【文章內(nèi)容簡介】 %~25%的鋼材和 30%~70%的水泥。雖然 HPC本身的價格偏高，但是其優(yōu)異的性能使其具有了良好的經(jīng)濟性。概括起來說， 高性能砼 就是能更好地滿足結(jié)構(gòu)功能要求和施工工藝要求的砼，能最大限度地延長砼結(jié)構(gòu)的使用年限，并能降低工程成本。 高性能砼發(fā)展前和應(yīng)用中的問題 在 高性能砼 的應(yīng)用過程中也存在問題，在 高性能砼 的原材料方面，我國水定，離散性大；在骨料方面，粗骨料質(zhì)量低劣，含泥量大，級配較差，細(xì)骨料細(xì)度模數(shù)不合要求；在外加劑和外摻料的選擇上，尚缺乏充分的適用性的研究。在 高性能砼 的施工過程中，施工人員的技術(shù)水平有限 ，養(yǎng)護措施不到位，使 HPC的密實性和質(zhì)量不穩(wěn)定；在 高性能砼 的耐久性方面，由于 高性能砼 微管中水分的蒸發(fā)與凝聚而產(chǎn)生的收縮，使砼表面產(chǎn)生裂縫，這對 HPC的抗碳化、抗凍融循環(huán)作用以及抗氯離子擴散等都是不利的，高性能砼 的水泥用量高，水灰比低，硬化后長期處于水中時，水分通過微管擴散到內(nèi)部，未水化的水泥粒子進一步水化，產(chǎn)生微膨脹也會使砼表面產(chǎn)生裂縫，為各種有害介質(zhì)滲透提供通道，給氯離子侵入、堿骨料反應(yīng)的發(fā)生和鋼筋銹蝕創(chuàng)造可能；在 高性能砼 的設(shè)計方面，由于 高性能砼 的后期強度增長不及普通砼，而且脆性大，需要特別注意。同時，在 高性能砼 的研究方面，現(xiàn)在的研究以實驗室研究為主，但 ~ 4 ~ 是實驗室的情況與實際情況相差比較大，這些因素都不利于 高性能砼 的推廣和應(yīng)用。 泥質(zhì)量不穩(wěn) 3 高性能砼的質(zhì)量與施工中如何控制 高性能砼的原材料及選用 細(xì)集料 細(xì)集料宜選用質(zhì)地堅硬、潔凈、級配良好的天然中、粗河砂 ,其質(zhì)量要求應(yīng)符合普通砼用砂石標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定。砂的粗細(xì)程度對砼強度有明顯的影響 ,一般情況下 ,砂子越粗 ,砼的強度越高。配制 C50～C80的砼用砂宜選用細(xì)度模數(shù)大于 ,對于 C80～ C100的砼用砂宜選用細(xì)度模數(shù)大于 砂或 粗砂。 粗集料 高性能砼必須選用強度高、吸水率低、級配良好的粗集料。宜選擇表面粗糙、外形有棱角、針片狀含量低的硬質(zhì)砂巖、石灰?guī)r、花崗巖、玄武巖碎石 ,級配符合規(guī)范要求。由于高性能混凝土要求強度較高 ,就必須使粗集料具有足夠高的強度 ,一般粗集料強度應(yīng)為砼強度的 115倍～ 210倍或控制壓碎指標(biāo)值＞ 10﹪。最大粒徑不應(yīng)大于 25mm,以 10mm～ 20mm為佳 ,這是因為 ,較小粒徑的粗集料 ,其內(nèi)部產(chǎn)生缺陷的幾率減小 ,與砂漿的粘結(jié)面積增大 ,且界面受力較均勻。另外 ,粗集料還應(yīng)注意集料的粒型、級配和巖石種類 ,一般 采取連續(xù)級配 ,其中尤以級配良好、表面粗糙的石灰?guī)r碎石為最好。粗集料的線膨脹系數(shù)要盡可能小 ,這樣能大大減小溫度應(yīng)力 ,從而提高砼的體積穩(wěn)定性。 細(xì)摻合料 配制高性能砼時 ,摻入活性細(xì)摻合料可以使水泥充 ,使硬化后的水泥石強度有所提高。更重要的是 ,加入活性細(xì)摻合料改善了混凝土中水泥石與骨料的界面結(jié)構(gòu) ,使砼的強度、抗?jié)B性與耐久性均得到提高。活性細(xì)摻合料是高性能砼必用的組成材料。在高性能砼中常用的活性細(xì)摻合料有硅粉 (SF)、磨細(xì)礦渣粉(BFS)、粉煤灰 (FA)、天然沸石粉 (NZ)等。粉煤灰是火電廠燃煤鍋爐 排出的煙道灰 ,它能有效提高砼的抗?jié)B性 ,顯著改善砼拌合物的工作性 ,大摻量粉煤灰砼還對環(huán)境保護和節(jié)約資源有重要意義。配制高性能砼的粉煤灰宜用含碳量低、細(xì)度低、需水量低的優(yōu)質(zhì)粉煤灰。礦渣是高爐煉鐵排出的熔融礦渣在高溫狀態(tài)下迅速水淬冷卻而成的 ,用于高性能混凝土的磨細(xì)礦渣細(xì)度大于水泥 ,能提高砼的工作性和耐久性。