高性能混凝土技术发展毕业论文.doc

黑龙江大学毕业论文高性能混凝土技术发展与应用初探专业姓名学号指导教师2019年10月28日高性能混凝土技术发展与应用初探摘要本文主要介绍了高性能混凝土发展的历史背景及目前国内外的研究现状阐明了高性能混凝土的特性由于影响高性能混凝土性能的因素很多本文结合工程实践应用从原材料配合比设计生产施工技术等技术环节出发初步探讨了高性能混凝土的配制施工技术探讨研发绿色混凝土的必要性并对高性能混凝土的发展趋势作出展望关键词高性能混凝土原材料配合比质量控制绿色混凝土目录引言一高性能混凝土产生的背景和研究现状一背景二研究现状及发展方向二高性能混凝土的性能研究和应用分析一高性能混凝土的概念二高性能混凝土的性能特点三高性能混凝土质量与施工控制一高性能混凝土原材料及其选用二高性能混凝土的配合比设计高性能混凝土配制目标和影响因素高性能混凝土配合比设计高性能混凝土配合比参数的选择三高性能混凝土的施工控制四高性能混凝土的特点一高耐久性能二高工作性能三其他五研发绿色高性能混凝土的必要性六高性能混凝土的发展前景七结论八参考文献九致谢27高性能混凝土技术发展与应用初探引言高性能混凝土简写为是一种新型高技术混凝土是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土它以高性能作为设计的主要指标具有高耐久性高强度与高工作性能高流动性高粘聚性高可浇筑性总而言之是一种高技术混凝土高性能混凝土以其高耐久性高工作性以及高强度特性进入人们的视野一高性能混凝土产生的背景和研究现状一背景传统的混凝土已有近年的历史是近代使用最广的建筑材料也是当前最大宗的人造材料据不完全统计世界水泥产量已超过亿吨折合混凝土不少于亿立方米水泥混凝土与其他常用建筑材料如钢铁木材塑料等相比生产能耗低原料来源广工艺简单因而生产成本低并具有耐久防火适应性强应用方便等特点近百年来混凝土的发展趋势是强度不断提高年代平均为年代约为年代约为年代已上升到发达国家越来越多地使用以上的高强混凝土廉慧珍阎培渝世纪的混凝土及其面临的几个问题随着现代科学技术和生产的发展各种超长超高超大型混凝土构筑物以及在严酷环境下使用的重大混凝土结构如高层建筑跨海大桥海底隧道海上采油平台核反应堆有毒有害废物处置工程等的建造需要在不断增加这些混凝土工程施工难度大使用环境恶劣维修困难因此要求混凝土不但施工性能要好尽量在浇筑时不产生缺陷更要耐久性好使用寿命长混凝土作为用量最大的人造材料不能不考虑它的使用对生态环境的影响传统混凝土的原材料都来自天然资源每用水泥大概需要以上的洁净水砂以上的石子每生产硅酸盐水泥约需石灰石和大量燃煤与电能并排放而大气中浓度增加是造成地球温室效应的原因之一尽管与钢材铝材塑料等其它建筑材料相比生产混凝土所消耗的能源和造成的污染相对较小或小得多混凝土本身也是一种洁净材料但由于它的用量庞大过度开采矿石和砂石骨料已在不少地方造成资源破坏并严重影响环境和天然景观有些大城市现已难以获得质量合格的砂石另一方面由于混凝土过早劣化如何处置费旧工程拆除后的混凝土垃圾也给环境带来威胁实践证明绿色混凝土可以彻底解决城市垃圾和污泥问题是保护生态环境实现零污染最为有效的途径因此未来的混凝土必须从根本上减少水泥用量必须更多地利用各种工业废渣作为其原材料必须充分考虑废弃混凝土的再生利用未来的混凝土必须是高性能的尤其是耐久的耐久和高强都意味着节约资源高性能混凝土正是在这种背景下产生的二研究现状及发展方向世纪年代开发应用高效减水剂后使混凝土技术进入了高强度与高流态的新领域世纪年代的粉体工程进一步使混凝土进入了高性能时代我国近年来在铁路公路桥梁建设中高层建筑及机场建设等工程中已广泛应用高性能混凝土混凝土也在工程中试点应用在国际上强度为甚至大于的高性能混凝土在工程中都获得了应用然而工程经验证明许多工程如桥梁道路海港和污水建筑物混凝土结构的过早破坏其原因不是强度不够而是耐久性不足由于修复损坏的