高性能混凝土性能
高性能混凝土性能
讲授目录
HPC的性能相对于传统混凝土而言当然应当是优异的。我们分以下几个方面来讨论。
高性能混凝土的工作性
高性能混凝土的体积稳定性
高性能混凝土的耐久性
高性能混凝土的力学问题
高性能混凝土的高温性能
、高性能混凝土的工作性
高性能混凝土的优良工作性，既包括传统混凝土拌和物工作性中的流动性、黏聚性（抗离析
性）和泌水性等方面，又包括现代混凝土为适应泵送、免振等施工要求而要求的大流动性、坍落度保留好等方面。
为使硬化后的混凝土具有较高的强度和密实性，与普通混凝土相比，高性能混凝土中胶凝材
料用量可能增大，除水泥外，往往还要加入1-2种矿物外加剂，同时使用高效减水剂，在较
低水胶比下获得高流动性，因此拌和物的黏性增大，变形需要一定的时间。
高性能混凝土的流变性仍近似于宾汉姆体。可以用屈服剪切应力和塑性黏度两个参数来表达
其流变性能，而在实际工程中采用变形能力和变形速度来反映高性能混凝土的工作性更为合理。
宾汉姆体模型
19活年*E「宾汉姆提出了宾汉姆体流变模型，如图1.7阮示。骑柞用力P小于重物- !面|刖的摩撩力时，弹簧作弾性件後*重物不产生移动；当尸等于摩凍力时，弹簧中的应力」「不住而嗫物杵连续的运动*此时的作用力尸所产生的应力即为柿服应力叭乜如果没冇油 |存在，这就是圣维南塑性固体.但由于皇子后面连着一个油壶，所以觀性变形的速度取决蚊液体的甑性黏度.
新拌混凝土的流变学参数
用宾汉姆体描述新拌混凝土流变学特性时，屈服值（屈服应力）是最重要的参数。屈服值是使材料发生变形所需的最小应力。坍落度值越小，表明混凝土拌合物的屈服值越大，在较小的应力作用下越不易变形。
影响混凝土屈服值的主要因素有用水量和化学外加剂。
②塑性黏度
是反映作用应力与流动速度之间关系的参数。坍落度大致相同，塑性黏度大，混凝土拌合物流动和变形速度慢。
胶凝材料用量多的混凝土，其塑性黏度有增大的趋向。特别是使用塑化剂减少单位体积用水量时，黏性较不掺塑化剂且坍落度相同的混凝土拌合物明显增大，造成泵压增大，可泵性变差。
高性能混凝土工作性的测定方法
坍落度与坍落流动度
V型漏斗试验
U形充填性试验装置
J■环试验
L形流动仪及测试指标试验
dde l arrard在1998年提岀了改进坍落度法力图6 1.该谁竇在传统坍落度峯础上增加了- 坍落淹简后滑板下降20mm所需时间T. 谏装■适
力和8S性潞度变化的情况.
宜鸿试坍活睫120-260mm 的混
田6?1改进坍落度试验示意
图⑴
a等在1993年提岀了坍落流动度试验方法.广泛应用在自密实r散混凝土工作性的测试上。该方法在刚性、不吸水的底板上
放
￡坍落度筒后.混凝土自由坍落.测试混凝土水平扩展值和混凝土扩展到直径50cm时的时间T50。T50—般在2?7s.该方法还定性评价混凝土的稳定性?
我国在进行高性能混凝土研究时，常常采用混凝土完全坍开后，测定坍落度和坍落流动度，即混
羅土水平流动圆圈的直径.
二、V形漏斗试验
土扩展到直艮50cn 2?
7s ?该方法还定|
我国在进行岛* 凝土完全坍开后，鴻 凝上水
平流动圆圈的 V 形漏斗测试方 填充
能力和防止离析 浆流
动度的截锥试验,
V 形漏斗离425"
m m
5 7
置坍落度筒，提起坍落度筒后?混豪土自由坍席.
二、V 形漏斗i
X65
■
75mm
°在V 形漏斗的下部有-个150mm 髙的矩形截面（也有用圆 °混凝土
装满漏斗，不加插捣和振动。打开底部小门，混凝土从漏斗 F 人下部容器中。记录所有混凝土从漏斗中完全流出的时间如它表示 【充能力。对自密实混凝土，流出时间小于10s 。混凝土静置5min 后, ，形漏斗中，记录流出时间$，流出时间增加得越多，表示混凝土越 按照下列公式计算平均流动速度v m 和流动通过指数Sfo
二
0.01 _2?05
Vm =
(0. 065X0. 075)X^" 5
高性能混凝土的工作性
(6-1) (6-2)
nW
图6?5圆底U形充填试验装置图6*
平底U形流动试验装
置
JX % ▼ - --
u形充填性试脸方法由「I本研制'适用于测试大流动性和水下不分% 工作性用U 形管可同时测定混凝上的屈服应力、塑性黏度以及混凝土扌?填能力和间隙通过能九U形充填性试验装置有平底的和圆底的两种，用i 作便于观察混褫土流动悄况。图6 5为一圆底U形装曾，用于评定混凝土的模板中靠自身质■充填的可能性。流动的障碍为配制在圆底中央的3 形圆钢，其净间距为35mm.混凝土从_侧装满,打开活门,通过障碍济测量所通过的混凝土高度和粗集料臥用以评价充填性?充填离度应不图&6为一平底的U形装置,用以测定混凝土的流动性。该装置各部分出断面为lOOmrnXlOOrnrn,连接处的内侧角为斜面，以便于流动.垂fiF 沟冲排013mm的钢筋，钢筋间拒为50mm。混凝土从该装琏的一侧倒人流动性而
在另一侧上升,从该侧角的底董出距离H.
聘二JF高性能混董土
的性能
Orimet试验、V7
6-8卜环试验装置刃矩形断血（30mn 环上钻破装瞅钢筋间距为最划士，钢筋间距躺落流动度同时进彳的中央，提起坍?
筋间賦与Orirn 行试验时，把世上方。st?s：
旭陌 VI m V UVllllll ZX ^Ullllll 八 叭
环上钻孔安装钢筋?钢筋长100mm. _* 钢筋间距为最大集料粒径的3倍.对纤包 土.钢筋间距
为纤维最大长度的1?3倍,
行试验时.把这些装置放在环的中央、J- 上
方。测量混凝土流过钢筋最后停下的 从四个方
向测试钢筋内外混凝土的高度差，混凝土的通过能力越强， 有.无J ?环时扩展度的差也可以作为填充能力的一个指标。
八、L 形流动仪及测试指标试验
1.日本L 形流动仪
E 本采用L 形流动仪进行高性能混i
II 流动度同时进行试验时?把坍落度
的中央.提起坍落度筒后?混凝土水平 筋间隙。与OHmet 试验、V 形漏斗试鉴
图6?8 J ?环试验装置⑴
流动加行斛能混就土工作側评价，对不同的矿物检俐m 进行评价，取得了较好的试验结果。
仪如图6?9所式规定。通常100mm M
;(100mm X
f3?g
拒35mm。从
层装触料,
-UUJOOC
札?±
响水平部
分】处20cm
和询声渡
鶴两翊的
时黑航动
图6?9 L形觸仪试齡賈（日本）
乙uumm 八 m 界I q wj x 门?”■ X ■亠 为12mm 的钢筋.间距35mm 。从 垂直部分的上门分两层装满试料? 每层捣固5下。拨起隔板?混凝土 试料从下部侧面开口向水平部分 流动。分别在距幵口处20cm 和 40cm 处设置红外线或趙声波传感 器，测量试料流过此两点间的时 间丁20和八o ，计算试料的
流动速
度；流动停止后，量测两端垂直部分的高度
比H 2/H l , H 2 0.85,该方法能够反映混凝土的剪应力和黏度。
2. L 形流动仪
针对高性能混凝土拌和物的流变特性，为了能综合及 速度，以及在流动过程中的成分能否保持均匀性，清华|
128
P 试鼻万庐丄皿t J 八电叨叭兀刊琢累。
弔1
豐:;壽落;驚驚常是f 长方柱箱权横截面积戈 平響黑芽囂驚需在左讪中跻总鬣 衿物在自重的作用下，自动下沉并向水平方向流动.
图6?10 I .形St 动仪,中国丿
住戶彷L 形滾动仪可同时测定以下指杯，以综台反映混凝tr
制筋
/
7*^ ---------------- ------------ ■ ? ?
