高强、高性能混凝土技术是国家建设部建筑新技术促进应用办公室向全国建筑业推广的10 项新技术中的其中一项技术。它是一项新型的高技术混凝土,这项技术在国外早已大量应用于建筑业中。我国起步较晚,到20 世纪90 年代,高强、高性能混凝土的研究才在起步阶段。到90 年代末,国家建设部提出在建筑业推广应用高强、高性能混凝土技术。下面就高强、高性能混凝土的技术与同行们进行探讨,以期得到更好的推广应用。
一、高强混凝土的概念及特性
1. 概念
混凝土强度级别大于或等于C60 的混凝土称为高强混凝土。
2. 特性
(1) 强度高。由于高强混凝土的强度高、弹模高,可以利用这一特性大幅度的减少高层和超高建筑物纵向受力结构的截面尺寸,扩大建筑使用面积,很大程度上改善了建筑物的使用功能;还由于结构截面尺寸的减小,大大减少了建筑物结构的自重,从而解决了建筑物的结构自重占主要因素的问题。不仅如此,由于混凝土强度的提高,还能节约混凝土的原材料、加快施工进度提高建筑工程的经济效益。
(2) 耐久性好。高强混凝土的密实性很好,其抗渗性和抗冻性远远优于常规混凝土,所以高强混凝土的耐久性能优于常规混凝土.
(3) 变形小。由于高强混凝土的强度高,所以其变形很小,使得混凝土的钢度大大增加,减少了混凝土预应力的损失。因此,高强混凝土能适应现代化建筑结构向大跨度、重载、超高层和承受恶劣环境条件的需要。
二、高性能混凝土的概念及特性
1. 概念
高性能混凝土是在大幅度提高常规混凝土性能的基础上,采用现代混凝土技术制成的混凝土。
2. 特性
它采用的是高性能外加剂,如高效减水剂或缓凝高效减水剂和掺入足够的超细活性掺合料,如:硅灰、优质粉煤灰、超细磨矿渣等达到低水胶比,并具有耐久性、工作性、各种力学性能、适应性、体积稳定性和经济合理性等性能的新型混凝土。它以耐久性做为设计的主要指标,针对不同用途的要求,保证混凝土的适用性和强度并达到高耐久性、高工作性、高体积稳定性和经济性。
应当清楚的是,强度高的混凝土不一定就是高性能混凝土,高性能混凝土也不一定就是高强混凝土。强度高了性能不好,也不是高性能混凝土。建设部推广应用的是即强度高又性能好的新型混凝土. 在实际推广应用中要避免重强度、轻性能的错误倾向。
三、高强、高性能混凝土的技术内容
高强、高性能混凝土的技术要求是在符合强度要求的前提下,达到高工作性和高耐久性。
如何达到高工作性和高耐久性? 即采用掺入高性能混凝土外加剂的方法来改善混凝土拌合物的特性,确保混凝土拌合物的特性和稳定性;采用高性能混凝土外加济和超细活性掺合料,来改善硬化后混凝土的内部结构,提高混凝土的密实度和保持混凝土高度的体积稳定性。
1. 高性能混凝土外加剂
混凝土外加剂的选择是配制高强、高性能混凝土的关键技术之一,它是提高混凝土流动性和密实性不可缺少的技术措施. 高性能外加剂与一般外加剂相比具有高减水率、引气量小或引气后具有良好的孔结构、增稠、增强、减缩、保塑性好的特姓,更适合现代化施工的需要。
高减水率是指在用水量相同的情况下,使混凝土拌合物具有更大的流动性;在流动性相同的情况下,用水量更少,使混凝土密实度和耐久性更好。在混凝土中引入一定量的孔,对提高混凝土的施工性能也有良好的作用。增稠,即能增加混凝土拌合物的稠度,提高混凝土的抗离析性能。
减缩,即减少混凝土的收缩,避免浇筑后的混凝土产生裂缝。增强,即在掺量和混凝土配合比相同的条件下,混凝土的抗压强度大幅度增长,一般增长10 %以上。保塑性好,即能使混凝土拌合物在比较长的时间里,保持良好的流动性,一般至少在120min 以上,更好地满足施工的需要。