混凝土建筑物的费用昂贵如以美国为例每年劣化混凝土的维修费用达亿美元之多这使很多设计者意识到混凝土耐久性的重要性人们开始考虑能否采用使用年限较长的高性能混凝土结构例如使用年限不是年而是年针对混凝土的过早劣化发达国家在世纪年代中期掀起了一个以改善混凝土材料耐久性为主要目标的高性能混凝土开发研究的高潮并得到了各国政府的重视进入世纪后代以后混凝土结构耐久性设计方法成为土木工程领域中的研究重点针对不同环境类别的侵蚀作用提出材料性能劣化的理论或经验模式并据此估算结构的使用寿命成为发展和研究耐久性设计方法的主流目前高性能混凝土的发展有以下几个方向绿色高性能混凝土水泥混凝土是当代最大宗的人造材料对资源能源的消耗和对环境的破坏十分巨大与可持续发展的要求背道而驰绿色高性能混凝土研究和应用较多的是粉煤灰混凝土粉煤灰混凝土与基准混凝土相比大大提高了新拌混凝土的工作性能明显降低混凝土硬化阶段的水化热提高混凝土强度特别是后期强度而且节约水泥减少环境污染成为绿色高性能混凝土的代表性材料超高性能混凝土超高性能混凝土如活性粉末混凝土其特点是高强度抗压强度高达且具有高密实性已在军事核电站等特殊工程中成功应用智能混凝土智能混凝土是在混凝土原有的组分基础上复合智能型组分使混凝土材料具有自感知自适应自修复特性的多功能材料对环境变化具有感知和控制的功能随着损伤自诊断混凝土温度自调节混凝土仿生自愈合混凝土等一系列机敏混凝土的出现为智能混凝土的研究发展和智能混凝土结构的研究应用奠定了基础二高性能混凝土的性能研究和应用分析一高性能混凝土的概念高性能混凝土是近余年发展起来的一种新型混凝土欧洲混凝土学会和国际预应力混凝土协会将定义为水胶比低于的混凝土在日本将高流态的自密实混凝土即免振混凝土称为中国土木工程学会高强与高性能混凝土委员会将定义为以耐久性和可持续发展为基本要求并适合工业化生产与施工的混凝土虽然在不同的国家不同的学者或工程技术人员对的理解有所不同比如美国学者更强调高强度和尺寸稳定性欧洲学者更注重耐久性而日本学者偏重于高工作性但是他们的基本点都是高耐久性这方面的认识是一致的二高性能混凝土的性能特点耐久的混凝土必须能抵抗风化作用化学侵蚀磨耗和其他破坏过程这表示高性能混凝土不仅应有高强度而且应具有高刚度体积变化小实际上不透水氯离子难以渗透高弹性模量收缩徐变小热应变小等特点因此高性能混凝土在组成和结构上与普通混凝土应有所不同首先应具有以下特点耐久性高效减水剂和矿物质超细粉的配合使用能够有效的减少用水量减少混凝土内部的空隙能够使混凝土结构安全可靠地工作年以上是高性能混凝土应用的主要目的2工作性坍落度是评价混凝土工作性的主要指标HPC的坍落度控制功能好在振捣的过程中高性能混凝土粘性大粗骨料的下沉速度慢在相同振动时间内下沉距离短稳定性和均匀性好同时由于高性能混凝土的水灰比低自由水少且掺入超细粉基本上无泌水其水泥浆的粘性大很少产生离析的现象力学性能由于混凝土是一种非均质材料强度受诸多因素的影响水灰比是影响混凝土强度的主要因素对于普通混凝土随着水灰比的降低混凝土的抗压强度增大高性能混凝土中的高效减水剂对水泥的分散能力强减水率高可大幅度降低混凝土单方用水量在高性能混凝土中掺入矿物超细粉可以填充水泥颗粒之间的空隙改善界面结构提高混凝土的密实度提高强度体积稳定性高性能混凝土具有较高的体积稳定性即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热硬化后期具有较小的收缩变形经济性高性能混凝土较高的强度良好的耐久性和工艺性都能使其具有良好的经济性高性能混凝土良好的耐久性可以减少结构的维修费用延长结构的使用寿命收到良好的经济效益高性能混凝土的高强度可以减少构件尺寸减小自重增加使用空间良好的工作性可以减少工人工作强度加快施工速度减少成本前苏联学者研究发现用的高性能混凝土替代的混凝土可以节约的钢材和的水泥虽然本身的价格偏高但是其优异的性能使其具有了良好的经济性概括起来说