高性能混凝土胶凝材料有关技术指标介绍
《高性能混凝土简介》课件
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REPORTING
运输工艺
总结词
运输工艺是连接搅拌工艺和浇注工艺的重要环节，需要保证混凝土在运输过程中 的质量稳定。
详细描述
在运输工艺中，需要选择合适的运输工具，控制运输时间和温度，避免混凝土出 现离析、泌水和硬化等质量问题。同时，还需要根据实际情况调整运输路线和运 输方式，以提高运输效率。
浇注与养护工艺
总结词
浇注与养护工艺是高性能混凝土生产中的最后环节，对混凝土的性能和使用寿命具有重 要影响。
外加剂的选择和使用应充分考虑其对混凝土其他组分的影响，以及对外界环境的影 响。
PART 03
高性能混凝土的生产工艺
REPORTING
搅拌工艺
总结词
搅拌工艺是高性能混凝土生产中的重要环节，直接影响混凝土的质量和性能。
详细描述
在搅拌工艺中，需要选择合适的搅拌设备，控制搅拌时间和投料顺序，确保混 凝土充分混合均匀，无离析现象。同时，还需要根据不同的混凝土配方和性能 要求，调整搅拌工艺参数，以满足生产需求。
案例二：某高层建筑项目
总结词
高层建筑的结构安全性和抗震性能得 到优化
详细描述
在高层建筑项目中，高性能混凝土的 应用提高了结构的强度和刚度，增强 了建筑物的抗震性能。通过合理的结 构设计，有效降低了风荷载和地震对 高层建筑的影响。
案例三：某大坝工程
总结词
大坝工程的抗冲刷和耐磨性能得到显著提高
详细描述
产生不利影响。
掺合料
掺合料是为了改善混凝土的性能 而加入的矿物材料。
建筑混凝土新技术2：高强高性能混凝土
2混凝土技术2.2高强高性能混凝土本节高强高性能混凝土（简称HS-HPC ）是强度等级超过C80的HPC ，其特点是具有更高的强度和耐久性，用于超高层建筑底层柱和梁，与普通混凝土结构具有相同的配筋率，可以显著地缩小结构断面，增大使用面积和空间，并达到更高的耐久性。
1.主要技术内容HS-HPC 的水胶比≤28％，用水量≥200kg/m 3，胶凝材料用量650～700kg/m 3，其中水泥用量450～500kg/m 3，硅粉及矿物微细粉用量150～200kg/m 3，粗骨料用量900～950kg/m 3，细骨料用量750～800kg/m 3，采用聚羧酸高效减水剂或氨基磺酸高效减水剂。
HS-HPC 用于钢筋混凝土结构还需要掺入体积含量2.0～2.5％的纤维，如聚丙烯纤维、钢纤维等。
2.技术指标(1）工作性：新拌HS-HPC 混凝土的工作性直接影响该混凝土的施工性能。
其最主要的特点是粘度大，流动性慢，不利于超高泵送施工。
混凝土拌合物的技术指标主要是坍落度、扩展度和倒坍落度筒混凝土流下时间（简称倒筒时间），坍落度≥240mm，扩展度≥600mm，倒筒时间≤10s，同时不得有离析泌水现象。
(2）HS-HPC 的配比设计强度应符合以下公式：k cu o cu f f ,,15.1(3）HS-HPC 应具有更高的耐久性，因其内部结构密实，孔结构更加合理。
HS-HPC 的抗冻性、碳化等方面的耐久性可以免检,如按照《高性能混凝土应用技术规程》CECS207标准检验，导电量应在500库仑以下；为满足抗硫酸盐腐蚀性应选择低C3A 含量（＜5％）的水泥；如存在潜在碱骨料反应的情况下，应选择非碱活性骨料。
(4）HS-HPC 自收缩及其控制1)自收缩与对策当HS-HPC 浇筑成型并处于密闭条件下，到初凝之后，由于水泥继续水化，吸取毛细管中的水分，使毛细管失水，产生毛细管张力，如果此张力大于该时的混凝土抗拉强度，混凝土将发生开裂，称之自收缩开裂。
高性能混凝土要求及原材料标准
表3.3.2 混凝土的电通量3.3.3氯盐环境下的钢筋混凝土及预应力混凝土结构，混凝土的耐久性除应满足3.3.2条的规定外，还应满足表3.3.3的规定。
表3.3.3 氯盐环境下混凝土的电通量3.3.4化学侵蚀环境下的混凝土结构，混凝土的耐久性除应满足3.3.2条的规定外，还应满足表3.3.4的规定。
表3.3.4 化学侵蚀环境下混凝土的电通量3.3.5冻融破坏环境下的混凝土结构，混凝土的耐久性除应满足3.3.2条的规定外，还应满足表3.3.5的规定。
