毕业论文-高性能混凝土的发展现状

1、 高性能混凝土发展现状摘要随着中国改革开放和现代化建设步伐的加快，中国的建设规模与日俱增。如何保证建筑工程质量，确保工程长期安全使用，越来越受到各级政府和社会各界的重视。在许多土木工程建设中，混凝土被广泛使用，但其使用频率却很少。特别是近年来，一种新的混凝土技术正在迅速发展，并被应用到许多实际工程中，这就是高性能混凝土。高性能混凝土具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性，被认为是目前世界上最全面的混凝土。迄今为止，它已在许多重要工程中得到应用，特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程中。主要介绍了高性能混凝土发展的历史背景和国外的研究现状，阐述了高性能混凝土的特点，列举了国外高性能混凝土研

2、究和应用的重要成果，并展望了其发展趋势。随着中国建筑的高层化、大型化和现代化，高性能混凝土必将成为新世纪重要的建筑工程材料。关键词:高性能混凝土；耐用性；体积稳定目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _RefHeading_Toc247729506 引言1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc247729507 一、高性能混凝土产生的背景和研究现状1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc247729508 （一）背景1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc247729509 （二）研究现状与发展方向2 HYPERLI

3、NK l _RefHeading_Toc247729510 二、高性能混凝土的性能研究和应用分析2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc247729511 （一）高性能混凝土的概念2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc247729512 （二）高性能混凝土的性能3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc247729513 （三）高性能混凝土发展和应用中所面临的问题3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc247729514 三、高性能混凝土质量与施工控制4 HYPERLINK l _RefHeading_Toc2477295

4、15 （一）高性能混凝土原材料与其选用4 HYPERLINK l _RefHeading_Toc247729516 （二）配合比设计控制要点5 HYPERLINK l _RefHeading_Toc247729517 1.设计思路有很大区别5 HYPERLINK l _RefHeading_Toc247729518 2.胶凝材料用量与粉煤灰所占比例6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc247729519 3.含气量的要求6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc247729520 4.电通量指标6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc247

5、729521 （三）高性能混凝土的施工控制6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc247729522 四、高性能混凝土的特点7 HYPERLINK l _RefHeading_Toc247729523 （一）高耐久性能7 HYPERLINK l _RefHeading_Toc247729524 （二）高工作性能8 HYPERLINK l _RefHeading_Toc247729525 （三）其它8 HYPERLINK l _RefHeading_Toc247729526 五、绿色高性能混凝土8 HYPERLINK l _RefHeading_Toc247729527 （一）

6、研发绿色高性能混凝土的必要性8 HYPERLINK l _RefHeading_Toc247729528 （二）绿色高性能混凝土的可行性9 HYPERLINK l _RefHeading_Toc247729529 （三）绿色高性能混凝土的发展9 HYPERLINK l _RefHeading_Toc247729530 六、高性能混凝土的发展前景10 HYPERLINK l _RefHeading_Toc247729531 七、结论10 HYPERLINK l _RefHeading_Toc247729532 参考文献11 HYPERLINK l _RefHeading_Toc247729533

7、 致12高性能混凝土的发展现状引用单词自1824年波特兰水泥发明以来，混凝土材料已有100多年的历史。以水泥为胶凝材料的混凝土也取得了很大的进步，从普通混凝土到高性能混凝土。20世纪以来，混凝土已成为建筑、桥梁、水利、公路等现代工程结构的首选材料。混凝土作为土木工程中最大的人工材料，用量巨大。据统计，我国混凝土年消费量约为109m3，随着近年来工业化和城市化进程的加快，其消费量将继续快速增长。21世纪，随着科学技术的飞速发展，出现了一种新型的混凝土。混凝土能否长期作为最重要的建筑结构材料，必须具备高强度、高和易性、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，也是混凝土的发

8、展方向。高性能混凝土是20世纪80年代末90年代初在一些发达国家混凝土结构耐久性设计的基础上发展起来的一种新概念混凝土。它以耐久性为首要设计指标，这种混凝土可能为基础设施工程提供100年以上的使用寿命。与传统混凝土不同，高性能混凝土具有高耐久性、高工作性、高强度、高体积稳定性等诸多优良特性，被认为是世界上最全面的混凝土。至今已在许多重要工程中使用，尤其是桥梁、高层建筑、海港建筑等工程。在安全使用期、经济合理性、环境条件适应性等方面产生了明显的效益。因此被世界各国学者所接受，被认为是未来。一、高性能混凝土的背景和研究现状背景当代大跨度、高层、海洋和军事工程结构的发展对混凝土提出了更高的要求；在恶

9、劣的环境下，既有建筑不断恶化、退化，导致过早失效、退役甚至恶性事故造成巨大损失的严重后果；原材料的生产和开采造成的生态环境恶化，严重影响了砂石资源枯竭和资源短缺的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性能，更多地使用天然材料和工业废渣来保护环境，走可持续发展的道路。在此背景下，高性能混凝土应运而生并逐步完善和发展。混凝土作为应用最广泛的人造材料，不能不考虑其对生态环境的影响。传统的混凝土原材料来自自然资源。每1t水泥大约需要0.6t清水，2t沙子，3t石头。生产每1t硅酸盐水泥需要大约1.5t石灰石，大量的煤和电能，排放1tCO2。大气中CO2浓度的增加是全球温室效应的原

10、因之一。与钢、铝、塑料等其他建筑材料相比。，混凝土生产带来的能源消耗和污染都比较小或者小很多，混凝土本身就是一种清洁材料。然而，由于其巨大的消耗量，矿石、砂石骨料的过度开采造成了资源破坏，并严重影响了许多地方的环境和自然景观。在一些大城市很难获得合格的砂石。另一方面，由于混凝土的过早劣化，旧工程拆除后如何处置混凝土废弃物也对环境造成威胁。因此，未来混凝土必须从根本上减少水泥用量，更多地利用各种工业废渣作为其原料。废弃混凝土的回收利用必须充分考虑，未来的混凝土必须是高性能的，尤其是耐久的。耐用性和高强度都意味着节约资源。正是在这种背景下，“高性能混凝土”应运而生。(2)研究现状和发展方向针对混凝