高性能混凝土就是能更好地满足结构功能要求和施工工艺要求的混凝土能最大限度地延长混凝土结构的使用年限降低工程造价其次高性能混凝土的配制特点是低水胶比掺加高效减水剂和矿物细掺料故从组成和配比来看高性能混凝土还应具有以下特点水灰比按照提出的相图当水灰比时水泥全部水化后水泥石中含有水泥凝胶凝胶水毛细水和空隙而毛细水在混凝土中是可以扩散渗透的也就是说时混凝土中有毛细管存在抗渗性降低耐久性降低所以配制高性能混凝土时水灰比不应大于高效减水剂是降低混凝土中水灰比的必须材料也是高性能混凝土不可或缺的组分为使混凝土具有良好的工作性能高效减水剂除了具有高的减水率外还应具有有效控制塌落度损失的功能矿物掺合料是高性能混凝土的功能组分之一它可以填充水泥的空隙在相同的水胶比下能提高流动性硬化后也能提高强度更重要的是能改善混凝土中水泥石与集料的界面结构使混凝土的强度抗渗性与耐久性均得到提高对高性能混凝土有抗冻或其他要求时应掺加引气剂以及其他有关的外加剂如阻锈剂等三高性能混凝土质量与施工控制一高性能混凝土原材料及其选用细集料细集料宜选用质地坚硬洁净级配良好的天然中粗河砂其质量要求应符合普通混凝土用砂石标准中的规定砂的粗细程度对混凝土强度有明显的影响一般情况下砂子越粗混凝土的强度越高配制的混凝土用砂宜选用细度模数大于的中砂对于的混凝土用砂宜选用细度模数大于的中砂或粗砂粗集料高性能混凝土必须选用强度高吸水率低级配良好的粗集料宜选择表面粗糙外形有棱角针片状含量低的硬质砂岩石灰岩花岗岩玄武岩碎石级配符合规范要求由于高性能混凝土要求强度较高就必须使粗集料具有足够高的强度一般粗集料强度应为混凝土强度的倍倍或控制压碎指标值最大粒径不应大于以为佳这是因为较小粒径的粗集料其内部产生缺陷的几率减小与砂浆的粘结面积增大且界面受力较均匀另外粗集料还应注意集料的粒型级配和岩石种类一般采取连续级配其中尤以级配良好表面粗糙的石灰岩碎石为最好粗集料的线膨胀系数要尽可能小这样能大大减小温度应力从而提高混凝土的体积稳定性细掺合料配制高性能混凝土时掺入活性细掺合料可以使水泥浆的流动性大为改善空隙得到充分填充使硬化后的水泥石强度有所提高更重要的是加入活性细掺合料改善了混凝土中水泥石与骨料的界面结构使混凝土的强度抗渗性与耐久性均得到提高活性细掺合料是高性能混凝土必用的组成材料在高性能混凝土中常用的活性细掺合料有硅粉磨细矿渣粉粉煤灰天然沸石粉等粉煤灰是火电厂燃煤锅炉排出的烟道灰它能有效提高混凝土的抗渗性显著改善混凝土拌合物的工作性大掺量粉煤灰混凝土还对环境保护和节约资源有重要意义配制高性能混凝土的粉煤灰宜用含碳量低细度低需水量低的优质粉煤灰矿渣是高炉炼铁排出的熔融矿渣在高温状态下迅速水淬冷却而成的用于高性能混凝土的磨细矿渣细度大于水泥能提高混凝土的工作性和耐久性硅粉是电炉法生产硅铁合金所排放的烟道灰含量大于平均粒径约比表面积借助大剂量高效减水剂和强力搅拌作用可以填充到水泥或其他掺合料的间隙中去并且具有很高的活性在各种掺合料中对混凝土的增强作用最为显著是国际上制备超高强混凝土最通用的超细活性掺合料减水剂及缓凝剂由于高性能混凝土具有较高的强度且一般混凝土拌合物的坍落度较大左右在低水胶比一般一般的情况下要使混凝土具有较大的坍落度就必须使用高效减水剂且其减水率宜在以上有时为减少混凝土坍落度的损失在减水剂内还宜掺有缓凝的成份此外由于高性能混凝土水胶比低水泥颗粒间距小能进人溶液的离子数量也少因此减水剂对水泥的适应性表现更为敏感因大部分高性能混凝土施工时采用泵送故掺减水剂后混凝土拌合物的坍落度损失不能太快太大否则影响泵送矿物掺合料粉煤灰粉煤灰是燃烧煤粉的锅炉烟气中收集到的细微粉末又称飞灰其颗粒多呈球形表面光滑大量的实践证明掺用粉煤灰的混凝土其长期性能可得到大幅度的改善对延长构筑物的使用寿命有重要意义粉煤灰在混凝土中的主要作用包括以下几个方面填充骨料颗粒的空隙并包裹它们形成润滑层产生滚珠润滑效应对水泥颗粒起物理分散作用使其分布得更均匀粉煤