高性能砼基本知识.

2019/12/14主要内容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高性能混凝土的应用2019/12/14一、高性能混凝土基本概念2019/12/14★据统计：在正常工作条件下，混凝土结构从建成到拆除重建的周期平均为40～50年。2019/12/14★开裂的铁路桥梁和涵洞2019/12/14★石家庄百孔桥大桥—盐的腐蚀★青藏公路桥梁墩柱冻融剥蚀2019/12/14★混凝土结构冻融剥蚀和硫酸盐侵蚀破坏2019/12/14为什么现代混凝土结构不耐久？◆水泥质量—过细、水化过快(C3A)◆水泥用量—过多◆水灰比—过大◆混凝土早期强度—过高◆外加剂—过乱◆施工质量—较差出路？出路??2019/12/141.高性能混凝土的定义《高性能混凝土应用技术规程》（中国工程建设标准化协会标准CECS207-2006）定义：采用常规材料和生产工艺，能保证混凝土结构所要求的各项力学性能，并具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土。2019/12/142.高性能混凝土的独特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：具有一定的强度和高抗渗能力，但不一定具有高强度，中低强度也可。有良好的工作性，拌合物具有较高的流动性，混凝土在成型过程中不分层、不离析，易充满模型；泵送混凝土、自密实混凝土还具有良好的可泵性、自密实性能。使用寿命长。对于一些特殊工程的特殊部位，控制结构设计的并不是混凝土强度，而是耐久性，能够使混凝土结构安全可靠的工作50-100年以上，是高性能混凝土应用的主要目的。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。2019/12/14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要求的混凝土，能最大限度地延长混凝土的结构使用年限，降低工程造价。2019/12/14从强度等级设计混凝土结构按耐久性设计混凝土结构如何实现混凝土的高性能化？出路？出路??2019/12/143.高性能混凝土的强度桥梁灌注桩、隧道衬砌用混凝土的最低抗压强度等级2019/12/14除桥梁灌注桩、隧道衬砌外混凝土的最低抗压强度等级2019/12/14混凝土结构耐久性：在预定作用和预期的维护与使用条件下，结构及其部件能在预定的设计年限内维持其所需的最低性能要求的能力。耐久性设计：现在根据结构的设计使用年限级别和环境类别及作用等级对结构进行的一种设计方法。强度等级设计：过去按照结构强度等级对结构进行的一种设计方法。4.混凝土结构的耐久性设计2019/12/14使用年限100年60年30年环境条件：碳化环境、氯盐环境、化学侵蚀环境、冻融破坏环境、磨蚀环境混凝土结构的耐久性设计2019/12/14混凝土结构的耐久性设计2019/12/14环境类别及作用等级环境条件特征碳化环境T1、T2、T3与水接触频率、干湿交替程度等氯盐环境L1、L2、L3海洋环境中与水接触程度、盐渍地等化学侵蚀环境H1、H2、H3、H4环境水中有害离子含量冻融破坏环境D1、D2、D3、D4环境温度与水接触频率磨蚀环境M1、M2、M3风蚀和泥砂冲蚀等混凝土结构的耐久性设计2019/12/14混凝土结构的耐久性设计混凝土的耐久性包括：抗渗性、抗冻性、耐磨性、抗裂性、护筋性、耐蚀性及抗碱-骨料反应性等。混凝土耐久性指标包括：电通量、抗渗等级、含气量、抗冻等级、耐蚀系数及有害离子含量等。混凝土的耐久性与混凝土密实度和混凝土表面与钢筋之间的距离（即保护层厚度）关系密切。目前衡量高性能混凝土密实度，采用电通量法。