【正文】 優(yōu)值，本試驗中最優(yōu)摻量在%～ %之間。文中提出的設計方法具有準確、簡捷、適用范圍廣及程序化的特點，采用此方法配制的混凝土具有良好的工作性、力學性及耐久性。 七、 結論 探討了高性能混凝土配合比設計的基本要求和技術途徑，主要從原材料的選擇、配合比參數(shù)的合理確定等方面進行了闡述。3)可持續(xù)發(fā)展 , 既要滿足當代人的需求 ,又不危害后代人滿足其需要的能力。 21世紀前后 ,吳中偉等提出了綠色混凝土的概念 ,在高性能混凝土的基礎上增加了三個含義 :1)節(jié)約資源、能源 。有專家指出 , 作為建筑工業(yè)主要原料的水泥 ,實際上是一種不可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)品。 隨著 HPC 的開發(fā)和應用 , 建筑對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響正引起社會的關注。納米混凝土、再生混凝土、免振搗自密實高性能混凝土等都是綠色高性能混凝土。由此可見 ,高性能混凝土并不一定強調(diào)高強 ,我國目前也己完成了普通混凝土的高性能化的研究和應用。事實上 ,許多工程如大體積水工建筑、基礎等對強度要求不高 ,但對耐久性、工作性、體積穩(wěn)定性、低水化熱等有很高要求 ,都應采用 HPC。(3)更大地發(fā)揮混凝土的高性能優(yōu)勢 ,減少水泥與混凝土的用量。高性能混凝土 (HPC)具有下列特征 :(1)更多地節(jié)約熟料水泥 ,降低能耗與環(huán)境污染 。提高混凝土的綠色度 ,可以節(jié)約更多的資源與能源 ,將對環(huán)境的破壞減到最小。我國是發(fā)展中國家 ,在工程建設中基本沒有維修費用 ,工程費用主要在新建工程 ,建國以來 ,五、六十年代的工程量大 ,經(jīng)過幾十年的使用 ,可以說需維修的工程量肯定也是巨大的 ,費用是驚人的 ,因此 ,站在歷史的角度 ,站在發(fā)展的角度 ,研究混凝土高性能的意義巨大。混凝土的評價已由高強度轉為高性能 ,高性能中耐久性是一個主要的評定標準 ,混凝土不是一勞永逸的材料 ,它也是隨時間的增長、環(huán)境的影響和使用情況直接影響其使用壽命 ,一些發(fā)達國家面臨這個問題 , 我們國 家也面臨同樣的問題。綠色高性能 混凝土的研究及使用 ,即保護了環(huán)境 ,又提高了混凝土的性能。水泥和混凝土堪稱為世界上耗用量最大的材料 ,在我國尤其如此。綠色是綠色環(huán)保 ,人類社會越發(fā)展 ,對綠色環(huán)保的要求越迫 切。 1996 年 ,法國公共工程部和教育與研究部又組織了為期 4 年的國家研究項目“高性能混凝土 2022,投人了600 萬美元作為研究經(jīng)費。高性能混凝土長期的力學穩(wěn)定性要求其在長期的荷載作用及惡劣環(huán)境侵蝕下抗壓強度、抗拉強度 及彈性模量等力學性能保持穩(wěn)定。高性能混凝土摻加了粉的普通混凝土都得到了顯著降低 , 這對于大體積混凝土的溫控和防裂十分有利。高性能混凝土的體積穩(wěn)定性表現(xiàn)在其優(yōu)良的抗初期開裂性 , 低的溫度變形、低徐變及低的自收縮變形。 （三）其它 高性能混凝土具有較高的韌性、良好體積穩(wěn)定性和長期的力學性能穩(wěn)定性。 據(jù)清華大學趙鐵軍、童良等學者的研究成果 顯示 [9][10]，高性能混凝土可保證下列安全使用期 (以混凝土材質(zhì)變化為主要因素 )： 正常環(huán)境中： 200 年；重要建筑物在不利環(huán)境中： 100 年 (英國海港―油田平臺、明石大橋 )；特殊用途： 300 年 (法國核廢料貯罐設計 )；鋼筋混凝土預期可能： 500 年 (日本正在研究中，完全可能 )。再者高性能混凝土中摻加礦物質(zhì)超細粉后 ,混凝土中骨料與水泥石之間的界面過渡區(qū)孔隙能得到明顯的降低 ,而且礦物質(zhì)超細粉的摻加還能改善水泥石的孔結構 , 使其≥ 100μ m 的孔含量得到明顯減少 ,礦物質(zhì)超細粉的摻加也使得混凝土的早期抗裂性能得到了大大的提高?？?jié)B性又與混凝土中的水泥石密實度和界面結構有關。同時，正確的抹面和水養(yǎng)護是獲得不透水表面的重要步驟 [8]，對于低水灰比的 HPC，不僅需要保持內(nèi)部水分不蒸發(fā)，還要注重從外部環(huán)境中補充水分，應進行外界潮濕養(yǎng)護，以保證混凝土充分水化，提高混凝土的綜合性能。因此，在高性能混凝土施工過程中除要求高效減水劑具有良好的控制塌落度損失性能外，還應特別注意施工組織安排，盡量減小混凝土塌落度損失。 HPC 特別強調(diào)的一個方面就是應具有適宜的和易性以保證滿意的澆筑質(zhì)量，為利于澆筑， HPC 通常需要較大的，如 10～ 20cm 的坍落度。