高强高性能混凝土制备技术
混凝土工程新技术-3
二、超高泵送混凝土
1、超高泵送混凝土技术
“广州塔” ：高600米，由 454m的主塔体和156m的天线桅 杆构成。C80混凝土泵送高度达 到448米。
二、超高泵送混凝土
1、超高泵送混凝土技术
上海环球金融中心 采用三一重工的HBT90CH超高 压拖泵将混凝土一次泵送至492米的 施工高度，为目前创下的单泵垂直 泵送高度的世界纪录。
二、超高泵送混凝土
3. 泵送设备的选择和泵管的布设
（1）泵送设备的选择
④混凝土泵的最大水平输送距离（m）：
Lmax
Pe Pf 106 PH
Pe —— 混凝土泵额定工作压力（MPa）； 混凝土输送管累计水平换算距离L应满足： L ≤ Lmax
二、超高泵送混凝土
3. 泵送设备的选择和泵管的布设 （2）泵管的布设 少用弯管、变径管、软管，尽可能缩短 管道长度。 弯管：弯头≤张角90°时阻力相当于9~12m 水平管； 变径管：每根阻力相当于4~16m水平管； 软管：每米阻力相当于4~6m水平管； 超高泵送测试中，管道内压力可达到 22MPa（甚至更高），环向将产生27t的拉 力，必须采用耐超高压的管道系统。在连 接与密封方式上也要采取与常规方法不同 的措施： ①采用强度级别高的螺杆进行管道连接； ②采用带骨架的超高压混凝土密封圈。
混凝土拌合物检测
一、高强高性能混凝土
5、高强高性能混凝土施工要求
1）拌 制 HS-HPC混凝土必须采用强制式搅拌机拌制；原材料计量 应准确，应严格按设计配合比称量，其允许偏差应符合下列 规定（应采用自动计量装置按重量计）： ①胶凝材料（水泥微细粉等）±1%； ②化学外加剂（高效减水剂或其他化学添加剂）±1%； ③粗细骨料±2%； ④拌合用水±1%。 应严格测定粗、细骨料的含水率，宜每班抽测2次。使用露 天堆放骨料时，应随时根据其含水量变化调整施工配合比。
高性能混凝土配合比计算公式
高性能混凝土配合比计算公式高性能混凝土（High Performance Concrete，简称HPC）是一种具有高强度、高韧性、防渗抗裂等优良性能的混凝土，广泛应用于大型桥梁、高速公路、隧道、高层建筑等领域。
配合比计算公式是制备高性能混凝土的关键步骤之一。
本文将介绍高性能混凝土的配合比计算公式。
首先，我们需要了解高性能混凝土的原材料，主要包括水泥、细骨料、粗骨料、水及外加剂等。
其中，水泥是高性能混凝土的主要材料，细骨料和粗骨料的粒径和级配对混凝土的性能也有重要影响。
配合比计算公式主要涉及以下参数：1、单位用水量（W）：指制备高性能混凝土时所需的用水量，通常以水泥重量的百分比表示。
2、单位水泥用量（C）：指制备高性能混凝土时所需的水泥用量，通常以每立方米混凝土中水泥的质量表示。
3、砂率（S）：指细骨料与粗骨料的质量比，通常以百分比表示。
4、水灰比（W/C）：指单位用水量与单位水泥用量的比值。
配合比计算公式如下：1、单位用水量（W）的计算： W = (C + S) × w1 + S × w2 其中，w1为细骨料的含水率，w2为粗骨料的含水率。
2、单位水泥用量（C）的计算： C = (W / (w/c)) × 1000 其中，w/c为水灰比。
3、砂率的计算： S = 细骨料质量 / (细骨料质量 + 粗骨料质量) ×100%4、外加剂用量的计算：外加剂用量 = 单位用水量×外加剂掺量根据以上公式，我们可以根据设计要求和原材料情况，计算出高性能混凝土的配合比。
需要注意的是，配合比计算应根据实际情况进行调整，同时应考虑混凝土的强度、工作性、耐久性等性能要求。
总之，配合比计算是制备高性能混凝土的关键步骤之一。
通过合理的配合比设计，可以制备出具有优良性能的高性能混凝土，为工程建设提供有力保障。
超高性能混凝土(UHPC)研究综述.
