談高性能混凝土

談高性能混凝土一、高性能混凝土的定義：1、我國(guó)目前對(duì)高性能混凝土沒(méi)有定義。2、高性能混凝土國(guó)際研討會(huì)（1990）的定義：具有所要求的性能和勻質(zhì)性的混凝土。3、美國(guó)混凝土學(xué)會(huì)技術(shù)委員會(huì)（1998）的定義：滿足特定功能與勻質(zhì)性綜合需要的混凝土。4、美國(guó)混凝土學(xué)會(huì)（1998）的定義：高性能混凝土的許多特性是相互關(guān)聯(lián)的改變其中一個(gè)常牽連到一個(gè)或多個(gè)其他特性發(fā)生變化。5、我國(guó)資深院士吳中偉的定義：高性能混凝土為一種新型高技術(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)制作的混凝土是以耐久性作為設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)針對(duì)不同用途的要求對(duì)下列性能有重點(diǎn)地加以保證：耐久性、施工性、適用性、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。注意：a、上述對(duì)高性能混凝土的定義不是指一種混凝土產(chǎn)品而是對(duì)高性能混凝土特性的的說(shuō)明。b、高性能混凝土的特性不單單指某一項(xiàng)或某幾項(xiàng)性能因此單純的強(qiáng)調(diào)混凝土的某項(xiàng)特性不能成為鑒定高性能混凝土的理由。由上我們認(rèn)為混凝土的本質(zhì)是：高性能混凝土與傳統(tǒng)混凝土沒(méi)有根本差別但高性能混凝土是在對(duì)傳統(tǒng)混凝土的充分認(rèn)識(shí)的前提下，綜合應(yīng)用傳統(tǒng)混凝土的技術(shù)，通過(guò)精心選擇原材料精心組織施工、對(duì)混凝土進(jìn)行精心養(yǎng)護(hù)從而使混凝土達(dá)到特定結(jié)構(gòu)和特定環(huán)境下的高效能。傳統(tǒng)混凝土中的技術(shù)如粉煤灰混凝土技術(shù)、磨細(xì)礦碴混凝土技術(shù)、外加劑技術(shù)、高頻振動(dòng)密實(shí)技術(shù)、保濕養(yǎng)護(hù)技術(shù)等在高性能混凝土中綜合性地應(yīng)用。高性能混凝土具有豐富的技術(shù)內(nèi)容。盡管同業(yè)對(duì)高性能混凝土有不同的定義和解釋但彼此均認(rèn)為高性能混凝土的基本特征是按耐久性進(jìn)行設(shè)計(jì)保證拌和物易于澆筑和密實(shí)成型不發(fā)生或盡量少發(fā)生由溫度和收縮產(chǎn)生的裂縫硬化后，有足夠的強(qiáng)度內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)合理而有低滲透性和高抗化學(xué)侵蝕。本人認(rèn)為高性能混凝土是指滿足特定環(huán)境因素要求并且質(zhì)量能保證整個(gè)使用年限的高工作性、高耐久性的混凝土。其中混凝土的耐久性為高性能混凝土的基本特征。二、高性能混凝土耐久性的重要指標(biāo)：1、混凝土的抗裂性2、混凝土的護(hù)筋性3、混凝土的耐蝕性4、混凝土的抗凍性5、混凝土的耐磨性6、混凝土的抗堿—骨料反應(yīng)性三、混凝土的破壞機(jī)理和應(yīng)對(duì)方案混凝土的耐久性與所處的環(huán)境因素密不可分《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》將環(huán)境類別劃分為氯鹽環(huán)境、碳化環(huán)境、凍融環(huán)境、化學(xué)侵蝕環(huán)境和磨蝕環(huán)境。3.1環(huán)境因素下的混凝土破壞3.1.1氯鹽環(huán)境在氯鹽環(huán)境下氯離子擴(kuò)散系數(shù)越大，混凝土的破壞約嚴(yán)重。