高性能砼基本知識(shí)課件

2023/6/9主要內(nèi)容高性能混凝土基本概念高性能混凝土用原材料高性能混凝土配合比高性能混凝土施工高性能混凝土的應(yīng)用2023/6/9一、高性能混凝土基本概念2023/6/9★據(jù)統(tǒng)計(jì)：在正常工作條件下，混凝土結(jié)構(gòu)從建成到拆除重建的周期平均為40～50年。2023/6/9★開裂的鐵路橋梁和涵洞2023/6/9★石家莊百孔橋大橋—鹽的腐蝕★青藏公路橋梁墩柱凍融剝蝕2023/6/9★混凝土結(jié)構(gòu)凍融剝蝕和硫酸鹽侵蝕破壞2023/6/9為什么現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)不耐久？◆水泥質(zhì)量—過細(xì)、水化過快(C3A)◆水泥用量—過多◆水灰比—過大◆混凝土早期強(qiáng)度—過高◆外加劑—過亂◆施工質(zhì)量—較差出路？

出路??2023/6/91.高性能混凝土的定義《高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)CECS207-2006）定義：采用常規(guī)材料和生產(chǎn)工藝，能保證混凝土結(jié)構(gòu)所要求的各項(xiàng)力學(xué)性能，并具有高耐久性、高工作性和高體積穩(wěn)定性的混凝土。2023/6/92.高性能混凝土的獨(dú)特性能

與普通混凝土相比，高性能混凝土具有如下獨(dú)特的性能：具有一定的強(qiáng)度和高抗?jié)B能力，但不一定具有高強(qiáng)度，中低強(qiáng)度也可。有良好的工作性，拌合物具有較高的流動(dòng)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(shí)混凝土還具有良好的可泵性、自密實(shí)性能。使用壽命長(zhǎng)。對(duì)于一些特殊工程的特殊部位，控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的并不是混凝土強(qiáng)度，而是耐久性，能夠使混凝土結(jié)構(gòu)安全可靠的工作50-100年以上，是高性能混凝土應(yīng)用的主要目的。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。

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概括起來說：高性能混凝土就是能更好地滿足結(jié)構(gòu)功能要求和施工要求的混凝土，能最大限度地延長(zhǎng)混凝土的結(jié)構(gòu)使用年限，降低工程造價(jià)。

2023/6/9從強(qiáng)度等級(jí)設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)按耐久性設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)如何實(shí)現(xiàn)混凝土的高性能化？出路？

出路??2023/6/93.高性能混凝土的強(qiáng)度橋梁灌注樁、隧道襯砌用混凝土的最低抗壓強(qiáng)度等級(jí)2023/6/9除橋梁灌注樁、隧道襯砌外混凝土的最低抗壓強(qiáng)度等級(jí)2023/6/9混凝土結(jié)構(gòu)耐久性：在預(yù)定作用和預(yù)期的維護(hù)與使用條件下，結(jié)構(gòu)及其部件能在預(yù)定的設(shè)計(jì)年限內(nèi)維持其所需的最低性能要求的能力。耐久性設(shè)計(jì)：現(xiàn)在根據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限級(jí)別和環(huán)境類別及作用等級(jí)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的一種設(shè)計(jì)方法。強(qiáng)度等級(jí)設(shè)計(jì)：過去按照結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級(jí)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的一種設(shè)計(jì)方法。4.混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)2023/6/9使用年限

100年

60年

30年環(huán)境條件：碳化環(huán)境、氯鹽環(huán)境、化學(xué)侵蝕環(huán)境、凍融破壞環(huán)境、磨蝕環(huán)境混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)2023/6/9混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)2023/6/9環(huán)境類別及作用等級(jí)環(huán)境條件特征碳化環(huán)境T1、T2、T3與水接觸頻率、干濕交替程度等氯鹽環(huán)境L1、L2、L3海洋環(huán)境中與水接觸程度、鹽漬地等化學(xué)侵蝕環(huán)境H1、H2、H3、H4環(huán)境水中有害離子含量?jī)鋈谄茐沫h(huán)境D1、D2、D3、D4環(huán)境溫度與水接觸頻率磨蝕環(huán)境M1、M2、M3風(fēng)蝕和泥砂沖蝕等混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)2023/6/9混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)混凝土的耐久性包括：抗?jié)B性、抗凍性、耐磨性、抗裂性、護(hù)筋性、耐蝕性及抗堿-骨料反應(yīng)性等?；炷聊途眯灾笜?biāo)包括：電通量、抗?jié)B等級(jí)、含氣量、抗凍等級(jí)、耐蝕系數(shù)及有害離子含量等。