11、土的过早劣化，发达国家在20世纪80年代中期掀起了以提高混凝土材料耐久性为主要目标的“高性能混凝土”研发高潮，并受到了世界各国政府的重视。20世纪80年代以来，各国混凝土结构设计规范逐渐突出耐久性设计的考虑，从只注重强度设计到强度与耐久性并重。自20世纪90年代以来，混凝土结构耐久性设计方法成为土木工程领域的研究热点。针对不同环境类型的侵蚀，提出了材料性能劣化的理论或经验模型，并以此估算结构的使用寿命，已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:(1)绿色高性能混凝土混凝土是当代最大的人造材料，消耗资源和能源，对环境破坏极大，与可持续发展的要求背道而驰。绿色高

12、性能混凝土的研究和应用大多是粉煤灰混凝土。与标准混凝土相比，粉煤灰混凝土大大改善了新拌混凝土的和易性，明显降低了混凝土在硬化阶段的水化热，提高了混凝土强度，尤其是后期强度。而且可以节约水泥，减少环境污染，成为绿色高性能混凝土的代表材料。(2)超高性能混凝土活性粉末混凝土(RPC)等超高性能混凝土具有强度高、抗压强度可达300MPa、密度大等特点，已成功应用于军事、核电站等特殊工程。(3)智能混凝土智能混凝土是在混凝土原有组分的基础上，结合智能组分，使混凝土材料具有自我感知、自适应、自我修复，并具有感知和控制环境变化功能的多功能材料。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

13、列智能混凝土的出现，为智能混凝土的研发和智能混凝土结构的研究与应用奠定了基础。二、高性能混凝土的性能研究及应用分析(一)高性能混凝土的概念高性能混凝土是近20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HPC定义为水胶比低于0.40的混凝土；在日本，高流动性的自密实混凝土(即免振混凝土)称为HPC；中国土木工程学会高强高性能混凝土专业委员会将HPC定义为以耐久性和可持续发展为基本要求，适合工业化生产和施工的混凝土。虽然不同的国家，不同的学者或工程师对HPC有不同的理解。比如美国学者更注重高强度和尺寸稳定性，欧洲学者更注重耐久性，日本学者侧重高和易性。但是他们的基本点是高耐

14、久性，他们在这方面的理解是一致的。(2)高性能混凝土的性能与普通混凝土相比，高性能混凝土具有以下独特的性能:1.耐用性。高效减水剂和矿物超细粉的结合能有效减少用水量，减小混凝土的空隙，使混凝土结构安全可靠地工作50 100年以上，这是高性能混凝土应用的主要目的。2.工作能力。坍落度是评价混凝土和易性的主要指标。高性能混凝土具有良好的坍落度控制功能。在振捣过程中，高性能混凝土粘度大，粗骨料下沉速度慢。在相同的振动时间内，下沉距离短，稳定性和均匀性好。同时，高性能混凝土由于水灰比低，自由水少，超细粉的加入，基本不泌水，其水泥浆粘度高，很少造成离析。3.机械性能。由于混凝土是一种非均质材料，其强度受

15、多种因素影响，水灰比是主要因素。对于普通混凝土，随着水灰比的降低，混凝土的抗压强度增加，高性能混凝土中的高效减水剂分散能力强，减水率高，可以大大降低混凝土的用水量。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和强度。4.体积稳定性。高性能混凝土具有较高的体积稳定性，即混凝土在硬化前期应具有较低的水化热，在硬化后期应具有较小的收缩变形。5.经济。高性能混凝土的高强度、良好的耐久性和可加工性使其具有良好的经济性。高性能混凝土良好的耐久性可以降低结构的维护成本，延长结构的使用寿命，获得良好的经济效益。高性能混凝土的高强度可以减小构件尺寸，减轻自重，增加

16、使用空间；高性能混凝土良好的和易性可以降低工人的工作强度，加快施工速度，降低成本。前人的研究研究发现，用C110C137高性能混凝土代替C40C60混凝土，可节约钢材15%25%，水泥30%70%。虽然HPC本身价格偏高，但其优异的性能使其具有经济性。综上所述，高性能混凝土是能够更好地满足结构功能和施工工艺要求，能够最大限度地提高混凝土结构的使用寿命，降低工程造价的混凝土。(3)高性能混凝土发展和应用中存在的问题高性能混凝土在应用中也存在一些问题。在高性能混凝土原材料方面，我国水泥质量不稳定、离散。骨料方面，粗骨料质量差，含泥量大，级配差，细骨料细度模数不理想；对添加剂和添加剂的适用性还缺乏充

17、分的研究。在高性能混凝土施工过程中，施工人员技术水平有限，养护措施不到位，导致高性能混凝土密实度和质量不稳定；从高性能混凝土的耐久性来看，高性能混凝土微管内水分蒸发凝结产生的收缩导致混凝土表面产生裂缝，不利于HPC的抗碳化、抗冻融循环和抗氯离子扩散。高性能混凝土水泥用量高，水灰比低。当硬化后长时间处于水中时，水通过微管向该部位扩散，未水化的水泥颗粒进一步水化，微膨胀还会使混凝土表面产生裂缝，为各种有害介质渗透提供通道。在高性能混凝土的设计中，要特别注意高性能混凝土的后期强度与普通混凝土不一样，是脆性的。同时，在高性能混凝土的研究方面，目前的研究主要以实验室研究为主，但实验室情况与实际工况相差较

