高強(qiáng)、高性能混凝土技術(shù)是國(guó)家建設(shè)部建筑新技術(shù)促進(jìn)應(yīng)用辦公室向全國(guó)建筑業(yè)推廣的10 項(xiàng)新技術(shù)中的其中一項(xiàng)技術(shù)。它是一項(xiàng)新型的高技術(shù)混凝土,這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)外早已大量應(yīng)用于建筑業(yè)中。我國(guó)起步較晚,到20 世紀(jì)90 年代,高強(qiáng)、高性能混凝土的研究才在起步階段。到90 年代末,國(guó)家建設(shè)部提出在建筑業(yè)推廣應(yīng)用高強(qiáng)、高性能混凝土技術(shù)。下面就高強(qiáng)、高性能混凝土的技術(shù)與同行們進(jìn)行探討,以期得到更好的推廣應(yīng)用。
一、高強(qiáng)混凝土的概念及特性
1. 概念
混凝土強(qiáng)度級(jí)別大于或等于C60 的混凝土稱為高強(qiáng)混凝土。
2. 特性
(1) 強(qiáng)度高。由于高強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度高、彈模高,可以利用這一特性大幅度的減少高層和超高建筑物縱向受力結(jié)構(gòu)的截面尺寸,擴(kuò)大建筑使用面積,很大程度上改善了建筑物的使用功能;還由于結(jié)構(gòu)截面尺寸的減小,大大減少了建筑物結(jié)構(gòu)的自重,從而解決了建筑物的結(jié)構(gòu)自重占主要因素的問(wèn)題。不僅如此,由于混凝土強(qiáng)度的提高,還能節(jié)約混凝土的原材料、加快施工進(jìn)度提高建筑工程的經(jīng)濟(jì)效益。
(2) 耐久性好。高強(qiáng)混凝土的密實(shí)性很好,其抗?jié)B性和抗凍性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)混凝土,所以高強(qiáng)混凝土的耐久性能優(yōu)于常規(guī)混凝土.
(3) 變形小。由于高強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度高,所以其變形很小,使得混凝土的鋼度大大增加,減少了混凝土預(yù)應(yīng)力的損失。因此,高強(qiáng)混凝土能適應(yīng)現(xiàn)代化建筑結(jié)構(gòu)向大跨度、重載、超高層和承受惡劣環(huán)境條件的需要。
二、高性能混凝土的概念及特性
1. 概念
高性能混凝土是在大幅度提高常規(guī)混凝土性能的基礎(chǔ)上,采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制成的混凝土。
2. 特性
它采用的是高性能外加劑,如高效減水劑或緩凝高效減水劑和摻入足夠的超細(xì)活性摻合料,如:硅灰、優(yōu)質(zhì)粉煤灰、超細(xì)磨礦渣等達(dá)到低水膠比,并具有耐久性、工作性、各種力學(xué)性能、適應(yīng)性、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)合理性等性能的新型混凝土。它以耐久性做為設(shè)計(jì)的主要指標(biāo),針對(duì)不同用途的要求,保證混凝土的適用性和強(qiáng)度并達(dá)到高耐久性、高工作性、高體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。
應(yīng)當(dāng)清楚的是,強(qiáng)度高的混凝土不一定就是高性能混凝土,高性能混凝土也不一定就是高強(qiáng)混凝土。強(qiáng)度高了性能不好,也不是高性能混凝土。建設(shè)部推廣應(yīng)用的是即強(qiáng)度高又性能好的新型混凝土. 在實(shí)際推廣應(yīng)用中要避免重強(qiáng)度、輕性能的錯(cuò)誤傾向。
