建筑工程系大学毕业设计论文.doc

大学成人教育本科毕业论文名称专业班级学生姓名指导教师年月日大学成人教育学院理工学学科毕业设计总评分成绩表专业班级学号学生姓名课题名称毕业设计工作起止日期年月日至年月日项目内容指导老师答辩小组权重得分权重得分平时成绩学习工作态度及完成任务情况独立工作分析与解决问题能力及实验技能设计质量内容是否正确论证是否严密条理是否清晰有无创见性语句通顺文字工整图纸齐全正确合理整洁图表正确数据处理与计算分析能力答辩成绩毕业答辩陈述情况回答问题小计导设师计对的毕评业语指导教师签字年月日答业辩设小计组的对评毕语评审签字答辩组长签字年月日总评成绩评阅组长签字年月日注本表由指导教师答辩小组评阅小组分别填写不签字无效摘要随着我国改革开放和现代化进程的加快我国的建设规模正日益增大如何保证建筑工程质量的同时也能使工程能长久的安全使用下去日益受到各级政府和社会各界的广泛关注在众多的土木工程建设中混凝土的应用面之广使用次数之多是很少见的尤其中近年来一种较新的混凝土技术正在快速发展并且运用到许多实际工程项目中那就是高性能混凝土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全世界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列举了高性能混凝土在国内外研究应用中的重要成果并对其发展趋势作出展望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三高性能混凝土发展和应用中所面临的问题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配合比设计控制要点设计思路有很大区别胶凝材料用量及粉煤灰所占比例含气量的要求电通量指标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它五绿色高性能混凝土一研发绿色高性能混凝土的必要性二绿色高性能混凝土的可行性三绿色高性能混凝土的发展六高性能混凝土的发展前景七结论参考文献错误未定义书签致谢高性能混凝土的研究与发展现状引言从年波特兰水泥发明开始混凝土材料至今已有多年的历史以水泥为胶结材的混凝土也取得了具大的发展由普通混凝土向高性能混凝土发展从世纪以来混凝土就己成为房屋建筑桥梁水利公路等现代工程结构首选材料混凝土作为土木工程中最大宗的人造材料其用量巨大据统计当今我国每年混凝土用量约并且随着我国近年来工业化城市化进程的加快其用量将继续快速增长人类进入世纪随着科学技术的快速发展一种又一种新型混凝土涌现出来混凝土能否长期作为最主要的建筑结构材料其本身必须具有高强度高工作性高耐久性等性能因此高性能混凝土是现代混凝土技术发展的必然结果是混凝土的发展方向高性能混凝土是世纪年代末年代初一些发达国家基于混凝土结构耐久性设计提出的一种全新概念的混凝土它以耐久性为首要设计指标这种混凝土有可能为基础设施工程提供年以上的使用寿命区别于传统混凝土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全世界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中显示出其独特的优越性在工程安全使用期经济合理性环境条件的适应性等方面产生了明显的效益因此被各国学者所接受被认为是今后混凝土技术的发展方向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退役甚至出现恶性事故造成巨大损失的严重后果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出现并逐步完善与发展的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绿色高性能混凝土一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二绿色高性能混凝土的可行性绿色高性能混凝土是混凝土发展的方向是我国国情的需要是建筑工程发展的需要是为了子孙后代造福的需要年建设部发布了关于进一步做好建筑业项新技术推广应用的通知建质号文件中第项既是高性能混凝土技术建设部部长汪光熹在第届国际智能绿色节能大会上表示中国将大力开展科技创新以支援和促进行业发展将对既有建筑节能改造成套技术低能耗大型公关建筑技术等加快技术公关推动以节能节地节水节材和环保为核心的建筑技术发展逐步提高绿色建筑比重因此研发绿色高性能混凝土体现科学发展观是利国利民惠及子孙之事上述这些都为绿色高性能混凝土的研究与应用打下了良好的基础三绿色高性能混凝土的发展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六高性能混凝土的发展前景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基于上述特点高性能混凝土成为我国近期混凝土技术的主要发展方向致谢在大学的三年学习生涯即将结束在此论文的完成之际首先非常感谢老师的关心与指导感谢土木工程系的所有老师