修改稿-高性能混凝土

高性能混凝土高性能混凝土铁路客运专线工程试验培训主要内容主要内容一.高性能混凝土出现背景 二.高性能混凝土定义三.环境对混凝土的破坏原因四.高性能混凝土特点五.高性能混凝土的配制六.现场(临时)试验室的法律地位及要求七、试验前期工作八、高性能混凝土施工九、高性能混凝土质量检验及评定. .一一. .高性能高性能混凝土混凝土出现背景出现背景混凝土结构耐久性不足是一个全球性问题，我国现在混凝土结构耐久性不足是一个全球性问题，我国现在 面临的混凝土耐久性问题，是发达国家早在二、三十年以面临的混凝土耐久性问题，是发达国家早在二、三十年以 前曾经遇到过的。前曾经遇到过的。混凝土结构耐久性不足混凝土结构耐久性不足, ,将严重影响工程正常使用、将严重影响工程正常使用、 缩短工程使用寿命、造成巨大的经济损失缩短工程使用寿命、造成巨大的经济损失( (建造费用维建造费用维 修费用拆除与废弃物处置费用修费用拆除与废弃物处置费用) )、使资源枯竭，国土破、使资源枯竭，国土破 坏、环境污染，废弃混凝土难以处置，背离了可持续发展坏、环境污染，废弃混凝土难以处置，背离了可持续发展 的道路的道路 。对此，人们付出了沉重的代价。对此，人们付出了沉重的代价n n高性能混凝土出现的高性能混凝土出现的背景：大量结构过早破坏事例背景：大量结构过早破坏事例混凝土建筑物巨大的维修费用和频频混凝土建筑物巨大的维修费用和频频 发生的伤亡事故引起了全球的高度重视，发生的伤亡事故引起了全球的高度重视， 美国从美国从19901990年开始重视高性能混凝土的研年开始重视高性能混凝土的研 发，法国从发，法国从19941994年将高性能混凝土用于核年将高性能混凝土用于核 电站内壁作为限制放射性释放的最后屏障电站内壁作为限制放射性释放的最后屏障 我国从我国从三峡工程、青藏铁路工程逐渐三峡工程、青藏铁路工程逐渐 使用，到使用，到20042004年年混凝土结构耐久性设计混凝土结构耐久性设计 指南指南颁布后才真正在客运专线高速铁路颁布后才真正在客运专线高速铁路 中使用。中使用。高性能混凝土概念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，是高性能混凝土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在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代 技术制作的混凝土，它以耐久性作为设计指标。技术制作的混凝土，它以耐久性作为设计指标。 针对不同用途，高性能混凝土对下列性能有重点针对不同用途，高性能混凝土对下列性能有重点 的予以保证：耐久性、工作性、适用性、强度、的予以保证：耐久性、工作性、适用性、强度、 体积稳定性、经济性。体积稳定性、经济性。 ( (吴中伟院士吴中伟院士) )高性能混凝土高性能混凝土( (目前铁路现状目前铁路现状) )n n以耐久性为基本要求，在采用常规材以耐久性为基本要求，在采用常规材 料和工艺制造的水泥基混凝土中掺入一定料和工艺制造的水泥基混凝土中掺入一定 量的矿物掺和料和专用复合外加剂，取用量的矿物掺和料和专用复合外加剂，取用 较低的水胶比和较少的水泥用量，并在施较低的水胶比和较少的水泥用量，并在施 工时采取严格的质量控制措施制备的满足工时采取严格的质量控制措施制备的满足 要求的力学性能并具有较高的耐久性能和要求的力学性能并具有较高的耐久性能和 良好的工作性能的混凝土。良好的工作性能的混凝土。三三. .环境对混凝土破坏原因环境对混凝土破坏原因 破坏原因的分类破坏原因的分类1. 1.化学作用化学作用2. 2.钢筋锈蚀钢筋锈蚀3. 3.物理作用物理作用环境对混凝土破坏原因的分类w 化学作用化学介质侵蚀(生成膨胀性水化物)：a.