18、大，不利于今后高性能混凝土的推广应用。三。高性能混凝土的质量与施工控制(一)高性能混凝土原材料及其选择1.细骨料。细骨料应采用坚硬、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的规定。砂的厚度对混凝土的强度有明显的影响。一般来说，沙子越粗，混凝土的强度越高。C50 C80混凝土用砂宜采用细度模数大于2.3的中砂，C80 C100混凝土用砂宜采用细度模数大于2.6的中砂或粗砂。2.粗骨料。高性能混凝土必须选择强度高、吸水率低、级配良好的粗骨料。应选用表面粗糙、呈棱角状、针状含量低的硬质砂岩、石灰岩、花岗岩和玄武岩砾石，其级配应符合规程要求。因为高性能混凝土要求强度高，所以需

19、要使粗骨料具有足够高的强度。一般情况下，粗骨料的强度应为混凝土强度的115 210倍或控制压碎指标值应 10%。最大粒径不应大于25mm，最好是10mm20mm。这是因为粒径较小的粗骨料中出现缺陷的概率降低，与砂浆的粘结面积增大，界面应力均匀。此外，粗骨料还应注意骨料的颗粒类型、级配和岩石类型。一般采用连续级配，尤其是级配良好、表面粗糙的石灰岩碎石最好。粗骨料的线膨胀系数应尽可能小，这样可以大大降低温度应力，提高混凝土的体积稳定性。3.精细混合物。配制高性能混凝土时，掺入活性细掺合料可以大大改善水泥浆体的流动性，充分填充空隙，提高硬化水泥浆体的强度。更重要的是，活性细掺料的加入改善了混凝土中水

20、泥石与骨料的界面结构，提高了混凝土的强度、抗渗性和耐久性。活性细掺料是高性能混凝土不可缺少的组分材料。高性能混凝土中常用的活性细掺合料包括硅灰(SF)、磨细矿渣粉(BFS)、粉煤灰(FA)和天然沸石粉(NZ)。粉煤灰是火电厂燃煤锅炉排放的烟道灰。它能有效提高混凝土的抗渗性和混凝土拌合物的和易性。大掺量粉煤灰混凝土对环境保护和资源节约也具有重要意义。配制高性能混凝土应采用低含碳量、低细度、低需水量的优质粉煤灰。由高炉炼铁排出的熔渣经快速水淬、高温冷却制成。高性能混凝土中使用的磨细矿渣细度大于水泥，可以改善混凝土的和易性和耐久性。硅粉是电炉法生产硅铁合金排放的烟尘，二氧化硅含量大于90%，平均粒径

21、约0.11微米，比表面积大于20000 m2/kg。借助大剂量高效减水剂和强力搅拌，可以填充到水泥或其他外加剂的空隙中，具有较高的活性。在各种外加剂中对混凝土的增强作用最显著，是世界上配制超高强混凝土最常见的超细。4.减水剂和缓凝剂。由于高性能混凝土具有较高的强度，而一般混凝土拌合物的坍落度较大(约15 20 )，在一般水胶比较低(一般 0.35)的情况下，为了使混凝土具有较大的坍落度，需要使用高效减水剂，其减水率应在20%以上。有时，为了减少混凝土坍落度的损失，减水剂中还应掺入缓凝成分。此外，由于高性能混凝土水胶比低，水泥颗粒间距小，能进入溶液的离子数量少，减水剂对水泥的适应性更敏感。因为大

22、部分高性能混凝土都是泵送施工，所以混凝土拌合物加入减水剂后坍落度损失不能太快也不能太大，否则会影响泵送。5.矿物掺合料。(1)飞灰，即从燃烧煤粉的锅炉烟气中收集的微细粉末，也称“飞灰”。其颗粒多为球形，表面光滑。大量实践证明，掺粉煤灰混凝土的长期性能可以得到很大改善，对延长结构的使用寿命具有重要意义。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将其包裹形成润滑层，产生“球润滑”效应；(2)能物理分散水泥颗粒，使其分布更加均匀；粉煤灰与聚集在骨料颗粒周围的氢氧化钙晶体发生火山灰反应，生成胶凝产物，强化了软弱过渡区，对改善混凝土的各项性能有显著作用；粉煤灰延缓水化速度，降低水化

23、热引起的混凝土温升，对防止混凝土产生温度裂缝非常有利；可以降低混凝土温度开裂的风险，同时由于加速了火山灰反应，可以提高28天的强度。值得注意的是，粉煤灰的水泥替代率对强度影响显著，早期强度和后期强度较好的水泥替代率应小于10%。当粉煤灰掺量较低时，只会影响水泥早期的水化热，而对7天龄期的水化热几乎没有影响。(2)硅灰(SF)又称硅灰，是从生产硅铁或硅钢等合金时排放的烟气中收集的极细粉尘。硅粉主要由微小的玻璃状球形颗粒组成，表面光滑，粒径为0.1微米 1.0微米，是水泥的1/50 1/100。一般比表面积为18500/kg 20000/kg，主要化学成分为二氧化硅，含量在90%以上。在混凝土中掺

24、入少量硅灰或用硅灰替代部分水泥，配合减水剂的应用，可以显著改善混凝土的物理力学性能。硅灰的适宜掺量为水泥含量的5% 10%。硅灰对混凝土性能的影响主要包括:提高新拌混凝土的粘结性和保水性，增加需水量；混凝土强度提高，弹性模量和收缩增大；提高了混凝土的耐久性。另外，配制硅灰混凝土时必须注意:由于硅灰的需水量比水泥的需水量大，通常在配制硅灰混凝土时加入减水剂。选择减水剂时，应与所用水泥相适应，否则容易影响混凝土的工作性能。同时，应根据减水剂的性能和减水需求选择合适的掺量。比表面积和活性二氧化硅含量是硅灰的重要指标。硅粉的比表面积越大，活性二氧化硅含量越高，硅粉的性能越好。配制硅粉混凝土时，选择性能