表3.3.5 冻融破坏环境下混凝土的抗冻性3.3.6磨蚀环境下的混凝土结构，混凝土的耐久性除应满足3.3.2条的规定外，还应进行混凝土耐磨性对比试验。
3.3.7 处于严重腐蚀环境下的混凝土结构，尚应采取必要的附加防腐蚀措施。
表4.1.2 水泥的技术要求注：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%。
表4.2.2 粉煤灰的技术要求1.1.1矿渣粉的技术要求应满足表4.2.3的规定。
表4.2.3 矿渣粉的技术要求1.1.2硅灰的技术要求应满足表4.2.4的规定。
1.1.3细骨料应选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净天然中粗河砂，也可选用专门机组生产的人工砂。
不宜使用山砂。
不得使用海砂。
1.1.4细骨料的颗粒级配（累计筛余百分数）应满足表4.3.2的规定。
表4.3.2 细骨料的累计筛余百分数（%）除5.00mm和0.63mm筛档外，砂的实际颗粒级配与表4.3.2中所列的累计筛余百分率相比允许稍有超出分界线，但其总量不应大于5%。
1.1.5细骨料的粗细程度按细度模数分为粗、中、细三级，其细度模数分别为：粗级 3.7～3.1中级 3.0～2.3细级 2.2～1.6配制混凝土时宜优先选用中级细骨料。
当采用粗级细骨料时，应提高砂率，并保持足够的水泥或胶凝材料用量，以满足混凝土的和易性；当采用细级细骨料时，宜适当降低砂率。
高性能混凝土
高性能混凝土(High Performance Concrete，HPC)是20世纪80年代末90年代初，一些发达国家基于混凝土结构耐久性设计提出的一种全新概念的混凝土，它以耐久性为首要设计指标，这种混凝土有可能为基础设施工程提供100年以上的使用寿命。
区别于传统混凝土，高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程中显示出其独特的优越性，在工程安全使用期、经济合理性、环境条件的适应性等方面产生了明显的效益，因此被各国学者所接受。
③. 细掺合料配制高性能混凝土时,掺入活性细掺合料可以使水泥浆的流动性大为改善,空隙得到充分填充,使硬化后的水泥石强度有所提高。
更重要的是,加入活性细掺合料改善了混凝土中水泥石与骨料的界面结构,使混凝土的强度、抗渗性与耐久性均得到提高。
活性细掺合料是高性能混凝土必用的组成材料。
在高性能混凝土中常用的活性细掺合料有硅粉(SF)、磨细矿渣粉(BFS)、粉煤灰(FA)、天然沸石粉(NZ)等。
粉煤灰是火电厂燃煤锅炉排出的烟道灰,它能有效提高混凝土的抗渗性,显著改善混凝土拌合物的工作性,大掺量粉煤灰混凝土还对环境保护和节约资源有重要意义。
配制高性能混凝土的粉煤灰宜用含碳量低、细度低、需水量低的优质粉煤灰。
矿渣是高炉炼铁排出的熔融矿渣在高温状态下迅速水淬冷却而成的,用于高性能混凝土的磨细矿渣细度大于水泥,能提高混凝土的工作性和耐久性。
硅粉是电炉法生产硅铁合金所排放的烟道灰,SiO2含量大于90﹪,平均粒径约011μm,比表面积>20000㎡/kg,借助大剂量高效减水剂和强力搅拌作用,可以填充到水泥或其他掺合料的间隙中去,并且具有很高的活性,在各种掺合料中对混凝土的增强作用最为显著,是国际上制备超高强混凝土最通用的超细活性掺合料1.高性能混凝土的性能与普通混凝土相比，高性能混凝土具有如下独特的性能：(1). 耐久性高效减水剂和矿物质超细粉的配合使用，能够有效的减少用水量，减少混凝土内部的空隙，能够使混凝土结构安全可靠地工作50～100年以上，是高性能混凝土应用的主要目的。
高性能混凝土
•水灰比＜0.40
•粗骨料体积含量0.4m3左 右,Dmax ≤25㎜ •砂率36～40%
•胶凝材料用量500～600kg
•新型高效减水剂0.8%～1.4%
• 强制式搅拌机 • 高频振动 • 泵送施工, • 坍落度损失控制 • 混凝土养护剂养护
HPC
•密实的水泥石及合理 的孔结构
•界面过渡区的改善 (解决Ca(OH)2在过渡 区富集与定向排列) 体积稳定性,高强,高 耐久性
