高性能——高耐久性砼

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1、高性能——高耐久性砼一、概论二、高性能砼研究现状与发展三、青藏铁路耐久性砼技术措施评述四、砼耐久性定量化设计14高性能——高耐久性砼一、概论上世纪末80年代末~90年初，美国、日本、加拿大等发达国家发现大量钢筋砼工程在一些恶劣环境条件下，远低于预计服役年限内就大量了现不同程度损坏，如海巷码头钢筋锈蚀，大坝开裂、路面员坏、隧道渗水、沉降等，致便结构维修费用逐年递增（呈5倍率增加，即：设计时节省1美元，维修时需增加5美元，钢筋开始锈蚀时需25美元，出现锈蚀开裂时则需125美元）。美国国家标准与技术研究所（NIST）与美国砼协会（ACI）于1990年5月

2、召开的研讨会上提出：高性能砼（HighPerformanceConcrete，缩写为HPC）是具有某些性能要求的匀质砼。它必须采用严格的施工工艺，采用优质材料配制的、便于浇捣、不离析、力学性能稳定、早期强度高、具有韧性和体积稳定性等性能的耐久的砼。特别适用于高层建筑、桥梁以及暴露在严酷环境中的建筑结构。同年MehtaPK认为：HPC不仅要求高强度，还应具有高耐久性（抗化学腐蚀）等其他重要性能，例如高体积稳定性（高弹性模量，低干缩率，低徐变和低的温度应变）、高抗渗性和高工作性。1992年法国MaliervYA认为：高性能砼的特点在于有良好的工作性，高

3、的强度和早期强度、工程经济性高和高耐久性，特别适用于桥梁、港工、核反应堆以及高速公路等重要砼结构。1992年日本的小泽—雅和冈村甫认为：高性能砼应具有高工作性（高的流动性，黏聚性与可浇筑性）低温升、低干缩率、高抗渗性和足够的强度。1992年日本SarkarSL提出：高性能砼具有较高的力学性能（如抗压、抗折、抗拉强度），高耐久性（如抗冻融循环、抗碳化和抗化学侵蚀），高抗渗性，属于水胶比很低的砼家族。而在不同的工程和应用部门对于高性能砼也有不同的要求，会提出不同的性能指标，如：1．美国战略公路研究计划（SHRP）提出高性能砼用于公路工程应满足下列要求：

4、（1）水胶比不大于0.35。（2）耐久性指数大于80%。（3）4h抗压强度高于17.2Mpa，或24h抗压强度高于34.5Mpa，或28d抗压强度高于68.9Mpa。2．用于桥梁，尤其是大跨度桥梁的高性能砼应满足下列要求：（1）水胶比不大于0.4。（2）强度高于41.4Mpa。（3）徐变率低。143．高层建筑要求砼具有高强度、高弹性模量、轻质、低徐变率、高工作性、早期强度、耐久性高的特性，使长期以来的建筑物安全使用期从30~50年提高到100年以上。4．港工工程要求砼具有高耐久性（抗腐蚀、抗冻融循环等）。5．重要水工建筑（包括大体积砼工程）对耐久性

5、与体积稳定性有很高的要求，而对于强度和早期强度要求不高。水工建筑常要求有很长的安全使用期。在寒冷、干热及高速水流冲刷等条件下应用的高性能砼，尤其需要某些特殊性能。法国为发展高性砼而设立的“砼新方法”国家科研项目中提出：“高性能砼应该是要求长期耐久性的一切工程所必须采用的，即使结构上不要求应用高强砼。”这说明高性能砼不一定要求高的强度指标。综合以上论点：对高性能砼可以给出以下定义：高性能砼是一种新型高技术砼，是在大幅度提高普通砼性能的基础上采用现代砼技术制作的砼，它以耐久性作为设计的主要指标。针对不同用途要求，高性能砼对下列性能有重点地予以保证：耐久

6、性、工作性、适用性、强度、体积稳定性、经济性。为此，高性能砼在配制上的特点是低水胶比，选用优质原料，并除水泥、水、集料外，必须增加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂。我国近年大量工程实践发现由于大量采用高流态砼，以及高强度等级砼，至使目前大多数砼中水泥用量达到450kg~550kg/m3，而且水泥的细度达到450m2/kg以上，致使钢筋砼结构大量出现早期开裂现象。因此，人们已经开始反思高性能砼是否一定要高强，特别是早强，而高掺量矿粉、限制早期强度是防止早期开裂的有效途径。鉴于工程安全性与耐久性对我国当前大规模土建工程建设的重要意义，中国工程院土木水利

7、与建筑学部于2000年提出了一个名为“工程结构安全性与耐久性研究”的咨询项目，并联系各方专家，组织成立编审组，着手编写了《砼结构耐久性设计与施工指南》（后文中简称《指南》，《指南》中汇集了近年来国内外最新砼耐久性研究成果。从中我们不难看出，专家学者们现在对高性能砼建议已经从广泛的层面转移到由砼组成结构整体耐久性——安全服役年限上。可以这样说，现代高性能砼与过去普通砼最大区别就是：它是以耐久性设计为主要理念的新型砼。二、高性能砼研究现状与发展（一）高性砼研究开发现状在高性能砼（HPC）概念被正式提出前后，各国在砼高性能上研究就已经开始。美国NIST召

8、开的1990年讨论会上提出应用高性能砼可以获得高效益的工程如下：1．首要类——已得到应用的有柱、楼板、大跨度桥梁、抢修停车