200mm
400mm
800mm
图6-9 I.形流动仪试」
高掺量粉煤灰HPC的工作性比基准混凝土会有很大程度的改善和提高高掺量粉煤灰HPC选用的粉煤灰一般属优质灰，粒度细、比表面积大、玻璃微珠含量高，能起到分散水泥颗粒絮凝体和对混凝土混合料的润滑作用。
由于优质灰烧失量小，需水量小，因而在单位用水量不变的情况下，在一定范围内随掺灰
量增加，这种润滑作用大大加强，使得混合料的流动性增强，坍落度增大，坍落度损失减小。
粉煤灰的细微颗粒在水泥浆体中还能较好地吸附水并扩散水层形成凝聚结构，从而限制固体颗粒下沉和水上升，减少混合料的泌水量。在一定范围内随着掺灰量增加水泥浆体中的吸附水、扩散水层和形成凝聚结构的作用加强，使混合料的泌水减少，粘聚性和保水性变好。
粉煤灰比重较水泥轻，其在高掺量粉煤灰混凝土中胶凝材料数量要比基准水泥混凝土多，而
胶凝材料的浆体体积增加，将使混凝土有较好的塑性和粘性坍落度损失也会随着掺灰量增加而改善。
硅灰和磨细矿粉对复合胶凝材料浆体
流变性能的影响
在水泥中加入10%的硅灰可以显著增大浆体的屈服剪切应力和塑性黏度。磨细矿粉对浆体的影响是屈服剪切应力明显增大，而塑性黏度显著减少。
掺加磨细矿粉的细度不宜过高，宜为比表面4200cm2/g-4500cm2/g。
、高性能混凝土的体积稳定性低水胶比与矿物细粉掺和料的大量掺入使高性能混凝土的硬化结构与普通混凝土有很大不同，反映在体积变化上就是自收缩大，主要发生在早期；水分向周围环境散失而引起的干燥收缩相对来说较小。强度等级高时温度收缩比较大。高性能混凝土的早期收缩大、早期弹性模量增长快，抗拉强度并无显著提高，比徐变变小等因素共同导致了高性能混凝土，特别是高强混凝土的早期抗裂性差。
由于水泥石内部的自干缩而产生的收缩.高性能混凝土的水胶比低:当低于0.3. 时水泥石中的水泥不能完全水化，在凝结硬化过程中，末水化的水泥进一步水化时。吸取水泥石中毛细孔中水份。使毛细管产生自真空，在毛细管内部产生负压，从而使硬化水泥石产生自收缩。自收缩应力大于水泥石的抗拉应力时。水泥石（或混凝土）产生裂纹。水胶比越低，掺合料越细时，这种情况越严重。
高性能混凝土由于自干缩并由此产生的自动收缩使混凝土产生早期裂纹，与长期的干燥收缩是不同的，必细把两者区别开来，才能了解高性能混凝土开裂的本质并采取相应的借施。自收缩主要发生在3 d 内, 1d 内自收缩愈大。
这种裂纹可以通过尽快地给混凝土提供附加水而得到降低。
混凝土自收缩影响因素
水泥的矿物成分与水泥类型水泥继续水化是自收缩的根本原因。C3A 的影响最大。
水胶比
水胶比越低，自收缩越大。
矿物细粉掺和料组成、活性、细度与自收缩大小有密切关系。
集料
集料起骨架作用，对限制自收缩有利。
初凝后尽可能快地脱模，而且立刻用水养护混凝土的表面。混凝土浇注入模后，尽快用水养护各个表面。
为了抑制自收缩必须重视早期养护,初凝后立即用内衬塑料绒钢模或透水模板供水。用饱水轻质多孔集料或多孔活性细掺料进行“自养护”。
掺加粉煤灰或掺入适量的可控制膨胀速度的膨胀剂、保水外加剂和减缩剂。选择适宜的水泥品种，尽可能选用低C3A和C4AF,高C2S的水泥。
改善高强高性能混凝土收缩性能的措施
1. 低掺量的钢纤维能有效阻止混凝土中裂纹的扩展，明显降低混凝土的收缩开裂趋势。
2. 粉煤灰对高强高性能混凝土的收缩有明显的降低作用，抗开裂能力明显提高。
3. UEA-H 膨胀剂掺量为6-8%时，能够起到很好的补偿收缩效果。
4?减缩剂SRA的掺量为2%时高强高性能混凝土的3天和28天总收缩分别减少41%和27%。
三、高性能混凝土的耐久性
混凝土的耐久性是它暴露在使用环境下抵抗各种物理和化学作用破坏的能力。混凝土的耐久性是一个综合性概念，它包括的内容很多，如抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化性、抗碱集料反应、抗氯离子渗透等方面。
随着高性能混凝土的发展，人们越来越来重视混凝土的耐久性，耐久性指标成为混凝土配合比设计的重要指标之一。
黄士元先生指出：高性能混凝土的耐久性是针对具体环境的耐久性。
混凝土的抗冻性能
冻融破坏机理：
混凝土是多孔材料，若内部含水，水在负温下体积膨胀约9％，而水泥浆体和骨料
在低温下收缩，以致水分接触位置将膨胀，而融解时体积又将收缩，在这种冻融循环作用下，混凝土结构受到结冰体积膨胀造成的静水压力和因冰水蒸汽压的差别推动未冻结水向冻结区迁移所造成的渗透压力，当这两种压力所产生的内应力超过混凝土的抗拉强度，混凝土就会产生裂缝，多次冻融循环使裂缝不断扩展直到破坏。
抗冻性试验方法快冻法和慢冻法是目前国际上同时存在的两种混凝土抗冻性检测方法。美国、日本、加拿大等国采用快冻法，而东欧国家仍采用慢冻法。我国在20世纪50?60年代采用慢冻法，60
年代中后期水工、港工部门相继开展了快冻法的试验研究，目前港工和水工部门直接采用快冻法，并列入了部颁混凝土试验规程(JTJ 225—87 和DL/T5150—2001)
慢冻法
试件在标准条件下养护28d，并在达到规定龄期前4d要将冻融试件放入15?20C的水中浸泡，而对比试件仍在标准养护室中养护。慢冻法的循环制度是于规定温度下在冷冻箱的空气中冻结4h(冻结温度为-15?-20C )，然后取出在恒温水槽中融4h, —冻一融为一个循环。试件尺寸：100mm x 100mm x 100mm
快冻法
养护28d，试验前泡水4d。快冻法的冻融温度均以试件中心温度为准，冻结温度为-15?-17C,
融化温度为5?8C, —个冻融循环为2?4h。试件在冻融过程中，均在饱水状态下进行。
试件尺寸：100mm x 100mm x 400mm
慢冻法存在的不足之处：
(1) 试验周期长，一个循环至少8h, 一般要10h左右；
(2) 试验工作量大，由于慢冻法采用抗压强度作评定指标，因此试验时按规定要成型较多的试件，包括冻融试件和对比试件，加之慢冻法基本是人工操作，人员昼夜值班，因此试验工作量很大。
(3) 试验误差大，失重率是慢冻法的一个评定指标，但试验中往往出现随冻融循环的增加试
件质量反而增大的情况，有时甚至强度损失率达25％时，失重率仍为负值。而且慢冻试件
的基准试件不是一组，而是一批试件，成型过程中试件强度的误差就直接影响对比结果。因此在试验过程中，强度损失率也出现忽高忽低的情况，使试验结果难于处理。
快冻法比慢冻法有较强的冻融破坏能力，但由于两种方法采用不同的评定指标和测试方法，加之慢冻法本身试验误差较大，因此，快、慢冻之间很难找到一个较为准确的相关关系。随着混凝土耐久性要求的提高和快速冻融设备的普及，快冻法将是评定混凝土抗冻融性能更适合的方法。
混凝土抗除冰盐剥蚀性能
除了受冻融破坏以外，寒冷地区的混凝土还会受到除冰盐的侵蚀，导致混凝土表面粗糙，凹坑及剥落。盐类剥蚀机理通常解释为以下几点:
1) 渗透压增大导致混凝土孔隙饱和吸水度提高，结冰压增大；
2) 盐的结晶压力；
3) 盐的浓度梯度使受冻时因分层结冰产生应力差。
4) 浓度大于20%的CaCI2水溶液，当环境温度超过30C时生成3CaO? CaCI2? 15H2O复盐而溶出，而低于30 C时生成的3CaO- CaCI2 - 15H2O复盐消耗Ca(OH)2的同时结晶析出，使混凝土结构产生剥蚀破坏。
混凝土盐冻剥蚀破坏的主要特征
(1) 破坏从表面开始，逐渐向内部发展，表面砂浆剥落、集料暴露，剥落层内部的混凝土保持坚硬完好；
(2 )这种破坏非常快，少则一冬，多则数冬可产生严重剥蚀破坏；
(3) 剥蚀表面及裂纹内可见白色粉末(NaCI晶体)；
(4) 由于除冰盐渗入混凝土中后很难排掉，因此，即使是停止撒除冰盐，混凝土仍将继续破坏直至盐污染混凝土层剥蚀完为止。
预防措施在材料设计和施工时，须考虑如下原则和技术参数：
(1) 掺引气剂，建议混凝土含气量大于5％；
(2) 控制水胶比，建议混凝土W/C 小于0.45；
(3) 不使用掺矿物材料量大的水泥或混凝土，特别是要禁止用掺石灰石的水泥，但建议掺适量的硅灰；