25、良好的硅粉是必要的。硅粉混凝土的干燥收缩一般比普通混凝土大。配制高性能混凝土时，应采取措施补偿收缩，如掺加粉煤灰。(2)配合比设计的控制要点1.设计思路大相径庭。以前的配合比设计方法是根据混凝土的强度等级来计算水灰比，现在是根据耐久性要求来计算水灰比。首先根据环境作用等级确定电通量指标，从而选择水胶比，将胶凝材料的最小用量控制到与外加剂的比例。由于客运专线隧道衬砌和仰拱的设计强度等级为C30或C35，一般来说，混凝土强度超强，满足电通量和水胶比的要求。2.胶凝材料和粉煤灰的比例在设计配合比参数时，为保证混凝土的耐久性，混凝土中胶凝材料的总量应在一个合适的范围内，不仅有最低要求，而且对于C30及

26、以下混凝土，胶凝材料总量不应高于400kg/m3，C35C40不应高于450kg/m3。客运专线大力提倡使用粉煤灰、矿渣粉等矿物掺合料，与普通硅酸盐水泥一起作为胶凝材料。粉煤灰等矿物掺合料的使用不仅是为了降低混凝土的成本，也是为了满足混凝土耐久性的需要，特别是有效提高混凝土抵抗化学侵蚀(包括氯化物侵蚀、硫酸盐侵蚀、碱骨料反应等)的能力。).国外大量研究表明，当粉煤灰掺量在20%以上时，改善混凝土耐久性的效果较好，有研究数据表明，粉煤灰的最大掺量可达50%左右。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，矿物掺合料的含量不应小于胶凝材料总量的20%，大于30%时，混凝土的水胶比不应大

27、于0.45。3.气体含量要求对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。以往工程中只有在有抗冻要求时，才适当增加混凝土的含气量，这是对混凝土耐久性规律认识不足的表现。事实上，混凝土中适量的引气不仅可以提高抗冻性，还可以显著减少混凝土的泌水，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，含气量也不应低于2%，是施工质量控制的强制性检验项目之一。为了适当增加混凝土的含气量，获得更好的减水保塑效果，可以使用新型聚羧酸减水剂。4.电通量指数该指标是客运专线混凝土耐久性最重要、最具体的指标。目前，我国还没有电通量测试的

28、国家标准。铁路行业的电通量测试方法是基于美国ASTMC1202快速电量测量法。所测指标最大程度上可以区分和评价混凝土的密实度，密实度是影响混凝土耐久性的最关键因素。过去用抗渗性来评价混凝土的密实度，但实践证明抗渗试验只适用于判定强度等级较低的混凝土的密实度。当强度等级超过C30时，抗渗等级几乎可以达到P20以上，很难进一步检测。这就是为什么用电通量指数代替抗渗标志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，其规律是通过大量实验得出的。一般水胶比小于0.5时，基本能满足电通量小于2000的要求，水胶比小于0.45时，基本能满足电通量小于1500的要求。(3)高性能混凝土的施工

29、控制1.搅拌。混凝土原材料应严格按照施工配合比要求准确称量，称量最大允许偏差应符合以下要求(按重量计):胶凝材料(水泥、外加剂等)的1%。);加法正负1%；合计2%；混合水1%。混凝土搅拌采用横轴式、行星式或逆流式强制搅拌机，原材料计量采用电子计量系统。搅拌时间不应少于2分钟或多于3分钟。在炎热或寒冷季节搅拌混凝土时，必须采取有效措施控制原材料的温度，以确保混凝土的浇筑温度符合要求。2.运输。应采取有效措施保证混凝土在运输过程中的均匀性，各项工作性能指标无明显波动。运输设备应采取保温措施，防止局部混凝土升温(夏季)或冻结(冬季)。应采取适当措施防止水进入运输容器或蒸发。3.倒酒。(1)混凝土入

30、模前，应使用专用设备测量混凝土的工作性能，如温度、坍落度、含气量、水胶比和泌水率；只有混合料的性能符合设计或配合比要求的混凝土才能入模。一般情况下，混凝土的浇筑温度应控制在5 30。(2)浇筑混凝土时，自由下落高度不应大于2m。当大于2m时，应采用溜槽、串筒、漏斗等设备辅助输送混凝土，以保证混凝土不出现分层离析。(3)混凝土浇筑应分层连续进行，间歇时间不得超过90分钟。施工缝不应随意留置。(4)新浇混凝土与相邻硬化混凝土或岩土介质的温差不应大于15。4.振动。混凝土振捣可采用插入式振捣器、附着式平板振捣器、表面式平板振捣器等振捣设备。振捣时避免碰撞模板、钢筋和预埋件。使用插入式振捣器振捣混凝土

31、时，应采用垂直点振捣。每一点的振捣时间以表面泛浆或无大气泡为准，一般不超过30s，以免过振。如果需要改变振捣棒在混凝土拌合物中的水平位置，应先垂直缓慢拔出振捣棒，然后将振捣棒移动到新的位置。不要在混合物上水平拖动振动棒。5.维护。高性能混凝土早期强度增长较快，一般3天达到设计强度的60%，7天达到80%。因此，混凝土的早期养护尤为重要。通常混凝土浇完后，以模板养护为主，辅以浇水，保持混凝土表面湿润。固化时间不少于14天。6.质量检查和控制。除了施工前对原材料进行严格的质量检查外，在混凝土施工过程中，还应检查和控制混凝土的以下指标: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。