第三节 高性能水泥混凝土混合料的特性
三、高性能水泥混凝土混合料的和易性与评价 1、高性能水泥混凝土混合料的和易性
高性能水泥混凝土与普通混凝土相比，即使坍落度相同，但前者粘性大，流动速度慢，所需的时间长， 施工作业时填充模型的速度慢。
不能用坍落度全面评价高性能混凝土混合料的和易性。 目前国内外正在探索有效的检测方法。 2、高性能水泥混凝土混合料和易性的评价方法 1）Orimet试验法 2）L型流动仪
第二节 高性能混凝土的组成材料
三、高效减水剂 为获得高性能混凝土，除了在混凝土中掺入硅粉、粉煤灰、磨细矿渣等掺和料外，必须要掺入高
效减水剂。
减水剂：是指能保持混凝土的和易性不变，而显著减少其拌 合用水量的外加剂。
高效减水剂主要特点： ①高的减水性，减水效果可达20%~30%； ②适当的引气性与控制坍落度； 使混凝土具有高的和易性和耐久性。。
高性能混凝土
高性能混凝土的技术途径 高性能混凝土的概念 技术途径
高性能混凝土的组成材料 水泥 矿物掺和料 高效减水剂 集料
高性能水泥混凝土混合料的特性 新型混凝土
主要内容
第一节 高性能混凝土的技术途径
一、高性能混凝土(High Performance Concrete，简写为HPC) 普通混凝土发展方向： 绿色、高性能混凝土
高性能混凝土相关标准整理
混凝土矿物掺合料应用技术规程（DB11/71029-2013北京地方标准）一、矿物掺合料的质量要求1、对粉煤灰的技术要求2、对粒化高炉矿渣粉的技术要求3、硅灰的技术要求4、钢铁渣粉（20%~50%钢渣、50%~80%粒化高炉矿渣）5、石灰石粉的技术要求6、复合矿物掺合料二、矿物掺合料的质量检查与验收三、掺矿物掺合料混凝土的配合比设计（C20以下不受此表限制）四、应用范围大体积混凝土、水工混凝土、抗腐蚀要求混凝土四、质量评定钢渣粉混凝土应用技术规程（DG/TJ08-2013-2007上海市建设工程规范）一、钢渣粉复合钢渣粉质量指标二、钢渣粉复合钢渣粉验收要求三、配合比四、应用范围五、质量评定水泥制品用矿渣粉应用技术规程二、验收同一厂家，同一批次以不超过200t为一个验收批。
主要检测项目为：密度、比表面积、7d 活性指数、流动度比等四项指标。
三、配合比12、矿渣粉与粉煤灰双掺胶凝材料最高比例四、掺加矿渣粉掺合料时，可采用自然养护或蒸汽养护。
五、应用范围矿渣粉在钢筋混凝土排水管、预应力混凝土管、预应力钢筒混凝土管、环形混凝土电杆、先张法预应力混凝土管桩等水泥制品六、质量评定生产钢筋混凝土排水管时，掺加矿渣粉的混凝土的脱模强度、缠丝强度及设计强度不得低于GB/T 11836、JC/T 2126.1的有关规定。
生产预应力混凝土管时，掺加矿渣粉的混凝土的脱模强度、缠丝强度及设计强度不得低于GB 5696、JC/T 2126.2的有关规定。
生产预应力钢筒混凝土管时，掺加矿渣粉的混凝土的脱模强度和设计强度不得低于GB/T 19685、JC/T 2126.3的有关规定。
生产环形混凝土电杆时，掺加矿渣粉的混凝土的脱模强度和设计强度不得低于GB/T 4623、JC/T 2126.5的有关规定。
生产先张法预应力混凝土管桩时，掺加矿渣粉的混凝土的脱模强度和设计强度不得低于GB13476、JC/T 2126.6的有关规定。
高性能混凝土技术要求
高性能混凝土技术要求一.高性能混凝土概念高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，以耐久性作为主要技术指标。
高性能混凝土必须对以下性能予以保证：耐久性，工作性，适用性，强度，体积稳定性，经济性。
要求低水胶比，选用优质原材料，除水泥，水，集料外，必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂。
二．高性能混凝土对原材料的技术要求1.水泥：水泥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。
熟料中的C3A含量≤8%,京沪高速铁路中限制C3A≤6%；碱含量≤0.80%，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%。
