客运专线高性能混凝土

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1、第二讲高性能混凝土概念的提出:混凝土的性能向来都以强度表示，对于普通混凝土，甚至高强混凝土，一般认为抗压强度是混凝土性能的代表性指标，强度愈高、性能愈好也愈耐久。上世纪80年代以来，许多工业发达国家面临基础设施老化的问题，其中一些是混凝土结构，需要维修或更新，面对巨额投资，于是一个提高混凝土耐久性的设想便提了出来，即所谓的高性能混凝土（HPC）。法国是最早研究开发高性能混凝土的国家。首次公开发表有关HPC研究与应用论文的是法国人，申请第一个HPC专利的是法国人，编著第一本HPC专著的是法国人。我国是在1992年有关学术刊物第一次

2、提到HPC，当时译为“高功能混凝土”。一、定义定义：法国人：将具有良好的施工性能、高强度及高早期强度、经济性及高耐久性，而且150mm×300mm试件的抗压强度应在50MPa以上的混凝土定义为高性能混凝土。特别适用于海港建筑物，桥梁，高速公路，高层建筑，核反应堆等混凝土结构。日本人：将具有高和易性、高耐久性、低水化热、低干缩和100mm×200mm试件的28天抗压强度为42MPa～45MPa的混凝土定义为高性能混凝土。日本学者强调HPC的自流密实性。将HPC研究的技术线路分为三个阶段。见表2-1HPC研究的技术线路表2-1阶段特

3、点性能要求塑性阶段高流变性，高粘聚性。浇注不需要振捣，自流密实硬化早期少沉降，少化学收缩；少干缩，高抗裂；低水化热。内部无初始缺陷硬化后期高抗渗抵御外部因素侵蚀，高耐久性美国人：(1)低渗透性。将抗渗性作为混凝土耐久性的一个指标，以氯离子渗透性试验(AASHTOT277)表示不得超过500C（库仑）,这表示混凝土实际上是不透水和不渗透氯离子的。(2)具有高弹性模量、低收缩、低徐变和低温度应变。即HPC具有尺寸稳定性，以消除结构中任何有害应力。(3)150mm×300mm试件的抗压强度应达到60MPa～120MPa。美国NIST与

4、ACI组织召开的关于HPC的讨论会，把HPC定义为:具有要求性质和均匀性的混凝土，靠传统的组分和普通的拌和、浇筑与养生方法不可能制造出这种混凝土，其性能包括：(1)  易于浇筑、捣实而不离析；(2)  优良且长期保持的力学性能；(3)   高早强、高韧性、体积稳定；(4)  在恶劣环境下使用寿命长。事实上，海港、桥梁、公路、污水等工程结构物的破坏，并不都是混凝土强度不够引起的，而是耐久性不良引起的，从这个意义上说，高耐久性混凝土必须能够抵御气候作用和化学侵蚀，具有耐磨性及抵抗其它破坏作用的能力。这些耐久性与混凝土的尺寸稳定性及渗

5、透性能有关。重视混凝土的渗透性与尺寸稳定性使混凝土设计的注意点从强度转移到比强度更为重要的性能方面。在大多数情况下，满足渗透性和尺寸稳定性会得到高强度混凝土。高强度并不能保证混凝土具有高耐久性，工程经验反复证明，用不适当材料制造的高强度混凝土在恶劣的环境中会遭到破坏。因此高性能混凝土的特点是具有良好的耐久性,旨在提高结构物的使用寿命，这意味着将耐久性要求提高到了更重要的地位。现代化的生产技术，新型外加剂和胶凝材料的出现，也使得既具有良好的施工性能，又有良好的力学性能和耐久性的混凝土的生产成为可能。应该指出：高强混凝土并非高性能混

6、凝土，而高性能混凝土也并非都高强。二、原材料(一)、水泥1.水泥品种高性能混凝土都必须掺加矿物细粉料，因此应使用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。2.水泥的流变性高性能混凝土由于水胶比很低，为了减少水化热和收缩，水泥用量又不能大，同时为了使混凝土有足够的弹性模量和体积稳定性，也要限制胶凝材料的用量。因此用于高性能混凝土的水泥的流变性能比强度更重要。强度在52.2Mpa或以上就能满足要求。对于高强度的高性能混凝土，为了保证水泥质量的稳定，要求禁止使用立窑水泥。使用很低水胶比的混凝土如果没有相应的措施，最好不要使用早强型的水泥，以免影响混

7、凝土的流变性和后期强度的发展。3.水泥与高效减水剂的相容性在低水胶比的高性能混凝土中，水泥与高效减水剂的相容性问题就更加突出、普遍，它不仅影响减水剂的减水率，而且会造成混凝土坍落度的严重损失。①C3A含量C3A含量高的水泥与C3A含量低的水泥相比，达到相同坍落度的混凝土，因水灰比比较高，混凝土的强度相对比较低，即C3A含量高的水泥流变性差。②碱含量水泥熟料中同时存在碱和SO3时，就会形成碱的硫酸盐，称为碱的硫酸盐化，碱的硫酸盐化程度越高，混凝土的坍落度损失越小。碱的硫酸盐化程度（SD）度用下式表示：③颗粒组成水泥中颗粒小于3m只

8、起早强作用；3m～30m的颗粒主要起增强作用，其含量应在90%以上，；大于60m的颗粒对强度不起作用。但颗粒小于10m的颗粒需水量大，因此流变性好的水泥，小于10m的颗粒含量应当小于10%。④SO3的形态不同水泥产品，C3A的结晶形态和溶解速率不同，不同形态的石