三、高強(qiáng)、高性能混凝土的技術(shù)內(nèi)容
高強(qiáng)、高性能混凝土的技術(shù)要求是在符合強(qiáng)度要求的前提下,達(dá)到高工作性和高耐久性。
如何達(dá)到高工作性和高耐久性? 即采用摻入高性能混凝土外加劑的方法來(lái)改善混凝土拌合物的特性,確?；炷涟韬衔锏奶匦院头€(wěn)定性;采用高性能混凝土外加濟(jì)和超細(xì)活性摻合料,來(lái)改善硬化后混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu),提高混凝土的密實(shí)度和保持混凝土高度的體積穩(wěn)定性。
1. 高性能混凝土外加劑
混凝土外加劑的選擇是配制高強(qiáng)、高性能混凝土的關(guān)鍵技術(shù)之一,它是提高混凝土流動(dòng)性和密實(shí)性不可缺少的技術(shù)措施. 高性能外加劑與一般外加劑相比具有高減水率、引氣量小或引氣后具有良好的孔結(jié)構(gòu)、增稠、增強(qiáng)、減縮、保塑性好的特姓,更適合現(xiàn)代化施工的需要。
高減水率是指在用水量相同的情況下,使混凝土拌合物具有更大的流動(dòng)性;在流動(dòng)性相同的情況下,用水量更少,使混凝土密實(shí)度和耐久性更好。在混凝土中引入一定量的孔,對(duì)提高混凝土的施工性能也有良好的作用。增稠,即能增加混凝土拌合物的稠度,提高混凝土的抗離析性能。
減縮,即減少混凝土的收縮,避免澆筑后的混凝土產(chǎn)生裂縫。增強(qiáng),即在摻量和混凝土配合比相同的條件下,混凝土的抗壓強(qiáng)度大幅度增長(zhǎng),一般增長(zhǎng)10 %以上。保塑性好,即能使混凝土拌合物在比較長(zhǎng)的時(shí)間里,保持良好的流動(dòng)性,一般至少在120min 以上,更好地滿足施工的需要。
2. 高性能超細(xì)活性摻合料
超細(xì)活性摻合料的應(yīng)用,使混凝土技術(shù)的先進(jìn)性向前推進(jìn)了很大的一步。由于超細(xì)活性摻合料在混凝土中的摻入,改變了混凝土中的亞微觀結(jié)構(gòu)。超細(xì)顆粒填充了混凝土中的各種形態(tài)的空隙,因此混凝土的孔隙率很低,增強(qiáng)了混凝土的密實(shí)度;混凝土中極少或沒(méi)有100nm 以上的有害孔;有很好的水泥結(jié)晶度; Ca (OH) 2 少;消除了集料和水泥石的界面薄弱層,提高了粗骨料與砂漿的界面粘接度,使界面強(qiáng)度接近水泥石或集料強(qiáng)度。而且,由于超細(xì)活性摻合料的摻入調(diào)節(jié)了混凝土拌合物的稠度,進(jìn)一步降低了混凝土的水灰比。摻入較大量的超細(xì)活性摻合料,還可以降低混凝土內(nèi)部溫度的上升,改善工作性能,增加混凝土的后期強(qiáng)度,改善混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu),提高混凝土的抗腐蝕能力。超細(xì)活性摻合料還可以大量取代水泥,取代量高達(dá)30 - 60 % ,最多可達(dá)60 - 80 %。節(jié)約水泥,節(jié)約能源。
3. 高強(qiáng)、高性能混凝土對(duì)材料選用的要求與常規(guī)混泥土的區(qū)別高強(qiáng)、高性能混凝土在材料上的選用要特別重視,特別是骨料。骨料的質(zhì)量、性能及其粗細(xì)骨料的相對(duì)含量對(duì)它的影響特別大。對(duì)材料選用的要求與常規(guī)混泥土的區(qū)別如下表:
4. 原材料的計(jì)量和攪拌
高強(qiáng)、高性能混凝土對(duì)原材料的計(jì)量要求比較高,砂石的計(jì)量要采用二次計(jì)量方法,計(jì)量誤差應(yīng)小于1 % ,水泥、外加劑和水的計(jì)量誤差應(yīng)小于0.5 %。