(4) 不使用吸水率和含泥量高的集料；
(5) 采用现浇混凝土或自然养护的构件，尽可能少用蒸养混凝土预制构件，特别是蒸养温度高的构件；
(6) 不要过分振捣和抹面，合理设置排水系统，禁止冰雪融化水直接排到其他部位混凝土表面。
对寒冷地区混凝土路面提出如下建议：
(1) 在没有采取预防技术措施的混凝土路面上停止撒除冰盐，包括南方受冻地区；
(2) 对要撒除冰盐的北方新建混凝土道路，一定要求要采取相应的综合防治技术措施，即使不撒除冰盐也要掺适量引气剂以提高路面的普通抗冻耐久性；
(3) 对要撒除冰盐的桥梁，在采取防治除冰盐破坏技术措施的同时，还要采取防治钢筋锈蚀的技术措施，如降低W/C 、加大保护层厚度等。
上图为某实际工程中因排水设计问题造成的盐冻破坏加剧的情况。低凹处滞留的水结冰和除冰盐使用下的反复冻结，会加剧该位置的盐冻破坏。结构的平面部位比垂直部位更容易受到冻融破坏。无组织排水比有组织排水更容易岀现冻融破坏。
不恰当的抹面会造成表层混凝土的分层和表层含气量的损失，使其在除冰盐作用之前就可能产生层状剥落。在除冰盐作用下,
其疏松的表面层和低的含气量导致的差的盐冻抵抗能力，使此类混凝土表现出极差的抗盐冻能力，但其本体的混凝土质量是好的和含气量是满足规范要求的。
以下是加引气剂后路面抗盐冻改善情况
混凝土抗渗性能
ASTM C1202标准试验方法、NEL法、RCM法
ASTM C1202标准试验方法
ASTM C1202
装置的设计原理：
是溶液中的离子在电场的加速下能够快速渗透过混凝土试件。
试件标准养护至28d 龄期后，在20 C± 2 C 的水中浸泡14d ，后在混凝土试件轴向施加 60V 直流电压，每隔
30min 读一次电流数，连续 6h ,共测13个点，按下式计算通过的电量 Q 值。
Q 900 (I o 2I i 2I 2 L 2I 11 IJC)
由于高性能混凝土与普通混凝土相比，密实度高，电阻值增大，采用 ASTM C 12012方法在
测试原理和应用中也有局限性，主要有如下几点：
(1) 通过试件的电量与孔溶液中所有的离子相关，而并不只是氯离子；
⑵通电6h 过程中离子的扩散并没有达到稳定状态，即在短时间内电流难以达到稳定，测试 是处于非稳定状态的；
⑶对于低强度混凝土，孔隙率较大，试件的电阻很小，在
60V 电压下会产生的电流，导致
剧烈的电极反应和焦耳热，消耗一部分电量，测试电量并非混凝土试样消耗的电量。
(4)所测试结果不能定量说明混凝土抗氯离子渗透能力，特别是针对高强高性能混凝土，当 水灰比很小时，该方
法反映不出因混凝土矿物外加剂品种和比例发生变化导致的渗透性的差 别。
NEL 法
NEL 法是清华大学路新瀛教授基于离子扩散和电迁移基础上提出的试验方法，
实际是饱盐混
凝土电导率法。 NEL 法试验装置简图见下图。基本原理是：首先把混凝土看成是固体电解
质，那么带电粒子在混凝土中的扩散系数与其偏电导
Nernst-Einstein 方程。
3%NaCl 溶液
试件
OJmol/LNaOH^ 液
/ ____________
C>100ffl7wx50m/H
有关系，即著名的
D= RT 八
"Wc
式中;D"分别是粒子的扩散系数、偏导
数、浓度*其单位分别是on;J虫S/OIL mo
Z为电荷数或者价数；
R为气体常数，为& 3Wmo}K）；
F为Faraday常数，为96 500C/no|
T为绝对温度（EO.
=tfF
式中;讪飜土的电导勒
淞子觥務瓠把式（2带入式（D可得到:
R0t
由式（3）可知确定某种粒子的扩散系数，必须先知道这种粒子的迁移数。一种较为简便的方法是使得此值最大限度的趋近于 1.0o所以NEL法为了测定氯离子的扩散系数，先把混凝
土试件放入真空饱盐设备中用 4 mol/L的NaCI溶液真空饱盐使其达到氯离子的迁移数趋近
C
于1.0的假设，而且认为i就是孔溶液中氯离子浓度或者是所用盐溶液中氯离子
浓度。这样只要测定饱盐后的混凝土的电导率
就能得到氯离子在混凝土中的扩散系数。
，再由Nernst-Einstein方程推算,
电派襄直页电流
高性能混凝土的研究与发展现状78166
高性能混凝土地研究与发展现状 摘要：阐述了高性能混凝土产生地背景和国内外学者对高性能混凝土地认识与定义，并详细介绍了高性能混凝土地国内外地研究与发展现状，同时，还针对高性能混凝土研究与发展中地一些问题进行了探讨.关键词：高性能混凝土；定义；耐久性；存在问题高性能混凝土(，)是世纪年代末年代初，一些发达国家基于混凝土结构耐久性设计提出地一种全新概念地混凝土，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年以上地使用寿命.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地混凝土，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地优越性，在工程安全使用期、经济合理性、环境条件地适应性等方面产生了明显地效益，因此被各国学者所接受，被认为是今后混凝土技术地发展方向.高性能混凝土产生地背景传统地混凝土虽然已有近年地历史，也经历了几次大地飞跃，但今天却面临着前所未有地严峻挑战：()随着现代科学技术和生产地发展，各种超长、超高、超大型混凝土构筑物，以及在严酷环境下使用地重大混凝土结构，如高层建筑、跨海大桥、海底隧道、海上采油平台、核反应堆、有毒有害废物处置工程等地建造需要在不断增加.这些混凝土工程施工难度大，使用环境恶劣、维修困难，因此要求混凝土不但施工性能要好，尽量在浇筑时不产生缺陷，更要耐久性好，使用寿命长.()进入世纪年代以来，不少工业发达国家正面临一些钢筋混凝土结构，特别是早年修建地桥梁等基础设施老化问题，需要投入巨资进行维修或更新.年美国国家材料咨询局地一份政府报告指出：在美国当时地．万座桥梁中，大约有．万座处于不同程度地破坏状态，有地使用期不到年，而且受损地桥梁每年还增加．万座.年在提交美国国会地报告“国家公路和桥梁现状”中指出，为修复或更换现存有缺陷桥梁地费用需投资亿美元；如拖延修复进程，费用将增至亿美元.美国现存地全部混凝土工程地价值约万亿美元，每年用于维修地费用高达亿美元.在加拿大，为修复劣化损坏地全部基础设施工程估计要耗费亿美元.在英国，调查统计了个工程劣化破坏实例，其中碳化锈蚀占％，环境氯盐锈蚀占％，内部氯盐锈蚀占％，混凝土冻蚀％，混凝土磨蚀％，混凝土碱—骨料反应破坏％，硫酸盐化学腐蚀％，其他各种不常发生地腐蚀破坏％.我国结构工程中混凝土耐久性问题也非常严重.建设部于世纪年代组织了对国内混凝土结构地调查，发现大多数工业建筑及露天构筑物在使用～年后即需大修，处于有害介质中地建筑物使用寿命仅～年，民用建筑及公共建筑使用及维护条件较好，一般可维持年.相对于房屋建筑来说，处于露天环境下地桥梁耐久性与病害状况更为严重.据年全国公路普查，到年底我国已有各式公路桥梁座，公路危桥座，每年实际需要维修费用亿元，而实际到位仅亿元.港口、码头、闸门等工程因处于海洋环境，氯离子侵蚀引发钢筋锈蚀，导致构件开裂、腐蚀情况最为严重.年交通部四航局等单位对华南地区座码头调查地结果，有％以上均发生严重或较严重地钢筋锈蚀破坏，出现破坏地时间有地距建成仅—年.()混凝土作为用量最大地人造材料，不能不考虑它地使用对生态环境地影响.传统混凝土地原材料都来自天然资源.每用水泥，大概需要．以上地洁净水，砂、以上地石子；每生产硅酸盐水泥约需．石灰石和大量燃煤与电能，并排放，而大气中浓度增加是造成地球温室效应地原因之一.尽管与钢材、铝材、塑料等其它建筑材料相比，生产?昆凝土所消耗地能源和造成地污染相对较小或小得多，混凝土本身也是一种洁净材料，但由于它地用量庞大，过度开采矿石和砂、石骨料已在不少地方造成资源破坏并严重影响环境和天然景观.有些大城市现已难以获得质量合格地砂石.另一方面，由于混凝土过早劣化，如何处置费旧工程拆除后地混凝土垃圾也给环境带来威胁.因此，未来地混凝土必须从根本上减少水泥用量，必须更多地利用各种工业废渣作为其原材料；必须充分考虑废弃混凝土地再生利用，未来地混凝土必须是高性能地，尤其是耐久地.耐久和高强都意味着节约资源.“高性能混凝土”正是在这种背景下产生地.高性能混凝土地定义与性能对高性能混凝土地定义或含义，国际上迄今为止尚没有一个统一地理解，各个国家不同人群有不同
