过去一般认为混凝土是一种依赖于经验配制的材料,从原材料的选择、配制工艺到施工应用都比较简单。随着高层、重载、大跨度结构的发展矿混凝土技术已有很大的进展,已进入了高科技领域,除了大量推广使用高强度混凝土(C40~C60)外,又研究试用以耐久性为基本要求,并满足工程其他特殊性能和匀质要求、用常规材料和常规工艺制造的水泥基混凝土[中国土木工程学会标准《混凝土结构耐久性设计与施工指南》(CECS 01—2004)(2005年修订版)],即高性能混凝土。
高性能混凝土(HPC)是一种具有高强度、高耐久性(抗冻性、抗渗性、抗腐蚀性能好)、高工作性能(高流动性、黏聚性、自密实性)、体积稳定性好(低干缩、徐变、温度变形和高弹性模量)的混凝土。它具有不小于180 mm坍落度的大流动性,并且坍落度能保持在90 min内基本不下降,以适应泵送施工,满足所要求的工作性能。高性能混凝土的强度可达到C80、C100甚至 C120,并具有很高的抗渗性、抗腐蚀性和抵抗碱-集料反应的性能,即很高的耐久性,以适应其所处环境,经久耐用。
高性能混凝土在原料选择、配制工艺、施工方法等方面均有特别要求。
1.原材料选择
(1)选用高强度等级(强度等级不小于42.5)的硅酸盐水泥或中热硅酸盐水泥,严格控制其碱含量。国外正在研制超活性水泥,已出现了球状水泥(水泥颗粒呈圆球形)、调粒水泥(颗粒级配良好)和活化水泥(水泥颗粒表面吸附了外加剂,提高水泥的活化程度),能在相同条件下,降低需水量。
(2)掺入矿物超细粉。掺入颗粒极细的硅灰(又称硅粉)和超细粉煤灰、矿渣、天然沸石,它们既能填充水泥石的孔隙,改善混凝土的微观结构,还可以提高水泥石对Cl−、、Mg2+腐蚀的抵抗能力,避免发生碱-集料反应,从而提高混凝土的强度和耐久性。与此同时,掺入粉煤灰和矿渣,可充分利用工业废料,减少水泥用量,降低生产成本,保护生态环境。
(3)掺用高效减水剂。以萘系、三聚氰胺系、多羧酸系和氨基磺酸盐系等高效减水剂为主体,加入能控制坍落度损失的保塑剂,便可得到高效减水剂,即AE减水剂,它具有20%~30% 的减水率并能抑制混凝土拌和物坍落度的损失。(www.xing528.com)
(4)采用高强度集料。为提高混凝土的强度,采用花岗岩、石灰岩和硬质砂岩制作的碎石,其压碎指标应小于10%。
2.采用合理的工艺参数
高性能混凝土的水灰比应小于0.34,使水泥石具有足够的密实性;胶凝材料用量较多,每1 m3混凝土达450~550 kg;粗集料的体积含量稍低,只需要40% 左右,每1 m3混凝土为1 050~1 100 kg;集料的最大粒径不大于25 mm;砂率以34%~42% 为宜;高效减水剂的掺量为0.8%~1.4%,使混凝土拌和物坍落度不小于180 mm,并在90 min内使坍落度基本不损失。
3.施工方法的选择与控制
采用强制式搅拌机搅拌混凝土,泵送施工,高频振捣,以保证成型密实,拆模后用喷涂养护剂的方法进行养护。
通过采取相应的技术措施,使混凝土内部具有密实的水泥石及合理的孔隙结构,便可得到具有高强度、高耐久性能的高性能混凝土。
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