低模量的聚丙烯纤 维、中模量的耐碱 玻璃纤维和高模量 的钢纤维混杂
一些力学性能得到一 定程度的改善而 提高。
超高性能混凝土 UHPC
２.１ 材料组分与配合比
２ 制备技术
2.1.2 寻找水泥的替代品：
1）用粉煤灰取代60％的水泥； 2）RPC中采用粉煤灰和矿渣替代水泥和硅灰；
3）棕榈油灰取代50％的胶凝材料；
缺点
自重大、脆性大和 强度（尤其是抗拉强度） 低，使用范围狭窄；对于 低强度的混凝土，在满足 相同功能时用量较大，不 符合国家节约、降耗要求。
超高性能混凝土 UHPC 1）20年代、50年 代和70年代,混凝 土的平均抗压强度 可分别20、30、 40Mpa。
高强混凝土的发展
０引言
5）Brumaue报道了
4）用稻壳灰取代硅灰； 5）选择多种减水剂进行耦合。
超高性能混凝土 UHPC
２.２ 拌制与养护技术
２ 制备技术
拌制注意事项：
1）与普通混凝土不同，RPC由于采用基体材料＋细粒径组
分材料＋钢纤维进行配制，在拌制过程中容易聚团，会影响 RPC成型的均质性和材料性质。 2）采用的搅拌设备、混合料的拌制时间与顺序等也要考虑。 3）注意RPC浇注时钢纤维方向分布对RPC的拉抗强度等性能 的影响。 4）高温、加压养护是UHPC获得高性能的重要手段，温度越 高、时间越长，参加反应的硅灰越多，内部结构也就越密实。
超高性能混凝土 UHPC
２.１ 材料组分与配合比
２ 制备技术
目的：降低成本、提高性能。
突破点：材料组分和配合比 2.1.1 寻找钢纤维的替代品：
部分碳纤 维和全部 碳纤维 最终破坏形态表现 出很大的脆性破坏。
采用80 级焊接钢 筋网
科技成果——基于冶金基固废胶凝材料的全固废高性能混凝土制备及应用技术
科技成果——基于冶金基固废胶凝材料的全固废高性能混凝土制备及应用技术技术类别减碳技术适用范围建材行业，适用于水坝、城市道路、油田、高铁、机场、涵洞、桥梁等大型建筑，军工、水下、海防、核电工程领域。
行业现状通过钢渣、矿渣和脱硫石膏的协同作用，使大部分矿渣活性释放替代熟料。
该技术目前已在河北省数十家混凝土搅拌站推广应用。
成果简介（1）技术原理该技术原材料使用100%工业固体废弃物（铁尾矿、脱硫石膏、冶金渣等）。
混凝土骨料100%采用铁尾矿（核实专业术语：铁尾矿还是尾铁矿）和废石，根据“粒级与活性的双重协同优化”原理，利用工业废渣整体胶凝材料，与高性能减水剂（或超塑化剂）优化配合，制备较低水化热、较高耐久性的全固废混凝土，完全替代水泥。
（2）关键技术1、工业废渣整体胶凝材料制备技术及产业化由钢渣、金属尾矿、脱硫石膏、矿渣等工业固体废弃物制备形成，采用钢渣与脱硫石膏协同激发矿渣中硅（铝）氧四面体胶凝特性，使混凝土中熟料用量接近于零。
2、高品质尾矿砂石骨料制备技术及产业化建立尾矿砂石数据库，开发出选矿与高品质砂石协同制备专项技术和装备，形成全工艺过程中无三废排放的清洁生产模式，提高了矿山资源利用效率。
铁尾矿废石制备高品质砂石工艺流程图3、全固废高性能混凝土制备及产业化技术使用工业废渣整体胶凝材料与尾矿砂石制备混凝土，采用现代混凝土设计方法，不仅能够生产出C60以上的高性能混凝土，还能使C30、C35和C40等大用量混凝土真正实现高性能化。
4、尾矿细粉制备高品质掺合料技术及产业化利用铁尾矿微粉在碱性环境中生成的硅铝酸盐相，明确了部分Si-O键中电子云向化学键中间移动的变化规律，提出尾矿微粉的这一断键重组的特殊行为，开发出系列尾矿微粉产品并产业化。
5、尾矿砂专用外加剂制备技术及产业化发明了专用功能性外加剂，通过其产生的颗粒间强静电斥力和吸附络合作用，保证了高吸附性尾矿砂的高效使用。
主要技术指标工业废渣整体胶凝材料技术指标要求符合DB（J）/T8385-2020；尾矿砂石质量及技术指标符合DB(J)/T304-2019；全固废混凝土技术指标符合DB（J）/T8385-2020；全固废混凝土结构工程施工质量验收符合DB（J）/T307-2019。
高性能混凝土应用技术规程
常见问题分析及解决方案
混凝土强度不足
可能原因包括原材料质量不合格、配合比设计不合理、养 护不当等。应针对具体原因采取相应的解决措施，如更换 原材料、调整配合比、加强养护等。
混凝土开裂
可能原因包括收缩裂缝、温度裂缝、沉降裂缝等。应根据 裂缝类型和产生原因采取相应的修补措施，如表面封闭、 灌浆处理等。
技术创新与突破
针对复杂地质条件下基础施工难题， 提出采用高性能混凝土进行解决，并 介绍具体的技术创新和突破点。
经验教训提炼：避免类似问题再次发生
问题梳理与原因分析
对在高性能混凝土应用过程中出现的问题进行梳理，并分析其产 生的原因，包括材料、设备、工艺、管理等方面。
