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四川工程职业技术学院毕业论文摘要高性能混凝土由于具有高耐久性高工作性高强度和高体积稳定性等许多优良特性被认为是目前性能最为全面的混凝土至今已在不少重要工程中被采用特别是在桥梁高层建筑海港建筑等工程本文主要介绍了高性能混凝土发展背景及现状阐明了高性能混凝土的特性列举了高性能混凝土研究应用中的重要成果随着我国建筑向高层化大型化现代化的发展必将成为新世纪的重要建筑工程材料关键词高性能混凝土耐久性体积稳定性四川工程职业技术学院毕业论文目录四川工程职业技术学院毕业论文高性能混凝土的研究与发展一高性能混凝土产生的背景和研究现状一背景当代大跨高层海洋军事工程结构的发展对混凝土提出的更高的要求处在恶劣环境下既有建筑不断劣化退化导致过早失效甚至出现恶性事故造成巨大损失原材料生产开采造成的生态环境恶化以及砂石料枯竭资源短缺严重影响进一步发展的严酷现实这就要求混凝土不断提高以耐久性为重点的各项性能多使用天然材料及工业废渣保护环境走可持续发展的道路高性能混凝土就是在这种背景下逐步发展的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也给环境带来威胁因此未来的混凝土必须减少水泥用量更多地利用各种工业废渣作为其原材料充分考虑废弃混凝土的再生利用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针对混凝土的过早劣化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从世纪年代开始各国混凝土结构设计规范中逐渐突出了耐久设计的考虑从只重视强度设计向强度与耐久性并重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高性能混凝土的发展有以下几个方向绿色高性能混凝土绿色高性能混凝土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四川工程职业技术学院毕业论文超高性能混凝土超高性能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我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与普通混凝土相比高性能混凝土具有如下独特的性能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工作性坍落度是评价混凝土工作性的主要指标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四川工程职业技术学院毕业论文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三高性能混凝土发展和应用中所面临的问题在高性能混凝土的应用过程中也存在一些问题在高性能混凝土的原材料方面我国水泥质量不稳定离散性大在骨料方面粗骨料质量低劣含泥量大级配较差细骨料细度模数不合要求在外加剂和外掺料的选择上尚缺乏充分的适用性的研究在高性能混凝土的施工过程中施工人员的技术水平有限养护措施不到位使的密实性和质量不稳定在高性能混凝土的耐久性方面由于高性能混凝土微管中水分的蒸发与凝聚而产生的收缩使混凝土表面产生裂缝这对的抗碳化抗冻融循环作用以及抗氯离子扩散等都是不利的高性能混凝土的水泥用量高水灰比低硬化后长期处于水中时水分通过微管扩散到内部未水化的水泥粒子进一步水化产生微膨胀也会使混凝土表面产生裂缝为各种有害介质渗透提供通道给氯离子侵入碱骨料反应的发生和钢筋锈蚀创造可能在高性能混凝土的设计方面由于高性能混凝土的后期强度增长不及普通混凝土而且脆性大需要特别注意同时在高性能混凝土的研究方面现在的研究以实验室研究为主但是实验室的情况与实际工况相差较大这不利于今后高性能混凝土的推广应用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四川工程职业技术学院毕业论文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硅粉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二配合比设计控制要点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使用粉煤灰等矿物掺和料并不是单纯地考虑四川工程职业技术学院毕业论文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四川工程职业技术学院毕业论文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四川工程职业技术学院毕业论文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四川工程职业技术学院毕业论文参考文献吴中伟高性能混凝土北京中国铁道出版社吴中伟廉慧珍高性能混凝土北京中国铁道出版社丁大钧高性能混凝土及其在工程中的应用北京机械工业出版社俞瑞堂高性能混凝土的发展与展望水利水电工程设计陈肇元等混凝土结构耐久性设计与施工指南北京中国建筑工业出版社卞春丽梁晓平高性能混凝土技术特点及应用山西建筑陈家辉高性能混凝土应用现状及其前景广东土木与建筑