高速铁路高性能混凝土课件

高速铁路高性能混凝土四川路桥西成铁路客运专线工程指挥部中心试验室第一节高性能混凝土的性能特点一、何谓高性能混凝土？高性能混凝土为一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土，是以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途的要求，对下列性能有重点的加以保证：耐久性、施工性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。高性能混凝土高性能混凝土不一定必须高强，高强混凝土也不一定具有高性能。我国著名的混凝土科学家吴中伟教授定义高性能混凝土为一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土，是以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途的要求，对下列性能有重点的加以保证：耐久性、施工性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。高性能混凝土不仅在性能上对传统混凝土有很大突破，在节约资源、能源、改善劳动条件、经济合理等方面，尤其对环境保护有着重要的意义。二、高性能混凝土的性能特点高性能混凝土的性能特点包括：原材料的性能特点；配合比特点；拌和物性能特点；力学性能特点；耐久性能特点。混凝土耐久性指标一般是指混凝土的抗裂性、护筋性、耐蚀性、抗冻性、耐磨性及抗碱—骨料反应性等。具体的混凝土耐久性指标应根据结构的设计使用年限、所处的环境类别及作用等级等确定。1、原材料性能特点：水泥序号项目普通混凝土高性能混凝土1品种硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、复合水泥硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥2混合材矿渣、粉煤灰、石灰石、煤矸石、磷渣矿渣或粉煤灰3比表面积≤300m2/kg（硅酸盐水泥）≤350m2/kg（硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥）480μm方孔筛筛余≤10.0%（普通硅酸盐水泥≤10.0%（普通硅酸盐水泥5游离氧化钙含量≤1.5%≤1.0%6碱含量/≤0.80%7熟料中的C3A含量/≤8%，氯盐环境下≤10%8氯离子含量/≤0.10%（钢筋混凝土）≤0.06%（预应力混凝土）细集料序号项目普通混凝土高性能混凝土1品种不宜使用山砂。不得使用海砂。优先使用非碱活性骨料2含泥量，%＜C30：≤5.0C30～C50：≤3.0＞C50：＜2.0＜C30：≤3.0C30～C50：≤2.5＞C50：≤2.03泥块含量，%＜1.0；＜0.5；0.5≤0.54云母含量，%≤1.0；≤1.0；＜0.5≤0.55轻物质含量，%≤1.0；≤1.0；≤1.0≤0.56氯离子含量，%/≤0.027SO3含量，%＜1.0；＜1.0；＜0.5≤0.58有机物含量合格合格9坚固性/不大于8%10吸水率/不大于2%序号项目普通混凝土高性能混凝土1级配连续级配二级或多级级配2堆积密度/大于1500kg/m33吸水率/小于2%（1%）4紧密空隙率/小于40%5坚固性≤8%、≤5%（冻）≤12%、≤8%≤8%（钢筋砼）≤5%6岩石抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于1.5不应小于1.5不应小于2.07含泥量，%＜C30:≤2.0≥C30:≤1.0＜C30:≤1.0C30～C45:≤1.0≥C50:≤0.58泥块含量，%≤0.25≤0.259针、片颗粒含量，%＜C30:≤25≥C30:≤12＜C30:≤10C30～C45:≤10≥C50:≤810硫化物及硫酸盐含量（折算成SO3），%≤0.5≤0.511氯离子含量，%≤0.02≤0.0212碎卵石中有机质含量合格合格粗骨料2、高性能混凝土配制技术要点：（1）选用优质的水泥和砂石料（2）掺加优质化学外加剂---减水剂，引气剂（3）掺加矿物掺合料---粉煤灰，矿渣粉（4）低水胶比(<0.40；0.45)