经验教训总结
针对出现的问题，总结相应的经验教训，提出改进措施和建议，以 避免类似问题再次发生。
应用效果分析
从强度、耐久性、经济性等方面对高性能混凝土在桥梁工程中的应用 效果进行分析，证明其优越性和可行性。
挑战案例剖析
工程背景
应用效果与展望
介绍具体基础施工工程的名称、地点、 地质条件等基本情况，以及所面临的 施工难题。
分析高性能混凝土在解决复杂地质条 件下基础施工难题中的应用效果，并 对其未来的应用前景进行展望。
定期对混凝土进行质量检测， 及时发现问题并采取相应措施 进行处理。
注意事项与误区提示
01
注意原材料的贮存和保管，避免受潮、结块、变质等现象发生。
02
严格按照配合比进行称量、搅拌和施工，避免随意更改配比或用料不 足等问题。
03
注意混凝土的浇筑和振捣方式，避免产生蜂窝、麻面、孔洞等缺陷。
04
避免在极端天气条件下施工，以免影响混凝土的质量和性能。同时， 要注意混凝土的养护条件和时间，确保其正常硬化和强度发展。
砼耐久性报告
水泥的性能与应用中的有关问题
表 7-1
硅酸盐水泥 项 目 P²I、P²II P²O P²S P²P P²F P²C
42.5、42.5R、 52.5、52.5R、 62.5、62.5R 以硅酸盐水泥
通用水泥的强度等级、成分及特性
矿渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥 复合水泥
普通水泥
标号、类型
32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R
HPC与传统混凝土在配合比设计上的区别
传统混凝土 传统混凝土配合比设计仅考虑安全性、工作性和经济性， 以强度指标为核心。 对耐久性要求仅限制最大水灰比与最 小水泥用量，混凝土 组成材料要求不高，对混凝土配合比 设计参数考虑不全面 。 高性能混凝土 配制HPC的关键技术以耐久性作为主要设计指标，针对不 同用途要求，对下列性能有重点地予以保证，耐久性、工 作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。其中高耐久 性和高抵抗变形能力则是重中之重。为此，配制HPC需采 用低水胶比，选用优质原材料，除水泥、水、骨料外，必 须掺加足够数量的矿物掺合料和高效减水剂。
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
北美（加拿大安大略省） 公路桥面板耐久性设计要求
我国现行规范（80年代颁布）与国外比较
配筋混凝土 我国 美国 英国
最低强度 等级
碳化锈蚀 露天雨淋环 境下保护层 厚度
C15
板2cm 梁3cm
C25 3.8cm （d<16） 5.1cm （d>16）
低水泥用量法则
在满足混凝土工作性和强度前提下尽量减小水泥用 量，这是提高砼体积稳定性和抗裂性的一条重要措 施。水泥的水化过程表明，水泥和水的正效应是作 为砼的活性组分，是粘结砂石骨料并产生整体强度 的胶凝材料，但同时也是砼耐久性的主要劣化因子。 过高的水泥浆量会产生高水化热、高的坍落度损失， 增大塑性收缩裂缝出现的几率，导致砼弹性模量降 低，干缩率和徐变值增大。因此，对中、高强砼提 高水泥用量并不能改善砼性能。
超高性能混凝土的原理
超高性能混凝土的原理一、引言超高性能混凝土（Ultra High Performance Concrete，简称UHPC）是近年来发展起来的一种新型高性能混凝土，其强度、耐久性、耐久性、抗裂性等等均优于传统混凝土。
UHPC是由水泥、硅烷、微硅粉、硅酸钠、高性能矿物掺合料、纤维材料等组成的一种混凝土。
其原理主要与微观结构、材料组分及加工工艺等有关。
二、微观结构原理1. 微观结构特点UHPC在微观结构上，由于掺入了大量的高性能细粉料和纤维材料，使得其微观结构更加致密，因此，UHPC的孔隙率非常小，最小可达到0.1%。
此外，UHPC中还含有一定量的超细微观颗粒，这些颗粒的直径一般在1-10微米之间，使得UHPC的微观结构更加细密。
2. 微观结构与性能的关系UHPC的微观结构决定了其具有极高的强度和耐久性。
由于UHPC的孔隙率非常小，水分子在混凝土内的透过性非常小，因此UHPC能够很好地防止水分子的渗透，从而提高了其耐久性。
而UHPC中的超细微观颗粒则能够填补混凝土内部的微观裂缝，从而提高了UHPC的抗裂性能。
三、材料组分原理1. 水泥UHPC中的水泥采用的是高强度的硅酸盐水泥或矿物质掺合水泥。
这种水泥具有较高的硬化速度和强度发展速度，能够有效地提高混凝土的强度。