灰和聚集在骨料颗粒周围的氢氧化钙结晶发生火山灰反应生成具有胶凝性质的产物加强了薄弱的过渡区对改善混凝土的各项性能有显著作用粉煤灰延缓了水化速度减小混凝土因水化热引起的温升对防止混凝土产生温度裂缝十分有利可减小混凝土温度开裂的危险同时由于加快了火山灰反应还可提高强度值得注意的是粉煤灰的水泥取代率对强度影响显著较好的早期强度和后期强度的水泥取代率应小于当粉煤灰掺量较低时只会对水泥早期水化热有影响但对龄期的水化热几乎没有影响硅粉简写又称硅灰是从生产硅铁或硅钢等合金所排放的烟气中收集到的颗粒极细的烟尘硅粉主要由非常微小表面光滑的玻璃态球形颗粒组成粒径为是水泥粒径的一般比表面积为主要化学成分为二氧化硅其含量在以上在混凝土中掺加少量硅粉或以硅粉取代部分水泥结合应用减水剂可使混凝土各方面的物理力学性能都得到显著提高硅粉的适宜掺量为水泥用量的硅粉的加入对混凝土的性能的影响主要有改善了新拌混凝土的粘聚性保水性提高了需水量提高了混凝土的强度增大了弹性模量和混凝土的干缩提高了混凝土的耐久性另外在配制硅粉混凝土时必须注意由于硅粉的需水量比水泥大在配制硅粉混凝土时一般要掺加减水剂在选择减水剂时应使之与所用的水泥具有相容性否则容易影响混凝土的工作性能同时根据减水剂性能及需求的减水需求来选择合适的掺量比表面积和活性含量是硅粉的重要指标硅粉比表面积越大活性含量越高硅粉性能越好配制硅粉混凝土需选择具有良好性能的硅粉硅粉混凝土的干缩一般比普通混凝土大配制高性能混凝土时应采取补偿收缩的措施如掺加粉煤灰等二高性能混凝土的配合比设计1高性能混凝土配制目标和影响因素设计思路有很大区别在以往的配合比设计方法中是按混凝土的强度等级要求计算水灰比而现在则是按耐久性的要求首先根据环境作用等级确定电通量指标由此来选择水胶比控制胶凝材料最小用量以及掺和料的比例由于客专隧道的衬砌和仰拱设计强度等级为或一般来说为满足电通量要求和水胶比限值要求混凝土的强度一般都是超强的胶凝材料用量及粉煤灰所占比例在进行配合比参数设计时为保证混凝土的耐久性混凝土中胶凝材料总量应处在一个适宜范围内不仅有最低限要求同时对于及以下混凝土胶凝材料总量不宜高于不宜高于铁路客运专线大力提倡使用粉煤灰矿渣粉等矿物掺和料与普通硅酸盐水泥一起作为胶凝材料使用粉煤灰等矿物掺和料并不是单纯地考虑降低混凝土成本首先是为了混凝土耐久性的需要特别是可以有效改善混凝土抵抗化学侵蚀的能力包括氯化物侵蚀硫酸盐侵蚀碱骨料反应等国内外的大量研究表明粉煤灰的掺量在以上时改善混凝土耐久性的效果较佳更有研究资料表明粉煤灰的最大掺量可达到左右在铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定中明确规定一般情况下矿物掺和料掺量不宜小于胶凝材料总量的当大于时混凝土的水胶比不得大于含气量的要求含气量的要求也是客运专线高性能混凝土与普通混凝土的重要区别之一以往工程仅在有抗冻要求时才考虑适当提高混凝土的含气量这是对混凝土耐久性的规律认识不足的表现实际上混凝土中适量的引气不仅能改善抗冻性同时可显著减轻混凝土的泌水性使水在拌合物中的悬浮状态更加稳定从而提高混凝土材料的均匀性和稳定性因此客运专线规定即使配制非抗冻混凝土时含气量也应不小于并且作为施工质量控制的必检项目之一为适当提高混凝土的含气量并获得较佳的减水和保塑效果可使用新型聚羧酸盐减水剂电通量指标该指标是客运专线对混凝土耐久性最重要最具体的指标目前我国尚无电通量试验的国家标准铁路行业电通量试验方法是以美国快速电量测定方法为基础制定的其所测指标可以最大程度地区分和评价混凝土的密实度而密实度正是影响混凝土耐久性最为关键的因素以往多是以抗渗性来评价混凝土的密实程度但实践证明抗渗试验只适合于判定较低强度等级混凝土的密实性当强度等级超过后抗渗等级几乎都能达到以上再往下试验比较困难这正是用电通量指标取代抗渗标号作为混凝土耐久性控制的主要原因混凝土的电通量主要取决于水胶比通过大量试