硫酸盐侵蚀-膨胀、开裂、强度下降b.置换反应-酸性介质破坏c.软水-溶蚀混凝土本身的原因：a.碱集料反应b.胶凝材料中CaO和MgO的水化c.水化物中过量的钙矾石环境对混凝土破坏原因的分类环境对混凝土破坏原因的分类n nn n硫酸盐侵蚀硫酸盐侵蚀 膨胀、开裂、强度下降膨胀、开裂、强度下降n n化学介质侵蚀化学介质侵蚀 置换反应置换反应 酸性介质破坏酸性介质破坏n n软水、溶蚀软水、溶蚀n n化学作用化学作用 碱碱集料反应集料反应 n n混凝土本身的原因混凝土本身的原因 胶凝材料中胶凝材料中CaOCaO和和MgOMgO的水化的水化 生成生成n n水化物中过量的钙矾石水化物中过量的钙矾石 膨胀性水化物膨胀性水化物n n大气中大气中CO2CO2引起的引起的n n钢筋锈蚀钢筋锈蚀 海水、除冰盐和混凝土内部由海砂、外加剂带入海水、除冰盐和混凝土内部由海砂、外加剂带入n n的的Cl-Cl-离子引起的离子引起的n n注：钢筋锈蚀本身是电化学作用，但从混凝土保护层的护筋性讨论主要是物理作用，注：钢筋锈蚀本身是电化学作用，但从混凝土保护层的护筋性讨论主要是物理作用，n n碳化也有化学作用。碳化也有化学作用。四四. .高性能混凝土特点高性能混凝土特点1 1、原材料上，除了常规的水泥、水、砂、原材料上，除了常规的水泥、水、砂、 石四种材料外，必需使用化学外加剂和矿物细石四种材料外，必需使用化学外加剂和矿物细 掺料，一共是六种必不可少的材料，而且后两掺料，一共是六种必不可少的材料，而且后两 种可以是一种也可以是多种复合，这在选材上种可以是一种也可以是多种复合，这在选材上 就要求与水泥具有良好的相容性，多种的外加就要求与水泥具有良好的相容性，多种的外加 剂之间（或细掺料之间）要求合理匹配，得到剂之间（或细掺料之间）要求合理匹配，得到 叠加效应，从而叠加效应，从而增加了选材的复杂性增加了选材的复杂性； n n2. 2. 配比上，为了适应高耐久、高强的要求，配比上，为了适应高耐久、高强的要求， 使用的是低用水量（使用的是低用水量（<180kg/m<180kg/m3 3），低水胶比（一），低水胶比（一 般为般为0.28-0.450.28-0.45），控制胶结材总量），控制胶结材总量500kg/m500kg/m3 3；n n3.3.性能上，具有高耐久性；良好的施工性（大性能上，具有高耐久性；良好的施工性（大 流动，可灌性、可泵性、均匀性等）；良好的力流动，可灌性、可泵性、均匀性等）；良好的力 学性能，后强高；良好的尺寸稳定性；合理的适学性能，后强高；良好的尺寸稳定性；合理的适 用性与经济性等。总之，具有良好的综合技术性用性与经济性等。总之，具有良好的综合技术性 能，能满足各种工程结构的使用要求。能，能满足各种工程结构的使用要求。n n4 4. .混凝土的耐久性指标检验有较长的周期性 ( 施工单位应充分考虑试验周期和可能出现的原材料变化等施工单位应充分考虑试验周期和可能出现的原材料变化等 因素，提前进行配合比的选定工作。因素，提前进行配合比的选定工作。)五五. .高性能混凝土的配制高性能混凝土的配制n n5.15.1、途径、途径n n5.1.15.1.1技术要求技术要求配制普通混凝土的技术指标是和易性、强度、配制普通混凝土的技术指标是和易性、强度、耐久耐久 性性与经济四项基本要求，但对配制高性能混凝土除了与经济四项基本要求，但对配制高性能混凝土除了 上述四项基本要求外还要加上坍落度的经时损失上述四项基本要求外还要加上坍落度的经时损失、可可 泵性指标以泵性指标以、抗裂性指标等。抗裂性指标等。混凝土配合比应参照现行国家标准混凝土配合比应参照现行国家标准（JGJ 55JGJ 5520002000） ，通过对混凝土的工作性能、力学性能、耐久性能以通过对混凝土的工作性能、力学性能、耐久性能以 及抗裂性能进行对比试验后确定。