（5）限制胶凝材料总量和水泥用量矿物掺合料的贡献：

a.火山灰效应—高碱性(CSH)转化为低碱性(CSH)，消耗Ca(HO)2，结晶变小，界面过渡层变小，富集和取向性减少，提高水泥石界面强度。低碱性CSH(C/S<1.5)，晶须强度高，溶解度低，较稳定。矿物掺合料(粉煤灰,矿渣,硅灰等)与水泥的二次水化反应最终产物是C-S-H(1)为主的低碱性水化硅酸钙凝胶，其次是水化铝酸钙，铁酸钙固溶体，以及水化硫铝酸钙。b.滚珠效应—玻璃球体减小水泥颗粒之间的摩擦阻力，改善混凝土的和易性。c.颗粒填充作用—水泥、矿渣、硅灰末水化颗粒大小差别大，颗粒互相填充，减小水泥石孔隙率。d.削减温峰作用—水化速度慢,放热总量小。e.提高耐久性—改善耐硫酸盐侵蚀性，抑制碱骨料反应，增加密实性，提高抗渗性和氯离子渗透性。减水剂的作用：

a.减少混凝土用水量,降低水泥石孔隙率，改善孔结构；界面Ca(OH)2结晶无序化。界面过渡层减少，水化硫铝酸钙Aft结晶尺寸减少，界面强度提高，因此提高混凝土的各项力学性能。

b.由于提高混凝土的密实性和强度,改善混凝土的耐久性能。

c.改善混凝土施工工作性能。引气剂的作用：

a.明显提高混凝土的抗冻性，缓减硫酸盐腐蚀和碱—骨料反应产生的膨胀应力。

b.有轻微减水作用，减少表面泌水和骨料底部泌水。

c.改善混凝土的匀质性和工作性能，尤其是明显提高可泵性。3、力学性能特点不同混凝土力学性能比较序号项目普通混凝土高性能混凝土1早期抗压强度高低2后期抗压强度低高3抗拉强度低高4轴心抗压强度//5劈拉强度低高6抗弯强度低高7弹性摸量//8疲劳抗压强度//4、高性能混凝土的负面作用（1）、水胶比小于0.4时，自收缩率增大，增加了开裂趋势。（2）、一些超细掺和料，如磨细矿渣(30%)，尤其是硅灰可使混凝土早期收缩增加，增加了混凝土的开裂倾向。（3）、高性能混凝土对养护期间的温度和湿度控制要求更加严格，增加了施工难度和成本。第二节高性能混凝土原材料的采用1、水泥水泥宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，混合材宜为矿渣或粉煤灰。有耐硫酸盐侵蚀要求的混凝土也可选用中抗硫酸盐硅酸盐水泥或高抗硫酸盐硅酸盐水泥。不宜使用早强水泥。2、矿物掺合料矿物掺合料应选用品质稳定的产品。矿物掺合料的品种宜为粉煤灰、磨细粉煤灰、矿渣粉或硅灰。3、细骨料细骨料应选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净天然中粗河砂，也可选用专门机组生产的人工砂。不宜使用山砂。不得使用海砂。细骨料的粗细程度按细度模数分为粗、中、细三级，其细度模数分别为：粗级3.7～3.1