C40及以上混凝土用水泥的碱含量不宜超过0.60%。
2.细骨料：细骨料应选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净天然中粗河砂，也可选用专门机组生产的人工砂。
不宜使用山砂。
不得使用海砂。
吸水率应不大于2%。
细骨料应优先选用中级细骨料，当采用粗级细骨料时，应提高砂率，并保持足够的水泥或胶凝材料用量，以满足混凝土的和易性；当采用细级细骨料时，宜适当降低砂率。
细度模数要求≥2.3%。
细骨料的碱活性就采用砂浆棒法进行检验，且细骨料的砂浆棒膨胀率应小于0.10%，否则应采取抑制碱－骨料反应的技术措施。
人工砂及混合砂的压碎指标值应小于25%。
3.粗骨料：粗骨料应选用级配合理、粒形良好、质地均匀坚固、线胀系数小的洁净碎石，也可采用碎卵石，不宜采用砂岩碎石。
粗骨料应采用二级或多级级配，其松散堆积密度应大于1500kg/m3，紧密空隙率宜小于40%，吸水率应小于2%。
二级级配碎石，C50 5-10mm,10-25mm, C30 5-16mm,16-32.5mm.4.矿物外加剂：用于改善砼耐久性能而加入的、磨细的各种矿物掺合料。
品种:粉煤灰、磨细矿渣粉、硅灰、铁灰、稻壳灰、沸石粉。
在高性能混凝土中，主要用粉煤灰、磨细矿渣粉。
混凝土性能指标说明
混凝土性能指标说明混凝土是一种广泛应用于建筑行业的材料，它的性能指标直接关系到建筑物的质量和耐久性。
下面将对混凝土的常见性能指标进行详细的说明。
1.强度混凝土的强度是指其承受外部力量时的抗压能力。
强度是评价混凝土质量的重要指标之一，也是衡量混凝土是否达到设计要求的标准。
强度可以分为抗压强度和抗拉强度，其中抗压强度是常用的评价指标，以标称抗压强度Mpa表示，例如C30，代表混凝土抗压强度为30Mpa。
2.密度混凝土的密度指的是单位体积的混凝土中所含的质量。
混凝土密度的大小与配合比、材料性质等有关，通常以kg/m³表示。
密度的大小直接影响混凝土的重量、耐久性和工作性能。
3.抗渗透性混凝土的抗渗透性是指在外部水压作用下，混凝土中水分和其他物质渗透的难易程度。
抗渗透性是衡量混凝土耐久性和使用寿命的重要指标之一、提高混凝土的抗渗透性可以减少水分进入混凝土的孔隙中，降低钢筋锈蚀和混凝土冻融损伤的风险。
4.抗裂性混凝土的抗裂性指其在受到外力作用下是否会发生裂缝。
抗裂性是评价混凝土耐久性的重要指标之一、改善混凝土的抗裂性可以减少裂缝的发生，保护混凝土中的钢筋不受到外界环境的侵蚀。
5.抗冻融性混凝土的抗冻融性指其在低温环境下反复冻融循环后的性能变化。
抗冻融性是评价混凝土耐久性的重要指标之一，尤其适用于寒冷地区或接触冷冻介质的混凝土结构。
6.耐久性混凝土的耐久性指其在长期使用和外界环境作用下的性能表现。
耐久性是评价混凝土质量和使用寿命的重要指标之一，它包括抗压性、抗渗透性、抗裂性、抗冻融性等多个方面。
7.流动性混凝土的流动性指的是混凝土在塑化剂作用下的流动能力。
流动性是衡量混凝土工作性能的重要指标之一，它影响着混凝土的浇筑性、泵送性和坍落度等特性。
8.施工性混凝土的施工性指的是混凝土在施工过程中的可塑性和可操作性。
施工性是衡量混凝土施工质量和效率的重要指标之一，它涉及到混凝土的浇筑、振捣和养护等工艺。
总而言之，混凝土性能指标涵盖了强度、密度、抗渗透性、抗裂性、抗冻融性、耐久性、流动性和施工性等多个方面。
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《公路桥梁施工规范》JTJ 041-2000 于2000年11月01实施，历经十年已严重滞后于科技进步，国家要求规范四年已修订，交通运输部远落后于我国其他部门规范；新规范《公路桥梁施工规范》JTG /T F50-2011（简称新桥规）于2011年08月01实施，《公路工程集料试验规程》JTG E42-2005于2005年08月01实施，还没有来得及将粉煤灰、矿粉、石灰岩粉、硅粉等矿物掺合料比表面积、烧失量、需水量比、28d活性指数等试验检测方法没有列入试验规程，依据G B/T 8074、GB/T 1596、GB/T 18736-2002、GB/T176 将有关试验分述如下：
