绿色高性能混凝土技术

绿色高性能混凝土技术目录一、绿色高性能混凝土基本概念二、GHPC对原材料的选择三、GHPC的性能四、典型工程应用一、绿色高性能混凝土基本概念1.1、绿色高性能混凝土(GreenHighPerformanceConcrete，简称GHPC）的定义：

GHPC是指采用先进的现代化砼技术，在妥善的质量管理条件下，尽量少占用天然资源和能源，大量使用工业废弃物和城市垃圾制成的具有优良耐久性、工作性和经济适用性的砼；GHPC被认为是今后砼发展的方向。1.2、GHPC包涵两层含义：“绿色”和“高性能”。一、绿色高性能混凝土基本概念1.2.1“绿色”主要可概括为：1.2.1.1、节约资源、能源。1.2.1.2、不破坏环境，更应有利于环境。1.2.1.3、可持续发展，既满足当代人的需求，又不危及后代人满足其需要的能力。一、绿色高性能混凝土基本概念1.2.2“高性能”主要可概括为应具有下列某项或多项优良性能：1.2.2.1、优良的施工性能：能在正常施工条件下保证砼结构的密实性和均匀性，并尽量降低振捣噪声和密实能耗。1.2.2.2、强度高：尽量减少肥梁胖柱，并要考虑到建筑的美学效果和结构挠度以及功能等方面的要求。1.2.2.3、高耐久性：在一般环境或存在腐蚀介质的环境中，砼具有良好的耐久性能。1.2.2.4、具有某些特殊功能：如超早强、低脆性、高耐磨性、吸声、自呼吸性等。一、绿色高性能混凝土基本概念1.3、绿色高性能混凝土的主要特征1.3.1更多地掺加以工业废渣为主的掺合料，控制和减少水泥熟料的用量；1.3.2更大地发挥砼的高性能优势，提高砼的耐久性，延长建筑物的使用寿命，使材料和工程充分发挥其功能；1.3.3采用先进生产工艺，对大量建筑垃圾进行资源化处理，使之成为可用的再生砼骨料，减少对天然砂石的开采。二、GHPC对原材料的选择

GHPC在选择原材料时，更加注重于选用不破坏环境、节约资源与能源的材料，尤其是选用经过资源化处理的工业废渣及建筑垃圾。同时，更加注重于选择高性能化学外加剂及优质水泥。

1、水泥1.1目前我国水泥存在的主要问题：1.1.1水泥比表面积较大，导致与外加剂相容性差及使砼具有更大的开裂敏感性；1.1.2水泥早期强度较高，导致砼强度长期增长率低甚至倒缩；1.1.3不控制碱含量、氯离子含量。不检测开裂敏感性；1.1.4出厂水泥温度太高，难以控制砼结构中的温度应力。二、GHPC对原材料的选择1.2水泥选择的标准1.2.1水泥比表面积不宜太大，应控制在350m2/kg以下；1.2.2控制水泥孰料的矿物组成。从耐久性角度来看，应尽量降低C3A和C3S的含量，适当增加C2S的含量。C3A不超过6%，C2S应大于20%。1.2.3水泥中的碱含量应控制在0.6%以下；1.2.4水泥的出厂温度应控制在65℃以下。1.2.5水泥的标准（P.O42.5R)：二、GHPC对原材料的选择2、GPHC对骨料的选择：2.1粗细骨料应级配良好、粒形尽量接近等径状，针片状颗粒不超过骨料总质量的15%；其他技术指标满足砂石的质量标准要求。2.2大量使用人工砂、尾矿骨料及建筑垃圾再生骨料。2.3对于C50～C80的混凝土来说，石子本身的强度并不是最重要的，而应注意其级配、粒径、粒形和表面状况等。2.4石子选择标准：清洁、颗粒级配良好、粒形尽量接近等径状，针片状颗粒与不规则形状颗粒尽量减少。