混凝土的耐久性與混凝土密實(shí)度和混凝土表面與鋼筋之間的距離（即保護(hù)層厚度）關(guān)系密切。目前衡量高性能混凝土密實(shí)度，采用電通量法。2023/6/9混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)2023/6/9混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)2023/6/9混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)2023/6/9混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)2023/6/9混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)2023/6/9混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)2023/6/9混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)2023/6/9混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)2023/6/9二、高性能混凝土用原材料2023/6/9組成高性能混凝土的原材料水泥礦物摻和料細(xì)骨料粗骨料外加劑水等2023/6/91.水泥

水泥應(yīng)選用硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥,不宜用早強(qiáng)水泥。C30以下混凝土可采用粉煤灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥。當(dāng)骨料具有堿—硅酸反應(yīng)活性或C40及以上混凝土?xí)r，水泥的堿含量不得超過0.60%；當(dāng)在氯鹽環(huán)境下，要求采用低Cl-含量的水泥，不宜使用抗硫酸鹽硅酸水泥；當(dāng)在硫酸鹽化學(xué)侵蝕環(huán)境下，要求采用低C3A（鋁酸三鈣）含量的水泥，且膠凝材料的抗蝕系數(shù)（56d）不得小于0.80。2023/6/9注：水泥比表面積是指單位質(zhì)量的水泥粉末所具有的總表面積，以平方厘米每克或平方米每千克來表示。2023/6/92.礦物摻和物礦物摻和物應(yīng)為性能穩(wěn)定的粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉和硅灰。當(dāng)使用其他新型礦物摻和料時(shí)，應(yīng)按國(guó)家和鐵道行業(yè)有關(guān)規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證并經(jīng)審定通過后方可使用。2023/6/9礦物摻和物的作用火山灰效應(yīng)—高堿性(CSH)轉(zhuǎn)化為低堿性(CSH),消耗Ca(HO)2,結(jié)晶變小,界面過渡層變小,富集和取向性減少，提高水泥石界面強(qiáng)度。滾珠效應(yīng)—玻璃球體減小水泥顆粒之間的摩擦阻力，改善混凝土的和易性。顆粒填充作用—水泥、礦渣、硅灰末水化顆粒大小差別大，顆?；ハ嗵畛?，減小水泥石孔隙率，改善孔結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化了中心質(zhì)網(wǎng)絡(luò)骨架。削減溫峰作用—粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉水化速度慢，放熱總量小。提高耐久性—改善耐硫酸鹽侵蝕性，抑制堿骨料反應(yīng)，增加密實(shí)性,提高抗?jié)B性和氯離子滲透性。2023/6/92023/6/92023/6/92023/6/9使用礦物摻和物應(yīng)注意：粉煤灰：重點(diǎn)控制燒失量。燒失量大會(huì)引起混凝土坍落度損失大、不易振搗密實(shí)、強(qiáng)度效應(yīng)差、封孔固化和致密效應(yīng)降低。磨細(xì)礦渣粉：礦渣越細(xì)，活性越高，配制的混凝土收縮量也隨之增加，為減少混凝土收縮開裂，需控制比表面積。硅灰：混凝土中摻入硅灰可明顯提高強(qiáng)度和抗化學(xué)腐蝕性，但由于硅灰活性高，不利于減少溫度變形，且增大混凝土收縮，確需使用時(shí)應(yīng)與其他摻和料聯(lián)合摻用。2023/6/93.細(xì)骨料混凝土用細(xì)骨料采用級(jí)配合理、質(zhì)地堅(jiān)固、吸水率低、空隙率小、含泥量低的天然中粗河砂，也可采用專門機(jī)組生產(chǎn)的人工砂。禁止使用海砂。具有堿活性的要控制混凝土的堿含量。2023/6/92023/6/92023/6/94.粗骨料粗骨料應(yīng)選用粒形良好、質(zhì)地堅(jiān)固、線脹系數(shù)小、含泥量和泥塊含量低的的潔凈碎石，無抗拉和抗疲勞要求的C40以下混凝土也可采用卵石。粗骨料采用二級(jí)或多級(jí)級(jí)配骨料混配而成。

