关于高强.高性能混凝土的技术研究

　　摘 要：在钢筋混凝土施工技术领域，高强高性能混凝土适应了高层重载、大跨度等现代土木工程对结构强度高、刚度大、耐久性好的要求，同时满足现代化生产施工，因此，它是钢筋混凝土工业的一个重要发展方向。各国对高强度混凝土与普通混凝土的划分不尽相同，从我国目前的设计施工水平来讲，通常把强度等级为C60及其以上的混凝土成为高强混凝土。它主要是用高强度水泥、砂、石原材料外加减水剂或同时外加粉煤灰、矿粉、矿渣、硅粉等混合料，经常规工艺生产而获得高强的混凝土。本文现就高强高性能混凝土技术做浅要分析与研究。　　关键词：高强高性能混凝土 施工工艺　　为满足建设的需要，建材性能在不断发展，尤其是混凝土的发展尤为显著，高强度、高性能混凝土的在近些年应用范围不断扩大，下面我们简要阐述关于高强度、高性能混凝土的相关研究。　　一、高强高性能混凝土组成　　1、水泥。　　配置高强高性能混凝土选用最多的是硅酸盐系水泥，其次也采用普通水泥或矿渣水泥，强度等级的选择一般是：C50～C80混凝土宜采用强度等级为52.5号水泥，C80以上的混凝土应选择强度等级为63.5号以上的水泥。1m3混凝土中的水泥含量应尽量控制在500kg以内，水泥和其他掺合料的总量不应超过580kg/m3。　　2、掺合料。　　（1）硅粉：一种生产硅铁时产生的烟灰，俗称“硅灰”，是高强高性能混凝土配制中应用时间最早、应用次数最多、应用技术最成熟的一种掺合料。硅粉中含有大量活性SiO2，通常表面积可以达到15000㎡/kg，其火山灰活性较高，可以填充水泥的空隙，从而大大提高了混凝土的密实度和强度。其掺入量一般为5%～10%。　　（2）磨细矿渣：可以提高混凝土的早期强度和耐久性，矿渣的细度越大，其活性就越高，对混凝土强度的提高越有帮助。其掺入量一般为5%～10%。　　（3）粉煤灰：配置高强高性能混凝土应优选使用I级灰，它的主要是有效降低混凝土的水灰比，使细微粉末的填充效应和火山灰的活性效应相结合，已达到提高混凝土的强度、和易性的作用。其掺入量一般为15%～20%。　　（4）沸石粉：天然沸石含有大量活性SiO2，磨细后作为混凝土掺合料起到火山灰的活性功能，能有效改善混凝土的流动性、黏聚性、保水性，从而可以大大提高的后期强度和耐久性。其掺入量一般为5%～10%。　　3、粗、细集料（碎石、砂）　　高强高性能混凝土一半采用级配良好的中砂或粗砂，细度模数应超过2.6。其含泥量不超过1.5%，当配制C80及以上的混凝土，其含泥量应控制在1.0%你内。石子应选用碎石，最大骨料粒径不得超过25mm。对强度等级大于C80以上的混凝土，最大骨料粒径不得超过20mm。其中针片状碎石含量不宜超过5%，含泥量不超过1.0%。　　二、高强高性能混凝土的主要优缺点　　1、高强高性能混凝土的早期强度高，但后期强度增长速度比普通混凝土要慢得多。　　2、高强度高性能混凝土由于强度高，故抗渗、抗冻、抗碳化、耐蚀等耐久性指标比普通混凝土都要高，从而可以大大提高建筑物的使用年限。　　3、由于高强高性能混凝土强度高，因此构件截面尺寸可大大缩小，从而可以改变“；梁柱肥大”而不美观的问题，既可以减轻建筑物的自重，还可以增加建筑物的使用面积。　　4、由于高强高性能混凝土的密实度好，抗渗、抗冻、抗碳化、耐蚀等耐久性指标均优于普通混凝土，因此，高强高性能混凝土除应用于高层建筑工程和大跨度工程外，还可以广泛用在铁路、公路、桥梁（隧道）、海港、码头工程，它耐海水侵蚀和冲刷的能力也大大高于普通混凝土，可以延长使用年限。　　