1、比表面积
新桥规表6.15.8-1只测定45um负压筛粉煤灰、矿粉细度而不测定比表面积，第二章我已经论述，只测定细度容易造成供销商掺假使杂，对HPC性能造成影响。
矿物掺合料比表面积越大，矿物掺合料就越细，其对混凝土强度的贡献就越明显，因为比表面积越大的矿物掺合料其活性越大。
试验表明，同一种掺合料的比表面积越大，需水量比越大，活性指数就越高，早期水化反应速度就越快，放热就越快，导致水化热峰值就越高，不利于大体积结构物的温度控制。
但在试验的同时也发现硅粉和粉煤灰比表面积不仅与水泥的水化热有关，还与混凝土的保水性有很大的关系。
比表面积越小，水化放热较慢，但保水效果不好，易泌水；比表面积越大，使得早期水化放热速度较快，但保水效果好，不易泌水。
经多次试验分析，硅粉掺合料的比表面积控制在15m2/g~
20m2/g、普通硅酸盐P.O42.5水泥宜控制在300m2/kg~350m2/kg、硅酸盐水泥P.Ⅰ、P.Ⅱ52.5宜控制在350m2/kg~400m2/kg、粉煤灰宜控制在400m2/kg~600m2/kg、矿粉宜控制在550m2/kg~750m2/kg、石灰岩粉宜控制在450m2/kg~550m2/kg。
1）比表面积测定
粉煤灰、矿粉、石灰岩粉采用GB/T 8074-2008水泥比表面积测定方法（勃氏法），硅粉采用碳吸附法测定。
注意：比表面积测定粉煤灰、石灰岩粉密度采用蒸馏水、水泥、矿粉密度采用无水煤油。
见《中华人民共和国国家标准》GB/T 208-1994 水泥密度测定方法。
2、烧失量
是指其它胶凝在高位灼烧下质量损失。
烧失部分主要为未烧尽固态碳，这些碳成分的增加，及意味有效成分的减少，同时会导致矿物掺合料的需水量增加，因此要加以控制。
称取约 1g试样，精确至0.0001g ，置于已灼烧恒量的瓷柑锅中，将盖斜置于增祸上，放在马弗炉内从低温开始逐渐升高温度，在950-1 000℃下灼烧15~20 min，取出钳涡置于干燥器中冷却至室温并称量。
反复灼烧，直至恒量。
烧失量=（试样的质量—灼烧后试样的质量）/试样的质量
3、需水量比
在相同流动度下，其它胶凝材料的与硅酸盐水泥的需水量之比。
需水量比小的矿物掺合料掺入混凝土中，可增加其流动性，改善和易性，提高强度。
R W=W t/225×100 （5-1）
R W—受检胶砂需水量比，%
R t—受检胶砂用水量，g
225—基准胶砂的用水量，g
因此，当胶凝材料用量确定时，要减少混凝土干缩，就要降低水胶比。
胶凝材料中粉煤灰、石灰岩粉、矿粉、硅粉需水量比越小，用水量就会越少，就能使蜂窝状裂纹降到最低限度，通过双掺和三掺技术即使同样水胶比的胶砂也能具有最佳的流动性。
矿物掺合料需水量比越大，胶砂流动度就越大，混凝土的蜂窝状裂纹风险就越大，满足不了高性能混凝土工程耐久性需要。
其它胶凝材料水泥胶砂需水量比和不同龄期活性指数配合比见表-15
其它胶凝材料胶砂配比表5-1
粉煤灰的需水量比分别控制在95%~105%之间，根据试验发现掺合料的需水比与其烧失量、细度等有关系。
所以，混凝土中的粉煤灰需水量比控制C50以下需水量比不宜大于105%，C50以上不宜大于95%；矿粉需水量比不宜大于100%；硅粉需水量比不宜大于125%；石灰岩粉需水量比不宜大于85%。
4、活性指数
矿物掺合料活性成分（SiO2、Al2O3）含量越高，水化与充分、混凝土强度越高。
水泥胶砂矿物掺合料在测得相应龄期试验胶砂和基准胶砂抗压强度百分之比称为活性指数。
A =R t/R0×100 （5-2）
A—矿物掺合料活性指数
R t—受检胶砂相应龄期的强度
R0—基准胶砂相应龄期强度
通过试验比较，硅粉的烧失量及比表面积较粉煤灰大，但活性指数却比粉煤灰小，这是因为硅粉具有潜在的水硬性，而粉煤灰中有限,使得活性收到了制约。
试验表明：粉煤灰的水化反应速度的Ca(OH)
2
较慢，同时也降低了水化热的峰值；而硅粉在水泥激发作用下，反应速度较粉煤灰快，水化热峰值较高，更有利于高性能混凝土自身的水化反应及早期强度形成。
胶凝材料中几项指标的实测值与控制值表5-2。