浅谈高性能混凝土

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班 级： 土木035班 主讲人： 马 刚 组 员： 谢莫凡 王育涛 马兴敏

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目录1 引言 2 高性能混凝土的定义 3 高性能混凝土的应用 4 高性能混凝土存在的问题 5 高性能混凝土的发展前景 6 结语

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一.引言随着建筑事业的蓬勃发展和建筑技术的 快速进步,混凝土在工程中获得了更加广泛 的应用“但普通混凝土在耐久性方面已出 现了许多问题,种种工程事故,使人们认识到 在结构设计时,对使用材料的耐久性应像力 , 学性质一样予以仔细考虑“城市建设!建筑 工程!地下及水下工程!海洋开发与核能工程 等,都需要大量混凝土,在许多特种结构中,对 混凝土的性能提出更高的要求“进入20个 世纪90年代以后高效减水剂和超细矿物质 掺合物的应用,使混凝土进入了高科技时代, 能按材料科学的观点与方法,根据要求设计 其性能,又有客观工程要求,因此,高性能混凝 土就自然而然地提出来了。

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二.高性能混凝土的定义：我国著名的混凝土科学家、中国工程 院院士吴中伟教授对高性能混凝土的定义 为：高性能混凝土是一种新型的高技术混 凝土，是在大幅度提高普通混凝土能的基 础上采用现代混凝土技术制作的混凝土， 是以耐久性作为设计的主要指标，针对不 同用的要求，对下列性能有重点地予以保 证，即耐久性、施工性、适用性、强度、 体积稳定性和经济性。

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高性能混凝土之所以成为当前建筑 领域研究的热点，显然与全世界对混凝 土耐久性的需求以及人们日益关心的可 持续发展密切相关。因此从特定的含义 或狭义上说，至少在现阶段，可以将高 性能混凝土定义为以耐久性和可持续发 展为基本要求并适合工业化生产与施工 的混凝土。

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《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041—2000) 将高性能混凝土描述为：“具有高强度、高弹 性模量、低渗透性和抵抗外界破坏的混凝 土。……高强混凝土本身抗渗性能就高，但还 不同于高性能混凝土，高性能混凝土主要指高 耐久性。” 高性能混凝土具有以下特点：高 工作性，高强度，高耐久性。高性能混凝土是 在提高常规混凝土性能的基础上，采用现代混 凝土技术，选用优质原材料，除水泥、水、集 料外，必须掺加足够数量的活性细掺料和高效 外加剂的一种新型高技术混凝土。

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三.高性能混凝土的应用高性能混凝土技术正在世界各地成功地用 于很多离岸结构物和长大跨桥梁的建造， Langley等人叙述了几种加拿大一长大跨桥梁 所用的拌合物。它们用于主梁、墩部和墩基， 硅粉混合水泥用量为450 Kg/m3,水153L/ m3, 引气剂160mL/ m3和高效减水剂3L/ m3。其坍 落度大约在200mm;含气量6.1%;1d、3d、28d

抗压强度分别为35、52和82 MPa;基础和其他 大块混凝土的混合水泥用量为307 Kg/m3,粉 煤灰133 Kg/m3,用水量接近，但引气剂和高 效减水剂掺量大幅度减小，坍落度约在185mm; 含气量7%;

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1d、3d、28d和90d抗压强度分别为10、20、50 和76 MPa。根据加拿大和美国的透水性与氯离 子快速渗透标准方法实验结果表明：两部分混 凝土都呈现非常低的渗透性。对高性能混凝土 结构的施工，需要强调加强现场实验室试验和 质量验收。 高性能混凝土发展的另一领域是高性能轻 混凝土，相对于钢材，普通混凝土的强度/自 重比很低，掺有高效减水剂的高强混凝土则大 大提高了该比例；用有大量微孔的轻骨料代替 部分普通骨料，就能进一步提高这个比例。

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由于骨料的质量不同，密度为2000 Kg/m3、 抗压强度在70~80 MPa的高性能轻混凝土在一 些国家已经商品化并用于构件生产。在澳大利 亚、加拿大、日本、挪威和美国，高性能轻混 凝土已用于固定式和漂浮式钻井平台；因为水 泥浆和骨料之间的界面粘结强度高，它可以不 透水，所以在侵蚀环境中能够很耐久。 采用掺10~15%硅粉甚至更高的混合水泥配 制的超塑化混凝土，具有优良的粘附力，因此 适用于湿喷的喷射混凝土进行结构修补，这也 是高性能混凝土的应用领域之一.

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3.1 高性能混凝土在高层 建筑中的应用高性能混凝土(>40MPa)首先用于30层以 上高层建筑物的钢筋混凝土结构，因为这种建 筑物下部三分之一的柱子，在用普通混凝土时 断面很大。除节省材料费用外，与钢结构相比， 加快施工速度也是采用混凝土结构的重要特点， 自美国芝加哥在1965年以50 MPa 混凝土浇注 Lake Point Tower的一些柱子以来，北美和其 他国家到处都在用高性能混凝土建造高层建筑。 芝加哥79层的Water Tower Place大楼柱子采 用 了 60MPa 混 凝 土 ； 多 伦 多 的 Scotia Plaza Building 和 西 雅 图 的 Two union Square Building两座建筑物则分别有90 和120MPa强 度的高性能混凝土柱子。