中级3.0～2.3

细级2.2～1.6配制混凝土时宜优先选用中级细骨料。当采用粗级细骨料时，应提高砂率，并保持足够的水泥或胶凝材料用量，以满足混凝土的和易性；当采用细级细骨料时，宣适当降低砂率。4、粗骨料粗骨料应选用级配合理、粒形良好、质地均匀坚固、线胀系数小的洁净碎石，也可采用碎卵石，不宜采用砂岩碎石。粗骨料的最大公称粒径不宜超过钢筋的混凝土保护层厚度的2／3(在严重腐蚀环境条件下不宜超过钢筋的混凝上保护层厚度的1／2)，且不得超过钢筋最小问距的3／4。配制强度等级c50及以上混凝土时，料骨料最大公称粒径不应大于25mm。5、外加剂外加剂应采用减水率高、坍落度损失小、适量引气、能明显提高混凝土耐久性且质量稳定的产品。外加剂与水泥之问应有良好的相容性。外加剂须经铁道部鉴定或评审，并经铁道部产品质量监督检验中心检验合格。6、水拌合用水可采用饮用水。用拌合用水和蒸馏水(或符合因家标准的生活饮用水)进行水泥净浆试验所得的水泥初凝时间差及终凝时问差均不得大于30min，其初凝和终凝时间尚应符合水泥国家标准的规定。用拌合用水配制的水泥砂浆或混凝土的28d抗压强度不得低于用蒸馏水(或符合困家标准的生活饮用水)拌制的对应砂浆或混凝土抗压强度的90％。拌合用水不得采用海水。当混凝土处于氯盐环境时，拌合水氯离子含量应不大于200mg／L。第三节高性能混凝土的施工1、施工前准备应制定严密的施工技术方案，特别应制定明确的混凝土养护措施方案。应建立完善的质量保证体系和健全的施工质量检验制度，加强对施工过程每道工序的检验，发现与规定不符的问题应及时纠正，并按规定作好记录。应针对不同混凝土结构的特点和施工季节、环境条件特点进行混凝土试浇筑，验证并完善混凝土的施工工艺，发现问题及时调整。2、原材料储存与管理混凝土用水泥、矿物掺合料等应采用散料仓分别存储。袋装粉壮材料在运输和存放期间应用专用库房存放，不得露天堆放，且应特别注意防潮。水泥储运过程中，还应符合下列规定：（1）装运水泥的车、船应有棚盖。（2）贮存水泥的仓库应设在地势较高处，周围应设排水沟。（3）在装卸、搬移过程中不得抛掷袋装水泥。（4）应按品种、强度等级分批堆垛，堆垛高度不宜大干1．5m。堆垛应架离地而0．2m以上，并距离四周墙壁0．2~0．3m，或预留通道。（5）临时露天堆放时应上盖下垫。（6）储存散装水泥过程中，应采取措施降低水泥的温度或防止水泥升温。混凝土用粗骨料应按要求分级采购、分级运输、分级堆放、分级计量。3、配合比的选定混凝土的配合比应根据原材料品质、混凝土设计强度等级、混凝土耐久性以及施工工艺对工作性的要求，通过计算、试配、调整等步骤选定。配制的混凝土拌合物性能应满足施工要求，配制成的混凝土应满足设计强度、耐久性等质量要求。选定混凝土配合比应遵循如下基本规定：（1）C30及以下混凝土的胶凝材料总量不宜高于400kg／m3，C35～C40混凝土不宜高于450kg／m3，C50及以上混凝土不宜高于500kg／m3。（2）为提高混凝土的耐久性，改善混凝土的施工性能和抗裂性能，混凝土中宜适量掺加优质的粉煤灰、矿渣粉或硅灰等矿物掺合料。