二级结构专业辅导：高强与超高强混凝土配制技术

1、二级结构专业辅导：高强与超高强混凝土配制技术1讨论、开发、应用高强与超高强混凝土的重大意义随着人类社会的进展和进步，人类有力量拓展生存的空间。目前，人们正在向高空、地底及海洋进军，现代建筑物越来越高层化、大跨化、轻量化；在海洋深处建筑大型构造物，在海面上建筑巨大的工作平台；越来越多的跨大江、深谷、海峡的大跨度桥梁和海底隧道在建筑。全部这些，都要求混凝土的质量越来越高。因此，高强度、高耐久性、高泵送性是混凝土材料进展的方向。目前，一般认为C 50C 90属高强混凝土范畴，C 100及以上强度等级是超高强混凝土。与一般混凝土相比，讨论应用高强与超高强混凝土具有以下优越性：有效地减轻构造自重。钢筋混

2、凝土的缺点是自重大，在一般的建筑中，构造自重为有效荷载的810倍。当混凝土强度提高时，构造自重降低。一些世界的专家预言，80 %90 %的钢构造工程可用预应力钢筋混凝土构造代替，当混凝土强度到达100 MPa时，可以设计成的预应力钢筋混凝土构造，应当与钢构造一样轻，由于这时二者的比强度(强度与质量的比值)大致相等1。大幅度提高混凝土的耐久性。高强与超高强混凝土由于强度的提高、内部孔构造的改善以及胶凝物质相组成的优化，其耐久性得到很大的改善。3节省材料和能源，降低建筑本钱。可见，使用高强与超高强混凝土可以获得很好的技术经济效果。因此，讨论开发高强与超高强混凝土具有重大的意义。2 制备高强与超高强

3、混凝土的技术途径众所周知，混凝土是一种典型的堆聚构造工程材料，具有大量的不同尺寸和开头的内部缺陷。由于混凝土的组分水化新生物、未彻底水化的熟料颗粒、结实的大小岩石集料和构造元件水泥石、砂浆组分、接触区彼此在强度特性、变形特性和物理性能方面有明显的差异2,混凝土的实际强度比理论强度材料弹性模量E低10-3个数量级，这是由于混凝土在受外部作用时应力状态很不全都，具有大量的应力集中现象所致。因此，研制高强与超高强混凝土，是建立在降低材料构造缺陷并提高其密度、增加组分的强度和形变性以及削减其内部应力集中根底之上的。曾经或正在讨论的制备高强与超高强混凝土的技术路线有以下几条。干硬性高强与超高强混凝土这一

4、路线是在创造高效减水剂之前，采纳强制搅拌和冲压及振动轧压等成型手段获得。由于工作环境恶劣，主要在制品厂、轨枕生产厂、桥梁厂使用，可获得C 80C 150范围的高强及超高强混凝土。高标号水泥+超细矿物掺合料+高效减水剂这一路线是目前国际上较通用的技术路线。在一般混凝土中，为了保证混合料的施工和易性，其用水量占水泥重量的50 %70 %比水泥水化所需的水量水泥重量的15 %20 %大得多。多余的水在水泥硬化后蒸发，在水泥石和水泥石集料界面区域形成大量的各种孔径的孔隙，以及因泌水、干缩等所引起的微管和微裂缝，这些缺陷是导致混凝土强度下降和其它性能指标低的根本缘由。因此，掺加高效减水剂、降低水灰比是一

5、项行之有效的重要措施。改善水泥石中水化物的相组成，提高其质量，是制备高强与超高强混凝土的另一重要课题。众所周知，水泥水化后形成水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙、水化铁铝酸钙及氢氧化钙。其中水化硅酸钙数量众多，也最为重要。但由于水泥水化形成的大多是高碱性水化硅酸钙，与低碱性水化硅酸钙相比，前者强度低，后者强度高；同时存在的f CaO强度极低，稳定性很差。因此，在制备高强与超高强混凝土时，要设法降低高碱性水化硅酸钙的含量，提凹凸碱性水化硅酸钙含量，同时尽量消退f CaO.其方法是在混凝土中掺入活性矿物掺料，使其含有的活性SiO2、A12O3与fCaO及高碱性水化硅酸钙发生二次反响，生成低碱性水

6、化硅酸钙，以增加胶凝物质的数量，改善其质量。高强与超高强碱矿渣混凝土这一路线是采纳磨细的高炉矿渣并参加碱组分获得。当用第一主族元素Li、Na、K的化合物进展激发时，矿渣的水硬活性极佳。由于碱金属化合物能在水中快速离解成大量具有强大离子力的OH-离子，在离子力的作用下，矿渣玻璃体的构造很快解体并发生水化，产生大量的低碱性水化硅酸钙和碱金属水化铝酸盐胶凝物质，进而形成水泥石硬化体。依据重庆建筑大学蒲心诚教授等人的讨论，采纳这一路线，可以制成超快硬1 d抗压强度达70 MPa、超高强28 d抗压强度达120.4 MPa、高抗渗抗渗标号S 40、高抗冻达1 000次冻融循环以上、高抗蚀的碱矿渣混凝土，