混凝土试题库资料
测试题 一、判断并改错 1、普通混凝土：以砂、石、水泥、外加剂、水为主要组份，干密度为2400～2500kg/m3的水泥混凝土。( ) 2、塑性混凝土：混凝土拌合物坍落度为10～90mm的混凝土。( ) 3、流动性混凝土：混凝土拌合物坍落度为100～150mm的混凝土。( ) 4、大流动性混凝土：混凝土拌合物坍落度等于或大于180mm的混凝土。（) 5、抗渗混凝土：有抗渗性能要求的混凝土。（） 6、泵送混凝土：混凝土拌合物的坍落度不低于100mm并用泵送施工的混凝土。( ) 7、混凝土的耐久性：耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素作用，长期保持强度和外观完整性的能力。( ) 8、流动性是指混凝土拌和物在本身自重或施工机械的作用下，能产生流动并均匀密实的性能。( ) 9、黏聚性是指混凝土拌合物相互间有一定的粘聚力、不分层、不离析，能保持整体均匀的性能。( ) 10、分层是指混凝土拌和物各组份出现层状分离现象；离析是指混凝土拌和物内某些组份分离、析出现象。( ) 11、保水性是指混凝土拌和物保持水分不易析出的能力。( ) 12、C30混凝土，其立方体抗压强度标准值为30Mpa ( ) 13、砂率：砂与混凝土每立方材料总用量的重量百分比。( ) 14、当混凝土拌合物的坍落度大于200mm时，经检测坍落扩展度值。( ) 15、根据混凝土拌合物的稠度确定混凝土成型方法，坍落度不大于70mm的混凝土宜用振动振实；大于70mm的宜用捣棒人工捣实。( ) 16、抗渗性能试验圆台体试件尺寸：顶面直径为175mm、底面直径为185 mm、高度为175 mm。( ) 二、单项选择 1、试验室拌合混凝土时，材料量称量精度为±1％的是（） A、水 B、掺合料 C、骨料 D、外加剂 2、人工成型混凝土试件用捣棒，下列不符合要求的是（） A、钢制，长度600mm B、钢制，长度500mm C、直径16mm D、端部呈半球形 3、坍落度大于70mm的混凝土试验室成型方法（） A、捣棒人工捣实 B、振动台振实 C、插入式振捣棒振实 D、平板振动器 4、下列做法不符合试件养护的规定（） A、试件放在支架上 B、试件彼此间隔10～20mm C、试件表面应保持潮湿，并不得被水直接冲淋。 D、试件放在地面上。
相关高性能混凝土方面的问题
高性能混凝土 简介 高性能混凝土（High performance concrete,简称HPC）是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土。它以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途要求，对下列性能重点予以保证:耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。为此，高性能混凝土在配置上的特点是采用低水胶比，选用优质原材料，且必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂。 定义 1950年5月美国国家标准与技术研究院（NIST）和美国混凝土协会（ACI）首次提出高性能混凝土的概念。但是到目前为止，各国对高性能混凝土提出的要求和涵义完全不同。 美国的工程技术人员认为：高性能混凝土是一种易于浇注、捣实、不离析，能长期保持高强、韧性与体积稳定性，在严酷环境下使用寿命长的混凝土。美国混凝土协会认为：此种混凝土并不一定需要很高的混凝土抗压强度，但仍需达到55MPa以上，需要具有很高的抗化学腐蚀性或其他一些性能。 日本工程技术人员则认为，高性能混凝土是一种具有高填充能力的的混凝土，在新拌阶段不需要振捣就能完善浇注；在水化、硬化的早期阶段很少产生有水化热或干缩等因素而形成的裂缝；在硬化后具有足够的强度和耐久性。 加拿大的工程技术人员认为，高性能混凝土是一种具有高弹性模量、高密度、低渗透性和高抗腐蚀能力的混凝土。 综合各国对高性能混凝土的要求，可以认为，高性能混凝土具有高抗渗性（高耐久性的关键性能）；高体积稳定性（低干缩、低徐变、低温度变形和高弹性模量）；适当的高抗压强度；良好的施工性（高流动性、高粘聚性、自密实性）。 中国在《高性能混凝土应用技术规程》（CECS207-2006）对高性能混凝土定义为：采用常规材料和工艺生产，具有混凝土结构所要求各项力学性能，具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土。 高性能混凝土的技术路线 高性能混凝土是由高强混凝土发展而来的，但高性能混凝土对混凝土技术性能的要求比高强混凝土更多、更广乏，高性能混凝土的发展一般可分为三个阶段：
高性能混凝土的设计研究与发展现状
开题报告 高性能混凝土是在现代高强混凝土的基础上发展起来的。使用新型的高效减水剂和矿物掺和料，是使混凝土达到高性能的主要技术措施，前者能降低混凝土的水胶比，增大坍落度，控制坍落度损失，提高混凝土的密实性和工作性；后者能填充胶凝材料的孔隙，参与胶凝材料的水化，除提高混凝土的密实度外，还改善混凝土的界面结构，提高混凝土的强度和耐久性。粉煤灰高性能混凝土将粉煤灰作为矿物掺和料，既改善了混凝土的技术性能，同时又充分利用了工业废料，有效地节约了资源和能源，减少了环境污染，符合绿色高性能混凝土的发展方向，促进了混凝土技术的健康发展。 高性能混凝土的定义最早在美国提出。1990年5月在美国马里，由美国国家标准与工艺研究院(NIST)和美国混凝土学会(ACI)主办的讨论会上，将HPC定义为具有所要求的性能和匀质性的混凝土。这些性能主要包括：易于浇注捣实而不离析，力学性能好，早期强度高，韧性好，体积稳定性好，在恶劣条件下使用寿命长等。 高性能混凝土概念的提出至今只有十多年的时间，但是由于国际上广泛认识到高性能混凝土具有高工作性、高耐久性和高强度等特性，用其替代传统的混凝土以及建造在严酷环境中的特殊结构物，具有显著的经济效益和技术先进性，因此高性能混凝土的开发和应用得到了各国的很大重视，并且取得了巨大成果。美国、日本、法国、加拿大等国已将高性能混凝土作为跨世纪的新材料，投入了大量的人力、物力和财力进行研究和开发，至今已在不少重要工程中使用。高性能混凝土适应了当今科学技术和生产发展的要求，可以提高混凝土结构的使用寿命，大量利用工业废渣，减少资源耗费和环境污染，便于施工，节约能源，己被各国普遍认为是今后混凝土技术的发展方向，是混凝土可持续发展的出路所在。 从1996年开始，我国国家计委、国家科技部先后2次设立科技攻关项目，进行高性能混凝土的创新研究，由中国建筑材料科学研究院、清华大学、同济大学、中国水利水电科学研究院等几十所科研单位、高等院校承担了“高性能混凝土的综合研究和应用”及“新型高性能混凝土及其耐久性的研究”的研究课题，
高性能混凝土性能
高性能混凝土性能 讲授目录 HPC的性能相对于传统混凝土而言当然应当是优异的。我们分以下几个方面来讨论。 高性能混凝土的工作性 高性能混凝土的体积稳定性 高性能混凝土的耐久性 高性能混凝土的力学问题 高性能混凝土的高温性能 一、高性能混凝土的工作性 高性能混凝土的优良工作性，既包括传统混凝土拌和物工作性中的流动性、黏聚性（抗离析性）和泌水性等方面，又包括现代混凝土为适应泵送、免振等施工要求而要求的大流动性、坍落度保留好等方面。 为使硬化后的混凝土具有较高的强度和密实性，与普通混凝土相比，高性能混凝土中胶凝材料用量可能增大，除水泥外，往往还要加入1-2种矿物外加剂，同时使用高效减水剂，在较低水胶比下获得高流动性，因此拌和物的黏性增大，变形需要一定的时间。 高性能混凝土的流变性仍近似于宾汉姆体。可以用屈服剪切应力和塑性黏度两个参数来表达其流变性能，而在实际工程中采用变形能力和变形速度来反映高性能混凝土的工作性更为合理。 新拌混凝土的流变学参数