及抗裂性能进行对比试验后确定。n n5.1.2.5.1.2.技术路线技术路线n n1 1、选用低水化热和低碱含量的水泥，尽可能避免使用、选用低水化热和低碱含量的水泥，尽可能避免使用 早强水泥和高早强水泥和高C3AC3A含量的水泥；含量的水泥；n n2 2、选用球形粒形、吸水率低、空隙率小的洁净骨料；、选用球形粒形、吸水率低、空隙率小的洁净骨料；n n3 3、适量掺用优质粉煤灰、磨细矿渣粉等矿物掺和料或、适量掺用优质粉煤灰、磨细矿渣粉等矿物掺和料或 复合矿物掺和料；复合矿物掺和料；n n4 4、采用具有高效减水、适量引气、能细化混凝土孔结、采用具有高效减水、适量引气、能细化混凝土孔结 构、能明显改善或提高混凝土耐久性能的专用复合外加剂构、能明显改善或提高混凝土耐久性能的专用复合外加剂 ；n n5 5、限制混凝土的最低强度等级、最大水胶比、最小水、限制混凝土的最低强度等级、最大水胶比、最小水 泥用量、最低胶凝材料用量和最大胶凝材料用量；泥用量、最低胶凝材料用量和最大胶凝材料用量；n n6 6、尽可能减少混凝土胶凝材料中的硅酸盐水泥用量。、尽可能减少混凝土胶凝材料中的硅酸盐水泥用量。低碱水泥、高 活性矿物细掺料、 复合外加剂，优质 砂料(低空隙)低水胶比<0.40，低 用水量(<180kg/m3)，低 砂率%，多种外加剂的 复合，多种细掺料的匹 配均匀密实的水泥石，合理的 孔结构，良好的界面结构，可靠 的体积稳定性，良好的强度性能 ，高的耐久性，合理的适用性与 经济性有效控 制坍落度 损失，合理的搅拌工艺 ，有效控制泵送程序， 精心振捣，充分养护， 有效控制温升与收缩配制高性能混凝土技术路线框图优选原 材料优选配合比精心施 工5.25.2混凝土配合比设计依据混凝土配合比设计依据5.2.1 5.2.1 混凝土强度等级混凝土强度等级n n有耐久性设计要求的混凝土配合比设计时有耐久性设计要求的混凝土配合比设计时 ，需采用设计规定的强度等级。，需采用设计规定的强度等级。 n n5.2.2 5.2.2 混凝土耐久性设计参数选用混凝土耐久性设计参数选用n n掌握设计文件中有关对混凝土耐久性设计掌握设计文件中有关对混凝土耐久性设计 要求，并参照要求，并参照铁路混凝土结构耐久性设铁路混凝土结构耐久性设 计暂行规定计暂行规定选用。选用。 (1)(1)参数选用依据参数选用依据 a.a.混凝土结构设计使用年限级别混凝土结构设计使用年限级别设计设计 使用 年限级别级别设计设计 使用年限适用范围围示例一 100年以上如桥桥梁的桩桩基、承台、墩台、 梁以及隧道的主体结结构等二60年以上如路基支挡结挡结 构、轨轨道结结构等三30年以上如桥桥梁的人行道盖板等b.b.环境类别及作用等级环境类别及作用等级( (铁路混凝土结构所处环境类别分为铁路混凝土结构所处环境类别分为碳碳 化环境、氯盐环境、化学侵蚀环境、冻融化环境、氯盐环境、化学侵蚀环境、冻融 破坏环境和磨蚀环境破坏环境和磨蚀环境) )环境作用等级为环境作用等级为L3L3、H3H3、H4H4、D3D3、D4D4、M3M3 级的环境为严重腐蚀环境。级的环境为严重腐蚀环境。混凝土耐久性指标混凝土耐久性指标混凝土的耐久性一般包括混凝土的抗裂性、护混凝土的耐久性一般包括混凝土的抗裂性、护 筋性、耐蚀性、抗冻性、耐磨性及抗碱筋性、耐蚀性、抗冻性、耐磨性及抗碱骨料反骨料反 应性等。混凝土耐久性指标应根据结构的设计使应性等。混凝土耐久性指标应根据结构的设计使 用年限、所处的环境类别及作用等级等确定。用年限、所处的环境类别及作用等级等确定。混凝土耐久性设计参数混凝土耐久性设计参数n n(2).(2).基本规定基本规定n n C30C30及以下的混凝土的胶凝材料总量不宜高于及以下的混凝