谈高性能混凝土

谈高性能混凝土一、高性能混凝土的定义：1、我国目前对高性能混凝土没有定义。2、高性能混凝土国际研讨会（1990）的定义：具有所要求的性能和匀质性的混凝土。3、美国混凝土学会技术委员会（1998）的定义：满足特定功能与匀质性综合需要的混凝土。4、美国混凝土学会（1998）的定义：高性能混凝土的许多特性是相互关联的改变其中一个常牵连到一个或多个其他特性发生变化。5、我国资深院士吴中伟的定义：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地加以保证：耐久性、施工性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。注意：a、上述对高性能混凝土的定义不是指一种混凝土产品而是对高性能混凝土特性的的说明。b、高性能混凝土的特性不单单指某一项或某几项性能因此单纯的强调混凝土的某项特性不能成为鉴定高性能混凝土的理由。由上我们认为混凝土的本质是：高性能混凝土与传统混凝土没有根本差别但高性能混凝土是在对传统混凝土的充分认识的前提下，综合应用传统混凝土的技术，通过精心选择原材料精心组织施工、对混凝土进行精心养护从而使混凝土达到特定结构和特定环境下的高效能。传统混凝土中的技术如粉煤灰混凝土技术、磨细矿碴混凝土技术、外加剂技术、高频振动密实技术、保湿养护技术等在高性能混凝土中综合性地应用。高性能混凝土具有丰富的技术内容。尽管同业对高性能混凝土有不同的定义和解释但彼此均认为高性能混凝土的基本特征是按耐久性进行设计保证拌和物易于浇筑和密实成型不发生或尽量少发生由温度和收缩产生的裂缝硬化后，有足够的强度内部孔隙结构合理而有低渗透性和高抗化学侵蚀。本人认为高性能混凝土是指满足特定环境因素要求并且质量能保证整个使用年限的高工作性、高耐久性的混凝土。其中混凝土的耐久性为高性能混凝土的基本特征。二、高性能混凝土耐久性的重要指标：1、混凝土的抗裂性2、混凝土的护筋性3、混凝土的耐蚀性4、混凝土的抗冻性5、混凝土的耐磨性6、混凝土的抗碱—骨料反应性三、混凝土的破坏机理和应对方案混凝土的耐久性与所处的环境因素密不可分《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》将环境类别划分为氯盐环境、碳化环境、冻融环境、化学侵蚀环境和磨蚀环境。3.1环境因素下的混凝土破坏3.1.1氯盐环境在氯盐环境下氯离子扩散系数越大，混凝土的破坏约严重。3.1.2碳化环境碳化环境下当混凝土强度≥50MPa时混凝土碳化非常缓慢。3.1.3冻融环境冻融环境下影响混凝土耐久性的最重要因素是含气量。当含气量≥4%时混凝土均具有良好的抗冻性能；当结构处于冰点以下环境时，部分混凝土内孔隙中的水将结冰，产生体积膨胀，过冷的水发生迁移，形成各种压力，当压力达到一定程度时，导致混凝土的破坏。混凝土发生冻融破坏的最显著的特征是表面剥落，严重时可以露出石子。

混凝土的抗冻性能与混凝土内部的孔结构和气泡含量多少密切相关。孔越少越小，破坏作用越小，封闭气泡越多，抗冻性越好。

影响混凝土抗冻性的因素，除了孔结构和含气量外，还包括：混凝土的饱和度，水灰比，混凝土的龄期，集料的孔隙率及其间的含水率等。3.1.4化学侵蚀环境3.1.4.1淡水侵蚀（溶出性侵蚀）淡水的冲刷，会溶解水泥石中的组分，使水泥石孔隙增加，密实度降低，从而进一步造成对水泥石的破坏。水泥石长期和软化水接触其中一些水化物按溶解度的大小依次被水溶是混凝土工程中的一大隐患。混凝土碱-集料反应需具备三个条件，即有相当数量的碱，相应的活性集料，水份。反应通常有三种类型：碱-硅酸反应，碱-碳酸盐反应，慢膨胀型碱-硅酸盐反应，避免碱-集料反应的方法可采用：一，尽量避免采用活性集料；二，限制混凝土的碱含量；三，掺用混合材。四、耐久性的试验结果电通量：利用仪器测量通过混凝土的电压值、电通量累积值反应混凝土原材料和配合比对混凝土抗渗性的影响。混凝土的电通量越大环境中水侵蚀和离子侵蚀的速度就越快加速混凝土的破坏最终导致混凝土的耐久性越低。电通量是测定混凝土耐久性能的重要实验方法。4.1水胶比和电通量随龄期增加，电通量逐渐降低，早期影响显著，后期减小。同一龄期随水胶比降低，电通量降低，56d1000～2000库仑（水胶比0。3～0。5）56d小于1000库仑（水胶比0。3～0。4）4.2含气量和电通量砼中含气量增加，电通量增加不大当电通量为1000库仑时，对应的含气量为4%左右。4.3含泥量和电通量含泥量增加，电通量增加当含泥量为4%时，电通量接近1000库仑，再大满足不了要求4.4粉煤灰掺量和电通量7d随粉煤灰掺量增加，电通量增加当掺40%时，28d、56d电通量减少当掺大于40%时，28d、56d电通量增加因此可看出40%是拐点。4.5粉煤灰烧失量和电通量烧失量增加，电通量增大，28d影响大，56d影响不明显。当烧失量为1～9%时，56d电通量<1000库仑4.6外加剂掺量和电通量当掺量<1%随掺量增加，电通量在降低当掺量>1%随掺量增加，电通量在增加。