用宾汉姆体描述新拌混凝土流变学特性时，屈服值（屈服应力）是最重要的参数。屈服值是使材料发生变形所需的最小应力。坍落度值越小，表明混凝土拌合物的屈服值越大，在较小的应力作用下越不易变形。 影响混凝土屈服值的主要因素有用水量和化学外加剂。 ②塑性黏度 是反映作用应力与流动速度之间关系的参数。坍落度大致相同，塑性黏度大，混凝土拌合物流动和变形速度慢。 胶凝材料用量多的混凝土，其塑性黏度有增大的趋向。特别是使用塑化剂减少单位体积用水量时，黏性较不掺塑化剂且坍落度相同的混凝土拌合物明显增大，造成泵压增大，可泵性变差。 高性能混凝土工作性的测定方法 坍落度与坍落流动度 V型漏斗试验 U形充填性试验装置 J-环试验 L形流动仪及测试指标试验
5简答、计算综合1-45题
五、综合题（91题） 1．试叙述工程试验工作的基本任务。 参考答案：（1）鉴定各种主要工程材料的质量是否符合现行国家、行业标准；（2）检验、测试工程的结构和构件成品、半成品的质量是否符合设计和施工的技术要求； （3）通过现场测试及施工过程中的监督检查，控制工程施工过程质量，确保工程整体质量； （4）监督检查主要工程材料的合理保管和正确使用； （5）试验研究新材料和新的测试方法，推广应用有关新技术、新工艺和新材料，不断提高测试水平，促进施工技术发展； （6）积极配合设计和施工，为其提供有关试验数据和技术参数，做好收集、统计工作； （7）认真贯彻执行《中华人民共和国计量法》，对职责范围内的所有计量器具、计量检定等工作实施有效管理。 2．按误差来源，误差可分为哪几种？并简要说明。 参考答案：（1）设备误差——来源于标准器、仪表或附件等的误差。 一般表现为，因制造工艺不当而引起的机构误差、因调整没有达到理想状态而引起的调整误差、指示仪表本身不准而引起的量值误差、设备在使用中变形而引起的变形误差等。
（2）环境误差——由于环境因素（如温度、湿度、气压等）与要求的标准状态不一致而引起的误差。 （3）方法误差——研究、操作方法不合理等引起的误差。 （4）人员误差——由于测量人员受分辨能力的限制、工作疲劳引起的视觉器官的变化、固有习惯引起的读数误差、一时疏忽而引起的误差等。 3．误差按其性质分几类？各有什么特征？ 参考答案：分为随机误差、系统误差、粗大误差和和综合误差四类。 随机误差：单次测量时，误差可大可小，可正可负，没有确定的规律。但同条件下多次测量同一物理量，其误差平均值趋于零。一系列不同的测量值（称为测量列）具有统计规律性。随机误差是由很多暂时未能掌握或不便掌握的微小因素构成的，如设备零部件配合的不稳定性、环境条件的微小波动、人员读数的不一致等所引起的误差，即属此类。 系统误差：同条件下多次测量同一物理量，其误差的绝对值和符号不变，或在条件改变时，误差按一定规律变化。标准量值、仪器刻度读数不准确即属此类。 粗大误差：明显歪曲测量结果的误差。如测错、读错、记错等引起的过失性误差，在测量中是不允许存在的。 综合误差：偶然误差与系统误差的合成。 4.在有效数字运算中，数字的修约原则是什么？ 参考答案：数字修约规定：末位为４的和４一下的数字舍去。末位为６和６以上的数字进位，遇到末位为５的数字，则需要看它前面的一个数，如果前面的数是单数
高性能混凝土的研究与发展现状
高性能混凝土的研究与发展现状 学生姓名： 指导教师： 专业年级： 完稿时间： XX大学
高性能混凝土的研究与发展现状 摘要 随着科学技术的进步,现代建筑不断向高层、大跨、地下、海洋方向发展。高强混凝土由于具有耐久性好、强度高、变形小等优点,能适应现代工程结构向大 跨、重载、高耸发展和承受恶劣环境条件的需要,同时还能减小构件截面、增大使用 面积、降低工程造价,因此得到了越来越广泛的应用,并取得了明显的技术经济效益。 关键词：高性能混凝土性能发展应用前景 装 订 线
目录 一高性能混凝土的发展方向 (1) 1.1轻混凝土 (1) 1.2绿色高性能混凝土 (1) 1.3超高性能混凝土 (1) 1.4智能混凝土 (1) 二高性能混凝土的性能 (1) 2.1耐久性 (1) 2.2工作性 (1) 2.3力学性能 (1) 2.4体积稳定性 (1) 2.5经济性 (2) 三高性能混凝土质量与施工控制 (2) 3.1高性能混凝土原材料及其选用 (2) 3.2配合比设计控制要点 (3) 四高强高性能混凝土的应用与施工控制 (3) 4.1高强高性能混凝土的应用 (3) 4.2高性能混凝土的施工控制 (4) 五高性能混凝土的特点 (4)
5.1高耐久性能 (4) 5.2高工作性能 (5) 5.3高稳定性能 (5) 六高性能混凝土的发展前景 (5) 参考文献 (6)
一高性能混凝土的发展方向 1.1轻混凝土是指表观密度小于1950kg/m3的混凝土。可分为轻集料混凝土、多孔混凝土和无砂大孔混凝土三类。 1.2绿色高性能混凝土水泥混凝土是当代最大宗的人造材料，对资源、能源的消耗和对环境的破坏十分巨大，与可持续发展的要求背道而驰。绿色高性能混凝土研究和应用较多的是粉煤灰混凝土，粉煤灰混凝土与基准混凝土相比，大大提高了新拌混凝土的工作性能，明显降低混凝土硬化阶段的水化热，提高混凝土强度特别是后期强度而且，节约水泥，减少环境污染，成为绿色高性能混凝土的代表性材料。 1.3超高性能混凝土如活性粉末混凝土,其特点是高强度，抗压强度高达300MPa，且具有高密实性，已在军事、核电站等特殊工程中成功应用。 1.4智能混凝土是在混凝土原有的组分基础上复合智能型组分，使混凝土材料具有自感知、自适应、自修复特性的多功能材料，对环境变化具有感知和控制的功能。随着损伤自诊断混凝土、温度自调节混凝土、仿生自愈合混凝土等一系列机敏混凝土的出现，为智能混凝土的研究、发展和智能混凝土结构的研究应用奠定了基础。 二高性能混凝土的性能 2.1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。 2.2工作性。坍落度是评价混凝土工作性的主要指标，HPC的坍落度控制功能好，在振捣的过程中，高性能混凝土粘性大，粗骨料的下沉速度慢，在相同振动时间内，下沉距离短，稳定性和均匀性好。同时，由于高性能混凝土的水灰比低，自由水少，且掺入超细粉，基本上无泌水，其水泥浆的粘性大，很少产生离析的现象。 2.3力学性能。由于混凝土是一种非均质材料,强度受诸多因素的影响，水灰比是影响混凝土强度的主要因素，对于普通混凝土，随着水灰比的降低，混凝土的抗压强度增大，高性能混凝土中的高效减水剂对水泥的分散能力强、减水率高，可大幅度降低混凝土单方用水量。在高性能混凝土中掺入矿物超细粉可以填充水泥颗粒之间的空隙，改善界面结构，提高混凝土的密实度，提高强度。 2.4体积稳定性。高性能混凝土具有较高的体积稳定性，即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热，硬化后期具有较小的收缩变形。
高性能混凝土技术读书报告
高性能混凝土技术 摘要：高性能混凝土（HPC)是一种具有高强度、高耐久性与高工作性的混凝土，HPC的W/C≤0.38，混凝土中的水泥石只有凝胶孔无毛细孔，具有高的抗渗性和耐久性。在传统混凝土的基础上，通过添加一些掺和料、外加剂，来改善其混凝土的性能，达到提高其耐久性的目的。 关键词：高性能混凝土，活性矿物掺合料，高效减水剂，配合比设计 1、高性能混凝土简介 高强度混凝土不是高性能混凝土。过分强调混凝土的强度，特别是早期强度，对混凝土的其他性能是不利的，因为要求了早期强度，则势必大幅度增加水泥用量，并还要用各种技术手段来加速水泥的水化。这样，混凝土内部由于水化反应过快，水化物来不及迁移，造成局部应力，大孔隙问题，使混凝土的整体性能下降。它还有可能造成后期(28天或56天)强度大大超过设计强度。这是非常危险的，因为钢筋混凝土理论中，强度过高，与配筋不协调，成为少筋混凝土结构。这种结构在破坏以前没有任何先兆，为脆性破坏。所以，在此条件下，不能称为高性能混凝土。 高弹性模量混凝土不是高性能混凝土。混凝土的高弹性模量，在进行预应力施工时，可能会减少预应力的损失，从而混凝土结构在受力方而更为有利。这往往造成一种错误的认识，若混凝土结构处于温度变化较大，特别是全天温度变化较大的环境中时，由于高弹性模量，造成的温度应力也更大。同理，在其他环境中因混凝土体积变化造成的应力也越大。因为混凝土早期的化学收缩、塑性收缩及失水收缩等，均会形成混凝土的拉应力，而此时弹性模量增长过快，弹性模量越高，拉应力相应也越大，此时混凝土的抗拉强度还很低，极易造成混凝土开裂。所以，这也不能叫高性能混凝土。 大流动度混凝土不是高性能混凝土。过大的流动性，甚至自密实性混凝土，可能过多地使用胶凝材料，这会使混凝土的长期性及耐久性性能降低。只有在某些特定的施工场合下，才用高流动度或自密实混凝土。比如，钻孔灌注桩，由于