2019/12/14混凝土结构的耐久性设计2019/12/14混凝土结构的耐久性设计2019/12/14混凝土结构的耐久性设计2019/12/14混凝土结构的耐久性设计2019/12/14混凝土结构的耐久性设计2019/12/14混凝土结构的耐久性设计2019/12/14混凝土结构的耐久性设计2019/12/14混凝土结构的耐久性设计2019/12/14二、高性能混凝土用原材料2019/12/14组成高性能混凝土的原材料水泥矿物掺和料细骨料粗骨料外加剂水等2019/12/141.水泥水泥应选用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥,不宜用早强水泥。C30以下混凝土可采用粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。当骨料具有碱—硅酸反应活性或C40及以上混凝土时，水泥的碱含量不得超过0.60%；当在氯盐环境下，要求采用低Cl-含量的水泥，不宜使用抗硫酸盐硅酸水泥；当在硫酸盐化学侵蚀环境下，要求采用低C3A（铝酸三钙）含量的水泥，且胶凝材料的抗蚀系数（56d）不得小于0.80。2019/12/14注：水泥比表面积是指单位质量的水泥粉末所具有的总表面积，以平方厘米每克或平方米每千克来表示。2019/12/142.矿物掺和物矿物掺和物应为性能稳定的粉煤灰、磨细矿渣粉和硅灰。当使用其他新型矿物掺和料时，应按国家和铁道行业有关规定进行试验验证并经审定通过后方可使用。2019/12/14矿物掺和物的作用火山灰效应—高碱性(CSH)转化为低碱性(CSH),消耗Ca(HO)2,结晶变小,界面过渡层变小,富集和取向性减少，提高水泥石界面强度。滚珠效应—玻璃球体减小水泥颗粒之间的摩擦阻力，改善混凝土的和易性。颗粒填充作用—水泥、矿渣、硅灰末水化颗粒大小差别大，颗粒互相填充，减小水泥石孔隙率，改善孔结构，强化了中心质网络骨架。削减温峰作用—粉煤灰、磨细矿渣粉水化速度慢，放热总量小。提高耐久性—改善耐硫酸盐侵蚀性，抑制碱骨料反应，增加密实性,提高抗渗性和氯离子渗透性。2019/12/142019/12/142019/12/142019/12/14使用矿物掺和物应注意：粉煤灰：重点控制烧失量。烧失量大会引起混凝土坍落度损失大、不易振捣密实、强度效应差、封孔固化和致密效应降低。磨细矿渣粉：矿渣越细，活性越高，配制的混凝土收缩量也随之增加，为减少混凝土收缩开裂，需控制比表面积。硅灰：混凝土中掺入硅灰可明显提高强度和抗化学腐蚀性，但由于硅灰活性高，不利于减少温度变形，且增大混凝土收缩，确需使用时应与其他掺和料联合掺用。2019/12/143.细骨料混凝土用细骨料采用级配合理、质地坚固、吸水率低、空隙率小、含泥量低的天然中粗河砂，也可采用专门机组生产的人工砂。禁止使用海砂。具有碱活性的要控制混凝土的碱含量。2019/12/142019/12/142019/12/144.粗骨料粗骨料应选用粒形良好、质地坚固、线胀系数小、含泥量和泥块含量低的的洁净碎石，无抗拉和抗疲劳要求的C40以下混凝土也可采用卵石。粗骨料采用二级或多级级配骨料混配而成。粗骨料的最大公称粒径不宜超过钢筋的混凝土保护层厚度的2/3（在严重腐蚀环境下不宜超过1/2），且不得超过钢筋最小间距的3/4。配制强度等级C50及以上的混凝土时，粗骨料最大公称粒径不应大于25mm。2019/12/142019/12/142019/12/145.外加剂外加剂（高效减水剂、引气剂等）应选用品质稳定且明显提高混凝土耐久性能的产品。外加剂与水泥及矿物掺和料之间应具有良好的相容性，外加剂应符合《铁路混凝土》（TB/T3275）规定，外加剂的匀质性应符合现行国家标准《混凝土外加剂》（GB8076）的规定。当使用其他新型外加剂时，应经过试验论证并通过主管部门评审。2019/12/14高效减水剂的作用：减少混凝土用水量，降低水泥石孔隙率，改善孔结构；提高混凝土施工工作性能、密实性，改善混凝土的耐久性能。引气剂的作用：提高混凝土的抗冻性，减少表面泌水和骨料底部泌水，改善混凝土的匀质性和工作性能，尤其是明显提高可泵性。2019/12/142019/12/142019/12/142019/12/146.水混凝土拌合用水可采用生活饮用水，严禁使用海水。