五、高性能混凝土施工5.1混凝土的浇筑：5.1.1应预先制定浇筑工艺，明确结构分段分块的间隔浇筑顺序（尽量减少后浇带或连接缝）和钢筋的混凝土保护层厚度控制措施；明确浇筑进行方向和入模点，尽可能实行对称入模浇筑混凝土。5.1.2基底为非粘性土或干土时，应浇筑垫层；基底为岩石时应加以润湿，并铺一层厚20～30mm的水泥砂浆，然后于水泥砂浆凝结前浇筑第一层混凝土。5.1.3应预先根据结构截面尺寸、环境条件等研究确定必要的降温防裂措施。5.1.4混凝土入模温度宜为5~30℃，大体积混凝土入模温度不宜超过28℃。新浇混凝土与邻接的已硬化混凝土或岩土介质之间的温差应不大于15℃。5.1.5混凝土应分层进行浇筑，不得随意留置施工缝。其分层厚度（指捣实后厚度）应根据搅拌机的能力、运输条件、浇筑速度、振捣能力和结构要求等条件确定，表19中的数值可供参考，但最大摊铺厚度不宜大于400mm，泵送混凝土的摊铺厚度不宜大于600mm。5.1.6自高处向模板内倾卸混凝土时，为防止混凝土离析，一般应满足下列要求：从高处直接倾卸时，混凝土自由倾落高度不宜超过2m，以不发生离析为度；当倾落高度超过2m时，应通过串筒、溜管或振动溜管等设施铺助下落。5.2混凝土的振捣：5.2.1混凝土浇筑过程中，应随时对混凝土进行振捣并使其均匀密实。振捣宜采用插入式振捣棒垂直点振，也可采用插入式振捣棒和附着式振捣器联合振捣。混凝土较粘稠时(如采用斗送法浇筑的混凝土)应加密振点。5.2.2混凝土的捣实，一般均应使用插入式振捣棒振捣.混凝土构件顶面部分，预应力混凝土构件或其他薄层部位可用平板振捣器振捣。5.2.3混凝土振捣密实的一般标志是混凝土液化泛浆后其表面基本不再下沉、气泡不持续涌出，泛浆、表面平坦。5.2.4不得在模板内利用振捣棒使混凝土长距离流动或运送混凝土，以致引起离析。混凝土捣实后1.5h到24h之内，不得受到振动。5.2.5混凝土振捣过程中，应避免重复振捣，防止过振应加强检查模板支撑的稳定性和接缝的密合情况，防止在振捣混凝土过程中产生漏浆。5.2.6应根据结构尺寸和钢筋间距情况，合理选择振捣工艺,选择不同型号的振捣工具，如振捣棒直径、频率等。为确保钢筋保护层混凝土质量，应选用小直径的振捣棒或采用人工铲对保护层混凝土进行专门振捣和铲实。5.2.7表层混凝土振捣完成后，应及时修整、抹平混凝土裸露面，待定浆后再抹第二遍并压光或拉毛。抹面时严禁洒水，并防止过度操作影响表层混凝土的质量。尤其寒冷地区受冻融作用的混凝土和暴露于干旱地区的混凝土，更要注意施工抹面工序质量的保证。5.3插入式振捣棒操作要点：5.3.1振动棒一般应安放在牢固的脚手板上，不应在启动状态下放置于模板支撑或钢筋上。不得将软轴插入到混凝土内部和使软轴折成硬弯。应避免振动棒碰撞模板、钢筋吊环、预埋件等。振动棒与模板的距离不应大于其作用半径的0.5倍。5.3.2使用振动棒时，前手应紧握在振动棒上端约50cm处，以控制插入点，后手扶正软轴，前后手相距40cm～50cm左右，使振动棒自然沉入混凝土内。插入式振动器操作时，应做到“快插慢拔”。“快插”是为了防止混凝土表层先振实，而下层混凝土发生分层，离析现象。“慢拔”是为了使混凝上能填满振动捧抽出时形成的“空隙”，防止形成空洞。5.3.3振动棒插入混凝土后，应上下移动变换位置，幅度为5cm～10cm，以利于排出混凝土中空气，振捣密实。每插点应掌握好振捣时间，过短过长都不利，每点振捣时间一般为20s～30s，使用高频振动器时，也不应少于10s。待混凝土表面基本液化泛出灰浆，不再下沉、不再出现气泡时，方可拨出振动棒。5.3.4振动棒插入点布置应排列均匀，可采用“行列式”或“交错式”，按顺序移动，不应混用，以免造成混乱而发生漏振。每次移动位置的距离应不大于振动器作用半径（R）的1.5倍。振动棒的作用半径（通常为振动棒半径的8倍～10倍）一般为300mm～400mm。