3.1.2碳化環(huán)境碳化環(huán)境下當(dāng)混凝土強(qiáng)度≥50MPa時(shí)混凝土碳化非常緩慢。3.1.3凍融環(huán)境凍融環(huán)境下影響混凝土耐久性的最重要因素是含氣量。當(dāng)含氣量≥4%時(shí)混凝土均具有良好的抗凍性能；當(dāng)結(jié)構(gòu)處于冰點(diǎn)以下環(huán)境時(shí)，部分混凝土內(nèi)孔隙中的水將結(jié)冰，產(chǎn)生體積膨脹，過(guò)冷的水發(fā)生遷移，形成各種壓力，當(dāng)壓力達(dá)到一定程度時(shí)，導(dǎo)致混凝土的破壞?；炷涟l(fā)生凍融破壞的最顯著的特征是表面剝落，嚴(yán)重時(shí)可以露出石子。

混凝土的抗凍性能與混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)和氣泡含量多少密切相關(guān)?？自缴僭叫?，破壞作用越小，封閉氣泡越多，抗凍性越好。

影響混凝土抗凍性的因素，除了孔結(jié)構(gòu)和含氣量外，還包括：混凝土的飽和度，水灰比，混凝土的齡期，集料的孔隙率及其間的含水率等。3.1.4化學(xué)侵蝕環(huán)境3.1.4.1淡水侵蝕（溶出性侵蝕）淡水的沖刷，會(huì)溶解水泥石中的組分，使水泥石孔隙增加，密實(shí)度降低，從而進(jìn)一步造成對(duì)水泥石的破壞。水泥石長(zhǎng)期和軟化水接觸其中一些水化物按溶解度的大小依次被水溶是混凝土工程中的一大隱患?；炷翂A-集料反應(yīng)需具備三個(gè)條件，即有相當(dāng)數(shù)量的堿，相應(yīng)的活性集料，水份。反應(yīng)通常有三種類型：堿-硅酸反應(yīng)，堿-碳酸鹽反應(yīng)，慢膨脹型堿-硅酸鹽反應(yīng)，避免堿-集料反應(yīng)的方法可采用：一，盡量避免采用活性集料；二，限制混凝土的堿含量；三，摻用混合材。四、耐久性的試驗(yàn)結(jié)果電通量：利用儀器測(cè)量通過(guò)混凝土的電壓值、電通量累積值反應(yīng)混凝土原材料和配合比對(duì)混凝土抗?jié)B性的影響?；炷恋碾娡吭酱蟓h(huán)境中水侵蝕和離子侵蝕的速度就越快加速混凝土的破壞最終導(dǎo)致混凝土的耐久性越低。電通量是測(cè)定混凝土耐久性能的重要實(shí)驗(yàn)方法。4.1水膠比和電通量隨齡期增加，電通量逐漸降低，早期影響顯著，后期減小。同一齡期隨水膠比降低，電通量降低，56d1000～2000庫(kù)侖（水膠比0。3～0。5）56d小于1000庫(kù)侖（水膠比0。3～0。4）4.2含氣量和電通量砼中含氣量增加，電通量增加不大當(dāng)電通量為1000庫(kù)侖時(shí)，對(duì)應(yīng)的含氣量為4%左右。4.3含泥量和電通量含泥量增加，電通量增加當(dāng)含泥量為4%時(shí)，電通量接近1000庫(kù)侖，再大滿足不了要求4.4粉煤灰摻量和電通量7d隨粉煤灰摻量增加，電通量增加當(dāng)摻40%時(shí)，28d、56d電通量減少當(dāng)摻大于40%時(shí)，28d、56d電通量增加因此可看出40%是拐點(diǎn)。4.5粉煤灰燒失量和電通量燒失量增加，電通量增大，28d影響大，56d影響不明顯。當(dāng)燒失量為1～9%時(shí)，56d電通量<1000庫(kù)侖4.6外加劑摻量和電通量當(dāng)摻量<1%隨摻量增加，電通量在降低當(dāng)摻量>1%隨摻量增加，電通量在增加。