不同矿物掺合料的掺量应根据混凝土的性能通过试验确定。混凝土中粉煤灰掺量大于30％时，混凝土的水胶比不得大于0.45。预应力混凝土以及处于冻融环境的混凝土中粉煤灰的掺量不宜大于30％。4、搅拌混凝坐土原押材料肢应严必格按踢照施暮工配狱合比厘要求旬进行能准确戚称量级，称凡量最曾大允陕许偏浙差应乒符合允下列俭规定(按重量榜计)：胶凝诊材料(水泥、拣掺合料域等)±1％；外棉加剂±1％；景骨料±2％；拌持合用水±1％。搅拌摩混凝赔土前喊，应壮严格烫测定辜粗细农骨料钳的含微水率后，准醋确测丽定因请天气誉变化炊而引龙起的身粗细榴骨料俊含水包量变童化，零以便编及时嗽调整棉施工跃配合翻比。掩一般垒情况赛下，傲含水剧量每郊班抽尾测2次，住雨天夜应随航时抽庙测，速并按紫测定芹结果许及时尸调整秀混凝详土施凭工配号合比头。应采用饲卧轴式弊、行星私式或逆偏流式强伏制搅拌坐机搅拌桂混凝土熊，采用办电子计汽量系统臂计量原镇材料。背搅拌时傲，宜先沙向搅拌易机投入蓝细骨料浆、水泥锡、矿物窗掺合料障和外加杜剂，搅蓄拌均匀执后，再算加入所间需用水躬量，待除砂浆充铁分搅拌被后再投阵入粗骨矩料，并厘继续搅管拌至均户匀为止杠。上述栋每一阶锐段的搅冻拌时间皮不宜少懂于30s，总之搅拌券时间竖不宜漂少于2m喇in，也萄不宜形超过3m宇in。5、运屯输应保戒持运型输混海凝土鄙的道撕路平虾坦畅器通，绩保证豪混凝朗土在欧运输格过程躬中保捏持均组匀性咸，运他到浇呼筑地朽点时桃不分陡层、代不离趟析、休不漏最浆，久并具昌有要鞋求的芦坍落辱度和孟含气腿量等挺工作岛性能蒙。应对运回输设备揉采取保净温隔热惕措施，罩防止局武部混凝叠土温度膨升高(夏季)或受冻(冬季)。应躲采取岂适当优措施滔防止双水份砍进入慈运输打容器胀或蒸套发，窄严禁盐在运劝输过访程中拼向混拦凝土业内加婆水。应尽妈量减醒少混差凝土均的转手载次贱数和括运输物时间蚂。从蚀搅拌谁机卸雷出混温凝上菊到混遍凝土痕浇筑咬完毕袋的延烛续时留问以暮不影森响混葡凝土需的各龄项性扶能为坡限。6、浇筑浇筑混夕凝土前押，应仔全细检查僚钢筋保岔护层垫浴块的位怠置、数们量及其盯紧固程规度，并向指定专云人作重础复性检凤查，以啊提高钢编筋保护咽层厚度丛尺寸的搏质量保辆证率。么构件侧由面和底遣面的垫断块至少份成为4个／m。，绑谊扎垫块莫和钢筋纤的铁丝谦头不得桂伸入保链护层内准。保护层翻垫块的错尺寸应会保证保蜻护层厚采度的准势确性，低其形状(宜为叠工字答形或伤锥形)应有域利于溉钢筋温的定忌位，业不得氧使用塑砂浆腊垫块趣。当扑采用奥细石黎混凝睡土垫卵块时线，其的抗腐痒蚀能痰力和尸抗压顽强度伪应高四于构难件本角体混示凝土亚，且絮水胶滚比不遥大于0.4。当采眨用塑料泰垫块时殊，塑料傻的耐碱戚和抗老移化性能烧应良好馋且抗压勤强度不讽低于50吨MP恼a。混凝潮土的部浇筑羡应采参用分娃层连民续推跨移的犹方式摧进行迈，间捆隙时运间不余得超蓬过90览mi廊n，不得奔随意留合置施工优缝。混凝朱上的砍一次哀摊铺绣厚度允不宜狐大于60漠0m容m(当采用艇泵送混耳凝土时)或400鸦mm(当采增用非城泵送档混凝逢土时)。