2. 矿物质掺合料UHPC中的矿物质掺合料一般采用高性能的硅烷、微硅粉等，这些掺合料具有较高的活性和细度，能够提高混凝土的强度和耐久性。
3. 纤维材料UHPC中的纤维材料一般采用钢纤维、玻璃纤维或碳纤维等高强度纤维材料。
这些纤维材料能够有效地抵抗混凝土的拉伸和剪切力，从而提高混凝土的抗裂性能。
4. 高性能矿物掺合料UHPC中的高性能矿物掺合料一般采用硅酸钠等，这些掺合料具有较高的活性和细度，能够提高混凝土的强度和耐久性。
四、加工工艺原理1. 高温养护UHPC在制备过程中采用高温养护方法，一般将混凝土制成的样品放入高压蒸气锅中进行养护，使其得到充分的固化。
150～200MPa超高性能混凝土的配制
6) 细集料: 采用四川简阳中砂, 细度模数 2140。 212 试验方法
1) 混凝土成型: 经原料称量、充分搅拌后, 测试 拌合物的流动性, 再振动成型;
2) 养护: 混凝土入模后静置 24h 拆模, 标准养护至 规定龄期, 或在 175e 下蒸压养护后, 进行强度测试;
从试验结果可以得出:
配比编号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
表 3 试 验研究结果
胶凝材料用量P ( kg#m- 3) 500 700 900 700 900 1 100 900 700 1 000 700
掺和料P% 硅灰 矿渣
10 0 10 0 10 0 10 20 10 20 10 20 10 0 10 20 10 20 10 20
01 19
1
01 23
01 39 015
01 63 01019
50
250~ 400 490~ 680 RPC800
01 28
1
01 325 01 3 11432 0
01027
0
26
1
01 325 01 3 1143 01 2 01027
0
90 197
RPC200
01 25
1
01 1
01 3 0
0
01005
2618
208 165~ 300 RPC200
参考文献
[ 3] [ 4] [ 4] [ 4] [ 5] [ 5] [ 6]
文的研究目的就是不剔除粗集料, 不热压成型, 应用 普通工艺和常规材料来配制 150~ 200MPa 超高性能 混凝土。
2 原材料及试验方法 211 原材料
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（ 4） 大体积稳定性。混凝土在凝结硬化过程中 的 塑 性 收 缩、化 学 收 缩、干 燥 收 缩 等 因 素 引 起 的 附 加 拉应力，常导致混凝土开裂。为提高大体积混凝土稳 定性，可通过优化 混 凝 土 配 比、加 强 早 期 养 护 等 措 施 ， 降低混凝土结构早期开裂风险。 1. 1. 2 材料选取
（ 2） 高和易性。混凝土工作性包括流动性、粘 聚性和保 水 性。 一 般 可 通 过 优 化 骨 料 级 配、砂 率、减
［基金项目］ 辽宁省自然科学基金资助项目（ 201202097）
欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁
缓凝剂掺量由 0 增加到 0. 005 时，建筑石膏的压折比 增加了 7% 。压折比愈大，综合力学性能愈低，建筑石 膏的综 合 力 学 性 能 是 随 着 缓 凝 剂 掺 量 的 增 加 而 降 低的。
6
低温建筑技术
2012 年第 12 期（ 总第 174 期）
高强高性能混凝土制备技术分析
聂立武， 韩古月
（ 辽宁建筑职业学院， 辽宁 辽阳 111000）
【摘 要】 为有效解决高强高性能混凝土制备过程中的诸多问题，文中结合具体工程实例，总结探讨了提高
高强高性能混凝土工作性能的措施方法及一般规律。结果表明： 水灰比可综合解决高强高性能混凝土开裂、改善
与强度的负面影响［J］. 哈尔滨工业大学学报，2004，36 （ 9 ） ： 1177 － 1181. ［8］ ODLER I，RBLER M. Relationships between pore structure and strength of set gypsum pastes Part： Influence of chemical admixtures［J］. Zement － Kalk － Gips，1989，（ 8） ： 419 － 424. ［9］ 吴莉 . 缓凝剂对建筑石膏性能的影响和作用机理研究［D］. 重庆： 重庆大学，2002. ［10］ 马保国，黄洪财，蹇守卫，张琴，等 . 新型缓凝剂对建筑石膏性 能的影响及机理研究［J］. 重庆建筑大学学报，2008，30 （ 5 ） ： 144 － 147.