32、硬化混凝土:标准养护试件的抗压强度、同条件养护试件的抗压强度、抗渗性、电通量等。四。高性能混凝土的特点(1)高耐久性高性能混凝土的重要特征是耐久性高，而耐久性取决于抗渗性。抗渗性与水泥石的密度和混凝土中的界面结构有关。高性能混凝土由于掺有高效减水剂，其水胶比很低( 0.138)。水泥全部水化后，混凝土没有多余的毛细水，其孔隙细化，最可几孔径很小，总孔隙率低。再者，在高性能混凝土中掺入矿物超细粉后，可以明显减少骨料与水泥浆体界面过渡区的孔隙，矿物超细粉的掺入还可以改善水泥浆体的孔隙结构，使100m的孔隙含量明显减少，矿物超细粉的掺入也大大提高了混凝土的早期抗裂性能。这些措施可以有效地提高混凝土的

33、抗冻性、抗中和性、抗碱-骨料反应性、抗硫酸盐腐蚀和其他酸、盐腐蚀等性能。2.胶凝材料和粉煤灰的比例在设计配合比参数时，为保证混凝土的耐久性，混凝土中胶凝材料的总量应在一个合适的范围内，不仅有最低要求，而且对于C30及以下混凝土，胶凝材料总量不应高于400kg/m3，C35C40不应高于450kg/m3。客运专线大力提倡使用粉煤灰、矿渣粉等矿物掺合料，与普通硅酸盐水泥一起作为胶凝材料。粉煤灰等矿物掺合料的使用不仅是为了降低混凝土的成本，也是为了满足混凝土耐久性的需要，特别是有效提高混凝土抵抗化学侵蚀(包括氯化物侵蚀、硫酸盐侵蚀、碱骨料反应等)的能力。).国外大量研究表明，当粉煤灰掺量在20%以上

34、时，改善混凝土耐久性的效果较好，有研究数据表明，粉煤灰的最大掺量可达50%左右。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，矿物掺合料的含量不应小于胶凝材料总量的20%，大于30%时，混凝土的水胶比不应大于0.45。3.气体含量要求对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。以往工程中只有在有抗冻要求时，才适当增加混凝土的含气量，这是对混凝土耐久性规律认识不足的表现。事实上，混凝土中适量的引气不仅可以提高抗冻性，还可以显著减少混凝土的泌水，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，含气量也不应

35、低于2%，是施工质量控制的强制性检验项目之一。为了适当增加混凝土的含气量，获得更好的减水保塑效果，可以使用新型聚羧酸减水剂。4.电通量指数该指标是客运专线混凝土耐久性最重要、最具体的指标。目前，我国还没有电通量测试的国家标准。铁路行业的电通量测试方法是基于美国ASTMC1202快速电量测量法。所测指标最大程度上可以区分和评价混凝土的密实度，密实度是影响混凝土耐久性的最关键因素。过去用抗渗性来评价混凝土的密实度，但实践证明抗渗试验只适用于判定强度等级较低的混凝土的密实度。当强度等级超过C30时，抗渗等级几乎可以达到P20以上，很难进一步检测。这就是为什么用电通量指数代替抗渗标志作为混凝土耐久性控

36、制的主要原因。混凝土的电通量主要取决于水胶比，其规律是通过大量实验得出的。一般水胶比小于0.5时，基本能满足电通量小于2000的要求，水胶比小于0.45时，基本能满足电通量小于1500的要求。(3)高性能混凝土的施工控制1.搅拌。混凝土原材料应严格按照施工配合比要求准确称量，称量最大允许偏差应符合以下要求(按重量计):胶凝材料(水泥、外加剂等)的1%。);加法正负1%；合计2%；混合水1%。混凝土搅拌采用横轴式、行星式或逆流式强制搅拌机，原材料计量采用电子计量系统。搅拌时间不应少于2分钟或多于3分钟。在炎热或寒冷季节搅拌混凝土时，必须采取有效措施控制原材料的温度，以确保混凝土的浇筑温度符合要求

37、。2.运输。应采取有效措施保证混凝土在运输过程中的均匀性，各项工作性能指标无明显波动。运输设备应采取保温措施，防止局部混凝土升温(夏季)或冻结(冬季)。应采取适当措施防止水进入运输容器或蒸发。3.倒酒。(1)混凝土入模前，应使用专用设备测量混凝土的工作性能，如温度、坍落度、含气量、水胶比和泌水率；只有混合料的性能符合设计或配合比要求的混凝土才能入模。一般情况下，混凝土的浇筑温度应控制在5 30。(2)浇筑混凝土时，自由下落高度不应大于2m。当大于2m时，应采用溜槽、串筒、漏斗等设备辅助输送混凝土，以保证混凝土不出现分层离析。(3)混凝土浇筑应分层连续进行，间歇时间不得超过90分钟。施工缝不应随

38、意留置。(4)新浇混凝土与相邻硬化混凝土或岩土介质的温差不应大于15。4.振动。混凝土振捣可采用插入式振捣器、附着式平板振捣器、表面式平板振捣器等振捣设备。振捣时避免碰撞模板、钢筋和预埋件。使用插入式振捣器振捣混凝土时，应采用垂直点振捣。每一点的振捣时间以表面泛浆或无大气泡为准，一般不超过30s，以免过振。如果需要改变振捣棒在混凝土拌合物中的水平位置，应先垂直缓慢拔出振捣棒，然后将振捣棒移动到新的位置。不要在混合物上水平拖动振动棒。5.维护。高性能混凝土早期强度增长较快，一般3天达到设计强度的60%，7天达到80%。因此，混凝土的早期养护尤为重要。通常混凝土浇完后，以模板养护为主，辅以浇水，保