粗骨料标准细骨料标准二、GHPC对原材材料的的选择择2.3、优良良化学学外加加剂的的作用用2.3.1能降低低砼的的收缩缩率，，显著著改善善砼的的体积积稳定定性及及耐久久性；；2.3.2砼塌落落度保保持性性能优优良，，对于于商品品砼的的长距距离运运输较较为有有利；；2.3.3与不同同水泥泥和掺掺合料料的相相容性性良好好，可可适当当增加加砼中中的掺掺合料料掺量量，有有利于于降低低水化化热；；2.3.4对钢筋筋无锈锈蚀作作用；；2.3.5含碱量量极低低，无无氯离离子。。生产产及使使用过过程中中无甲甲醛等等有害害成分分。2.3.6目前较较为优优良的的是聚聚羧酸酸盐系系高性性能减减水剂剂。二、GHPC对原材材料的的选择择2.4、矿物掺合合料2.4.1作用：2.4.1.1减少水泥用用量；改善善砼的工作作性；2.4.1.2降低水化热热；增进后后期强度；；2.4.1.3改善砼的耐耐久性能：：改善砼的的内部结构构，提高抗抗渗性和抗抗腐蚀能力力；抑制碱碱骨料反应应等。2.4.2主要品种：：粉煤灰、、磨细矿渣渣粉、硅灰灰、磨细天天然沸石粉粉、超细石石灰石粉等等。二、GHPC对原材料的的选择粉煤灰1.作用：粉煤灰在在混凝土生生产中起到到的作用主主要有：1.减少混凝土土水泥用量量，降低成成本2.粉煤灰颗粒粒的“滚珠珠”效应，，提高混凝凝土工作性性能，即扩扩展性。3.粉煤灰的““火山灰””反应较慢慢，减少混混凝土内部部因水化产产生的热量量。4.粉煤灰在水水泥水化后后期（一般般超过28d）的次级水水化反应可可以提高混混凝土的密密实度，降降低渗透性性。4.粉煤灰的标标准：二、GHPC对原材料的的选择磨细矿渣粉粉1.混凝土中掺掺入矿粉的的意义：利用矿粉和和粉煤灰等等活性混合合材相复合合，部分取取代水泥配配制混凝土土，可以充充分发挥二二者的”优优势互补效效应”。粉粉煤灰和矿矿渣粉复合合掺加，两两种材料的的火山灰效效应、形态态效应和微微集料效应应相互叠加加，形成””工作性能能互补效应应”和”强强度互补效效应”，使使混凝土具具有良好的的抗渗性和和可泵性。。不仅节约约水泥，降降低成本，，而且变废废为宝，物物尽其用。。生产绿色色商品混凝凝土，符合合环保和可可持续发展展的要求。。3.矿粉的标准准：二、GHPC对原材料的的选择硅灰1.硅灰在混凝土中中的作用：硅灰能够填充水水泥颗粒间的孔孔隙，同时与水水化产物生成凝凝胶体，与碱性性材料氧化镁反反应生成凝胶体体。其在混凝凝土中的具体作作用有以下几点点：1、显著提高抗压压、抗折、抗渗渗、防腐、抗冲冲击及耐磨性能能。2、具有保水、防防止离析、泌水水、大幅降低砼砼泵送阻力的作作用。3、显著延长砼的的使用寿命。特特别是在氯盐污污染侵蚀、硫酸酸盐侵蚀、高湿湿度等恶劣环境境下，可使砼的的耐久性提高一一倍甚至数倍。。4、是高强砼的必必要成份，已有有C150砼的工程应用。。5、具有约5倍水泥的功效,在普通砼和低水水泥浇注料中应应用可降低成本本.提高耐久性。6、有效防止发生生砼碱骨料反应应。3.硅灰的标准：二、GHPC对原材料的选择择拌合用水砼拌合用水是建建筑用水的主要要部分之一，在在各行业中属于于用水大户。搅拌站循环水一一般为废弃砼经经过砼砂石分离离机清洗分离之之后产生的含有有部分胶凝材料料的废水，也包包含清洗砼车的的废水及少量回回收的雨水。循循环水不能直接接排放。为了保保护环境，必须须对这些废水加加以回收利用。。我公司近几年已已开展了搅拌站站循环水用于生生产砼的试验及及应用工作，且且已将循环水大大量应用于实际际生产砼中。三、GHPC的性能GHPC的性能：指采用先进的现现代化砼技术，，在更多地掺入入工业废渣为主主的掺合料、节节约水泥熟料、、尽量少占用天天然资源和能源源，大量使用工工业废弃物或城城市垃圾制成的的砼的性能，包包括具有良好的的新拌砼性能、、满足结构设计计的强度、优良良的耐久性和体体积稳定性等。。