加料順序正確，拌和徹底、均勻、運輸與搬運過程混凝土拌合物不離析、振搗密實、養(yǎng)護充分等均是保證高性能混凝土質(zhì)量的重要因素。硬化混凝土：標準養(yǎng)護試件抗壓強度、同條件養(yǎng)護試件抗壓強度、抗?jié)B性、電通量等。 6．質(zhì)量檢驗控制。通常在混凝土澆注完畢后采取以帶模養(yǎng)護為主 ,澆水養(yǎng)護為輔 ,使混凝土表面保持濕潤。 。每點的振搗時間以表面泛漿或不冒大氣泡為準 ,一般不宜超過 30s,避免過振。振搗時應避免碰撞模板、鋼筋及預埋件。 4．振搗。（ 3）混凝土的澆筑應采用分層連續(xù)推移的方式進行 ,間隙時間不得超過 90min,不得隨意留置施工縫。 (1)混凝土入模前 ,應采用專用設備測定混凝土的溫度、坍落度、含氣量、水膠比及泌水率等工作性能；只有拌合物性能符合設計或配合比要求的混凝土方可入模澆筑。應采取適當措施防止水分進入運輸容器或蒸發(fā)。應采取有效措施，保證混凝土在運輸過程中保持均勻性及各項工作性能指標不發(fā)生明顯波動。炎熱季節(jié)或寒冷季節(jié)攪拌混凝土時 ,必須采取有效措施控 制原材料溫度 ,以保證混凝土的入模溫度滿足規(guī)定。應采用臥軸式、 １６ 行星式或逆流式強制攪拌機攪拌混凝土 ,采用電子計量系統(tǒng)計量原材料。 2%；拌合用水177。 1%；外加劑177。 (三 )高性能混凝土的施工控制 。高效減水劑的摻量一般以水泥質(zhì)量的 %左右較為適宜，或者摻加 %～ %的高效減水劑和%左右的木質(zhì)素磺酸鈣，以適當控制混凝土的坍落度損失。 (4).減水劑摻量：在上述低水灰比的條件下，要拌制高施工性能的混凝土是十分困難的，必須要應用高效減水劑。通過對國外典型工程和實驗室配合比的統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)對于 28d 抗壓強度為 60～ 120 的高性能混凝土，砂率大多在 34%～ 44%范圍內(nèi)；當強度在 80～ 100 之間時，砂率主要集中在38%～ 42%之間；且隨混凝土強度的增高，砂率呈減少的趨勢。高性能混凝土膠凝 １５ 材料用量較大，若細集料用料較少，粗集料用量較大，則可以減少漿體用量，比較經(jīng)濟，也可以獲得較高的強度，故在和易性能滿足施工要求的條件下，可以選擇較小的適宜的砂率。一般以 10%～ 30%的輔助膠凝材料取代水泥，可以單獨摻加硅灰、礦渣、粉煤灰，也可以摻加硅灰與粉煤灰或硅灰與礦渣的混合物。此外由于水灰比較低，水泥用量較高時，高性能 混凝土會有較高的水化熱，溫升較高，容易引起體積變形，產(chǎn)生溫度裂縫。即為保證混凝土具有良好的流動性，要求有較大的膠凝材料總用量，但隨膠凝材料用量的增加，混凝土的彈性模量會有所下降，混凝土的收縮也會有所增加。 (2).漿集比：水灰比確定以后，膠凝材料總量就反映了水泥漿和集料的比例，即漿集比。水灰比小于 ，則水泥石達不到足夠的密實程度，因此高性能混凝土的水灰比取值范圍應為 ～ 。對于高性能混凝土，為達到低滲透性以保證混凝土的耐久性， １４ 其水灰比不宜大于 ～ 。 (1).水膠比：水灰比（或水膠比）不僅極大的影響混凝土的強度，同時會極大的影響混凝土的抗?jié)B性能和耐久性，水灰比大的水泥石的毛 細孔隙較大，滲透性增加，耐久性降低。 (4).最小水泥用量法則：為降低溫升，提高混凝土抵抗環(huán)境因素侵蝕的能力，在滿足混凝土早期強度要求的前提下，應盡量減少膠凝材料中的水泥用量。這一法則是計算混凝土配合比的基礎。這里的“灰”包括所有膠凝材料，也可稱為膠水比。 2．高性能混凝土配合比設計 １３ 根據(jù)高性能混凝土的特點，在配合比設計時應遵循以下法則： (1).灰水比法則：混凝土的強度與水泥強度成正比，與灰水比成正比。這正是用電通量指標取代抗?jié)B標號作為混凝土耐久性控制的主要原因。目前我國尚無電通量試驗的國家標準，鐵路行業(yè)電通量試驗方 法是以美國ASTMC1202 快速電量測定方法為基礎制定的，其所測指標可以最大程度地區(qū)分和評價混凝土的密實度，而密實度正是影響混凝土耐久性最為關鍵的因素。為適當提高混凝土的含氣量，并獲得較佳的減水和保塑效果，可使用新型聚羧酸鹽減水劑。實際上，混凝土中適量的引氣，不僅能改善抗凍性，同時可顯著減輕混凝土的泌水性，使水在拌合物中的懸浮狀態(tài)更加穩(wěn)定，從而提高混凝土材料的均勻性和穩(wěn)定性。 (3).含氣量的要求 １２ 含氣量的要求也是客運專線高性能混凝土與普通混凝土的重要區(qū)別之一。國內(nèi)外的大量研究表明，粉煤灰的摻量在 20%以上時，改善混凝土耐久性的效果較佳，更有研究資料表明，粉煤灰的最大摻量可達到 50%左右。鐵路客運專線大力提倡使用粉煤灰、礦渣粉等礦物摻和料，與普通硅酸鹽水泥一起作為膠凝材料。