验得到规律一般水胶比小于时基本可满足电通量小于的要求水胶比小于时基本可满足电通量小于的要求高性能混凝土配合比设计根据高性能混凝土的特点在配合比设计时应遵循以下法则灰水比法则混凝土的强度与水泥强度成正比与灰水比成正比灰水比一经确定不能随意变动这里的灰包括所有胶凝材料也可称为胶水比混凝土密实体积法则可塑状态混凝土的总体积为水水泥胶凝材料砂石的密实体积之和这一法则是计算混凝土配合比的基础最小单位用水量或最小胶凝材料用量法则在灰水比固定原材料一定的情况下使用满足工作性的最小加水量即最小的浆体量可得到体积稳定经济的混凝土最小水泥用量法则为降低温升提高混凝土抵抗环境因素侵蚀的能力在满足混凝土早期强度要求的前提下应尽量减少胶凝材料中的水泥用量高性能混凝土配合比参数的选择高性能混凝土的配合比参数主要有水胶比浆集比砂率和减水剂用量水胶比水灰比或水胶比不仅极大的影响混凝土的强度同时会极大的影响混凝土的抗渗性能和耐久性水灰比大的水泥石的毛细孔隙较大渗透性增加耐久性降低普通混凝土配合比设计技术规程中由于对耐久性有要求规定了最大水灰比与最小水泥用量对于高性能混凝土为达到低渗透性以保证混凝土的耐久性其水灰比不宜大于有研究表明硅酸盐水泥水化时结合水约占水泥重量的即在目前所用水泥和高效减水剂的条件下采用普通的拌合浇筑和养护技术措施最佳水灰比约为水灰比小于则水泥石达不到足够的密实程度因此高性能混凝土的水灰比取值范围应为如陕西钟佳墙采用的水胶比掺加级粉煤灰配制出的泵送达流动性混凝土浆集比水灰比确定以后胶凝材料总量就反映了水泥浆和集料的比例即浆集比试验证明中水泥浆集料的体积比宜为即为保证混凝土具有良好的流动性要求有较大的胶凝材料总用量但随胶凝材料用量的增加混凝土的弹性模量会有所下降混凝土的收缩也会有所增加根据经验的胶凝材料总量以不超过为宜并随混凝土强度等级的下降而减少但最少不能低于此外由于水灰比较低水泥用量较高时高性能混凝土会有较高的水化热温升较高容易引起体积变形产生温度裂缝因而从技术性能与经济上考虑需要掺加辅助胶凝材料以减少混凝土的温升和干缩提高抗化学侵蚀的能力增加密实度并降低成本一般以的辅助胶凝材料取代水泥可以单独掺加硅灰矿渣粉煤灰也可以掺加硅灰与粉煤灰或硅灰与矿渣的混合物砂率在水泥浆量一定的情况下细集料对混凝土配合比的影响比粗集料更为显著重量一定时细集料的表面积比粗集料大得多所有集料的表面都需要有胶凝材料浆体包裹因而砂的颗粒级配以及砂率的大小均对浆体的需要量有直接的影响高性能混凝土胶凝材料用量较大若细集料用料较少粗集料用量较大则可以减少浆体用量比较经济也可以获得较高的强度故在和易性能满足施工要求的条件下可以选择较小的适宜的砂率认为应用适当的粗集料水泥浆集料的体积比为的条件下可以制造出尺寸稳定性好的高性能混凝土在粗集料最大粒径为时推荐的砂率为通过对国外典型工程和实验室配合比的统计发现对于抗压强度为的高性能混凝土砂率大多在范围内当强度在之间时砂率主要集中在之间且随混凝土强度的增高砂率呈减少的趋势如内蒙古杭美艳采用的砂率掺加的超细矿渣配制出的高性能混凝土减水剂掺量在上述低水灰比的条件下要拌制高施工性能的混凝土是十分困难的必须要应用高效减水剂高效减水剂具有较强的分散作用其减水率可以高达以上在水泥用量大或水泥颗粒相对较细时分散作用更为显著高效减水剂的掺量一般以水泥质量的左右较为适宜或者掺加的高效减水剂和左右的木质素磺酸钙以适当控制混凝土的坍落度损失当胶凝材料用量较大时高效减水剂的掺量需要增加三高性能混凝土的施工控制搅拌混凝土原材料应严格按照施工配合比要求进行准确称量称量最大允许偏差应符合下列规定按重量计胶凝材料水泥掺合料等外加剂骨料拌合用水应采用卧轴式行星式或逆流式强制搅拌机搅拌混凝土采用电子计量系统计量原材料搅拌时间不宜少于也不宜超过炎热季节或寒冷季节搅拌混凝土时必须采取有效措施控制原材料温度以保证混凝土的入模温度满足规定运输应采取有效措施保证混凝土在运输过程中保持均匀性及各项工作性