7、而且其它性能优异，水化热低，本钱也不高。虽然目前不少人对其先进性、相宜性、牢靠性和经济性尚不了解，但可以预见，高强与超高强碱矿渣混凝土将成为21世纪的一种新型混凝土。灰砂硅酸盐混凝土采纳钙质原料和硅质原料等混合磨细，用高温蒸压方法制备，可获得100150 MPa的高强混凝土。该混凝土水泥石主要由水化硅酸盐组成。这一路线主要用于制管和制桩生产中。有机无机复合混凝土制备聚合物浸渍混凝土、聚合物水泥混凝土以及聚合物胶结混凝土，使混凝土进入了使用有机无机复合胶结材和高分子有机胶结材的新阶段。聚合物进入混凝土胶结料中，可大大提高混凝土的物理力学性能。如聚合浸渍混凝土的抗压强度和抗拉强度较其基材可提高24

8、倍，有很强的耐腐蚀性能，几乎不吸水、不渗水，抗冻融循环在1 000次以上。但这种路线制得的高强与超高强混凝土因本钱高，且工艺与常规不同，只在特别场合使用。制备高强与超高强混凝土的原材料及其性能要求采纳目前国际上通用的技术路线制备高强与超高强混凝土所用的材料是:水泥、集料、水、掺合料以及化学外加剂。这些原料的质量和性能，对高强与超高强混凝土的质量和性能具有很大的影响。水泥通常使用硅酸盐水泥与早强硅酸盐水泥。其中对水泥的品质和强度有如下的建议：使用525及更高标号的硅酸盐水泥；由于高强与超高强混凝土中水泥用量一般在500700 kg/m3，水化热高，因而需开发低水化热的水泥。即水泥中C2S比例增大

9、些，而C3S及C3A量削减些；水泥的质量稳定，C3S的含量波动4 %，烧失量0.5 %，硫酸盐的波动范围0.20 %。集料在一般的混凝土中，不同类型集料对抗压强度的影响不大。但在高强与超高强混凝土中，集料的差异对混凝土的强度影响很大。一般来说，采纳碎石比卵石有利，其缘由不仅由于集料的密度及吸水率不同，而且也由于集料的强度以及粘结强度不同。建议所采纳集料的母岩强度1.7倍混凝土强度(如用玄武岩、辉绿岩作超高强混凝土集料)；粗集料粒径不能过大，一般建议为1019 mm,且外形好、级配佳；细集料也应尽量要求强度高、级配好、含泥量少；粗集料常用压碎指标值来要求，不少专家建议细集料也应用类似于压碎指标的

10、破裂度来要求。通过试验，确定压碎指标(或破裂度)与混凝土抗压强度之间的相关性；集料的弹性模量宜高些；细集料以采纳中砂为好，但特细砂经过试验确定配比后也可用。掺和料高强与超高强混凝土常用的掺和料有硅灰、超细矿渣以及粉煤灰等。硅灰是的活性矿物掺和料，但资源有限，本钱高，包装运输不便。一般认为，硅灰的掺量为10 %左右。由于硅灰的参加使混合料的流淌性明显降低，为了保证其施工性，必需使用高效减水剂，且用量比不掺硅灰时要略大些；超细矿渣的比外表积达8001 000 m2/kg.将其掺入砂浆中，可使抗压强度及其它性能有很大改善。超细矿渣的置换率一般为20 %40 %.含超细矿渣的混凝土无论是早期还是后期强

11、度都很高，但其本钱也高；一般状况下，将粉煤灰掺入混凝土中，早期强度降低，但后期强度增长。粉煤灰混凝土的强度受粉煤灰的质量、置换率与协作比等的影响。粉煤灰的火山灰活性越强，养护温度越高，强度增长越显着，其掺量为10 %30 %；研制新活性矿物掺和料，如将高岭土烧成偏高岭土磨细3；合成的水化硅酸钙或无水硫铝酸钙等；采纳“双掺或“多掺矿物掺和料的方法。犹如时以20 %的超细矿渣和10 %的硅灰置换等量的水泥，混凝土 56 d抗压强度达140 MPa.外加剂在高强与超高强混凝土中常采纳的化学外加剂有：高效减水剂、削减坍落度损失的复合AE减水剂、缓凝剂以及泵送剂等，其中以高效减水剂最为重要。高效减水剂的使用，可以大幅度降低水灰比，制成高强乃至超高强混凝土。目前，使用的高效减水剂主要有改性木质素磺酸盐、萘磺酸盐聚合物、三