流动性等工作性能的关键因素； 聚羧酸系高效减水剂可有效减小混凝土塌落度损失； 降低原材料、搅拌过程及浇
筑过程中的温度可有效减少或避免高温季节混凝土拌合物温度过高的难题。
【关键词】 高强； 高性能； 混凝土； 制备
【中图分类号】 TU528. 31
【文献标识码】 B
【文章编号】 1001 － 6864（ 2012） 12 － 0006 － 03
广州珠江新城西塔工程中主楼地上为 103 层、地
下为 4 层，总高度达 437m。其中主楼地下 4 层至地上 15 层柱与主体结构均为 C80 等级或 C80 等级以上的 混凝土。按照现场施工的要求，泵送 C80 等级混凝土 的高 度 最 高 为 408m，相 应 坍 落 度 应 控 制 在 220 ～ 260mm 之间，扩展度要求大于 600mm。
［收稿日期］ 2012 － 06 － 26 ［作者简介］ 刘俊飞（ 1986 － ） ，男，河南许昌人，硕士，研究方
向： 地基处理新技术。
聂立武等ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 高强高性能混凝土制备技术分析
7
水剂等配比措施以及掺入矿物掺合料等改善混凝土 工作性。
（ 3） 低渗透性。实际工程中，一般采用降低水 胶比减少混凝土孔 隙 率，矿 物 掺 合 料 改 善 孔 隙 特 征 和 浆 － 骨界 面 等 措 施 提 高 混 凝 土 密 实 性，以 实 现 低 渗 透性。
高强高性能混凝土在我国研究与应用起步晚，但 发 展 迅 速，目 前，混 凝 土 掺 合 料 及 高 效 外 加 剂 技 术 为 制备高强高性能混凝土提供了有利条 件［1］。值 得 注 意 的 是，因 各 工 程 功 能 与 实 际 情 况 的 不 同，高 强 高 性 能混凝土在实际制备过程中仍存在诸多问题。文中 结合一具 体 超 高 层 建 筑 结 构 工 程 实 例———广 州 珠 江 新 城 西 塔，对 高 强 高 性 能 混 凝 土 的 配 备 原 则、配 合 比 设计、耐久性难题及改进措施等制备方面的技术问题 进 行 了 探 讨 与 分 析，结 合 自 身 研 究，在 相 关 研 究 资 料 基础上，提出了提高高强高性能混凝土耐久性相应的 对策，以期供类似工程参考借鉴。 1 高强高性能混凝土配制 1. 1 配制原则与材料选取 1. 1. 1 配制原则
根据本工程设计与施工要求、大体量，并考虑 近 海环境条件，西塔工程的高强高性能混凝土应遵循低 水 化 热、高 和 易 性、低 渗 透 性 及 大 体 积 稳 定 性 的 基 本 配制原则，其中：
（ 1） 低水化热。西塔工程属于大体积混凝土， 混凝土水 化 热 在 结 构 内 部 积 聚，易 导 致 较 大 内 外 温 差。对此，可采用低水化热水泥、降低水泥用量、掺用 粉煤灰、矿渣等矿物掺合料等措施降低混凝土水化热。