能指标不发生明显波动应对运输设备采取保温隔热措施防止局部混凝土温度升高夏季或受冻冬季应采取适当措施防止水分进入运输容器或蒸发浇筑混凝土入模前应采用专用设备测定混凝土的温度坍落度含气量水胶比及泌水率等工作性能只有拌合物性能符合设计或配合比要求的混凝土方可入模浇筑混凝土的入模温度一般宜控制在混凝土浇筑时的自由倾落高度不得大于当大于时应采用滑槽串筒漏斗等器具辅助输送混凝土保证混凝土不出现分层离析现象混凝土的浇筑应采用分层连续推移的方式进行间隙时间不得超过不得随意留置施工缝新浇混凝土与邻接的己硬化混凝土或岩土介质间浇筑时的温差不得大于振捣可采用插入式振动棒附着式平板振捣器表面平板振捣器等振捣设备振捣混凝土振捣时应避免碰撞模板钢筋及预埋件采用插入式振捣器振捣混凝土时宜采用垂直点振方式振捣每点的振捣时间以表面泛浆或不冒大气泡为准一般不宜超过避免过振若需变换振捣棒在混凝土拌合物中的水平位置应首先竖向缓慢将振捣棒拔出然后再将振捣棒移至新的位置不得将振捣棒放在拌合物内平拖养护高性能混凝土早期强度增长较快一般天达到设计强度的天达到设计强度的因而混凝土早期养护特别重要通常在混凝土浇注完毕后采取以带模养护为主浇水养护为辅使混凝土表面保持湿润养护时间不少于天质量检验控制除施工前严格进行原材料质量检查外在混凝土施工过程中应对混凝土的以下指标进行检查控制混凝土拌合物水胶比坍落度含气量入模温度泌水率匀质性硬化混凝土标准养护试件抗压强度同条件养护试件抗压强度抗渗性电通量等如果材料选择与配合比设计正确高性能混凝土的耐久性在很大程度上决定于施工质量是否优良混凝土的制造和施工决定了混凝土的性能加料顺序正确拌和彻底均匀运输与搬运过程混凝土拌合物不离析振捣密实养护充分等均是保证高性能混凝土质量的重要因素高性能混凝土可以应用普通混凝土的施工设备进行施工但其施工质量控制应该更加严格配料计量误差要在允许的范围之内原材料质量变化的检查次数要增加混凝土的拌和要彻底均匀应保证新拌混凝土具有良好的施工性能特别强调的一个方面就是应具有适宜的和易性以保证满意的浇筑质量为利于浇筑通常需要较大的如的坍落度但由于胶凝材料用量大水灰比较小混凝土拌合物比较粘稠坍落度损失较快如果坍落度损失过大将不利于混凝土的浇筑密实和均匀化影响结构整体质量因此在高性能混凝土施工过程中除要求高效减水剂具有良好的控制塌落度损失性能外还应特别注意施工组织安排尽量减小混凝土塌落度损失此外由于高强和高性能混凝土均有较高的水化温升根据混凝土成分和环境条件的不同大约在浇筑后到达最高温度所以施工一般不应过早拆模同时拆模后不宜立即移走模板应持续保护几小时以避免冷击同时正确的抹面和水养护是获得不透水表面的重要步骤对于低水灰比的不仅需要保持内部水分不蒸发还要注重从外部环境中补充水分应进行外界潮湿养护以保证混凝土充分水化提高混凝土的综合性能四高性能混凝土的特点一高耐久性能高性能混凝土的重要特点是具有高耐久性而耐久性则取决于抗渗性抗渗性又与混凝土中的水泥石密实度和界面结构有关由于高性能混凝土掺加了高效减水剂其水胶比很低水泥全部水化后混凝土没有多余的毛细水孔隙细化最可几孔径很小总孔隙率低再者高性能混凝土中掺加矿物质超细粉后混凝土中骨料与水泥石之间的界面过渡区孔隙能得到明显的降低而且矿物质超细粉的掺加还能改善水泥石的孔结构使其的孔含量得到明显减少矿物质超细粉的掺加也使得混凝土的早期抗裂性能得到了大大的提高以上这些措施对于混凝土的抗冻融抗中性化抗碱集料反应抗硫酸盐腐蚀以及其它酸性和盐类侵蚀等性能都能得到有效的提高据清华大学赵铁军童良等学者的研究成果显示高性能混凝土可保证下列安全使用期以混凝土材质变化为主要因素正常环境中200年重要建筑物在不利环境中100年英国海港油田平台明石大桥特殊用途300年法国核废料贮罐设计钢筋混凝土预期可能500年日本正在研究中完全可能二高工作性能高性能混凝土具有良好的流变学性能高流动性不泌水不离析能在正常施工条件下保证混凝土结构的密实性和均