5.3.5棒振捣应垂直地插入新浇筑混凝土内，并进入尚未凝固的前一层混凝土50~100mm。振捣过程中振捣棒与侧模应保持50~100mm的距离。5.4混凝土养护：5.4.1混凝土振捣完毕，应及时采取适当的保温保湿措施对混凝土进行养护。当新浇混凝土具有暴露面时，应先将暴露面混凝土抹平，再用麻布、草帘等将暴露面覆盖，并及时采取喷雾洒水等措施对混凝土进行保湿养护7d以上。待喷雾洒水养护7d以上且水泥水化热峰值过后，若需撤除麻布或草帘，应再用塑料薄膜将暴露面紧密覆盖14d以上（塑料薄膜与混凝土表面之间不得留有空隙），或蓄水养护混凝土14d以上，直至下道施工工序为止。5.4.2当混凝土强度满足拆模要求，且芯部混凝土与表层混凝土之间的温差、表层混凝土与环境之间的温差均不大于20℃时，方可拆模。5.4.3拆模后，应迅速采取切实措施对新暴露混凝土进行后期养护。采用草帘等材料将暴露面混凝土覆盖或包裹，以便使混凝土表面保持潮湿状态，再用塑料布或篷布等将麻布、草帘等保湿材料包覆（裹）完好。包覆（裹）期间，包覆（裹）物应完好无损，彼此搭接完整，内表面应具有凝结水珠。包覆（裹）养护时间不少于56d。在寒季和炎热季节，应采取适当的保温（寒季）隔热(夏季）措施，防止混凝土表面温度受环境因素影响（如曝晒、气温骤降等）而发生剧烈变化，保证养护期间混凝土的芯部与表层、表层与环境之间的温差不超过20℃。新浇筑的混凝土与流动的地表水相接触前，应采取临时保护措施，保证混凝土达到设计强度的75%以上方可拆除保护措施，且同时采取上述保温保湿措施对混凝土进行养护。养护结束后应及时回填，尤其在寒冷环境下施工，基坑的回填一定要及时。5.4.4在任一养护时间，淋注于混凝土表面的养护水与表面混凝土之间的温差不得大于15℃。5.4.5混凝土养护期间，应对有代表性的结构进行温度监控，定时测定混凝土芯部温度、表层温度以及环境气温等参数，并根据混凝土温度和环境参数的变化情况及时调整养护制度，严格控制混凝土的内外温差满足要求。施工过程中必须有切实可行的执行方案，对此涉及混凝土质量的问题要有100％的认识。5.4.6混凝土拆模及养护期间，应对混凝土的拆模过程和养护过程作详细的记录。5.5拆模：5.5.1混凝土拆模时的强度应符合设计要求。5.5.2芯模或预留孔洞的内模应在混凝土强度能保证构件和孔洞表面不发生塌陷和裂缝时，方可拆除。5.5.3混凝土的拆模时间除需考虑拆模时的混凝土强度应满足规定的要求外，还应考虑拆模时混凝土的温度不能过高（由水泥水化热引起），以免混凝土接触空气时降温过快而开裂，更不能在此时浇注凉水养护。混凝土内部开始降温以前以及混凝土内部温度最高时不得拆模。5.5.4一般情况下，结构或构件芯部混凝土与表层混凝土之间的温差、表层混凝土与环境之间的温差大于20℃（截面较为复杂时，温差大于15℃）时不宜拆模。大风或气温急剧变化时不宜拆模。在寒冷季节，若环境温度低于0℃时不宜拆模。在炎热和大风干燥季节，应采取逐段拆模、边拆边盖的拆模工艺。5.5.5拆模宜按立模顺序逆向进行，不得损伤混凝土，并减少模板破损。当模板与混凝土脱离后，方可拆卸、吊运模板。5.5.6拆除临时埋设于混凝土中的木塞和其它预埋部件时，不得损伤混凝土。5.5.7拆除模板时，不得影响或中断混凝土的养护工作。5.5.8拆模后的混凝土达到100%的设计强度后，方可承受全部设计荷载。参考文献

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2,《混凝土结构的耐久性与寿命预测》----牛荻涛著科学出版社北京2003年2月第一版ISBN7-03-010793-4

3,《混凝土结构耐久性》---金伟良赵羽习著科学出版社北京2002年9月第一版ISBN7-03-010748-9

4,《混凝土结