2019/12/142019/12/14三、高性能混凝土配合比2019/12/141.设计理念普通混凝土:强度高性能混凝土:耐久性砂填碎石空隙，水泥填砂空隙，矿物外加剂填水泥空隙(粉体效应)。2019/12/142.混凝土的配合比参数主要包括：胶凝材料用量、矿物掺和料掺量、水胶比、含气量、氯离子含量、碱含量以及三氧化硫含量等。混凝土的配合比参数可根据结构的成形方式、设计使用年限、环境类别及作用等级确定。2019/12/142019/12/142019/12/142019/12/142019/12/142019/12/142019/12/14不同环境下，混凝土的三氧化硫含量不应超过胶凝材料总量的4.0%。2019/12/142.混凝土的配合比设计步骤（1）明确设计对混凝土强度等级和耐久性的要求以及施工工艺对拌合物性能的要求。（2）开展原材料的选样试验。（3）计算各原材料单方用量，核对水胶比、胶凝材料用量等配合比参数是否符合耐久性要求。（4）核算混凝土总碱含量和氯离子含量是否满足要求。（5）进行混凝土试拌，调整混凝土配合比,满足和易性，坍落度和含气量要求，确定基准配合比。2019/12/14（6）适当调整基准配合比的水胶比、胶凝材料用量、矿物掺合料掺量、外加剂掺量或砂率等参数，调配出拌合物性能与要求值基本接近的配合比3～5个。（7）制作抗压强度和抗裂性能对比试件，养护至规定龄期时进行试验。抗压强度试件每种配合比宜制作4组，标准养护至1d、3d、28d、56d时试压。（8）成型一组或多组耐久性试件，养护至规定龄期时进行试验。（9）根据耐久性、抗裂性及经济性原则，选择一个配合比作为施工配合比。2019/12/14四、高性能混凝土施工2019/12/141.一般要求混凝土应采用拌和站集中搅拌，混凝土制品应实行工厂化生产。拌和站正式启用之前应进行拌和工艺试验和混凝土匀质性测试。混凝土结构施工前宜通过混凝土的试浇筑，对混凝土的配合比、施工工艺、施工机具的适应性进行检验；对于重要的混凝土结构，应进行有代表性的模拟试浇筑试验，测定其内部温升和内外温差。发现问题及时调整。当粗、细骨料的含泥量或泥块含量超过规范规定时，应采用专用设备进行处理。当混凝土施工经历不同季节时，应根据气候条件选定不同的配合比，并制定相应的施工技术措施。2019/12/142.原材料的储存水泥、矿物掺合料在储运过程中应采取防潮措施，避免受潮。散装水泥储存过程中，应采取降低水泥的温度或防止水泥升温的措施。袋装水泥和矿物掺合料的仓库应设在地势较高处，周围应设排水沟。外加剂应采用仓库储存，冬期应采取保温措施以防止外加剂受冻或出现低温结晶现象。骨料的储料间应具有防晒、防水和防污染的功能。不同原材料应有固定的堆放地点和明确的标识，标明材料名称、品种、生产厂家、生产日期和进场日期。原材料进场后，应及时建立管理台账，且应填写正确、真实，项目齐全。2019/12/143.混凝土的搅拌要求应采用强制式搅拌机搅拌，搅拌机的性能及维护应满足GB/T9142的。各种原材料计量设备的最大允许偏差应符合下列规定（按重量规定）：胶凝材料（水泥、矿物掺和料等）±1%；外加剂±1%；粗、细骨料±2%；拌和用水±1%。搅拌的投料顺序宜为：先投入骨料、水泥和矿物掺合料，搅拌均匀后，加水和液体外加剂（粉体外加剂应与矿物掺合料同时加入），直至搅拌均匀为止。水泥的入机温度不应高于70℃。搅拌时间应以自全部材料装入搅拌机开始搅拌至搅拌结束开始卸料所用时计，混凝土连续搅拌时间应根据配合比和搅拌设备情况通过试验确定，但最短时间不宜少于2min，也不宜超过3min。2019/12/144.混凝土的运输要求运输设备的运输能力应适应混混凝土凝结时间和浇筑速度的需要，保证浇筑过程连续进行。要保持运输道路的平坦畅通，保证混凝土在运输过程中保持均匀性，运到浇筑地点时不分层、不离析、不漏浆，并具有要求的坍落度和含气量等工作性能，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）。采取适当措施防止水份进入运输容器或蒸发，严禁在运输过程中加水。尽量减少混凝土的转载次数和运输