浇筑停竖向结朝构的混奏凝土前础，底部谁应先浇请入50～100高mm厚的水打泥砂浆(水灰滥比略借小于悟混凝茶土)。在炎热父季节浇澡筑混凝栏土时，猫应避免阔模板和亚新浇混纪凝士直猜接受阳柔光照射邀，保证景混凝土成入模前锤模板和洒钢筋的葬温度以陶及附近组的局部协气温均拔不超过40勺℃。应尽便可能安搞排在傍油晚而避弃开炎热敢的白天秘浇筑混镇凝土。在低温凯条件下(当昼夜策平均气拖温低于5℃或最通低气巧温低更于一3℃时)浇筑混籍凝土时搬，应采狭取适当使的保温个防冻措愈施，防贯止混凝纱土提前甲受冻。在相对饲湿度较批小、风蜡速较大钳的环境遮下浇筑恶混凝土日时，应境采取适召当挡风愚等措施剧，防止愁混凝土政失水过域快，此疼时应避托免浇筑淡有较大垦暴露面漫积的构睁件。7、振捣可采临用插垃入式僵振动徐棒、亏附着唐式平穿板振膝捣器旅、表犬面平厌板振策捣器挪等振茎捣设很备振督捣混痕凝土挨。振抽捣时娃应避蛛免碰交撞模迈板、戴钢筋均及预即埋件用。按事先攀规定的停工艺路密线和方化式振捣宽混凝土职，应在角混凝土杠浇筑过演程中及封时将入臣模的混馆凝士均脸匀振捣昂密实，谎不得随备意加密赢振点或峰漏振，咽每点的灵振捣时协问以表膊面泛浆祥或不冒佛大气泡扶为准，一般未不宜为超过30s，避免过嗽振。采用插铅入式振斩捣器振明捣混凝签土时，唇宜采用刚垂直点惹振方式苍振捣。如若需变保换振捣势棒在混狼凝土拌炕合物中构的水平冈位置，笋应首先类竖向缓狠慢将振迫捣棒拔垄出，然摧后再将核振捣棒技移至新南的位置交，不得摘将振捣钱棒放在段拌合物恶内平拖宾，也不嫁得用插格入式振芳捣棒平堪拖驱赶峡下料口弄处堆积挣的混凝掏土拌合僻物。在振捣简混凝土慕过程中砖，应加古强检查穿模板支邀撑的稳沈定性和劳接缝的衔密合情疗况，以馅防漏浆访。混凝抹土浇筑疑完成后命，应仔驾细将混坏凝土暴米露面压颠实抹平庭，抹面蜜时严禁亏洒水。8、养鸣护混凝土害振捣完手成后，茶应及时怒对混凝永土暴露何面进行盏紧密覆念盖(可采用惊蓬布、图塑料布您等进行缎覆盖)，尽量筹减少暴健露时间伍，防止旷表面水黄分蒸发责。暴露哪面保护材层混凝扎土初凝凡前，应棋卷起覆覆盖物，炊用抹子凤搓压表毅面至少固二遍，盆使之平欢整后再案次覆盖际，此时恐应注意掏覆盖物蕉不要直柱接接触沿混凝土要表面，逼直至混傻凝土终父凝为止昌。混凝亏上带绿模养霸护期逆间，兵应采竭取带役模包磁裹、种浇水渠、喷冠淋洒土水或从通蒸秆汽等衰措施量进行惧保湿宏、潮众湿养熄护。混凝鉴土去闯除表罗面覆户盖物背或拆声模后悬，应雾对混其凝土叼采用征蓄水自、浇至水或禽覆盖遵洒水推等措誉施进聪行潮愉湿养缎护。燥也可两在混橡凝土蛇表面食处于光潮湿中状态母时，滴迅速爬采用贡麻布净、草祝帘等都材料报将暴卖露面票混凝桐土覆格盖或澡包裹筐，再握用塑杏料布甜或帆级布等俭将麻流布、柄草帘坛等保龟湿材肥料包冷覆(裹)完好。饼包覆(裹)期间，慈包覆(裹)物应完房诚好无损城，彼此催搭接完咐整，内暗表面应日具有凝截结水珠帐。有条透件地段锦应尽量引延长混京凝土的仇包覆(裹)养护时陈问。混凝土勺采用喷讨涂养护湾液养护简时，应堂确保不嚼漏喷。9、拆隶模混凝炊土拆初模时悼的强独度应鸦符合揪设计赌要求评。当住设计细未提时出要合求时民