三、GHPC的性能1、新拌砼的性能能1.1、工作性：在土木工程建设设过程中，为获获得密实而均匀匀的砼结构以方方便施工操作（（拌和、运输、、浇筑、振捣等等过程），要求求新拌砼必须具具有良好的施工工性能，如保持持新拌砼不发生生分层、离析、、泌水等现象，，并获得质量均均匀、成型密实实的砼。这种新新拌砼施工性能能称为新拌砼的的工作性。由于新拌砼的工工作性内涵较复复杂，并依赖于于建筑的类型、、浇筑、捣实和和抹面的方法，，所以目前尚没没有一种能够全全面有效地反映映砼拌合物工作作性的测定方法法和指标。目前前通常采用塌落落度法来测定新新拌砼的流动性性，并辅以其他他方法或经验，，结合直观观察察来评定其黏聚聚性和保水性，，从而综合判定定其工作性。1.2、塌落度损失：：塌落度损失是是指新拌砼的稠稠度随着时间的的流失而逐渐减减小，塌落度损损失是所有砼的的一种正常现象象。坍落度损失原因因：主要认为是是从以下两点引引起：一是水泥泥颗粒物理凝聚聚是主要原因，，即水泥水化后后，由于溶剂化化固体颗粒靠近近时发生相互作作用立即生成水水泥胶凝体的凝凝聚结构；二是是硅酸盐水泥在在浆体在形成钙钙矾石和水化硅硅酸钙等水化产产物的同时，逐逐渐变稠、凝结结的作用。三、GHPC的性能1.3、离析和泌水：：在新拌混凝土中中，粒径不同、、密度各异的各各组成材料趋于于各自的不同运运动产生分离的的现象；新拌混混凝土中，固体体颗粒在重力作作用下沉，与此此同时水分向混混凝土表面迁移移，从而在砼表表面集聚一些水水分的现象。由由于砼的非匀质质性，泌水是一一种正常现象，，只是要控制其其泌水量。1.4、塑性收缩：砼成型后尚未凝凝结硬化时属塑塑性阶段，在此此阶段由于表面面失水而产生的的收缩，称为塑塑性收缩。三、GHPC的性能2、强度2.1影响砼抗压强度度的因素2.1.1水泥石的强度2.1.2水泥石与骨料的的粘结强度2.1.3骨料本身的强度度2.1.4搅拌与振捣效果果2.1.5养护条件（主要要是温、湿度)2.1.6龄期2.2对强度的大多数数影响因素可由由预拌砼生产企企业控制，但不不应忽视施工过过程尤其是对砼砼养护过程的控控制；如施工振振捣后对砼构件件完全不加以养养护，即构件完完全在空气中自自然养护，极端端情况下，至28天龄期后，其强强度有可能只能能达到标养强度度的50%左右。三、GHPC的性能3、体积稳定性（（收缩及开裂））3.1、影响砼收缩及及开裂的主要因因素3.1.1水泥用量及品种种3.1.2骨料用量及质量量3.1.3水胶比3.1.4外加剂3.1.5环境条件三、GHPC的性能3.2、减少收缩的常常用措施：3.2.1.合理选取水泥，，采用低水化热热水泥，并尽量量减少水泥用量量。3.2.2.尽量减少用水量量，掺加足够的的矿物掺合料，，降低水胶比。。3.2.3.选用热膨胀系数数低，弹性模量量高、级配与粒粒形良好的骨料料。3.2.4.正确选用外加剂剂。3.2.5.在搅拌前预冷原原材料。3.2.6.合理分缝、分块块、减轻约束。。3.2.7.在混凝土中埋冷冷却水管。3.2.8.表面绝热保温，，调节表面温度度的下降速率。。3.2.9.初凝前采取覆盖盖等养护措施。。尤其要强调，对对商品砼实行““及时而充分””的湿养护，且且在初凝前进行行二次抹压，可可极大地降低砼砼早期开裂的风风险。三、GHPC的性能4、耐久性4.1指混凝土暴露在在使用环境下抵抵抗各种物理和和化学作用破坏坏的能力。混凝凝土的耐久性是是一个综合性概概念，它包括抗抗渗性、抗冻性性、抗侵蚀性、、抗碳化性、抗抗碱骨料反应、、抗氯离子渗透透等方面。