5、高强高性能混凝土强度比较高，由于水泥用量大而产生的水化热急剧加大，是混凝土内外温差过高，容易产生裂缝，另外强度越高，干缩也较大，混凝土易脆、易开裂。　　6、高强高性能混凝土在低水灰比的情况下，坍落度很小，甚至没有坍落度，其成型和振捣特别困难，特别是C80以上的混凝土，无法在现浇混凝土施工中广泛应用。　　7、绝大部分建筑工地离混凝土搅拌站距离很远，要把混凝土从搅拌站运送到工地要很长时间。混凝土在运输的过程中，其坍落度随时间的增加而减小，如何保证坍落度是发展和使用高强高性能混凝土的一个障碍。　　8、高强度高性能能混凝土的可泵性比普通混凝土要差。　　9、高强度高性能混凝土的养护时间要比普通混养护要长一些，最好1～14d。　　随着混凝土强度的提高，混凝土的变形能力明显下降，延性变差。实验研究与工程应用标明，采用钢纤维混凝土、钢骨混凝土、钢管混凝土可以有效地增大高强混凝土的延性，大大减小构件截面尺寸，在不同的领域发挥各自独特的优势。　　三、两种高强高性能混凝土的比较分析　　1、钢纤维混凝土。　　钢纤维混凝土是一种由水泥、粗细集料和随机分布的段钢纤维组合而成的复合材料。钢纤维混凝土主要通过乱向分布的钢纤维抑制混凝土中裂缝的发生和发展，从而大大提高混凝土的抗压、抗弯、抗剪等以拉应力为主的混凝土强度，同时显著增大混凝土的极限压应变，提高延性。　　钢纤维的掺量用体积率来计算，他根据结构或制品的性能要求、经济和施工三方面因素综合考虑确定。通常钢纤维掺量的体积率在0.5%～2.0%，而1.0%～1.5%的体积率使用较多。　　选择钢纤维时，还要考虑钢纤维的几何参数，即钢纤维的长度直径一级他们的比值（长径比）。一般根据大量试验研究和规程应用经验，钢纤维的长度以20～50mm为宜；截面直径或等效直径以0.3～0.8mm为宜；长径比为40～100的钢纤维，其增强效果和拌合物性能都较好。　　钢纤维一般使用42.5号、52.5号的普通硅酸盐水泥，配置高强钢纤维混凝土时可使用52.5号以上的硅酸盐水泥或用明矾水泥。水泥用量一般较未掺钢纤维的混凝土多10%左右，拌制钢纤维混凝土不能采用海水、海砂，并且严禁掺用氯盐，以防止对钢纤维的腐蚀。　　2、钢管混凝土　　钢管混凝土是将混凝土体阿奴薄壁钢管而形成的一种组合结构材料，主要应用于各种受压构件。　　钢管混凝土的应用早在19世纪80年代就出现了。钢管混凝土通常不再配筋，钢管本身兼有纵向和横向箍筋的作用，同时钢管本身是耐侧压的模板。钢管混凝土只在很少的情况下（如柱子承受特别大的压力或压力小而弯矩大，以及承受很大的上拔力时），才在钢管内再配置纵向钢筋和横向钢筋。　　混凝土破坏属于脆性破坏，随着混凝土强度的提高其脆性问题也变得突出，因此，保证结构物具有良好的变形能力，使其在地震力作用下有足够的延性以耗散地震能，是结构设计中需要解决的突出问题。钢管混凝土中，核心混凝土在钢管的约束下，不但在使用阶段改善了它的弹性性质，而且在破坏时产生很大的塑性变形，是钢管内的混凝土有脆性破坏转变为塑性破坏，内部混凝土顺着钢管的变形趋势，也形成明显的鼓曲状态，而表面扔光滑完整。　　与钢结构相比，钢管混凝土结构可以节省大量钢材。据统计，在自重和承载力相近的气功看下，钢管混凝土可节约钢材50%以上；与钢筋混凝土柱相比，如保持用钢量相近，则在相同荷载下可减少构件面积50%，混凝土用量和自重也减少50%以上，所以具有明显的经济效益。　　四、结束语　　我国于20世纪70年代开始研究与应用钢纤维混凝土，20世纪80年代以来已在多项大型工程中试用并取得良好的规模与效益。随着时代的发展和进步，高强高性能混凝土技术将更加完善成熟，并广泛应用到城市化建设中。