39、持混凝土表面湿润。固化时间不少于14天。6.质量检查和控制。除了施工前对原材料进行严格的质量检查外，在混凝土施工过程中，还应检查和控制混凝土的以下指标: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:标准养护试件的抗压强度、同条件养护试件的抗压强度、抗渗性、电通量等。四。高性能混凝土的特点(1)高耐久性高性能混凝土的重要特征是耐久性高，而耐久性取决于抗渗性。抗渗性与水泥石的密度和混凝土中的界面结构有关。高性能混凝土由于掺有高效减水剂，其水胶比很低( 0.138)。水泥全部水化后，混凝土没有多余的毛细水，其孔隙细化，最可几孔径很小，总孔隙率低。再者，在高性能混凝土中掺

40、入矿物超细粉后，可以明显减少骨料与水泥浆体界面过渡区的孔隙，矿物超细粉的掺入还可以改善水泥浆体的孔隙结构，使100m的孔隙含量明显减少，矿物超细粉的掺入也大大提高了混凝土的早期抗裂性能。这些措施可以有效地提高混凝土的抗冻性、抗中和性、抗碱-骨料反应性、抗硫酸盐腐蚀和其他酸、盐腐蚀等性能。2.胶凝材料和粉煤灰的比例在设计配合比参数时，为保证混凝土的耐久性，混凝土中胶凝材料的总量应在一个合适的范围内，不仅有最低要求，而且对于C30及以下混凝土，胶凝材料总量不应高于400kg/m3，C35C40不应高于450kg/m3。客运专线大力提倡使用粉煤灰、矿渣粉等矿物掺合料，与普通硅酸盐水泥一起作为胶凝材料

41、。粉煤灰等矿物掺合料的使用不仅是为了降低混凝土的成本，也是为了满足混凝土耐久性的需要，特别是有效提高混凝土抵抗化学侵蚀(包括氯化物侵蚀、硫酸盐侵蚀、碱骨料反应等)的能力。).国外大量研究表明，当粉煤灰掺量在20%以上时，改善混凝土耐久性的效果较好，有研究数据表明，粉煤灰的最大掺量可达50%左右。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，矿物掺合料的含量不应小于胶凝材料总量的20%，大于30%时，混凝土的水胶比不应大于0.45。3.气体含量要求对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。以往工程中只有在有抗冻要求时，才适当增加混凝土的含气量，这是对混凝土耐久性

42、规律认识不足的表现。事实上，混凝土中适量的引气不仅可以提高抗冻性，还可以显著减少混凝土的泌水，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，含气量也不应低于2%，是施工质量控制的强制性检验项目之一。为了适当增加混凝土的含气量，获得更好的减水保塑效果，可以使用新型聚羧酸减水剂。4.电通量指数该指标是客运专线混凝土耐久性最重要、最具体的指标。目前，我国还没有电通量测试的国家标准。铁路行业的电通量测试方法是基于美国ASTMC1202快速电量测量法。所测指标最大程度上可以区分和评价混凝土的密实度，密实度是影响混凝土耐久性的最关键因素。过去

43、用抗渗性来评价混凝土的密实度，但实践证明抗渗试验只适用于判定强度等级较低的混凝土的密实度。当强度等级超过C30时，抗渗等级几乎可以达到P20以上，很难进一步检测。这就是为什么用电通量指数代替抗渗标志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，其规律是通过大量实验得出的。一般水胶比小于0.5时，基本能满足电通量小于2000的要求，水胶比小于0.45时，基本能满足电通量小于1500的要求。(3)高性能混凝土的施工控制1.搅拌。混凝土原材料应严格按照施工配合比要求准确称量，称量最大允许偏差应符合以下要求(按重量计):胶凝材料(水泥、外加剂等)的1%。);加法正负1%；合计2%；混

44、合水1%。混凝土搅拌采用横轴式、行星式或逆流式强制搅拌机，原材料计量采用电子计量系统。搅拌时间不应少于2分钟或多于3分钟。在炎热或寒冷季节搅拌混凝土时，必须采取有效措施控制原材料的温度，以确保混凝土的浇筑温度符合要求。2.运输。应采取有效措施保证混凝土在运输过程中的均匀性，各项工作性能指标无明显波动。运输设备应采取保温措施，防止局部混凝土升温(夏季)或冻结(冬季)。应采取适当措施防止水进入运输容器或蒸发。3.倒酒。(1)混凝土入模前，应使用专用设备测量混凝土的工作性能，如温度、坍落度、含气量、水胶比和泌水率；只有混合料的性能符合设计或配合比要求的混凝土才能入模。一般情况下，混凝土的浇筑温度应控

45、制在5 30。(2)浇筑混凝土时，自由下落高度不应大于2m。当大于2m时，应采用溜槽、串筒、漏斗等设备辅助输送混凝土，以保证混凝土不出现分层离析。(3)混凝土浇筑应分层连续进行，间歇时间不得超过90分钟。施工缝不应随意留置。(4)新浇混凝土与相邻硬化混凝土或岩土介质的温差不应大于15。4.振动。混凝土振捣可采用插入式振捣器、附着式平板振捣器、表面式平板振捣器等振捣设备。振捣时避免碰撞模板、钢筋和预埋件。使用插入式振捣器振捣混凝土时，应采用垂直点振捣。每一点的振捣时间以表面泛浆或无大气泡为准，一般不超过30s，以免过振。如果需要改变振捣棒在混凝土拌合物中的水平位置，应先垂直缓慢拔出振捣棒，然后将

46、振捣棒移动到新的位置。不要在混合物上水平拖动振动棒。5.维护。高性能混凝土早期强度增长较快，一般3天达到设计强度的60%，7天达到80%。因此，混凝土的早期养护尤为重要。通常混凝土浇完后，以模板养护为主，辅以浇水，保持混凝土表面湿润。固化时间不少于14天。6.质量检查和控制。除了施工前对原材料进行严格的质量检查外，在混凝土施工过程中，还应检查和控制混凝土的以下指标: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:标准养护试件的抗压强度、同条件养护试件的抗压强度、抗渗性、电通量等。四。高性能混凝土的特点(1)高耐久性高性能混凝土的重要特征是耐久性高，而耐久性取决于抗渗