五、高性能混凝土施工5.1混凝土的澆筑：5.1.1應(yīng)預(yù)先制定澆筑工藝，明確結(jié)構(gòu)分段分塊的間隔澆筑順序（盡量減少后澆帶或連接縫）和鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度控制措施；明確澆筑進(jìn)行方向和入模點(diǎn)，盡可能實(shí)行對(duì)稱入模澆筑混凝土。5.1.2基底為非粘性土或干土?xí)r，應(yīng)澆筑墊層；基底為巖石時(shí)應(yīng)加以潤(rùn)濕，并鋪一層厚20～30mm的水泥砂漿，然后于水泥砂漿凝結(jié)前澆筑第一層混凝土。5.1.3應(yīng)預(yù)先根據(jù)結(jié)構(gòu)截面尺寸、環(huán)境條件等研究確定必要的降溫防裂措施。5.1.4混凝土入模溫度宜為5~30℃，大體積混凝土入模溫度不宜超過(guò)28℃。新澆混凝土與鄰接的已硬化混凝土或巖土介質(zhì)之間的溫差應(yīng)不大于15℃。5.1.5混凝土應(yīng)分層進(jìn)行澆筑，不得隨意留置施工縫。其分層厚度（指搗實(shí)后厚度）應(yīng)根據(jù)攪拌機(jī)的能力、運(yùn)輸條件、澆筑速度、振搗能力和結(jié)構(gòu)要求等條件確定，表19中的數(shù)值可供參考，但最大攤鋪厚度不宜大于400mm，泵送混凝土的攤鋪厚度不宜大于600mm。5.1.6自高處向模板內(nèi)傾卸混凝土?xí)r，為防止混凝土離析，一般應(yīng)滿足下列要求：從高處直接傾卸時(shí)，混凝土自由傾落高度不宜超過(guò)2m，以不發(fā)生離析為度；當(dāng)傾落高度超過(guò)2m時(shí)，應(yīng)通過(guò)串筒、溜管或振動(dòng)溜管等設(shè)施鋪助下落。5.2混凝土的振搗：5.2.1混凝土澆筑過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)對(duì)混凝土進(jìn)行振搗并使其均勻密實(shí)。振搗宜采用插入式振搗棒垂直點(diǎn)振，也可采用插入式振搗棒和附著式振搗器聯(lián)合振搗?；炷凛^粘稠時(shí)(如采用斗送法澆筑的混凝土)應(yīng)加密振點(diǎn)。5.2.2混凝土的搗實(shí)，一般均應(yīng)使用插入式振搗棒振搗.混凝土構(gòu)件頂面部分，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件或其他薄層部位可用平板振搗器振搗。5.2.3混凝土振搗密實(shí)的一般標(biāo)志是混凝土液化泛漿后其表面基本不再下沉、氣泡不持續(xù)涌出，泛漿、表面平坦。5.2.4不得在模板內(nèi)利用振搗棒使混凝土長(zhǎng)距離流動(dòng)或運(yùn)送混凝土，以致引起離析?；炷翐v實(shí)后1.5h到24h之內(nèi)，不得受到振動(dòng)。5.2.5混凝土振搗過(guò)程中，應(yīng)避免重復(fù)振搗，防止過(guò)振應(yīng)加強(qiáng)檢查模板支撐的穩(wěn)定性和接縫的密合情況，防止在振搗混凝土過(guò)程中產(chǎn)生漏漿。5.2.6應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸和鋼筋間距情況，合理選擇振搗工藝,選擇不同型號(hào)的振搗工具，如振搗棒直徑、頻率等。為確保鋼筋保護(hù)層混凝土質(zhì)量，應(yīng)選用小直徑的振搗棒或采用人工鏟對(duì)保護(hù)層混凝土進(jìn)行專門振搗和鏟實(shí)。5.2.7表層混凝土振搗完成后，應(yīng)及時(shí)修整、抹平混凝土裸露面，待定漿后再抹第二遍并壓光或拉毛。抹面時(shí)嚴(yán)禁灑水，并防止過(guò)度操作影響表層混凝土的質(zhì)量。尤其寒冷地區(qū)受凍融作用的混凝土和暴露于干旱地區(qū)的混凝土，更要注意施工抹面工序質(zhì)量的保證。5.3插入式振搗棒操作要點(diǎn)：5.3.1振動(dòng)棒一般應(yīng)安放在牢固的腳手板上，不應(yīng)在啟動(dòng)狀態(tài)下放置于模板支撐或鋼筋上。不得將軟軸插入到混凝土內(nèi)部和使軟軸折成硬彎。應(yīng)避免振動(dòng)棒碰撞模板、鋼筋吊環(huán)、預(yù)埋件等。振動(dòng)棒與模板的距離不應(yīng)大于其作用半徑的0.5倍。