粗骨料的最大公稱粒徑不宜超過鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度的2/3（在嚴(yán)重腐蝕環(huán)境下不宜超過1/2），且不得超過鋼筋最小間距的3/4。配制強(qiáng)度等級(jí)C50及以上的混凝土?xí)r，粗骨料最大公稱粒徑不應(yīng)大于25mm。2023/6/92023/6/92023/6/95.外加劑外加劑（高效減水劑、引氣劑等）應(yīng)選用品質(zhì)穩(wěn)定且明顯提高混凝土耐久性能的產(chǎn)品。外加劑與水泥及礦物摻和料之間應(yīng)具有良好的相容性，外加劑應(yīng)符合《鐵路混凝土》（TB/T3275）規(guī)定，外加劑的勻質(zhì)性應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土外加劑》（GB8076）的規(guī)定。當(dāng)使用其他新型外加劑時(shí)，應(yīng)經(jīng)過試驗(yàn)論證并通過主管部門評(píng)審。2023/6/9

高效減水劑的作用：減少混凝土用水量，降低水泥石孔隙率，改善孔結(jié)構(gòu)；提高混凝土施工工作性能、密實(shí)性，改善混凝土的耐久性能。

引氣劑的作用：提高混凝土的抗凍性，減少表面泌水和骨料底部泌水，改善混凝土的勻質(zhì)性和工作性能，尤其是明顯提高可泵性。2023/6/92023/6/92023/6/92023/6/96.水混凝土拌合用水可采用生活飲用水，嚴(yán)禁使用海水。2023/6/92023/6/9三、高性能混凝土配合比2023/6/91.設(shè)計(jì)理念

普通混凝土:強(qiáng)度高性能混凝土:耐久性砂填碎石空隙，水泥填砂空隙，礦物外加劑填水泥空隙(粉體效應(yīng))。2023/6/92.混凝土的配合比參數(shù)主要包括：膠凝材料用量、礦物摻和料摻量、水膠比、含氣量、氯離子含量、堿含量以及三氧化硫含量等?；炷恋呐浜媳葏?shù)可根據(jù)結(jié)構(gòu)的成形方式、設(shè)計(jì)使用年限、環(huán)境類別及作用等級(jí)確定。2023/6/92023/6/92023/6/92023/6/92023/6/92023/6/92023/6/9不同環(huán)境下，混凝土的三氧化硫含量不應(yīng)超過膠凝材料總量的4.0%。2023/6/92.混凝土的配合比設(shè)計(jì)步驟（1）明確設(shè)計(jì)對(duì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)和耐久性的要求以及施工工藝對(duì)拌合物性能的要求。（2）開展原材料的選樣試驗(yàn)。（3）計(jì)算各原材料單方用量，核對(duì)水膠比、膠凝材料用量等配合比參數(shù)是否符合耐久性要求。（4）核算混凝土總堿含量和氯離子含量是否滿足要求。（5）進(jìn)行混凝土試拌，調(diào)整混凝土配合比,滿足和易性，坍落度和含氣量要求，確定基準(zhǔn)配合比。2023/6/9（6）適當(dāng)調(diào)整基準(zhǔn)配合比的水膠比、膠凝材料用量、礦物摻合料摻量、外加劑摻量或砂率等參數(shù)，調(diào)配出拌合物性能與要求值基本接近的配合比3～5個(gè)。

