高性能混凝土探究现状应用及发展趋势

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1、高性能混凝土探究现状应用及发展趋势摘要：文章阐述了各种学派对高性能混凝土的定义，通过“双掺进宋配制高性能混凝土：研究了当前高性能混凝土的矿物超细掺料和高性能外加剂。同时介绍了高性能混凝土在具体工程中的应用，展望了超高性能混凝土、绿色高性能混凝土等将是高性能混凝土的发展趋势。关键词：混凝土；高性能混凝土；矿物细掺料；高性能外加剂；超高性能混凝土；绿色高性能混凝土混凝土是当今社会最大宗的建筑工程材料，因此混凝土技术的发展也密切关系到现代建筑业的发展。评价混凝土的性能主要包括两方面的内容，首先是新拌混凝土的工作性能；其次是硬化混凝土的使用性能。高性能混凝土就应该满足这两方面的性能。高性能混凝土(Hi

2、ghperformanceconcrete),据蒋家奋考证是在1986年由挪威学者首先提岀研究的，这是因为挪威盛产硅灰，掺硅灰大大提高了混凝土的强度、抗渗性、抗氯离子扩散性，从而提高了其耐久性(但也增大了开裂风险)。继而西方发达国家相继投入大量财力、人力致力于高性能混凝土的研究和开发。这意味着混凝土学者意识到强度不是表征混凝土性能的唯一重要指标，而耐久性则是更重要的性能。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。然而高性能混凝土至今没有得到公认的定义。1990年5月在马里兰州，由美国NIST(Nationallnst

3、ituteofSmndandsandTechnology)和ACI(AmericanConcreteInstitute)主办的讨论会上，高性能混凝土(HPC)被定义为具有所要求的性能和匀质性的混凝土。这些性能包括：易于浇筑、捣实而不离析；卓越的、能长期保持的力学性能；早期强度高、韧性高和体积稳定性好；在恶劣的使用条件下寿命长。高性能混凝土一般采用“双掺法”来达到混凝土的高性能,双掺法就是在混凝土中掺入新型高效减水剂和超细矿物掺料。高效减水剂能降低混凝土的水灰比、增大坍落度和控制坍落度损失，即赋予混凝土高的密实度和优异的施工性能；超细矿物掺料填充胶凝材料的空隙，参与胶凝材料的水化反应，提高混凝土

4、的密实度，改善混凝土的界面结构，提高混凝土的耐久性与强度。可以说，20世纪70年代高效减水剂的发明与应用，使混凝土技术进入高强度与高流态的新领域;20世纪90年代的粉体工程，使混凝土进入了高性能时代。一、定义和方法对HPC的定义如下：美国战略公路研究项目(SHRP)定义：水灰比w/c<0.35;300次冻融循环，相对动弹模20%;浇注后4h内强度达到21MPa;24h时强度＞34MPa;28d时强度＞67MPa0ACI定义：易于浇注捣实但不影响强度；长期力学性能好；早期强度高；韧性好；体积稳定性好；在恶劣环境中长期强度好。日本学者罔村的定义：免振、自密实，混凝土就是高性能混凝土。强度一般为40

5、・45MPa，混凝土材料中除了水泥外，还有矿渣粉、粉煤灰及膨胀剂。我国吴中伟院士认为：一种新型高技术混凝土，它应该以耐久性作为设计的主要指标。针对不同用途要求，高性能混凝土对下列性能有重点地予以保证：耐久性、工作性、适用性、体积稳定性、经济性等。为此，高性能混凝土在配置上的特点是低水胶比，选用优质原材料，并除水泥、水、集料外，心须掺加足够的矿物细掺料和高效外加剂。二、高性能混凝土的研究(一)矿物细掺料的研究高性能混凝土中的活性矿物细掺料是必要的成分之一，它可以降低温升，改善工作性，增进后期强度，并且可以改善混凝土内部结构，提高混凝土的耐久性和抗侵蚀作用能力。尤其是矿物细掺料对碱一骨料反应能够起

6、到抑制作用，这一点引起了人们的重视。K粉煤灰。粉煤灰是火力发电厂排放出来的烟道灰，主要化学成份是siO2、AI2O3以及少量Fe2O3、CaO、MgO等。以直径在几个微米的玻璃微珠体及少量莫来石、石英等结晶物质组成。我国将粉煤灰分为I、II级；I级质量标准如表1:粉煤灰在混凝土中的作用可归结为化学和物理作用两个方面。化学作用指的是粉煤灰的火山灰效应，它可以使对混凝土不利的ca(OH):转化为有利的C-S-H组分。这种潜在的活性效应是随龄期的增长才会明显地表现出来。而粉煤灰的物理作用是指粉煤灰的微集料效应与形态效应，它可以改善集料的级配、流动性，又可以增加混凝土的密实性。2、硅粉。硅粉是利用高纯

7、石英冶炼硅和硅铁合金时，从烟道收集的形状为球状玻璃体的超细粉末。其具有极微细的粒径，平均粒径小于0.1umo品质好的硅粉SiO2含量在90%以上，其中活性SiO2达40%以上，活性很高。硅粉对混凝土的增强作用十分明显，当硅粉掺量为胶凝材料的10%时，混凝土的抗压强度可以提高25%以上。但随着硅粉掺量的增加，需水量也增加，混凝土粘度也增加，硅粉的掺入还会加大混凝土的收缩，因此硅粉的掺量一般不宜过多。