高性能混凝土发展及若干关键技术问题4.23.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,高性能混凝土,若干关键技术问题,元成方,博士后,E-mail:chengfang1102,Zhengzhou University,报告人简介,元成方，博士后，硕士生导师，郑州大学土木工程学院任教。主要从事混凝土材料及结构耐久性、混凝土结构检测评定技术研究。参与国家级科研项目,3,项，省部级科研项目,2,项，企业科研项目,3,项，发表学术论文,20,余篇，获省级科技进步二等奖,1,项，企业奖,1,项。,提 纲,高性能混凝土的定义,高性能混凝土原材料,高性能混凝土配制方法,高性能混凝土常见问题与对策,高性能混凝土工程应用,高性能混凝土的定义,1986,年挪威学者首先提出高性能混凝土的研究。这是因为挪威盛产硅灰，掺硅灰大大提高了混凝土强度、抗渗性及耐久性。,1990,年,5,月，在美国马里兰州,Gaithers-burg,城由NIST,和,ACI,主办了第一次关于,HPC,的国际研讨会，会议首次提出关于高性能混凝土的定义。,我国从,20,世纪,90,年代初也很快引进了高性能混凝土这个概念，掀起了研究热潮，有关高性能混凝土的论文数不胜数，至今方兴未艾。,高性能混凝土的定义,力学性能,耐久性,工作性,体积稳定性,高性能混凝土,混凝土强度和受力变形性能的总称。,混凝土在所处工作环境下，长期抵抗内、外部劣化因素的作用，仍能维持其应有结构性能的能力。,混凝土适宜于施工操作、满足施工要求的性能的总称。,混凝土初凝后，能抵抗收缩或膨胀而保持原有体积的性能。,高性能混凝土的定义,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,。,吴中伟 院士,高性能混凝土的定义,高性能混凝土原材料,水泥,砂,石,水,外加剂,掺合料,普通混凝土,曾是主流，目前在民用建筑中仍在采用,外加剂混凝土,一级和沿海城市，,70%,以上,高性能混凝土,重大混凝土工程中已广泛采用,高性能混凝土原材料,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，一般情况下不得采用立窑水泥。,水 泥,高性能混凝土原材料,序 号,项 目,技术要求,1,比表面积,350m,2,/kg,（硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥）,2,80m,方孔筛筛余,10.0%,（普通硅酸盐水泥）,3,游离氧化钙含量,1.0%,4,碱含量,0.80%,5,熟料中的,C,3,A,含量,8%,，氯盐环境下,10%,6,氯离子含量,不宜大于,0.10%,（钢筋混凝土）,0.06%,（预应力混凝土）,注：,1,当骨料具有碱,硅酸反应活性时，水泥的碱含量不应超过,0.60%,。,2 C40,及以上混凝土用水泥的碱含量不宜超过,0.60%,。,水泥技术要求,高性能混凝土原材料,序 号,项 目,技术要求,C50,以下混凝土,C50,及以上混凝土,1,细度，,%,20,12,2,氯离子含量，,%,不宜大于,0.02,3,需水量比，,%,105,100,4,烧失量，,%,5.0,3.0,5,含水量，,%,1.0,（干排灰）,6,SO,3,含量，,%,3.0,7,CaO,含量，,%,10,（对于硫酸盐侵蚀环境）,粉煤灰技术要求,粉煤灰,高性能混凝土原材料,序 号,项 目,技术要求,1,MgO,含量，,%,14,2,SO,3,含量，,%,4.0,3,烧失量，,%,3.0,4,氯离子含量，,%,0.02,5,比表面积，,m,2,/kg,350,500,6,需水量比，,%,100,7,含水率，,%,1.08,活性指数，,%,，,28d,95,矿渣技术要求,矿渣,高性能混凝土原材料,序 号,项 目,技术要求,1,烧失量，,%,6,2,氯离子含量，,%,不宜大于,0.02,3,SiO,2,含量，,%,85,4,比表面积，,m,2,/kg,18000,5,需水量比，,%,125,6,含水率，,%,3.0,7,活性指数，,%,，,28d,85,硅灰技术要求,硅灰,高性能混凝土原材料,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。外加剂与水泥之间应有良好的相容性。外加剂须经质检部门检验、鉴定。