47、性。抗渗性与水泥石的密度和混凝土中的界面结构有关。高性能混凝土由于掺有高效减水剂，其水胶比很低( 0.138)。水泥全部水化后，混凝土没有多余的毛细水，其孔隙细化，最可几孔径很小，总孔隙率低。再者，在高性能混凝土中掺入矿物超细粉后，可以明显减少骨料与水泥浆体界面过渡区的孔隙，矿物超细粉的掺入还可以改善水泥浆体的孔隙结构，使100m的孔隙含量明显减少，矿物超细粉的掺入也大大提高了混凝土的早期抗裂性能。这些措施可以有效地提高混凝土的抗冻性、抗中和性、抗碱-骨料反应性、抗硫酸盐腐蚀和其他酸、盐腐蚀等性能。2.胶凝材料和粉煤灰的比例在设计配合比参数时，为保证混凝土的耐久性，混凝土中胶凝材料的总量应在一

48、个合适的范围内，不仅有最低要求，而且对于C30及以下混凝土，胶凝材料总量不应高于400kg/m3，C35C40不应高于450kg/m3。客运专线大力提倡使用粉煤灰、矿渣粉等矿物掺合料，与普通硅酸盐水泥一起作为胶凝材料。粉煤灰等矿物掺合料的使用不仅是为了降低混凝土的成本，也是为了满足混凝土耐久性的需要，特别是有效提高混凝土抵抗化学侵蚀(包括氯化物侵蚀、硫酸盐侵蚀、碱骨料反应等)的能力。).国外大量研究表明，当粉煤灰掺量在20%以上时，改善混凝土耐久性的效果较好，有研究数据表明，粉煤灰的最大掺量可达50%左右。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，矿物掺合料的含量不应小于胶凝材料

49、总量的20%，大于30%时，混凝土的水胶比不应大于0.45。3.气体含量要求对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。以往工程中只有在有抗冻要求时，才适当增加混凝土的含气量，这是对混凝土耐久性规律认识不足的表现。事实上，混凝土中适量的引气不仅可以提高抗冻性，还可以显著减少混凝土的泌水，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，含气量也不应低于2%，是施工质量控制的强制性检验项目之一。为了适当增加混凝土的含气量，获得更好的减水保塑效果，可以使用新型聚羧酸减水剂。4.电通量指数该指标是客运专线混凝土耐久性最

50、重要、最具体的指标。目前，我国还没有电通量测试的国家标准。铁路行业的电通量测试方法是基于美国ASTMC1202快速电量测量法。所测指标最大程度上可以区分和评价混凝土的密实度，密实度是影响混凝土耐久性的最关键因素。过去用抗渗性来评价混凝土的密实度，但实践证明抗渗试验只适用于判定强度等级较低的混凝土的密实度。当强度等级超过C30时，抗渗等级几乎可以达到P20以上，很难进一步检测。这就是为什么用电通量指数代替抗渗标志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，其规律是通过大量实验得出的。一般水胶比小于0.5时，基本能满足电通量小于2000的要求，水胶比小于0.45时，基本能满足电

51、通量小于1500的要求。(3)高性能混凝土的施工控制1.搅拌。混凝土原材料应严格按照施工配合比要求准确称量，称量最大允许偏差应符合以下要求(按重量计):胶凝材料(水泥、外加剂等)的1%。);加法正负1%；合计2%；混合水1%。混凝土搅拌采用横轴式、行星式或逆流式强制搅拌机，原材料计量采用电子计量系统。搅拌时间不应少于2分钟或多于3分钟。在炎热或寒冷季节搅拌混凝土时，必须采取有效措施控制原材料的温度，以确保混凝土的浇筑温度符合要求。2.运输。应采取有效措施保证混凝土在运输过程中的均匀性，各项工作性能指标无明显波动。运输设备应采取保温措施，防止局部混凝土升温(夏季)或冻结(冬季)。应采取适当措施防

52、止水进入运输容器或蒸发。3.倒酒。(1)混凝土入模前，应使用专用设备测量混凝土的工作性能，如温度、坍落度、含气量、水胶比和泌水率；只有混合料的性能符合设计或配合比要求的混凝土才能入模。一般情况下，混凝土的浇筑温度应控制在5 30。(2)浇筑混凝土时，自由下落高度不应大于2m。当大于2m时，应采用溜槽、串筒、漏斗等设备辅助输送混凝土，以保证混凝土不出现分层离析。(3)混凝土浇筑应分层连续进行，间歇时间不得超过90分钟。施工缝不应随意留置。(4)新浇混凝土与相邻硬化混凝土或岩土介质的温差不应大于15。4.振动。混凝土振捣可采用插入式振捣器、附着式平板振捣器、表面式平板振捣器等振捣设备。振捣时避免碰

53、撞模板、钢筋和预埋件。使用插入式振捣器振捣混凝土时，应采用垂直点振捣。每一点的振捣时间以表面泛浆或无大气泡为准，一般不超过30s，以免过振。如果需要改变振捣棒在混凝土拌合物中的水平位置，应先垂直缓慢拔出振捣棒，然后将振捣棒移动到新的位置。不要在混合物上水平拖动振动棒。5.维护。高性能混凝土早期强度增长较快，一般3天达到设计强度的60%，7天达到80%。因此，混凝土的早期养护尤为重要。通常混凝土浇完后，以模板养护为主，辅以浇水，保持混凝土表面湿润。固化时间不少于14天。6.质量检查和控制。除了施工前对原材料进行严格的质量检查外，在混凝土施工过程中还要对混凝土的以下指标进行检查和控制:混凝土拌合物