2. 高性能超细活性掺合料
超细活性掺合料的应用,使混凝土技术的先进性向前推进了很大的一步。由于超细活性掺合料在混凝土中的掺入,改变了混凝土中的亚微观结构。超细颗粒填充了混凝土中的各种形态的空隙,因此混凝土的孔隙率很低,增强了混凝土的密实度;混凝土中极少或没有100nm 以上的有害孔;有很好的水泥结晶度; Ca (OH) 2 少;消除了集料和水泥石的界面薄弱层,提高了粗骨料与砂浆的界面粘接度,使界面强度接近水泥石或集料强度。而且,由于超细活性掺合料的掺入调节了混凝土拌合物的稠度,进一步降低了混凝土的水灰比。掺入较大量的超细活性掺合料,还可以降低混凝土内部温度的上升,改善工作性能,增加混凝土的后期强度,改善混凝土的内部结构,提高混凝土的抗腐蚀能力。超细活性掺合料还可以大量取代水泥,取代量高达30 - 60 % ,最多可达60 - 80 %。节约水泥,节约能源。
3. 高强、高性能混凝土对材料选用的要求与常规混泥土的区别高强、高性能混凝土在材料上的选用要特别重视,特别是骨料。骨料的质量、性能及其粗细骨料的相对含量对它的影响特别大。对材料选用的要求与常规混泥土的区别如下表:
4. 原材料的计量和搅拌
高强、高性能混凝土对原材料的计量要求比较高,砂石的计量要采用二次计量方法,计量误差应小于1 % ,水泥、外加剂和水的计量误差应小于0.5 %。
对于高强、高性能混凝土的搅拌则要求更严,搅拌时间相对常规混凝土要长,应不小于2min。搅拌机应使用搅拌效果好的强制式搅拌机。
5. 高强、高性能混凝土的质量控制
为确保高强、高性能混凝土的质量,在设计、生产、施工、验收等每一个环节上,都必须遵循规定的程序,严格控制每一个环节的质量。
在设计时,必须符合以下基本要求: ①高耐久性; ②强度; ③高工作性;(4) 经济性。遵循以下法则: ①水胶比定则; ②绝对体积法则; ③最小用水量法则; ④最小水泥用量法则。在生产过程中,应制定《生产质量控制规程》。在《规程》中应明确原材料的来源、性能指标、验收规则、混凝土原材料的计量精度、混凝土的搅拌程序,加料顺序和搅拌时间、混凝土性能的检验等,确保高强、高性能混凝土的生产质量。
在施工过程中,应根据混凝土特定的性能制定《施工技术规程》,对模板工程、混凝土的运输、浇筑、养护等方面作具体规定和注意事项,以保证混凝土的施工质量。
在产品的验收上,应制定《产品质量标准》,明确规定混凝土拌合物和硬化后的性能指标及产品的验收方法、规则等。
四、高强、高性能混凝土的推广前景
根据国家建设部提出的目标和措施:在大中城市普及C60 级以下(C60、C55、C50) 高强混凝土在工程中的应用,扩大C60 级以上高强混凝土的技术试点,解决C80 级以下高强混凝土的应用技术;开发性能更佳的超塑化剂和超细活性掺合料,降低水泥用量,改善混凝土性能。到2005 年达到在工程中较普遍使用高强、高性能混凝土。由于高强、高性能混凝土在工程应用中有不同的用途、不同的使用部位、不同的施工方法、不同的使用环节,因此,其应用范围十分的广泛。这正是高强、高性能混凝土成为混凝土发展方向的重要原因。不仅如此,超细活性掺合料都是利用工业废料磨细而成,是充分地进行了废物利用,与生产水泥相比,减少了对环境的污染,达到了保护环境、大量的取代水泥,节约能源的根本目的。
综上所述,大量的掺入超细活性掺合料改善了混凝土的性能,利用高性能混凝土的早强、高强,可以节约时间、原材料、劳力,省时、省料、省工,而且还延长了建筑物的使用寿命。随着混凝土技术的不断发展,高强、高性能混凝土的应用前景将会更宽更广。