,外加剂,高性能混凝土原材料,序 号,项 目,技术指标,1,水泥净浆流动度，,mm,240,2,硫酸钠含量，,%,10.0,3,氯离子含量，,%,0.2,4,碱含量,(Na,2,O+0.658K,2,O),%,10.0,混凝土外加剂技术指标,高性能混凝土原材料,序 号,项 目,指 标,备 注,5,减水率，,%,20,6,含气量，,%,3.0,用于配制非抗冻混凝土时,4.5,用于配制抗冻混凝土时,7,坍落度保留值，,mm,30min,180,用于泵送混凝土时,60min,150,用于泵送混凝土时,8,常压泌水率比，,%,20,9,压力泌水率比，,%,90,用于泵送混凝土时,10,抗压强度比，,%,3d,130,7d,125,28d,120,11,对钢筋锈蚀作用无锈蚀,12,收缩率比，,%,135,13,相对耐久性指标，,%,，,200,次,80,混凝土外加剂技术指标,高性能混凝土原材料,砂,砂子应选择质地坚硬、级配良好的中、粗河砂或人工砂。不宜使用山砂，不得使用海砂。,高性能混凝土原材料,序 号,项 目,技术指标,C30,C30,C45,C50,1,含泥量，,%,3.0,2.5,2.0,2,泥块含量，,%,0.5,3,云母含量，,%,0.5,4,轻物质含量，,%,0.5,5,氯离子含量，,%,0.02,6,SO,3,含量，,%,0.5,7,有机物含量,合格,混凝土用砂技术指标,高性能混凝土原材料,石,粗骨料应选择级配良好、质地坚硬的碎石或碎卵石。骨料最大粒径不宜大于,25mm,，宜采用,1525mm,和,515mm,两级粗骨料配合。粗骨料为碎石时，碎石的强度用岩石抗压强度表示，且岩石抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于,1.5,。,高性能混凝土原材料,序 号,项 目,技术指标,1,级配,二级或多级级配,2,堆积密度,1500kg/m3,3,吸水率,2%,4,紧密孔隙率,C,4,AFC,3,SC,2,S,比表面积越大，即对减水剂分子的吸附量也越大,。,水泥越新鲜、温度越高，减水剂对其的塑化效果也越差。,水泥,高性能混凝土常见问题及对策,减水剂,聚羧酸盐减水剂或氨基磺酸盐减水剂与水泥的相容性优于萘磺酸盐系减水剂与水泥的相容性。,复合型减水剂在水泥中的分散效果要优于单一型减水剂的效果。,液剂优于粉剂。,液剂减水剂在混凝土拌合物中的分散性要优于粉剂减水剂在拌合物中的分散性，因此能更充分地被水泥颗粒所吸附,从而对水泥颗粒有更好的分散效果。,采用后掺法或二次添加法对改善水泥与减水剂相容性有明显的效果。,高性能混凝土常见问题及对策,高性能混凝土常见问题及对策,高性能混凝土坍落度损失,预拌混凝土施工过程中，要求具有良好的工作性，以保证运输、浇注与捣实，使硬化混凝土获得高的密实度。但是，混凝土的坍落度损失，往往给施工带来困难，特别是,HPC,水灰比较低，掺入高效减水剂后，坍落度损失更快，给施工带来的难度更大。,高性能混凝土常见问题及对策,混凝土坍落度损失机理,（,1,）物理机理,自由水减少：水泥水化、集料吸水、水分蒸发,高效减水剂的影响：水泥颗粒,Zeta,电位降低，产生凝聚,（,2,）化学机理,水泥初期水化反应，高效减水剂被消耗引起液相中高效减水剂的浓度降低，对水泥的分散作用减弱。,水泥水化产生,Ca(OH),2,、,CSH,等水化产物造成使新拌砼粘度增大。,高性能混凝土常见问题及对策,混凝土坍落度损失影响因素,（,1,）水泥成分,（,2,）骨料级配及砂率,（,4,）矿物掺合料,（,3,）减水剂品种及掺加方法,高性能混凝土常见问题及对策,混凝土坍落度损失控制,（,1,）采用复合高效减水剂,（,2,）分次添加高效减水剂,（,3,选用新型高效减水剂,（,4,）优选水泥,（,5,）合理添加矿物掺合料,（,6,）优化配合比设计,展 望,高性能混凝土不仅是对传统混凝土技术的重大突破，而且在节能、节料、工程经济、劳动保护以及环境等方面都具有重要意义，是一种环保型、集约型的新型材料，并将为建筑工程自动化准备条件。高性能混凝土将成为现代混凝土技术的主要发展方向。,未来高性能混凝土的发展还需着眼以下几方面内容：,矿物掺合料性能的科学评定以及复合矿物掺合料的使用方法,高效减水剂与复合外加剂的开发改性和使用问题,适应高性能混凝土需要的高性能水泥的研究与生产应用,配合比计算机软件开发,发展绿色高性能混凝土，实现可持续发展,展望,感谢聆听！,Thanks for your attention,！,