匀性对于某些结构的特殊部位如梁柱接头等钢筋密集处还可采用自流密实成型混凝土从而保证该部位的密实性这样就可以减轻施工劳动强度节约施工能耗三其它高性能混凝土具有较高的韧性良好体积稳定性和长期的力学性能稳定性高性能混凝土的高韧性要求其具有能较好地抵抗地震荷载疲劳荷载及冲击荷载的能力混凝土的韧性可通过在混凝土掺加引气剂或采用高性能纤维混凝土等措施得到提高高性能混凝土的体积稳定性表现在其优良的抗初期开裂性低的温度变形低徐变及低的自收缩变形虽然高性能混凝土的水灰比比较低但是如果将新型高效减水剂和增粘剂一起使用尽可能地降低单方用水量防止离析浇筑振实后立即用湿布或湿草帘加以覆盖养护避免太阳光照射和风吹防止混凝土的水分蒸发这样高性能混凝土早期开裂就会得到有效的抑制高性能混凝土掺加了粉的普通混凝土都得到了显著降低这对于大体积混凝土的温控和防裂十分有利国内已有研究表明对于外掺加粉煤灰的高性能混凝土不管是在标准养护还是在蒸压养护条件下其龄期的徐变度单位徐变应力的徐变值均小于同强度等级的普通混凝土高性能混凝土徐度度仅为普通混凝土的左右高性能混凝土长期的力学稳定性要求其在长期的荷载作用及恶劣环境侵蚀下抗压强度抗拉强度及弹性模量等力学性能保持稳定五研发绿色高性能混凝土的必要性年美国首先提出了高性能混凝土得到了世界各国和专家的认可法国政府组织包括政府研究机构高等院校建筑公司等单位开展了高性能混凝土的研究年法国公共工程部和教育与研究部又组织了为期年的国家研究项目高性能混凝土投人了万美元作为研究经费年美国联邦政府个机构联合提出了一个在基础设施施工中应用高性能混凝土的决议并决定在年投资亿美元进行研究绿色是绿色环保人类社会越发展对绿色环保的要求越迫切国外有位学者写一篇综述题为昨天和今天的水泥明天的混凝土文中指出世纪水泥工业应改名为水硬性胶凝材料工业而且应是一种绿色工业水泥和混凝土堪称为世界上耗用量最大的材料在我国尤其如此我国人多地少资源缺乏同时也是世界上能源消耗的大国以水泥和混凝土为例我国水泥的年产量大约亿吨占世界水泥产量的三分之一混凝土产量约亿世界混凝土年产量大约亿混凝土的大量使用需要大量水泥水泥的生产又极大地影响了环境直接影响子孙后代的生活所以绿色高性能的发展是事在必行绿色高性能混凝土的研究及使用即保护了环境又提高了混凝土的性能以粉煤灰为例现已研发与使用的绿色高性能混凝土绝大部分把粉煤灰作主要掺料粉煤灰是工业废料如不很好利用会对环境造成二次污染在绿色高性能混凝土中采用粉煤灰即解决了二次污染又降低了混凝土的成本同时提高了混凝土的性能主要表现在提高了混凝土的耐久性和工作性混凝土的评价已由高强度转为高性能高性能中耐久性是一个主要的评定标准混凝土不是一劳永逸的材料它也是随时间的增长环境的影响和使用情况直接影响其使用寿命一些发达国家面临这个问题我们国家也面临同样的问题年美国在提交国会国家公路与桥梁现状的报告中指出为了修理或更换现已存在缺陷的桥梁需投资亿美元如拖延维护进程费用将增至亿美元美国每年用于混凝土维修的费用大约亿美元我国是发展中国家在工程建设中基本没有维修费用工程费用主要在新建工程建国以来五六十年代的工程量大经过几十年的使用可以说需维修的工程量肯定也是巨大的费用是惊人的因此站在历史的角度站在发展的角度研究混凝土高性能的意义巨大六高性能混凝土的发展前景年月的高强与高性能混凝土会议上吴中伟院士首次出绿色高性能混凝土的概念并指出是混凝土的发展方向更是混凝土的未来提高混凝土的绿色度可以节约更多的资源与能源将对环境的破坏减到最小人类已经进入世纪混凝土应该更多地掺加工业废渣掺和料更多地节约水泥有更高的强度和耐久性高性能混凝土具有下列特征更多地节约熟料水泥降低能耗与环境污染更多地掺加工业废料为主的细掺料更大地发挥混凝土的高性能优势减少水泥与混凝土的用量因此高性能混凝土本身就可成为绿色混凝土事实上许多工程如大体积水工建筑基础等对强度要求不高但对耐久性工作性体积稳定性低水化热等有很高要求都应采用例如日本