5.3.2使用振動(dòng)棒時(shí)，前手應(yīng)緊握在振動(dòng)棒上端約50cm處，以控制插入點(diǎn)，后手扶正軟軸，前后手相距40cm～50cm左右，使振動(dòng)棒自然沉入混凝土內(nèi)。插入式振動(dòng)器操作時(shí)，應(yīng)做到“快插慢拔”?！翱觳濉笔菫榱朔乐够炷帘韺酉日駥?shí)，而下層混凝土發(fā)生分層，離析現(xiàn)象?！奥巍笔菫榱耸够炷夏芴顫M振動(dòng)捧抽出時(shí)形成的“空隙”，防止形成空洞。5.3.3振動(dòng)棒插入混凝土后，應(yīng)上下移動(dòng)變換位置，幅度為5cm～10cm，以利于排出混凝土中空氣，振搗密實(shí)。每插點(diǎn)應(yīng)掌握好振搗時(shí)間，過(guò)短過(guò)長(zhǎng)都不利，每點(diǎn)振搗時(shí)間一般為20s～30s，使用高頻振動(dòng)器時(shí)，也不應(yīng)少于10s。待混凝土表面基本液化泛出灰漿，不再下沉、不再出現(xiàn)氣泡時(shí)，方可撥出振動(dòng)棒。5.3.4振動(dòng)棒插入點(diǎn)布置應(yīng)排列均勻，可采用“行列式”或“交錯(cuò)式”，按順序移動(dòng)，不應(yīng)混用，以免造成混亂而發(fā)生漏振。每次移動(dòng)位置的距離應(yīng)不大于振動(dòng)器作用半徑（R）的1.5倍。振動(dòng)棒的作用半徑（通常為振動(dòng)棒半徑的8倍～10倍）一般為300mm～400mm。5.3.5棒振搗應(yīng)垂直地插入新澆筑混凝土內(nèi)，并進(jìn)入尚未凝固的前一層混凝土50~100mm。振搗過(guò)程中振搗棒與側(cè)模應(yīng)保持50~100mm的距離。5.4混凝土養(yǎng)護(hù)：5.4.1混凝土振搗完畢，應(yīng)及時(shí)采取適當(dāng)?shù)谋乇翊胧?duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。當(dāng)新澆混凝土具有暴露面時(shí)，應(yīng)先將暴露面混凝土抹平，再用麻布、草簾等將暴露面覆蓋，并及時(shí)采取噴霧灑水等措施對(duì)混凝土進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)7d以上。待噴霧灑水養(yǎng)護(hù)7d以上且水泥水化熱峰值過(guò)后，若需撤除麻布或草簾，應(yīng)再用塑料薄膜將暴露面緊密覆蓋14d以上（塑料薄膜與混凝土表面之間不得留有空隙），或蓄水養(yǎng)護(hù)混凝土14d以上，直至下道施工工序?yàn)橹埂?.4.2當(dāng)混凝土強(qiáng)度滿足拆模要求，且芯部混凝土與表層混凝土之間的溫差、表層混凝土與環(huán)境之間的溫差均不大于20℃時(shí)，方可拆模。5.4.3拆模后，應(yīng)迅速采取切實(shí)措施對(duì)新暴露混凝土進(jìn)行后期養(yǎng)護(hù)。采用草簾等材料將暴露面混凝土覆蓋或包裹，以便使混凝土表面保持潮濕狀態(tài)，再用塑料布或篷布等將麻布、草簾等保濕材料包覆（裹）完好。包覆（裹）期間，包覆（裹）物應(yīng)完好無(wú)損，彼此搭接完整，內(nèi)表面應(yīng)具有凝結(jié)水珠。包覆（裹）養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于56d。在寒季和炎熱季節(jié)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)谋兀ê荆└魺?夏季）措施，防止混凝土表面溫度受環(huán)境因素影響（如曝曬、氣溫驟降等）而發(fā)生劇烈變化，保證養(yǎng)護(hù)期間混凝土的芯部與表層、表層與環(huán)境之間的溫差不超過(guò)20℃。