硅粉是電爐法生產(chǎn)硅鐵合金所排放的煙道灰 ,SiO2含量大于 90﹪ ,平均粒徑約 011μ m,比表面積 20200㎡ /kg,借助大劑量高效減水劑和強力攪拌作用 ,可以填充到水泥或其他摻合料的間隙中去 ,并且具有很高的活性 ,在各種摻合料中對混凝土的增強作用最為顯著 ,是國際上制備超高強砼最通用的超細(xì)活性摻合料。漿的流動性大為改善 ,空隙得到充分填 ~ 5 ~ 減水劑及緩凝劑 由于高性能砼具有較高的強度 ,而且一般砼拌合物的坍落度較大 (15～ 20 ㎝左右 ),在低水膠比 (一般＜ )一般的情況下 ,要使砼具有較大的坍落度 ,就必須使用高效減水劑 ,且其減水率宜在 20﹪ 以上。有時為減少砼坍落度的損失 ,在減水劑內(nèi)還宜摻有緩凝的成份。此外 ,由于高性能砼水膠比低 ,水泥顆粒間距小 ,能進人溶液的離子數(shù)量也少 ,因此減水劑對水泥的適應(yīng)性表現(xiàn)更為敏感。因 大部分高性能砼施工時采用泵送 ,故摻減水劑后砼拌合物的坍落度損失不能太快太大 ,否則影響泵送。 礦物摻合料 (1)粉煤灰 ,粉煤灰是燃燒煤粉的鍋爐煙氣中收集到的細(xì)微粉末 ,又稱“飛灰” (Fly Ash),其顆粒多呈球形 ,表面光滑。大量的實踐證明 :摻用粉煤灰的砼 ,其長期性能可得到大幅度的改善 ,對延長構(gòu)筑物的使用壽命有重要意義。粉煤灰在砼中的主要作用包括以下幾個方面 :① 填充骨料顆粒的空隙并包 /kg～20200㎡ /kg,主要化學(xué)成分為二氧化硅 ,其含量在 90%以上。在砼中摻加少量硅粉或以硅粉取代部分水泥 ,結(jié)合應(yīng)用減水劑 ,可使砼各方面的物理力學(xué)性能都得到顯著提高 ,硅粉的適宜摻量為水泥用量的 5﹪～10﹪ 。硅粉的加入 ,對砼的性能的影響主要有 :①改善了新拌混凝土的粘聚性、保水性 ,提高了需水量 。②提高了砼的強度 ,增大了彈性模量和砼的干縮 。③提高了砼的耐久性。另外 ,在配制硅粉砼時必須注意 :①由于硅粉的需水量比水泥大 ,在配制硅粉砼時 ,一般要摻加減水劑。在選擇減水劑時 ,應(yīng)使之與所用的水泥具有相容性 ,否則 ,容易影響砼的工作性能。同時 ,根據(jù)減水劑性能及需求的減水需求來選擇合適的摻量。②比表面積和活性 SiO2含量是硅粉的重要指標(biāo) ,硅粉比表面積越大、活性 SiO2含量越高 ,硅粉性能越好 ,配制硅粉砼需選擇具有良好性能的硅粉。③硅粉混凝土的干縮一般比普通砼大 ,配制高性能砼時應(yīng)采取補償收縮的措施 ,如摻加粉煤灰等。裹它們形成潤滑層 ,產(chǎn)生“滾珠潤滑”效應(yīng) 。②對水泥顆粒起物理分散作用 ,使其分布得更均勻 。③粉煤灰和聚集在骨料顆粒周圍的氫氧化鈣結(jié)晶發(fā)生火山灰反應(yīng) ,生成具有膠凝性質(zhì)的產(chǎn)物 ,加強了薄弱的過渡區(qū) ,對改善混凝土的各項性能有顯著作用 。④粉煤灰延緩了水化速度 ,減小砼因水化熱引起的溫升 ,對防止砼 產(chǎn)生溫度裂縫十分有利 。⑤可減小砼 溫度開裂的危險 ,同時由 于加快了火山灰反應(yīng) ,還可提高 28d 強度。值得注意的是 ,粉煤灰的水泥取代率對強度影響顯著 ,較好的早期強度和后期強度的水泥取代率應(yīng)小于 10%。當(dāng)粉煤灰摻量較低時 ,只會對水泥早期水化熱有影響 ,但對 7d 齡期的水化熱幾乎沒有影響。 (2)硅粉 (Silica Fume,簡寫 SF)又稱硅灰 ,是從生產(chǎn)硅鐵或硅鋼等合金所排放的煙氣中收集到的顆粒極細(xì)的煙塵。硅粉主要由非常微小、表面光滑的玻璃態(tài)球形顆粒組成，粒徑為 m～ m,是水泥粒徑的 1/50～ 1/100,一般比表面積為 18500 ㎡ 配合比與控制要點 設(shè)計理念有較大區(qū)別 在以往的配合比設(shè)計方法中，是按砼的強度等級要求計算水灰比，而現(xiàn)在則是按耐久性的要求，首先根據(jù)環(huán)境作用等級確定電通量指標(biāo)，由此來選擇水膠比、控制膠凝材料最小用量以及摻和料的比例。 ~ 6 ~ 由于客專隧道的襯砌和仰拱設(shè)計強度等級為 C30或 C35，一般來說，為滿足電通量要求和水膠比限值要求，砼的強度一般都是超強的。 膠凝材料 使 用量及粉煤灰 配比 在進行配合比參數(shù)設(shè)計時，為保證砼的耐久性，砼中膠凝材料總量應(yīng)處在一個適宜范圍內(nèi)，不僅有最低限要求，同