4.2提高混凝土耐久久性的主要措施施4.2.1减少拌和水及胶胶凝材料浆体的的用量。4.2.2降低水胶比。4.2.3合理选择水泥品品种。4.2.4选择合理的矿物物掺合料及用量量。4.2.5掺用引气剂。4.2.6控制砼总碱含量量和氯离子含量量。4.2.7加强砼生产与施施工过程的质量量控制。四、典型工程应应用4.1、工程概况：高达210米的大楼主楼剪剪力墙、柱及核核心筒体混凝土土强度等级为C75~C45。当混凝土强度度等级高于C60后，通常其拌合合物的粘度会增增大，流动性能能降低，导致泵泵送变得较困难难。尤其是泵送送的高度增大（（垂直高度超过过100米）后，该类混混凝土在泵送时时通常出现泵的的液压系统工作作压力偏高，泵泵送速度减慢，，易堵管等。然然而此工程C75等级砼最高泵送送距离为103m。此外，该类混混凝土通常还存存在早期水化热热偏大，3天龄期之内自收收缩较大等缺点点。如不对上述述缺点加以改善善，在生产该类类混凝土时将容容易导致质量事事故的发生。四、典型工程应应用4.2、原材料的选择C75等级混凝土由于于强度较高，水水泥用量较大，，导致早期水化化热大，其早期期自收缩也较大大，因此较大尺尺寸的混凝土构构件产生自收缩缩微裂缝或开裂裂的风险较大。。同时高层泵送送要求混凝土拌拌合物具有良好好的工作性能。。C75等级混凝土由于于粘度较大，将将导致泵送时泵泵压增大，泵送送变得较困难。。这样就要求我我们对原材料的的选择更加严谨谨，我们也做了了大量的工作来来决定原材料的的选用。情况如如下：4.2.1、水泥在相同条件下，，水泥成分中对对减水剂的吸附附性大小依次为为C3A＞C4AF＞C3S＞C2S。若水泥中C3A、C4AF含量较大，则大大量减水剂被其其吸附，占水泥泥成分较多的C3S和C2S就显得吸附量不不足，动电电位位显下降，导致致混凝土坍落度度有较大损失。。所以水泥中C3A、C4AF含量较高的混凝凝土坍落度损失失较大，反之较较小。

根据这这个原理，我们们将选择C3A及C4AF含量较低的水泥泥来生产C75高强混凝土。在在经过了公司多多年的使用经验验、市场走访和和大量试配验证证后，决定选用用都江堰都江堰堰拉法基水泥有有限公司生产的的P.O42.5R水泥。4.2.2、优选砂、石集集料及矿物掺合合料:砂子采用级配良良好的中砂,细度模数在2.6-2.9之间,石子选用5-25mm、级配良好的碎碎石，严格控制制其针片状含量量和压碎指标值值。矿物掺合料料选用Ⅰ级粉煤灰，充分分发挥其“微集集料”填充效应应及“滚珠”效效应，有效减减少混凝土的用用水量，降低混混凝土拌合物稠稠度，增加拌合合物的流动性，，进而控制其塌塌落度损失。同同时，掺加硅灰灰以百分之百保保证其强度。经经过试验室大量量试配对比试验验之后，最终选选用了以下材料料：砂：中砂，其细度模数数控制在2.6~2.9之间，且重点控控制其含泥量不不超过1.0%。石子：采用5-25mm碎石，要求其颗颗粒级配良好，，压碎指标值小小于10%，针片状颗粒含含量不大于5%。同时使用5-20mm及5-31.5mm碎石进行了对比比试验。四、典型工程应应用4.2.3、矿物掺合料:粉煤灰：Ⅰ级粉煤灰，需水水比93.8%，细度8%。硅灰：采用硅灰，其主要性能能指标为：SiO2含量为95%以上，需水量比比109%，活性指数90%以上，比表面积积≥15000m2/kg。四、典型工程应应用四、典型工程应应用4.2.4、外加剂对现使用的泵送聚羧酸盐系高效减减水剂进一步改改进，达到了控控制C75高强混凝土的各各种质量指标。。