跨海明石大桥基墩混凝土万要求高耐久性高抗冲刷性与低升温而强度只要求使用的就是掺加了复合外加剂与复合细掺料的由此可见高性能混凝土并不一定强调高强我国目前也己完成了普通混凝土的高性能化的研究和应用因此传统的的应用范围可以进一步扩大可以将欧美对强度的低限降低到左右原则是只要不损害混凝土的内部结构如孔结构水化物结构与界面结构等保证混凝土具有良好的耐久性与体积稳定性纳米混凝土再生混凝土免振捣自密实高性能混凝土等都是绿色高性能混凝土绿色高性能混凝土已被广泛应用于市政工程民用建筑和工业建筑与普通混凝土相比高性能混凝土具有更好的施工性能和耐久性同时可以更多地利用工业废渣及其它废弃物有良好的经济指标和环保意义因此绿色高性能混凝土是混凝土的发展方向随着的开发和应用建筑对生态环境产生的影响正引起社会的关注建筑物在建造和运行的过程中需消耗大量的自然资源和能源并对环境产生不同程度的影响有专家指出作为建筑工业主要原料的水泥实际上是一种不可持续发展的产品因此高性能混凝土的技术核心是在限制水泥用量以获得混凝土高性能的同时坚持其可持续性的发展原则世纪前后吴中伟等提出了绿色混凝土的概念在高性能混凝土的基础上增加了三个含义节约资源能源不破坏环境更有利于环境可持续发展既要满足当代人的需求又不危害后代人满足其需要的能力大力开展绿色高性能混凝土的研究和应用高性能混凝土具有普通混凝土无法比拟的优良性能对混凝土的发展将起重要作用并为的发展指明了非常明确的方向七结论探讨了高性能混凝土配合比设计的基本要求和技术途径主要从原材料的选择配合比参数的合理确定等方面进行了阐述通过掺入矿物微细粉和高性能化学外加剂的技术途径来配制高性能混凝土既可改善混凝土的性能又能降低生产成本有利于高性能混凝土的推广应用文中提出的设计方法具有准确简捷适用范围广及程序化的特点采用此方法配制的混凝土具有良好的工作性力学性及耐久性通过对高性能混凝土抗冻性能试验研究可得出以下结论混凝土的抗冻性主要与所引入的空气含量气泡的质量混凝土强度和水胶比等因素密切相关高性能混凝土的含气量宜为这样配制的混凝土具有次以上的抗冻性能高性能混凝土的抗冻性能与外加剂密切相关外加剂的掺量存在一个最优值本试验中最优掺量在之间如今我国发展形势一片良好但是要使在建筑工程中推广使用还需一个认识和实践的过程随着我国建筑基础建设的不断增强必将成为新世纪的重要建筑工程材料有关资料显示我国的混凝土工业在污染防治与能源消耗控制方面与发达国家还存在着相当的差距还有许多艰巨的任务要完成我们必须高度重视保护生态环境的意义坚持科学的发展战略全力发展绿色高性能混凝土发展的过程必须有政府的控制管理和法律法规的保障必须有企业的自律和积极参与必须有科技的投入和创新有了这些我们可以相信混凝土的未来是绿色的参考文献廉慧珍阎培渝世纪的混凝土及其面临的几个问题张射墟黄祖华生态水泥的特性与应用中国建材吴中伟廉慧珍高性能混凝土北京中国铁道出版社冯乃谦编著高性能混凝土北京中国建筑工业出版社普通混凝土配合比设计规程中国建筑工业出版社钟佳墙刘凯等级粉煤灰在泵送大流动性混凝土中的试验研究第三届全国商品混凝土大会论文集杭美艳赵根田高春彦用超细矿渣微粉配制混凝土的研究混凝土张传仓杨利民等大体积混凝土测温技术工程实践应用混凝土赵铁军高性能混凝土的渗透性研究博士学位论文北京清华大学童良混凝土中碱集料反应研究博士后研究工作报告北京清华大学吴中伟高性能混凝土绿色混凝土混凝土与水泥制品高长明国际水泥工业最新技术进展及预测水泥技术汪澜论水泥工业能源消耗控制战略中国水泥致谢本论文从立题到论文撰写整个过程都是在指导教师的悉心指导下完成的特别是指导教师在学习上思想上都给予我极大的关怀和帮助在传授我知识的同时更注重培养我解决问题的思路和方法及创新能力为我今后学习和工作打下了坚实的基础并开阔了我的视野指导教师敏捷的思维和孜孜不倦的探索精神是我永远学习的榜样我所取得的每一点进步无不凝聚着指导教师的心血我将最诚挚的谢意奉献给我的指导教师