高性能混凝土制備及性能研究

1、2010年12月第1卷第5期高速鐵路技術(shù)HIGHSPEEDRAILWAYTECHNOL0GYNO5Vo11DeC2010文章編號：16748247(2010)05__0036__04高性能混凝土制備及性能研究宋海宏(中鐵十二局集團(tuán)有限公司，太原030024)摘要：選用優(yōu)質(zhì)的常規(guī)材料，通過低水膠比，低膠凝材料用量，成功地制備了流動性優(yōu)良，抗壓強度超過60MPa，耐久性優(yōu)異的高性能混凝土。研究的內(nèi)容主要包括高性能混凝土的配合比設(shè)計，以及抗壓

2、強度、劈裂抗拉強度、抗折強度、軸心抗壓強度、彈性模量等力學(xué)性能；同時還進(jìn)行了電通量、抗硫酸鹽侵蝕等耐久性研究關(guān)鍵詞：高性能混凝土；原材料；配合比；工作性；力學(xué)性能；耐久性中圖分類號：u444(11文獻(xiàn)標(biāo)識碼：APreparationandPropertiesofHighPerformanceConcreteSONGHalhong(Thel2thBureauGroupofChinaRailwayTaiyuan030024China)Abs

3、tract：Theconventionalmaterialswithhighquality，lowwaterbinderratio(W／B)andlowbindercontentwereselect—edtoproduceHPCwithrequiz’edhighdurability，perfectworkability，andstrengthlevelofC60Thestudiedmaincon—tentsincludehighperf

4、ormanceconcretemixdesignandmechanicalpropertiessuchascompressivestrength，indirectten—silestrength，flexuralstrength，axialcompressivestrength；elasticmodulus；astudywasmadeofsuchdurabilityasrapidchloridepermeabilitytestresul

5、tsandsulphateresistance，eteKeywords：highperformanceconcrete；rawmaterials；mixpropo~ion；workability；mechanicalproperties；durability1前言2工程概況高性能混凝土是20世紀(jì)80年代末90年代初，一些發(fā)達(dá)的國家基于混凝土結(jié)構(gòu)性設(shè)計提出的一種全新概念的混凝土，它以耐久性為首要設(shè)計指標(biāo)，這種混凝土有叮能使基礎(chǔ)設(shè)施程達(dá)到1

6、00年以上的使用壽命。別于傳統(tǒng)混凝土、高性能混凝土由于具有高耐久性、高一l：作性、高強度和高體積穩(wěn)定性等許多優(yōu)良特性，被認(rèn)為是目前全世界性能最為全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特別是在橋梁、隧道、高層建筑、海港建筑等工程中顯示出其獨特的優(yōu)越性。我國高性能混凝土施工技術(shù)起步較晚，但發(fā)展非?？?，最近幾年高性能混凝土在高速鐵路的建設(shè)中已廣泛采用收稿日期：201010—26作者簡介：宋海宏(1978)，男，ll程師。廣州至珠海城際軌

7、道交通工程是連接廣州和珠海的客運專線，對打造珠三角1h經(jīng)濟(jì)生活圈，增強珠江三角洲城市群的經(jīng)濟(jì)輻射能力起到不可或缺的支撐保障作用。因此采用100年設(shè)計基準(zhǔn)值，可謂世紀(jì)工程。其重點工程西江特大橋全長380999m，主橋橫跨西江，全長622Ill。主橋采用(1002X210100)m獨塔斜拉連續(xù)鋼構(gòu)組合結(jié)構(gòu)，有砟軌道橋面。鐵路橋梁由于其荷載大，變形控制嚴(yán)，較少采用斜拉橋，目前還未有在客運專線采用斜拉橋的相關(guān)報道，尚屬首創(chuàng)。為保證西江特大橋混凝

8、土結(jié)構(gòu)的耐久性，工程采取了以高性能混凝土技術(shù)為核心的綜合耐久性技術(shù)方案。3西江特大橋高性能混凝土技術(shù)參數(shù)和措施31西江特大橋高性能混凝土技術(shù)參數(shù)西江特大橋主梁主要采用C60抗開裂高性能混學(xué)兔兔www.xuetutu.com第5期宋海宏：高性能混凝土制備及性能研究2010年12月5高性能混凝土試驗配合比研究51拌合物性能與抗壓強度高性能混凝土與普通混凝土相比，水膠比低，粘度大；特別是水膠比在030以下時水泥漿的粘度更大。在坍落度相同的條件