由于客專隧道的襯砌和仰拱設計強度等級為 C30 或 C35，一般來說，為 滿足電通量要求和水膠比限值要求，混凝土的強度一般都是超強的。③硅粉混凝土的干縮一般比普通混凝土大 ,配制高性能混凝土時應采取補償收縮的措施 ,如摻加粉煤灰等。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。另外 ,在配制硅粉混凝土時必須注意 :①由于硅粉的需水量比水泥大 ,在配制硅粉混凝土時 ,一般要摻加減水劑。②提高了混凝土的強度 ,增大了彈性模量和混凝土的干縮 。在混凝土中摻加少量硅粉或以硅粉取代部分水泥 ,結合應用減水劑 ,可使混凝土各方面的物理力學性能都得到顯著提高 ,硅粉的適宜摻量為 水泥用量的 5﹪～ 10﹪。(2)硅粉 (SilicaFume,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的煙塵。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 １０ 期強度和后期強度的水泥取代率應小于 10%。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 。②對水泥顆粒起物理分散作用 ,使其分布得更均勻 。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 ,對延長構筑物的使用壽命有重要意義。 。 此外 ,由于高性能混凝土水膠比低 ,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性表現(xiàn)更為敏感。由于高性能混凝土具有較高的強度 ,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。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 20220 ㎡ /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 ９ 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混凝土最通用的超細活性摻合料。配制高性能混凝土的粉煤灰宜用含碳量低、細度低、需水量低的優(yōu)質(zhì)粉煤灰。在高性能混凝土中常用 的活性細摻合料有硅粉 (SF)、磨細礦渣粉 (BFS)、粉煤灰 (FA)、天然沸石粉 (NZ)等。更重要的是 ,加入活性細摻合料改善了混凝土中水泥石與骨料的界面結構 ,使混凝土的強度、抗?jié)B性與耐久性均得到提高。 。另外 ,粗集料還應注意集料的粒型、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。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 ８ 度應為混凝土強度的 115 倍～ 210 倍或控制壓碎指標值＞ 10﹪。高性能混凝土必須選用強度高、吸水率低、級配良好的粗集料。配制 C50～ C80 的混凝土用砂宜選用細度模數(shù)大于 的中砂 ,對 于 C80～ C100 的混凝土用砂宜選用細度模數(shù)大于 的中砂或粗砂。細集料宜選用質(zhì)地堅硬、潔凈、級配良好的天然中、粗河砂 ,其質(zhì)量要求應符合普通混凝土用砂石標準中的規(guī)定。 (4）對高性能混凝土有抗凍或其他要求時，應摻加引氣劑，以及其他有關的外加劑，如 阻銹劑等。 (3） 礦物摻合料是高性能混凝土的功能組分之一，它可以填充水泥的空隙，在相同的水 膠比下，能提高流動性，硬化后也能提高強度。 ７ (2） 高 效 減 水 劑 是 降 低 混 凝 土 中 水 灰 比 的 必須 材 料 ， 也 是 高 性 能 混 凝 土 不 可 或 缺 的 組 分。而毛細水在混凝土中是可以擴散滲透的，也就是說， W/C 時，混凝土中有毛細管存在，抗?jié)B性降低，耐久性降低。 其次，高性能混凝土的配制特點是低水膠比、摻加高效減水劑和礦物細摻料，故從組成 和配比來看，高性能混凝土還應具有以下特點 : (1）水灰比（ W/C）≤ 0. 38 按照 R252。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。高性能混凝土良好的耐久性可以減少結構的維修費用，延長結構的使用壽命，收到良好的經(jīng)濟效益；高性能混凝土的高強度可以減少構件尺寸，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度，加快施工速度，減少成本。 (5).經(jīng)濟性。 (4).體積穩(wěn)定性。由于混凝土是一種非均質(zhì)材料 ,強度受諸多因素的影響，水灰比是影響混凝土強度的主要因素，對于普通混凝土，隨著水灰