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应用实例：a高性能混凝土应用C80高强与高性 能混凝土在沈阳方园大厦、 大西电业园等多 项高层建筑钢管混凝土柱中应用。 b 上海高性能混凝土研究领域中取得一大批可 喜的成果，其中具有代表性的成果有：中华第 一 高 楼 ——88 层 金 茂 大 厦 的 C40 一 次 泵 送 到 382.5m;明天广场矿渣微粉C80泵送混凝土； 在上海教育电视台综合楼大体积基础混凝土， 水泥用量只占胶凝材料总量的46%,配制的混 凝土浆量饱满，混凝土工作性、粘聚性和抗离 析 性能都十分优异，强度达到C40的高性能混 凝土. C:图表：

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图表 工程名称 施 工 日 期 1981年 1987年 1988年 1989年 1993年 1994年 1995年

1997年 泵送高 度m 80 143 166.25 154 208 350 217 382.5 混凝土强度 等级 C30 C30 C28 C40 C50 C40 C50 C40 木钙 南浦1号 南浦2号 JRC- ⅡD JRC- ⅡD FTH- ⅡC 外加剂 水平

上海宾馆 静安希尔顿 上海商城 南浦大桥主塔 杨浦大桥主塔 东方明珠 徐浦大桥东主 塔 金茂大厦

国内领先 国内领先 国际先进 国际先进 国际领先 国际领先 国际领先 国际领先

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3.2 高性能道面混凝土a.国外发展情况 1997年召开的第十六届国际混凝土路 面会议，提出路面设计不仅要提出平均 强度要求，还应提出耐久性要求。在未 来发展方向中提出抗拉强度达17MPa的 超高强混凝土，用于铺筑连续的混凝土 路面。提高混凝土道面表面的致密性、 抗渗性都是很重要的，而这是需要通过 高性能混凝土来实现的。

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b.高性能道面混凝土的强度 高性能道面混凝土的重要特征是具有高 抗折强度。使用高性能道面混凝土可以 显著提高道面的承载能力，延长使用寿 命或减薄道面的厚度以降低工程造价。 c.高性能道面混凝土的耐久性 高性能道面混凝土的主要特征是具 有足够的耐久性，能够抵抗气候和环境 的长期破坏作用，保证在道面的设计使 用期限内，混凝土能够正常工作。

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d.应用情况 应用高性能道面混凝土产生显著的效益： (1) 提高道面承载力； (2) 延长道面使用寿命； (3) 降低工程造价； e. 应用实例 (1)在美国大约有70%的公路采用高性能道面混 凝土：其中北达科他州，1988和1989年夏天， 用20000m3混凝土铺筑厚为200 mm的路面，其 水胶比为0.43,水泥用量100 Kg/m3、粉煤灰 220 Kg/m3;德克萨斯州的路面示范工程也成 功地采用了这一新材料。 (2) 青藏铁路建设工程中全面推广使用

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3.3海洋混凝土结构—— 3.3海洋混凝土结构——提高港口水工建筑物耐久性研究提 出技术经济合理、便于推广应用的新型 海工高性能混凝土,大跨桥梁、海底隧道 和离岸采油平台，是这种应用的实例. 如：a汕头港外深水航道治理工程；b珠 江口伶仃洋深水航道治理工程；c青岛、 宁波北仑等港口建成了能靠泊二十万吨 级油轮和矿石船的深水泊位

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3.4 免振自密实混凝土 (Self-compacting SelfConcrete) Concrete)

由于免振自密实混凝土具有十分良好的工 作性，使混凝土的填充性、密实性、均匀性得 到显著的提高，成为混凝土技术的一项新的进 展而被列为高性能混凝土一族。免振自密实混 凝土是近十多年来由日本首先研究开发并付诸 工程应用的一项近代混凝土技术。由于免振自 密实混凝土在工程上应用可以取得提高混凝土 质量、改善混凝土施工操作、养活施工噪音以 及提高劳动生产率、加快施工进度降低工程费 用等技术经济效果，近

年来世界各国对此给予 很大的重视与关注。日本到2003年已有1/2的 混凝土工程使用免振自密实混凝土浇注。

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顾名思义，免振自密实混凝土是在浇筑 时仅靠混凝土自身的重力而不需要任何 捣实外力而达到自密实、自流平的一种 混凝土。免振自密实混凝土应具有三个 特性： (1)流动性； (2)良好的稳定性——不离析； (3)钢筋和模板中的任何间隙，具有 良好的通过能力，不产生阻塞。

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四.高性能混凝土存在的 问题配制高性能混凝土的特点是低水胶比并 掺有足够数量的矿物细掺合料和高效减 水剂，从而使混凝土具有综合的优异的 技术特性，但由此也产生了两个值得重 视的性能缺陷： (1)自干燥引起的自收缩； (2)脆性。

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五.高性能混凝土的发展 前景国内外的学者和工程技术人员经过10多 年努力在高性能混凝土研究上取得了一 定的进展,其中自密实混凝土和绿色高性 能混凝土是现在研究的重点方向,现在概 述如下:

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绿色高性能混凝土我国吴中伟院士首先提出了绿色高性能混 凝土的概念,简单的说绿色混凝土应具有以下特 征:1)砂石料的开采应十分有次序,不应过分破坏 环境;2)应更多地节约熟料水泥,减少环境污染, 同时提高混凝土的性能;3)更大地发挥高性能的 优势,减少水泥和混凝土的用量;4)将高性能混凝 , ;4) 土的极限降到C30,扩大绿色高性能混凝土的应 用范围如用于大体积水工建筑中;5)集中搅拌和 大力发展商品混凝土,减少现场搅拌混凝土所产 生的废料,粉尘,废水和噪音。