弛）值較大，熱膨脹系數(shù)較大。國(guó)外已有日本、德國(guó)、荷蘭等國(guó)將纖維筋用于預(yù)應(yīng)力混凝土橋，包括體外預(yù)應(yīng)力橋的實(shí)例[4]。2.2雙鋼筋為了減小裂縫寬度和構(gòu)件的變形，國(guó)內(nèi)在一些工程中，采用焊成梯格形的雙鋼筋，在構(gòu)件內(nèi)平放或豎放布置。2.3冷軋變形鋼筋為了節(jié)約鋼材用量，國(guó)內(nèi)引進(jìn)國(guó)外設(shè)備或自制設(shè)備，用光圓鋼筋，經(jīng)過(guò)冷軋，軋成帶肋的直徑小于母材直徑的鋼筋，稱為冷軋帶肋鋼筋。另一種類似的鋼筋，是用I級(jí)光圓用筋冷軋扭轉(zhuǎn)成型，稱為冷軋變形用筋或冷軋扭鋼筋。這兩種冷軋鋼筋的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（極限抗拉強(qiáng)度）及設(shè)計(jì)值都比母材大大提高，與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度也得到提高，但直徑較小。它們主要用作板式構(gòu)件的受力鋼筋或梁、柱構(gòu)件的箍筋或作預(yù)應(yīng)力筋。由于強(qiáng)度提高，可以節(jié)約材料用量，獲得經(jīng)濟(jì)效益。這兩種鋼筋，國(guó)內(nèi)己制訂了規(guī)程。為將這種小直徑鋼筋的用途擴(kuò)展至梁、柱的受力鋼筋，也可采用雙筋或三筋的并筋，但需適當(dāng)增大其錨固長(zhǎng)度。2.4環(huán)氧樹(shù)脂涂敷鋼筋在海洋環(huán)境或者有腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境中（如冬季撒鹽的橋面），鋼筋銹蝕是影響結(jié)構(gòu)耐久性的重要原因。為了防止鋼筋銹蝕，用不銹鋼制造鋼筋是一個(gè)途徑，但是價(jià)格昂貴。另一個(gè)途徑是用環(huán)氧樹(shù)脂涂敷鋼筋表面，形成防銹的涂層，以防止鋼筋生銹，這種方法在日本、美國(guó)應(yīng)用較多。鋼筋在工廠中校直、加熱、噴涂樹(shù)脂粉末，形成防護(hù)薄膜，冷卻后經(jīng)檢驗(yàn)合格，用于有嚴(yán)格防銹蝕要求的工程，可使結(jié)構(gòu)的耐久性大大提高。2.5預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼棒、預(yù)應(yīng)力混凝土用螺旋肋鋼絲在傳統(tǒng)用于預(yù)應(yīng)力混凝土的鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋的基礎(chǔ)上，從國(guó)外引進(jìn)生產(chǎn)線，己生產(chǎn)出直徑達(dá)12.6mm、抗拉強(qiáng)度達(dá)1570MPa的預(yù)應(yīng)力混凝土用的帶螺旋肋的鋼棒（stee1bar），及直徑達(dá)12.0mm、抗拉強(qiáng)度達(dá)1570MPa的帶螺旋肋的鋼絲。這種新產(chǎn)品的特點(diǎn)是：高強(qiáng)度、低松弛，與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度好，易墩粗，可點(diǎn)焊，可盤卷等。2.6纖維布、纖維條、纖維板國(guó)內(nèi)在對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固時(shí)，常用的一種技術(shù)是鋼板粘結(jié)加固技術(shù)，但是鋼板質(zhì)