新澆筑的混凝土與流動(dòng)的地表水相接觸前，應(yīng)采取臨時(shí)保護(hù)措施，保證混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上方可拆除保護(hù)措施，且同時(shí)采取上述保溫保濕措施對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)結(jié)束后應(yīng)及時(shí)回填，尤其在寒冷環(huán)境下施工，基坑的回填一定要及時(shí)。5.4.4在任一養(yǎng)護(hù)時(shí)間，淋注于混凝土表面的養(yǎng)護(hù)水與表面混凝土之間的溫差不得大于15℃。5.4.5混凝土養(yǎng)護(hù)期間，應(yīng)對(duì)有代表性的結(jié)構(gòu)進(jìn)行溫度監(jiān)控，定時(shí)測(cè)定混凝土芯部溫度、表層溫度以及環(huán)境氣溫等參數(shù)，并根據(jù)混凝土溫度和環(huán)境參數(shù)的變化情況及時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)制度，嚴(yán)格控制混凝土的內(nèi)外溫差滿足要求。施工過(guò)程中必須有切實(shí)可行的執(zhí)行方案，對(duì)此涉及混凝土質(zhì)量的問(wèn)題要有100％的認(rèn)識(shí)。5.4.6混凝土拆模及養(yǎng)護(hù)期間，應(yīng)對(duì)混凝土的拆模過(guò)程和養(yǎng)護(hù)過(guò)程作詳細(xì)的記錄。5.5拆模：5.5.1混凝土拆模時(shí)的強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。5.5.2芯?；蝾A(yù)留孔洞的內(nèi)模應(yīng)在混凝土強(qiáng)度能保證構(gòu)件和孔洞表面不發(fā)生塌陷和裂縫時(shí)，方可拆除。5.5.3混凝土的拆模時(shí)間除需考慮拆模時(shí)的混凝土強(qiáng)度應(yīng)滿足規(guī)定的要求外，還應(yīng)考慮拆模時(shí)混凝土的溫度不能過(guò)高（由水泥水化熱引起），以免混凝土接觸空氣時(shí)降溫過(guò)快而開(kāi)裂，更不能在此時(shí)澆注涼水養(yǎng)護(hù)。混凝土內(nèi)部開(kāi)始降溫以前以及混凝土內(nèi)部溫度最高時(shí)不得拆模。5.5.4一般情況下，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件芯部混凝土與表層混凝土之間的溫差、表層混凝土與環(huán)境之間的溫差大于20℃（截面較為復(fù)雜時(shí)，溫差大于15℃）時(shí)不宜拆模。大風(fēng)或氣溫急劇變化時(shí)不宜拆模。在寒冷季節(jié)，若環(huán)境溫度低于0℃時(shí)不宜拆模。在炎熱和大風(fēng)干燥季節(jié)，應(yīng)采取逐段拆模、邊拆邊蓋的拆模工藝。5.5.5拆模宜按立模順序逆向進(jìn)行，不得損傷混凝土，并減少模板破損。當(dāng)模板與混凝土脫離后，方可拆卸、吊運(yùn)模板。5.5.6拆除臨時(shí)埋設(shè)于混凝土中的木塞和其它預(yù)埋部件時(shí)，不得損傷混凝土。5.5.7拆除模板時(shí)，不得影響或中斷混凝土的養(yǎng)護(hù)工作。5.5.8拆模后的混凝土達(dá)到100%的設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可承受全部設(shè)計(jì)荷載。參考文獻(xiàn)

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3,《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性》---金偉良趙羽習(xí)著科學(xué)出版社北京2002年9月第一版ISBN7-03-010748-9

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