9、下，高性能混凝土粘度大，擴(kuò)展度比普通混凝土低，流動速度慢，普通混凝土坍落度試驗在2S時間內(nèi)可變形穩(wěn)定，但高性能混凝土則需時6S以上。所以將坍落度、擴(kuò)展度作為評價高性能混凝土拌合物的主要指標(biāo)。檢測結(jié)果如表3所示。表3配合比設(shè)計混凝土拌合物性能和力學(xué)性能坍落度擴(kuò)展度2h坍落度含氣量泌水率標(biāo)養(yǎng)抗壓強度(VIPa)編號(mm)(1111511)(1iqrf1)f％f％14d7d28d56d90dXJ00I22057021O26055162880

10、2881953Ⅺ0022256fJ(j220280572659824894957XJ00321054020024O594678845917966(1)JM—PCA聚羧酸高效減水劑對水泥中摻加粉煤灰、礦粉等多種礦物質(zhì)摻合料的配合比膠凝材料體系具有良好的適應(yīng)性，混凝土2h坍落度損失小，流動性能極佳，能有效調(diào)節(jié)混凝土含氣量。(2)在雙摻情況下，礦粉摻量在20％左右，混凝土流動性很好，混凝土早期強度較高，有利于張拉工藝的及時開展。(3)在膠凝材

11、料總量不變的情況下，隨著摻合料摻量的增加，混凝土的早期強度隨之降低，但后期強度D增長很快。52劈裂抗拉、抗折、軸心抗壓及彈性模量抗折強度試驗在試驗室的KZ一】o0型抗折儀E進(jìn)行，采用跨巾分點雙集中等荷載加壓，支點間跨度為300rnln，試件采用100mlYl1O0mill400mm的混凝土小梁，每組3個試件，試驗結(jié)果如表4所示。表4高性能混凝土劈裂抗拉、抗折、軸心抗壓及彈性模量試驗結(jié)果抗壓劈裂抗抗折軸心抗彈性編號慢度拉強度拉比強度折壓比

12、壓強度軸壓比模量(MPa)(MPa)(MPa)(MPa)(GPa)Xjoo180253】／151O2l／8645080531xJ0o282454l／】5lO41／8653079535XJO03845551／15lO5l／8672O80552表4的數(shù)據(jù)中，劈裂抗拉強度與立方體的抗壓強度之比為1：15左右，比普通混凝土拉壓比(1：10)低，說明高強混凝土的脆性比普通混凝土高。折壓比結(jié)果與文獻(xiàn)[2]試驗數(shù)據(jù)一致，這就表明，隨著水膠比的降低，抗

13、折強度提高，但與抗壓強度幾乎同步增長。軸壓比與規(guī)范和指南中規(guī)定的高性能混凝土(C50～C80)軸壓比(077～082)接近。彈性模量比普通混凝土高很多，說明高強混凝土具有較高的剛性，主要與選用質(zhì)地堅硬的反擊破碎石有關(guān)。6混凝土耐久性研究61混凝土的密實度一般說來，混凝土的耐久性與混凝土的密實程度有關(guān)，所以，密實度是判定混凝土抵抗環(huán)境各種有害離子侵入性能的重要指標(biāo)。由于本工程靠近海洋，易發(fā)生氯離子滲透和硫酸鹽侵蝕，將混凝土電通量和膠凝材料

14、抗硫酸鹽侵蝕性能作為混凝土耐久性質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，可相對評價混凝土密實性和抗硫酸鹽侵蝕性。在混凝土齡期56d前鉆芯制件，試件直徑為95～102mm，厚度為(513)mill。試驗時以3塊試件為一組，以硅橡膠或樹脂密封材料涂于試件側(cè)面。測試前應(yīng)真空泡水，將試件放人1000ml燒杯中，然后一起放入真空干燥器中，啟動真空泵，數(shù)分鐘內(nèi)真空度達(dá)133Pa以下，保持真空3h后，維持這一真空度并注入足夠的蒸餾水，直至淹沒試件，試件浸泡1h后恢復(fù)常壓，再繼

15、續(xù)浸泡(182)h。將試件安裝于試驗槽內(nèi)，用橡膠密封環(huán)或其它密封膠密封，并用螺桿將兩試驗槽和試件夾緊。將濃度為3％的氯化鈉和03moL／L的氫氧化鈉溶液分別注入試件兩側(cè)的試驗槽中，接通電源，對上述兩銅網(wǎng)施加60V直流恒電壓，并記錄電流初始讀數(shù)。開始時每隔5rain記錄一次電流值，當(dāng)電流變化很小時，每隔30rain記錄一次電流值，直至通電6h。繪制電流與時間的關(guān)系，即可得到試驗6h通過的電量。取同組3個試件通過的電量的平均值，作為該組試件