高等混凝土结构作业
《高等混凝土结构》作业题 1、简述混凝土的抗倒塌设计遵循的原则，结构抗倒塌设计的方法有哪些？ 答：混凝土结构防连续倒塌设计宜符合下列要求： (1)采取减小偶然作用效应的措施。 (2)采取使重要构件及关键传力部位避免直接遭受偶然作用的措施。 (3)在结构容易遭受偶然作用影响的区域增加冗余约束，布置备用的传力途径。 (4)增强疏散通道、避难空间等重要结构构件及关键传力部位的承载力和变形性能。 (5)配置贯通水平、竖向构件的钢筋，并与周边构建可靠地锚固。 (6)设置结构缝，控制可能发生连续倒塌的范围。 重要结构的防连续倒塌设计可采用下列方法： (1)局部加强法：提高可能遭受偶然作用而发生局部破坏的竖向重要构件和关键传力部位的安全储备，也可直接考虑偶然作用进行设计。 (2)拉结构件法：在结构局部竖向构件失效的条件下，可根据具体情况分别按梁-拉结模型、悬索-拉结模型和悬臂-拉结模型进行承载力验算，维持结构的整体稳固性。 (3)拆除构件法：按一定规则拆除结构的主要受力构件，验算剩余结构体系的极限承载力；也可采用倒塌全过程分析进行设计。
2、简述既有结构设计应遵守的基本原则，既有结构设计应符合哪些规定？ 答：对既有结构进行安全性、适用性、耐久性及抗灾害能力进行评定时，应符合现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153的原则要求，并应符合下列规定： (1)应根据评定结果、使用要求和后续使用年限确定既有结构的设计方案； (2)既有结构改变用途或延长使用年限时，承载能力极限状态验算宜符合本规范的有关规定； (3)对既有结构进行改建、扩建或加固改造而重新设计时，承载能力极限状态的计算应符合本规范和相关标准的规定； (4)既有结构的正常使用极限状态验算及构造要求宜符合本规范的规定； (5)必要时可对使用功能做有关的调整，提出限制使用的要求。既有结构的设计应符合下列规定： (1)应优化结构方案，保证结构的整体稳定性； (2)荷载可按现行规范的规定确定，也可根据使用功能做适当的调整; (3)结构既有部分的混凝土、钢筋的强度设计值应根据强度的实测值确定；当材料的性能符合原设计的要求时，可按原设计的规定取值； (4)设计时应考虑既有结构构件实际的几何尺寸、截面配筋、连
高性能混凝土与普通混凝土的差别
高性能混凝土与普通混凝土的差别 一、理念上的差别 共性: ◇高性能混凝土本质上与普通混凝土没有很大差别 高性能混凝土为一种新型高技术混凝土,就是对普通砼某些性能上的优化,就是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土,就是以耐久性作为设计的主要目标,针对不同用途的要求,对下列性能有重点的加以保证:耐久性、施工性、适用性、强度、体积稳定性与经济性。 ◇使用的原材料仍然为水泥、砂、石、外加剂,但对各性能指标要求更严。 ◇生产工艺过程在宏观上与普通混凝土一致 不同点: ◇在普通混凝土基础上掺加大量活性混合材,养护水平要求高。 高性能混凝土就是满足特定功能与匀质性综合需要的混凝土。采用普通的组分材料与通常的搅拌、浇注与养护操作,未必能日常生产这种混凝土。高性能混凝土的特性,就是针对一定的应用与环境所要求的。例如:易于浇注、早期强度、水化热、体积稳定性、可捣实不离析、长期力学性质、密度、韧性、在服务环境中运行寿命长久。因此在施工过程中要掺大量活性混合材以改善上述性能。活性混合材掺量提高了,相应的养护工艺也要提高。 ◇对施工单位的管理水平要求高 高性能混凝土的施工过程控制要严格按ISO9001标准要求运行。 ◇许多对普通混凝土不敏感的因素变得敏感了 高性能混凝土对原材料、配合比、生产搅拌运输工艺、养护方式等十分严格,按普通混凝土的生产理念远远不能适应要求。 二、原材料选用上的差别 1.水泥 水泥应采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥。普通硅酸盐水泥中掺与料只能就是粉煤灰或高炉矿渣。 a 不用早强型水泥 b 不用立窑水泥 c 不要选用C3A含量高的水泥 d 尽量选用低碱水泥 2、砂
高性能混凝土研究报告与发展现状
仅限学习使用 个人资料整理 高性能混凝土的研究与发展现状 言引从1824年波特兰水泥发明开始，混凝土材料至今已有100多年的历史，以水泥为胶结材的混凝土也取得了具大的发展，由普通混凝土向高性能混凝土发展。从20世纪以来，混凝土就己成为房屋建筑、桥梁、水利、公路等现代工程结构首选材料，混凝土作为土木工程中最大宗的人造材料，其用量巨大。据统计，当今我国每年混凝土用量约109m3，并且随着我国近年来工业化、城市化进程 的加快，其用量将继续快速增长。人类进入21世纪，随着科学技术的快速发展，一种又一种新型混凝土涌现出来。混凝土能否长期作为最主要的建筑结构材料，其本身必须具有高强度、高工作性、高耐久性等性能，因此高性能混凝土是现代混凝土技术发展的必然结果，是混凝土的发展方向。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，被认为是今后混凝土技术的发展方向。一、高性能混凝土产生的背景和研究现状 <一）背景 当代大跨、高层、海洋、军事工程结构的发展对混凝土提出的更高的要求。处在恶劣环境下既有建筑不断劣化、退化导致过早失效、退役甚至出现恶性事故造成巨大损失的严重后果。原材料生产、开采造成的生态环境恶化以及砂石料枯竭、资源短缺严重影响进一步发展的严酷现实。这就要求混凝土不断提高以耐久性为重点的各项性能, 多使用天然材料及工业废渣保护环境, 走可持续发展的道路, 高性能混凝土就是在这种背景下出现并逐步完善与发展的。混凝土作为用量最大的人造材料，不能不考虑它的使用对生态环境的影响。传统混凝土的原材料都来自天然资源。每用1t水泥，大概需要0.6t以上的洁净水，2t砂、3t以上的石子；每生产1t硅酸盐水泥约需1.5t石灰石和大量燃煤与电能，并排放1tCO2，而大气中CO2浓度增加是造成地球温室效应的原因之一。尽管与钢材、铝材、塑料等其它建筑材料相比，生产混凝土所消耗的能源和造成的污染相对较小或小得多，混凝土本身也是一种洁净材料，但由于它的用量庞大，过度开采矿石和砂、石骨料已在不少地方造成资源破坏并严重影响环境和天然景观。有些大城市现已难以获得质量合格的砂石。另一方面 个人资料整理仅限学习使用 1. 由于混凝土过早劣化，如何处置费旧工程拆除后的混凝土垃圾也给环境带来威胁。因此，未来的混凝土必须从根本上减少水泥用量，必须更多地利用各种工业废渣作为其原材料；必须充分考虑废弃混凝土的再生利用，未来的混凝土必须是高性能的，尤其是耐久的。耐久和高强都意味着节约资源。“高性能混凝土”正是在这种背景下产生的。
我国混凝土外加剂行业现状及发展趋势