54、:水胶比、坍落度、含气量、入模温度、泌水率、匀质性。硬化混凝土:标准养护试件的抗压强度、同条件养护试件的抗压强度、抗渗性、电通量等。四。高性能混凝土的特点(1)高耐久性高性能混凝土的重要特征是耐久性高，而耐久性取决于抗渗性。抗渗性与水泥石的密度和混凝土中的界面结构有关。高性能混凝土由于掺有高效减水剂，其水胶比很低( 0.138)。水泥全部水化后，混凝土没有多余的毛细水，其孔隙细化，最可几孔径很小，总孔隙率低。再者，在高性能混凝土中掺入矿物超细粉后，可以明显减少骨料与水泥浆体界面过渡区的孔隙，矿物超细粉的掺入还可以改善水泥浆体的孔隙结构，使100m的孔隙含量明显减少，矿物超细粉的掺入也大大提高了

55、混凝土的早期抗裂性能。这些措施可以有效地提高混凝土的抗冻性、抗中和性、抗碱-骨料反应性、抗硫酸盐腐蚀和其他酸、盐腐蚀等性能。(2)高工作性能高性能混凝土具有良好的流变性能、高流动性、不泌水、不离析，能够保证正常施工条件下混凝土结构的密实性和均匀性。对于结构的一些特殊部位(如梁柱节点等钢筋密集的地方)，可采用重力压实成型混凝土，以保证该部位的密实度，从而降低施工劳动强度，节约施工能耗。(3)其他高性能混凝土具有高韧性、良好的体积稳定性和长期稳定的力学性能。高性能混凝土的高韧性要求其具有抵抗地震荷载、疲劳荷载和冲击荷载的能力。可以通过添加引气剂或采用高性能纤维混凝土来提高混凝土的韧性。高性能混凝土

56、的体积稳定性表现在其优异的抗初始开裂性、低温变形、低徐变和低自收缩变形。虽然高性能混凝土的水灰比相对较低，但如果采用新型高效减水剂和增粘剂共同使用，应尽可能减少单次用水量，防止离析。浇筑捣实后应立即用湿布或湿草帘覆盖养护，避免过多的照射和风吹，防止混凝土水分蒸发，从而有效抑制高性能混凝土的早期开裂。高性能混凝土中掺入粉末的普通混凝土已明显减少，这对大体积混凝土的温控防裂十分有利。国内有研究表明，掺40%粉煤灰的高性能混凝土在360d龄期的徐变程度(单位徐变应力的徐变值)小于同强度等级的普通混凝土，高性能混凝土的徐变程度仅为普通混凝土的50%左右。高性能混凝土的长期力学稳定性要求其抗压强度、抗拉

57、强度和弹性模量等力学性能在长期荷载和严重环境侵蚀下保持稳定。绿色高性能混凝土(一)发展绿色高性能混凝土的必要性1990年，美国首次提出高性能混凝土，得到了世界各国和专家的认可。法国政府机构包括政府研究机构、大学和建筑公司开展了高性能混凝土的研究。1996年，法国公共工程部和教育研究部组织了一项为期四年的国家研究项目“高性能混凝土2000”，投资600万美元。1994年，美国联邦政府的16个机构联合提出了在基础设施建设中应用高性能混凝土的决议，决定在10年内投入2亿美元进行研究。绿色环保。人类社会越发展，对绿色环保的要求就越迫切。国外一位学者写了一篇题为昨天和今天的水泥，明天的混凝土的评论，指出

58、21世纪的水泥工业应该改名为水硬性胶凝材料工业，应该是绿色产业。水泥和混凝土是世界上消耗最多的材料，尤其是在中国。中国人多地少，资源匮乏，也是世界能源消耗大国。以水泥和混凝土为例，我国水泥年产量约9亿吨，占世界水泥产量的三分之一，世界混凝土年产量约12亿m3。混凝土的大量使用需要大量的水泥，水泥的生产极大地影响着环境和子孙后代的生活。因此，绿色高性能的发展势在必行。绿色高性能混凝土的研究和应用不仅保护了环境，而且提高了混凝土的性能。以粉煤灰为例，现在开发使用的绿色高性能混凝土大多以粉煤灰为主要掺合料。粉煤灰是一种工业废弃物，如果利用不好会对环境造成二次污染。在绿色高性能混凝土中使用粉煤灰不仅可

59、以解决二次污染，还可以降低混凝土成本，改善混凝土性能，主要表现在提高混凝土的耐久性和和易性。对混凝土的评价已经从高强度转向高性能，高性能的耐久性是一个主要的评价标准。混凝土不是一劳永逸的材料，它的使用寿命直接受到时间的增长、环境的影响和使用方法的影响。一些发达国家都面临这个问题，我们国家也是。1991年，美国在提交给国会的国家道路和桥梁状况报告中指出，为了修复或更换存在缺陷的现有桥梁，需要投入91亿美元。如果维修过程延迟，成本将增加到1310亿美元，美国每年的混凝土维修成本约为300亿美元。中国是一个发展中国家。工程建设基本没有维护费用，工程费用主要在新建项目。建国以来，五六十年代的工程量很大

60、。经过几十年的使用，可以说要维护的工程量也是巨大的，成本惊人。因此，从历史的角度和发展的角度研究混凝土的高性能具有重要的意义。(二)绿色高性能混凝土的可行性高性能混凝土是混凝土发展的方向，是中国国情的需要，是建筑工程发展的需要，是造福子孙后代的需要。2005年，建设部发布了关于进一步推进建筑业十项新技术应用的通知(建总200526号)，其中第二项为“高性能混凝土技术”。建设部部长王广西在第二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，支持和推动行业发展。加快既有建筑节能改造成套技术和低能耗大型公共建筑技术的技术公关，推动以节能、节地、节水、节材、环保为核心的建筑技术发展，逐步提高绿色