该泵送剂减水水率达30%以上，与拉法基基P.O42.5R水泥适应性良好好。其显著特点点为配制的混凝凝土流动性及抗抗分离性良好，，混凝土拌合物物在2h之内坍落度几乎乎无损失。四、典型工程应应用4.3、配合比的进一一步优化C75高强高层泵送混混凝土除抗压强强度应满足设计计规定的等级外外，其拌合物还还应具有很好的的可泵性。要求求流动性及抗分分离性良好，拌拌合物粘聚性好好但又不过分粘粘稠，以便泵送送时摩擦阻力小小，泵压正常及及泵送速度快。。同时由于C75混凝土部分构件件尺寸较大，还还必须考虑C75混凝土水化热的的大小，控制其其放热速度不宜宜过快。为此在在我们选定原材材料之后，再次次重复的进行了了试验6次以上选择了最最优的配合比用用于生产。此配配合比的砼性能能指标如下表：：初始坍落度/扩展度（mm）倒坍时间1h坍损2h坍损3h坍损初凝时间终凝时间和易性泌水R3MPaR7MPaR28MPa240/65017s2302252158h40min13h30min好无52.182.594.14.4C75混凝土的各项性性能搅拌站出机取样样施工现场取样出机取样收缩性性能实验结果（（与C30普通砼对比）4.5实验结果及生产产取样结果分析析由实验结果及生生产取样结果可可以看出C75高层施工泵送混混凝土拌合物工工作性能良好，，流动速度适中中，3h之内坍落度损失失小，流动性保保持能力较强，，可泵性能较好好。C75高层施工泵送混混凝土与C30普通泵送混凝土土在各龄期的收收缩值相近，均均在7d龄期后收缩趋于于平稳。各项性性能均满足施工工要求。四、典型工程应应用4.6生产过程控制：：混凝土自身的质质量并不能决定定最终建筑的质质量，所以生产产过程的控制也也是尤为重要的的。我们在生产产C75高强高层泵送混混凝土期间相关关部门应保证生生产站人员、设设备及其他工作作环境一直处于于正常状态，且且关键岗位（内内调、操作工、、取样工等）尽尽量使用有经验验人员。并加大大对原材料、混混凝土和易性与与混凝土运输过过程的监督，主主要监督措施如如下：4.6.1.对原材料的监督督措施1.对进场所有原材材料，均按国家家相关标准、规规范要求进行检检验；2.砂每进场一次为为一个检验批，，即抽检频次为为每进场一次抽抽检一次；3.硅粉每进场一次次为一个检验批批；4.外加剂每进场一一次为一个检验验批；5.生产站技术负责责人在外加剂、、硅灰进场时，，均应做混凝土土试配，观察混混凝土和易性，，留置抗压试件件，并保存记录录；6.严禁不合格原原材料的进场场。同时各种种原材料名称称、检验状态态等标识明确确。7.对生产用砂、、石等原材料料，材料部应应在生产站备备足量，并动动态跟踪所有有原材料使用用情况，严禁禁生产中掉料料；8.生产中必须使使用经陈化后后的砂，且开开盘前专职试试验工应测定定砂、石的含含水率，并记记录清晰。4.6.2.对混凝土和易易性的监督措措施由于混凝土和和易性直接影影响混凝土的的施工性能，，所以对其的的监督也显得得尤为重要。。主要措施有有以下几点:1.C75高强泵送混凝凝土生产期间间，生产站技技术负责人应应在生产站现现场控制其质质量。2.开盘时严格按按公司制度控控制混凝土和和易性，内调调度须观察每每车混凝土和和易性，保证证合格混凝土土的出厂；当当混凝土出厂厂超过3小时而和易性性不能满足施施工要求或坍坍落度小于170mm，添加一桶后后掺外加剂后后和易性仍不不能满足要求求的，混凝土土应返站调整整；3.在搅拌C75混凝土时，应应加强搅拌，，净搅拌时间间不应少于90s，以保证混凝凝土的均匀性性。4.6.3.混凝土运输过过程的监督措措施混凝土质