（7）制作抗壓強(qiáng)度和抗裂性能對(duì)比試件，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)。抗壓強(qiáng)度試件每種配合比宜制作4組，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至1d、3d、28d、56d時(shí)試壓。（8）成型一組或多組耐久性試件，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)。（9）根據(jù)耐久性、抗裂性及經(jīng)濟(jì)性原則，選擇一個(gè)配合比作為施工配合比。2023/6/9四、高性能混凝土施工2023/6/91.一般要求混凝土應(yīng)采用拌和站集中攪拌，混凝土制品應(yīng)實(shí)行工廠化生產(chǎn)。拌和站正式啟用之前應(yīng)進(jìn)行拌和工藝試驗(yàn)和混凝土勻質(zhì)性測(cè)試?；炷两Y(jié)構(gòu)施工前宜通過混凝土的試澆筑，對(duì)混凝土的配合比、施工工藝、施工機(jī)具的適應(yīng)性進(jìn)行檢驗(yàn)；對(duì)于重要的混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)進(jìn)行有代表性的模擬試澆筑試驗(yàn)，測(cè)定其內(nèi)部溫升和內(nèi)外溫差。發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)調(diào)整。當(dāng)粗、細(xì)骨料的含泥量或泥塊含量超過規(guī)范規(guī)定時(shí)，應(yīng)采用專用設(shè)備進(jìn)行處理。當(dāng)混凝土施工經(jīng)歷不同季節(jié)時(shí)，應(yīng)根據(jù)氣候條件選定不同的配合比，并制定相應(yīng)的施工技術(shù)措施。2023/6/92.原材料的儲(chǔ)存水泥、礦物摻合料在儲(chǔ)運(yùn)過程中應(yīng)采取防潮措施，避免受潮。散裝水泥儲(chǔ)存過程中，應(yīng)采取降低水泥的溫度或防止水泥升溫的措施。袋裝水泥和礦物摻合料的倉庫應(yīng)設(shè)在地勢(shì)較高處，周圍應(yīng)設(shè)排水溝。外加劑應(yīng)采用倉庫儲(chǔ)存，冬期應(yīng)采取保溫措施以防止外加劑受凍或出現(xiàn)低溫結(jié)晶現(xiàn)象。骨料的儲(chǔ)料間應(yīng)具有防曬、防水和防污染的功能。不同原材料應(yīng)有固定的堆放地點(diǎn)和明確的標(biāo)識(shí)，標(biāo)明材料名稱、品種、生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)日期和進(jìn)場(chǎng)日期。原材料進(jìn)場(chǎng)后，應(yīng)及時(shí)建立管理臺(tái)賬，且應(yīng)填寫正確、真實(shí)，項(xiàng)目齊全。2023/6/93.混凝土的攪拌要求應(yīng)采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌，攪拌機(jī)的性能及維護(hù)應(yīng)滿足GB/T9142的。各種原材料計(jì)量設(shè)備的最大允許偏差應(yīng)符合下列規(guī)定（按重量規(guī)定）：膠凝材料（水泥、礦物摻和料等）±1%；外加劑±1%；粗、細(xì)骨料±2%；拌和用水±1%。攪拌的投料順序宜為：先投入骨料、水泥和礦物摻合料，攪拌均勻后，加水和液體外加劑（粉體外加劑應(yīng)與礦物摻合料同時(shí)加入），直至攪拌均勻?yàn)橹?。水泥的入機(jī)溫度不應(yīng)高于70℃。攪拌時(shí)間應(yīng)以自全部材料裝入攪拌機(jī)開始攪拌至攪拌結(jié)束開始卸料所用時(shí)計(jì)，混凝土連續(xù)攪拌時(shí)間應(yīng)根據(jù)配合比和攪拌設(shè)備情況通過試驗(yàn)確定，但最短時(shí)間不宜少于2min，也不宜超過3min。2023/6/94.混凝土的運(yùn)輸要求運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)輸能力應(yīng)適應(yīng)混混凝土凝結(jié)時(shí)間和澆筑速度的需要，保證澆筑過程連續(xù)進(jìn)行。要保持運(yùn)輸?shù)缆返钠教箷惩?