我国混凝土外加剂行业现状及发展趋势 各种混凝土外加剂的应用改善了新拌和硬化混凝土的性能，促进了混凝土新技术的发展，促进了工业副产品在胶凝材料系统中更多的应用，有助于节约资源和环境保护，已经逐步成为优质混凝土必不可少的材料。20世纪30年代，国外就开始使用木质素磺酸盐减水剂，60 年代初，日本和西德先后研制成萘系和三聚氰胺系高效减水剂，从90年代开始，日本和欧洲开始使用聚羧酸系高性能减水剂，混凝土外加剂进入了迅速发展和广泛应用时代。在欧洲，90%的混凝土中使用各种混凝土外加剂，其中70%是各种类型的减水剂。我国外加剂的起步较国外稍晚，20世纪50年代开始木质素磺酸盐和引气剂的研究和应用，70年代以后，外加剂的科研、生产和应用取得重大进展，2000年前后逐渐开始对高性能减水剂进行研究，以聚羧酸系减水剂为代表的高性能减水剂在近5年的时间里应用量连续翻番增长。国家基础建设保持高速增长，铁路、公路、机场、煤矿、市政工程、核电站、大坝等工程对混凝土外加剂的需求一直很旺盛，我国的混凝土外加剂行业也一直处于高速发展阶段。 一、混凝土外加剂行业的发展现状 1.外加剂产品的发展情况 2010年1月~3月，中国建筑材料联合会混凝土外加剂分会组织协会会员单位、各省市的理事和各地有关专家、行业管理部门共同参与了2009年全国混凝土外加剂产品产量调查，在对全国各省市外加剂生产企业进行大量调查工作的基础上，根据多个渠道汇总的各省市外加剂产量数据累加，2009年全国各品种外加剂产量见下表。 目前，全国外加剂品种齐全，混凝土外加剂总产量达722.52万吨。各种合成减水剂产量约484.68万吨，各种高效减水剂（萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸盐、脂肪族和蒽系减水剂）占全部合成减水剂总量的67%,聚羧酸系高性能减水剂占26%,普通减水剂（木质素磺酸盐减水剂）占7%.2009年其他外加剂的产量分别为引气剂1.6317万吨、膨胀剂126.362万吨、速凝剂100.71万吨（其中固体速凝剂占74.32%,液体速凝剂占25.68%）、缓凝剂（葡萄糖酸钠、糖钙、糖蜜等）9.15万吨。据估算，上述外加剂销售产值达到277.8亿元。 （1）高效减水剂 高效减水剂是在混凝土工作性大致相同时，具有较高减水率的一种外加剂，2009年全国总产量为322.79万吨，其中萘系占高效减水剂总产量的82.53%、脂肪族占12.85%、氨基磺酸盐占2.85%、蒽系占1.32%、三聚氰胺系占0.45%.萘系产量占全部合成减水剂总产量的55%,与2007年相比有所下降；聚羧酸系减水剂占全部合成减水剂的26%,与2007年相比有所上升，但萘系仍然是减水剂中使用量大面广的品种。2009年脂肪族减水剂产量比2007年增长29.93万吨，增加较多，这是由于脂肪族减水剂价格较为便宜，主要用于外加剂的复配，河南、浙江两省为脂肪族减水剂生产的大省。 （2）高性能减水剂 以聚羧酸盐类为主要成分的高性能减水剂具有一定的引气性、较高减水率和良好的坍落度保持性能，是环保型的外加剂。国外20世纪90年代开始使用，日本现在的使用率占高效减水剂的60%~70%,欧美约占20%左右。 从2000年前后，我国混凝土工程界逐渐认识聚羧酸系减水剂。近几年来，在高速铁路建设的带动下，高性能减水剂发展迅猛，并得到了大量推广应用。2007年国内年产量为41.43万吨，2009年依据各省聚羧酸外加剂生产量累加计算，产量为126.83万吨，增长幅度达到206%.聚羧酸外加剂生产量比较大的省市是山西省、江苏省和浙江省。 GB50119《混凝土外加剂应用技术规范》编制组对全国主要的7家聚羧酸原料生产企业的原料销售数量进行调查显示，这7家企业2009年聚羧酸原料销售约15万吨，折合聚羧酸减水剂母液约80万吨。此外，还有一些国外的企业也生产和销售聚羧酸外加剂原料。 高速铁路工程用外加剂主要是聚羧酸系减水剂。外加剂分会对2008年~2009年在建的
高性能混凝土产生的背景和研究现状
摘要 随着我国改革开放和现代化进程的加快，我国的建设规模正日益增大，如何保证建筑工程质量的同时也能使工程能长久的安全使用下去，日益受到各级政府和社会各界的广泛关注。在众多的土木工程建设中，混凝土的应用面之广，使用次数之多是很少见的。尤其中近年来，一种较新的混凝土技术正在快速发展并且运用到许多实际工程项目中，那就是高性能混凝土。 高性能混凝土(High Performance Concrete，HPC) 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。 本文主要介绍了高性能混凝土发展的历史背景及目前国内外的研究现状，阐明了高性能混凝土的特性，列举了高性能混凝土在国内外研究应用中的重要成果，并对其发展趋势作出展望。随着我国建筑向高层化、大型化、现代化的发展，HPC必将成为新世纪的重要建筑工程材料。 关键词：高性能混凝土；耐久性；体积稳定性
目录 摘要 (1) 目录 (2) 引言 (4) 第一章高性能混凝土产生的背景和研究现状 (4) 第一节背景 (4) 第二节研究现状及发展方向 (5) 第二章高性能混凝土的性能研究和应用分析 (5) 第一节高性能混凝土的概念 (5) 第二节高性能混凝土的性能 (6) 第三节高性能混凝土发展和应用中所面临的问题 (6) 第三章高性能混凝土质量与施工控制 (7) 第一节高性能混凝土原材料及其选用 (7) 第二节配合比设计控制要点 (9) 第三节高性能混凝土的施工控制 (10) 第四章高性能混凝土的特点 (10) 第一节高耐久性能 (11) 第二节高工作性能 (11) 第三节其它 (11) 第五章绿色高性能混凝土 (12)
混凝土概述
混凝土概述 一、混凝土的分类 混凝土是指用胶凝材料将粗细骨料胶结成整体的复合固体材料 的总称。混凝土的种类很多，分类方法也很多。 （一）按表观密度分类 1. 重混凝土。表观密度大于2600kg/m3的混凝土。常由重晶石和铁矿石配制而成。 2. 普通混凝土。表观密度为1950～2500kg/m3的水泥混凝土。主要以砂、石子和水泥配制而成，是土木工程中最常用的混凝土品种。 3. 轻混凝土。表观密度小于1950kg/m3的混凝土。包括轻骨料混凝土、多孔混凝土和大孔混凝土等。 （二）按胶凝材料的品种分类 通常根据主要胶凝材料的品种，并以其名称命名，如水泥混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土、硅酸盐混凝土、沥青混凝土、聚合物混
凝土等等。有时也以加入的特种改性材料命名，如水泥混凝土中掺入钢纤维时，称为钢纤维混凝土；水泥混凝土中掺大量粉煤灰时则称为粉煤灰混凝土等等。 （三）按使用功能和特性分类 按使用部位、功能和特性通常可分为：结构混凝土、道路混凝土、水工混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、防辐射混凝土、补偿收缩混凝土、防水混凝土、泵送混凝土、自密实混凝土、纤维混凝土、聚合物混凝土、高强混凝土、高性能混凝土等等。 二、普通混凝土 普通混凝土是指以水泥为胶凝材料，砂子和石子为骨料，经加水搅拌、浇筑成型、凝结固化成具有一定强度的“人工石材”，即水泥混凝土，是目前工程上最大量使用的混凝土品种。“混凝土”一词通常可简作“砼”。 （一）普通混凝土的主要优点 1. 原材料来源丰富。混凝土中约70%以上的材料是砂石料，属地方性材料，可就地取材，避免远距离运输，因而价格低廉。
2. 施工方便。混凝土拌合物具有良好的流动性和可塑性，可根据工程需要浇筑成各种形状尺寸的构件及构筑物。既可现场浇筑成型，也可预制。 3. 性能可根据需要设计调整。通过调整各组成材料的品种和数量，特别是掺入不同外加剂和掺合料，可获得不同施工和易性、强度、耐久性或具有特殊性能的混凝土，满足工程上的不同要求。 4. 抗压强度高。混凝土的抗压强度一般在7.5～60MPa之间。当掺入高效减水剂和掺合料时，强度可达100MPa以上。而且，混凝土与钢筋具有良好的匹配性，浇筑成钢筋混凝土后，可以有效地改善抗拉强度低的缺陷，使混凝土能够应用于各种结构部位。 5. 耐久性好。原材料选择正确、配比合理、施工养护良好的混凝土具有优异的抗渗性、抗冻性和耐腐蚀性能，且对钢筋有保护作用，可保持混凝土结构长期使用性能稳定。 （二）普通混凝土存在的主要缺点 1. 自重大。1m3混凝土重约2400kg，故结构物自重较大，导致地基处理费用增加。
