高性能混凝土耐久性机理分析

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1、绍兴市曹娥江大闸高性能混凝土试验及耐久性机理分析傅森彪(绍兴市曹娥江大闸建设管理委员会绍兴市)摘要：由于混凝土结构材料自身和使用环境的特点，其结构存在着严重的耐久性问题。由于混凝土结构耐久性病害而导致的经济损失是非常巨大的，并且随着环境的变迁和功能要求的提高，耐久性问题愈来愈突出。曹娥江大闸枢纽工程通过对高性能混凝土配合比及其工作性能和力学性能的试验研究，分析了影响混凝土耐久性的机理，并预测了工程的使用寿命，提出高性能混凝土是提高大型工程百年耐久性的有力保证。关键词：高性能混凝土耐久性试验研究自从波特兰水泥问世以来，混凝土结构已成为工程基本建设中最为常用的建筑形

2、式之一。但是，由于混凝土结构材料自身和使用环境的特点，其结构存在着严重的耐久性问题。国内外有关统计资料表明，由于混凝土结构耐久性病害而导致的经济损失是非常巨大的，并且随着环境的变迁和功能要求的提高，耐久性问题愈来愈突出。国内外工程实践表明，高性能混凝土是提高大型工程百年耐久性的有力保证。我国自上个世纪八十年代开始研究高性能混凝土，二十多年来发展迅速，成果显著，但还处于具体工程具体试验研究论证阶段，还没有系统的设计理论和规范依据。曹娥江大闸枢纽工程作为I等工程，是国家重大水利基础设施项目，工程规模大，建设周期长，质量要求高，其设计寿命要求达到一百年，在国内挡潮闸建

3、设中前所未有。工程优先考虑使用高性能混凝土，对提高结构耐久性、降低工程造价、减少工程服役期的维修加固费用、保护环境有重要意义。1工程概况浙江省曹娥江大闸枢纽工程曹娥江大闸枢纽工程位于浙江省绍兴市，钱塘江下游右岸主要支流曹娥江河口，距绍兴30公里。主要建筑物有：挡潮泄洪闸、堵坝、岸墙、翼墙等，挡潮泄洪闸垂直水流方向总长705m，顺水流方向长636.5m。工程以防洪（潮）、治涝为主，兼顾水资源开发利用、水环境保护和航运等综合利用功能，总投资12.76亿元，计划于2008年建成。曹娥江大闸的修建，将使曹娥江92公里的感潮河段成为内陆河，使两岸的防洪标准提高到100年一

4、遇以上。据专家测算，曹娥江大闸建成后，每年可增加淡水资源40亿立方米，同时将使曹娥江河口段500吨级通航保证率提高40%以上。曹娥江流域属亚热带季风气候区，冬夏季风交替显著，年温适中，四季分明，雨量丰沛。曹娥江河口的潮汐为非正规半日潮，平均高潮位3.6m，平均低潮位-2.0m，平均潮位0.7m。绍兴气象站多年平均气温16.5℃，平均相对湿度81%，极端最高气温39.5℃，极端最低气温-10.1℃。曹娥江河口地表水中SO42-离子、HCO3-离子、氯离子含量较高，对混凝土和钢筋混凝土结构中钢筋具有中等腐蚀性。2水工高性能混凝土配合比经过试拌，确定水工高性能混凝土配

5、合比，如表1所示。高性能混凝土配合比（单位：kg/m3)表1配合比编号胶凝材料组合方案水泥粉煤灰矿渣硅粉体积稳定剂砂石水NAF2(B)IA440————665998198.04.40ⅡB21944175——6901036153.37.00ⅢC1628717513—6891035153.07.87ⅣD285132—22—6921040153.710.54ⅤE154—269—186961045154.46.62注：1、用水量包含外加剂中的水，骨料为自然干燥状态。2、高性能混凝土水胶比选定0.35，普通混凝土水灰比为0.45。3、粗细骨料均为工程所在地的非碱活性的材料

6、。4、水泥采用虎山P.O42.5级低碱水泥，粉煤灰采用Ⅱ级粉煤灰，磨细矿渣采用上海宝田公司的S95级磨细矿渣粉，硅粉采用遵义圣达铁合金有限公司的硅粉。3水工高性能混凝土试验性能对比分析3.1施工性能Ⅱ配合比的水工高性能混凝土1小时后坍落度没有损失，反而有稍许增加，含气量2.2%，和易性中等，适于车送施工。Ⅲ配合比的水工高性能混凝土1小时后坍落度没有损失，含气量2.8%，因为多种矿物掺合料共掺，和易性较好，适于泵送混凝土施工。Ⅳ配合比的水工高性能混凝土1小时后坍落度没有损失，反而有稍许增加，含气量2.3%，因为掺加了5%硅粉和30%粉煤灰，所以混凝土和易性很好，适

7、于泵送混凝土施工。Ⅴ配合比的水工高性能混凝土1小时后坍落度损失很小，含气量2.3%；由于磨细矿渣颗粒表面不光滑，“滚珠”效果较差，在坍落度较大的情况下，混凝土和易性较差，适用于车送施工。3.2混凝土力学、变形性能及耐久性各方案混凝土技术性能指标汇总表表2技术性能配合比编号ⅠⅡⅢⅣⅤ抗压强度/MPa7天34.447.443.841.945.728天41.961.858.353.650.728天抗压弹性模量/GPa32.035.336.038.436.828天劈裂抗拉强度/MPa2.463.723.314.432.7628天抗拉强度/MPa3.824.213.994

8、.524.32极限拉伸值