對(duì)于高強(qiáng)、高性能混凝土的攪拌則要求更嚴(yán),攪拌時(shí)間相對(duì)常規(guī)混凝土要長(zhǎng),應(yīng)不小于2min。攪拌機(jī)應(yīng)使用攪拌效果好的強(qiáng)制式攪拌機(jī)。
5. 高強(qiáng)、高性能混凝土的質(zhì)量控制
為確保高強(qiáng)、高性能混凝土的質(zhì)量,在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、驗(yàn)收等每一個(gè)環(huán)節(jié)上,都必須遵循規(guī)定的程序,嚴(yán)格控制每一個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量。
在設(shè)計(jì)時(shí),必須符合以下基本要求: ①高耐久性; ②強(qiáng)度; ③高工作性;(4) 經(jīng)濟(jì)性。遵循以下法則: ①水膠比定則; ②絕對(duì)體積法則; ③最小用水量法則; ④最小水泥用量法則。在生產(chǎn)過(guò)程中,應(yīng)制定《生產(chǎn)質(zhì)量控制規(guī)程》。在《規(guī)程》中應(yīng)明確原材料的來(lái)源、性能指標(biāo)、驗(yàn)收規(guī)則、混凝土原材料的計(jì)量精度、混凝土的攪拌程序,加料順序和攪拌時(shí)間、混凝土性能的檢驗(yàn)等,確保高強(qiáng)、高性能混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量。
在施工過(guò)程中,應(yīng)根據(jù)混凝土特定的性能制定《施工技術(shù)規(guī)程》,對(duì)模板工程、混凝土的運(yùn)輸、澆筑、養(yǎng)護(hù)等方面作具體規(guī)定和注意事項(xiàng),以保證混凝土的施工質(zhì)量。
在產(chǎn)品的驗(yàn)收上,應(yīng)制定《產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》,明確規(guī)定混凝土拌合物和硬化后的性能指標(biāo)及產(chǎn)品的驗(yàn)收方法、規(guī)則等。
四、高強(qiáng)、高性能混凝土的推廣前景
根據(jù)國(guó)家建設(shè)部提出的目標(biāo)和措施:在大中城市普及C60 級(jí)以下(C60、C55、C50) 高強(qiáng)混凝土在工程中的應(yīng)用,擴(kuò)大C60 級(jí)以上高強(qiáng)混凝土的技術(shù)試點(diǎn),解決C80 級(jí)以下高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用技術(shù);開(kāi)發(fā)性能更佳的超塑化劑和超細(xì)活性摻合料,降低水泥用量,改善混凝土性能。到2005 年達(dá)到在工程中較普遍使用高強(qiáng)、高性能混凝土。由于高強(qiáng)、高性能混凝土在工程應(yīng)用中有不同的用途、不同的使用部位、不同的施工方法、不同的使用環(huán)節(jié),因此,其應(yīng)用范圍十分的廣泛。這正是高強(qiáng)、高性能混凝土成為混凝土發(fā)展方向的重要原因。不僅如此,超細(xì)活性摻合料都是利用工業(yè)廢料磨細(xì)而成,是充分地進(jìn)行了廢物利用,與生產(chǎn)水泥相比,減少了對(duì)環(huán)境的污染,達(dá)到了保護(hù)環(huán)境、大量的取代水泥,節(jié)約能源的根本目的。
綜上所述,大量的摻入超細(xì)活性摻合料改善了混凝土的性能,利用高性能混凝土的早強(qiáng)、高強(qiáng),可以節(jié)約時(shí)間、原材料、勞力,省時(shí)、省料、省工,而且還延長(zhǎng)了建筑物的使用壽命。隨著混凝土技術(shù)的不斷發(fā)展,高強(qiáng)、高性能混凝土的應(yīng)用前景將會(huì)更寬更廣。