，保證混凝土在運(yùn)輸過程中保持均勻性，運(yùn)到澆筑地點(diǎn)時(shí)不分層、不離析、不漏漿，并具有要求的坍落度和含氣量等工作性能，對(duì)運(yùn)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）。采取適當(dāng)措施防止水份進(jìn)入運(yùn)輸容器或蒸發(fā)，嚴(yán)禁在運(yùn)輸過程中加水。盡量減少混凝土的轉(zhuǎn)載次數(shù)和運(yùn)輸時(shí)間。2023/6/95.混凝土的澆筑要求澆筑混凝土前，仔細(xì)檢查鋼筋保護(hù)層墊塊的位置、數(shù)量及其緊固程度，并指定專人作重復(fù)性檢查。混凝土分層連續(xù)推移的澆筑，間隙時(shí)間不得超過90min，不得隨意留置施工縫?；炷恋囊淮螖備伜穸龋罕盟蜁r(shí)一般不大于600mm，非泵送時(shí)不大于400mm。夏季要避開白天的高溫和太陽直射，保證混凝土入模前模板和鋼筋的溫度以及附近的局部氣溫均不超過40℃。低溫條件下（當(dāng)晝夜平均氣溫低于5℃或最低氣溫低于-3℃時(shí)）澆筑混凝土要采取保溫防凍措施，防止混凝土提前受凍?；炷恋娜肽囟炔怀^30℃。冬期施工時(shí)，入模溫度不低于5℃，且對(duì)混凝土采取適當(dāng)?shù)谋仞B(yǎng)護(hù)措施。新澆入?；炷翜囟扰c鄰接的已硬化混凝土或巖土、鋼筋、模板等介質(zhì)間的溫差不得大于15℃。2023/6/96.混凝土的振搗要求振搗設(shè)備：插入式振動(dòng)棒、附著式平板振搗器、表面平板振搗器等。振搗時(shí)避免碰撞模板、鋼筋及預(yù)埋件。按施組規(guī)定的工藝路線和方式振搗混凝土，澆筑過程中及時(shí)將入模的混凝土均勻振搗密實(shí)，不得隨意加密振點(diǎn)或漏振。每點(diǎn)的振搗時(shí)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。在振搗過程中，要加強(qiáng)模板支撐的穩(wěn)定性和接縫的密合情況的檢查，以防漏漿。澆筑完成后，仔細(xì)將混凝土暴露面壓實(shí)抹平，抹面時(shí)嚴(yán)禁灑水。2023/6/97.混凝土的養(yǎng)護(hù)要求養(yǎng)護(hù)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行，一般情況下，澆筑完成后1h內(nèi)應(yīng)對(duì)新澆混凝土進(jìn)行覆蓋或噴霧等保溫保濕等養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)期間，混凝土芯部溫度與表面溫度、表面溫度與環(huán)境溫度之差均不大于20℃（對(duì)梁體混凝土不得大于15℃），混凝土表面溫度與養(yǎng)護(hù)水溫之差不得大于15℃，混凝土芯部溫度不宜超過60℃，最大不得超過65℃。帶模養(yǎng)護(hù)期間，應(yīng)對(duì)混凝土外露面采取包裹、覆蓋、噴淋灑水等保溫保濕措施。當(dāng)環(huán)境最低溫度低于0℃時(shí)，不應(yīng)對(duì)混凝土表面進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。2023/6/9混凝土澆筑完畢后的自然養(yǎng)護(hù)期間，保溫保濕養(yǎng)護(hù)最短時(shí)間應(yīng)滿足：2023/6/98.拆模要求(1)

混凝土拆模時(shí)的強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。當(dāng)設(shè)計(jì)未提出要求時(shí)，應(yīng)符合下列規(guī)定：①側(cè)模應(yīng)在混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa以上，且其表面及棱角不因拆模而受損時(shí)，方可拆除。②底模應(yīng)在混凝土強(qiáng)度符合下表的規(guī)定后，方可拆除。結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)跨度（m）達(dá)到混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度的百分率（%）板、拱≤2502~875＞8100梁≤875＞8100懸臂梁（板）≤275＞21002023/6/9(2)芯?；?/p>