【文章內(nèi)容簡介】 少構(gòu)件尺寸，減小自重，增加使用空間；HPC 良好的工作性可以減少工人工作強(qiáng)度，加快施工速度，減少成本。前蘇聯(lián)學(xué)者研究 發(fā)現(xiàn)用 C110~C137 的 高性能混凝土 替代 C40~C60 的混凝土，可以節(jié)約 15%~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(jì)性。概括起來說， 高性能混凝土 就是能更好地滿足結(jié)構(gòu)功能要求和施工工藝要求的混凝土，能最大限度地延長混凝土結(jié)構(gòu)的使用年限 ，降低工程造價。 高性能混凝土發(fā)展和應(yīng)用中所面臨的 問題 在 高性能混凝土 的應(yīng)用過程中也存在一些問題，在 高性能混凝土 的原材料方面，我國水泥質(zhì)量不穩(wěn)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 ~ 4 ~ 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 高性能混凝土 的施工過程中，施工人員的技術(shù)水平有限，養(yǎng)護(hù)措施不到位，使 HPC的密實性和質(zhì)量不穩(wěn)定；在 高性能混凝土 的耐久性方面，由于 高性能混凝土 微管中水分的蒸發(fā)與凝聚而產(chǎn)生的收縮，使混凝土表面產(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(kuò)散等都是不利的， 高性能混凝土 的水泥用量高，水灰比低，硬化后長期處于水中時，水分通過微管擴(kuò)散到內(nèi)部，未水化的水泥粒子進(jìn)一步水化，產(chǎn)生微膨脹也會使混凝土表面產(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 高性能混凝土 的設(shè)計方面，由于 高性能混凝土 的后期強(qiáng)度增長不及普通混凝土，而且脆性大，需要特別注意。同時，在 高性能混凝土 的研究方面，現(xiàn)在的研究以實驗室研究為主，但是實驗室的情況與實際工況相差較大，這不利于今后 高性能混凝土 的推廣應(yīng)用。 3 高性能混 凝土質(zhì)量 與施工 控制 高性能混凝土原材料及其選用 。 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)符合普通混凝土用砂石標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定。砂的粗細(xì)程度對混凝土強(qiáng)度有明顯的影響 ,一般情況下 ,砂子越粗 ,混凝土的強(qiáng)度越高。配制 C50～ C80的混凝土用砂宜選用細(xì)度模數(shù)大于 ,對于 C80～ C100的混凝土用砂宜選用細(xì)度模數(shù)大于 。 。 高性能混凝土必須選用強(qiáng)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(qiáng)度較高 ,就必須使粗集料具有足夠高的強(qiáng)度 ,一般粗集料強(qiáng)度應(yīng)為混凝土強(qiáng)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 ,從而提高混凝 土的體積穩(wěn)定性。 。 配制高性能混凝土?xí)r ,摻入活性細(xì)摻合料可以使水泥漿的流動性大為改善 ,空隙得到充分填充 ,使硬化后的水泥石強(qiáng)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) ,使混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B性與耐久性均得到提高?；钚约?xì)摻合料是高性能混凝土必用的組成材料。在高性能混凝土中常用的活性細(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 ,它能有效提高混凝土的抗?jié)B性 ,顯著改善混凝土拌合物的工作性 ,大摻 量粉煤灰混凝土還對環(huán)境保護(hù)和節(jié)約資源有重要意義。配制高性能混凝土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) ~ 5 ~ 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 ,能提高混凝土的工作性和耐久性。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 20210㎡ /kg,借助大劑量高效減水劑和強(qiáng)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(qiáng)作用最為顯著 ,是國際上制備超 高強(qiáng)混凝土最通用的超細(xì)活性摻合料。 。 由于高性能混凝土具有較高的強(qiáng)度 ,且一般混凝土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 ,要使混凝土具有較大的坍落度 ,就必須使用高效減水劑 ,且其減水率宜在 20﹪ 以上。有時為減少混凝土坍落度的損失 ,在減水劑內(nèi)還宜摻有緩凝的成份。此外 ,由于高性能混凝土水膠比低 ,水泥顆粒間距小 ,能進(jìn)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。因大部分高性能混凝土施工時采用泵送 ,故摻減水劑后混凝土拌合物的坍落度損失不能太快太大 ,否則影響泵送。 。 (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 :摻用粉煤灰的混凝土 ,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。粉煤灰在混凝土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(qiáng)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 ,減小混凝土因水化熱引起的溫升 ,對防止混凝土產(chǎn)生溫度裂縫十分有利 。⑤可減小混凝土溫度開裂的危險 ,同時由于加快了火山灰反應(yīng) ,還可提高 28d 強(qiáng)度。值得注意的是 ,粉煤灰的水泥取代率對強(qiáng)度影響顯著 ,較好的早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)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 ㎡ /kg～ 20210 ㎡ /kg,主要化學(xué)成分為二氧化硅 ,其含量在 90%以上。在混凝土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 ,可使混凝土各方面的物理力學(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 ,對混凝土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提高了混凝土的強(qiáng)度 ,增大了 彈性模量和混凝土的干縮 。③提高了混凝土的耐久性。另外 ,在配制硅粉混凝土?xí)r必須注意 :①由于硅粉的需水量比水泥大 ,在配制硅粉混凝土?xí)r ,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 ,容易影響混凝土的工作性能。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 ,配制硅粉混凝土需選擇具有良好性能的硅粉。③硅粉混凝土的干縮一般比 ~ 6 ~ 普通混凝土大 ,配制高性能混凝土?xí)r應(yīng)采取補(bǔ)償收縮的措施 ,如摻加粉煤灰等 。 配合比 設(shè)計控制要點 在以往的配合比設(shè)計方法中，是按混凝土的強(qiáng)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。由于客專隧道的襯砌和仰拱設(shè)計強(qiáng)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，混凝土的強(qiáng)度一般都是超強(qiáng)的。 在進(jìn)行配