高性能混凝土基本知识
一、什么是高性能混凝土？现代工程施工为什么强调必须发展高性能混凝土？ 高性能混凝土是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上，采用现代混凝土技术制作的混凝土，它以耐久性作为主要指标。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、强度、体积稳定性、经济性。为此，高性能混凝土在配料上的特点是：低水胶比、选用优质原料，并 这里特别强调。目前有些人员，还认为高性能混凝土必须是高强混凝土（大于C50级的混凝土），这是片面的。从目前已取得的成果以及从工程安全性与安全使用年限等要求来看，高强混凝土必须是高性能混凝土。因此，高强混凝土应包括在高性能混凝土之中，而不是高性能混凝土包括在高强混凝土之中。单纯的高强混凝土不一定就是高性能，如：干硬性混凝土、碾压混凝土。中低等级的混凝土，只要需要也可以按高性能混凝土来配制，如处于恶劣环境的海工混凝土、中高等介质的耐蚀混凝土、大体积混凝土、含有活性碱集料的混凝土。对强度要求并不高（一般C30级左右），但对耐久性要求却很高，高性能混凝土恰能满足这些要求。因此，高性能混凝土不只是高强度的，而是包括各种强度等级的，范围十分广泛。 高性能混凝土能够解决在使用过程中的诸如问题，如：高强耐久，混凝土需要密实度高；泵送施工需要大坍落度，流动性好；防水，需要抗渗性好；耐蚀，可根据需要配制各类耐腐蚀混凝土。总之，针对混凝土所处环境、耐久要求、施工工艺等按需配制。 实践证明，普通混凝土的使用寿命不过50年，我国在50年代兴建的铁路、公路桥梁混凝土，已经全部通过大修或重建。当时兴建的水库大坝有许多已经成
为陷入危境的“病坝”。据水利界专家介绍：截至1997年底，驰名中外的佛子岭、梅山、响洪甸三座老坝，不维修不行，维修耗资巨大，可能比新建坝耗资还要多。 据《钢筋混凝土结构设计规范》管理组1997年的调查资料，一般环境中的建筑物混凝土有40%已经碳化到钢筋表面，较潮湿环境中则有90%的构件钢筋已经锈蚀，其中有的重要建筑物使用时间只有10年左右就得推倒重建。因此，混凝土耐久性问题越来越受到人们的重视，长期以来按保证强度单一指标的做法已经不适合现代工程施工了。 高性混凝土，在正常条件下使用寿命都能满足100年，配制好的高性能混凝土，在恶劣环境下的使用寿命也能超过100年。发达国家（如美国）工程施工对混凝土耐久性的要求是大于120年。我国三夹工程大坝设计使用年限是100年，杭州湾大桥（抗腐蚀混凝土）、京沪高速铁路主体工程混凝土，设计寿命都按使用100年不维修，其混凝土工艺要根据工程所处的环境条件，使用耐久要达到100年以上来配制。 二、混凝土的耐久性涉及哪些方面？ 混凝土的耐久性包含：引起破坏的作用力、对破坏作用的抵抗力。两种力相互抵抗的结果决定了混凝土是否耐久。如果抵抗力总是大于破坏力，则混凝土的耐久性始终可得到保证。破坏的因素有：①冻融循环作用；②钢筋锈蚀作用；③碳酸盐化作用；④淡水溶蚀作用；⑤盐类侵蚀作用；⑥碱—集料反应；⑦酸碱腐蚀作用；⑧冲击、磨损等机械破坏作用等。如何有效地预防和抵抗这些破坏因素的破坏力，是解决混凝土耐久性问题的关键。
混凝土技术进展现状与可持续发展前景
2006年4月第35卷 第4期施 工 技 术 C ONSTRUCTI ON TECH NO LOGY 混凝土技术进展现状与可持续发展前景 覃维祖 (清华大学,北京 100084) [摘要]近几十年来,混凝土技术的进展使其强度和工作度呈现巨大的变化,然而混凝土结构的耐久性却面临日益 严峻的挑战,文章分析产生强烈反差的原因,对今后混凝土可持续发展的前景进行讨论。 [关键词]混凝土;高强混凝土;绿色高性能混凝土;可持续发展[中图分类号]T U52811 [文献标识码A [文章编号]100228498(2006)0420001204 The Situation and Sustainable Development Prospect of Concrete Technical Development QI N Wei-zu (Tsinghua Univer sity ,Beijing 100084,China ) Abstract :At the latest several years ,the strength and w orkability of concrete are greatly im proved because of the development of concrete technology.But the durability of concrete structure faced the m ore and m ore severe challenge.In this article ,author analyzes the reas on which causes the remarkable contrast ,and discusses the concrete sustainable development prospect for the future. K ey w ords :concrete ;high strength concrete ;green high performance concrete ;sustainable development [收稿日期]2005212208 [作者简介]覃维祖(1942— ),男,湖北蒲圻人,清华大学土木工程系教授,北京 100084,电话:(010)62785836 混凝土是当今世界上应用最广泛的建筑材料;同时,正如美国加州大学教授M ehta 所说:主要用于现代混凝土的水硬性胶凝材料———硅酸盐水泥,其生产不仅耗能大,而且排放大量的温室气体C O 2。普通混凝土要用约12%水泥、8%拌合水和80%的骨料。这意味着全世界混凝土除了每年要用16亿t 水泥以外,还要消耗近100亿t 的砂石和10亿t 水,即每年消耗126t 原材料,是世界上最大的自然资源用户。除每年30亿 t 生产水泥的原材料外,巨大数量骨料的开采、加工和 运输消耗相当可观的能源,并对地球的生态产生负面影响[1]。 在中国,不仅十几年来水泥产量高居世界的榜首,且在最近3年(2002～2004年)以每年增产1亿多t 水泥的惊人速度发展,其混凝土的耗用量也就可以随之推测出来。这说明:从事与混凝土材料和工程领域相关的人们,不仅要关注技术发展的前沿,还有必要关注混凝土业的可持续发展。 为使混凝土业能够可持续地发展,M ehta 提出了3个基本原则,或者说是3个基础,即:节约利用混凝土原材料,提高混凝土结构耐久性,以及在混凝土技术的研究和教育中将习用的还原论方法转换为整体论方法[2]。 1 混凝土强度与工作度 长期以来,混凝土业和设计人员都只面对可用于任何环境的万能混凝土,其抗压强度通常在15～25 MPa 。有些国家用于结构的混凝土抗压强度要稍高,为25～35MPa 。美国直到20世纪70年代末,广泛用于建 筑的混凝土强度仍在5000psi (35MPa )以下。 直到1983年,美国杂志《混凝土国际》上刊载了瑞士B ürge 的文章“24h 214000psi ”。文章叙述以水泥掺入硅灰作为胶凝材料,添加大剂量高效减水剂,将水胶比降低到0120甚至更低,可以使用常规的搅拌设备拌合及成型,经自然养护制备出1d 抗压强度达到100MPa 的混凝土。 该文章不仅在美国,甚至在全世界引发了一场开发与应用高强混凝土(HSC )的热潮。例如美国于20世纪80年代末、90年代初在芝加哥、纽约、西雅图等城市采用抗压强度为80～130MPa 混凝土建造了多栋100～ 300m 的高层建筑;北欧一些国家,例如丹麦、挪威和冰 岛等,则使用100～150MPa 的HSC 铺筑道路。需要指 1