第1章 高性能混凝土的定义、组成、性能及应用.ppt

★吴中伟院士定义：一种新型的高技术混凝土，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；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。 ★ 《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。” 把高强混凝土混同于高性能混凝土，不仅仅是定义上的问题，值得探讨的是： (1)高强混凝土必然具有良好的耐久性？ (2)高性能混凝土必需具有高强度？ 从材料的“性能”的含义而论，既包括力学性能的概念，也还包括了一些非力学性能的概念，如高填充性、不离析、抗渗性、抗侵蚀性、体积稳定性等等。 因此，混凝土的技术进步不能以高强为目标，而应是高性能，单纯以高抗压强度来表征混凝土的高性能是不确切的。 高性能混凝土应根据工程建筑的要求来确定，包括不同强度等级的高性能混凝土，如普通强度的高性能混凝土、高强高性能混凝土。 1.选用满足环境要求的混凝土 2.强化结构构造措施与裂缝控制措施 3.提出与耐久性有关的施工要求 4.严重腐蚀环境条件下采取的防腐蚀附加措施 5.对结构的使用年限进行验算 6.设置必要的结构耐久性无损监测装置 7.提出结构使用阶段的定期维修与检测要求 8.设置必要的检测、维修通道和空间或可更换部件 目的： 1.增加混凝土的密实性; 2.防止混凝土开裂; 3.改善粗骨料与水泥浆体间的薄弱界面和微结构; 4.增加钢筋的保护层厚度; 5.阻挡和延缓各种有害物质侵入混凝土内部。 ★ Cl?的渗透有三种途径：水泥石中的贯通孔；集料中的贯通孔；水泥石和集料界面的贯通孔。 ★影响氯离子渗透的因素：①与混凝土孔级配、孔隙率有关。孔结构越粗化越开放，孔隙率越大， Cl?的侵入速度越快； ② Cl?的扩散也与水泥石的性质有关，混凝土中水泥石的固化能力有关。 ★矿物掺合料的作用：改善了混凝土内部的微观结构和水化产物的组成。二次水化反应生成更多的碱性相对较低C-S-H凝胶，碱性较低的水化产物增加了结合Cl-的能力。有研究表明水泥石孔结构的细化，物理吸附能力增强。 水泥在Na2SO4溶液中侵蚀破坏机理：Ca(OH)2+Na2SO4·10H2O=CaSO4·2H2O+2NaOH+8H2O 4CaO·Al2O3·19H2O+3(CaSO4·2H2O)+16H2O=3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O+Ca(OH)2 规范规定抗硫酸盐水泥的C3A含量应低于5％，否则，易引起硫酸钠侵蚀。 因此，应限制抗硫酸盐水泥生成的Ca(OH)2的量，而降低其含量的措施除了通过降低C3S/C2S值外，还可以通过掺入矿物掺合料来实现。 ★在矿渣掺量不超过50%的情况下，如果矿渣本身氧化铝含量很高（大于18%），则对混凝土抗硫酸盐侵蚀性不利，如果氧化铝含量较低（低于11%），则对混凝土抗硫酸盐侵蚀性有改善作用。 矿物掺合料抑制碱-骨料反应的机理： ①降低了胶凝材料体系的有效碱浓度，结果抑制了碱集料反应的发生。 ②具有较大的比表面积，其表面吸附效应及二次水化效应, 可消耗掉混凝土孔溶液内部的碱, 进而抑制碱集料反应。 ③由于二次水化效应、微集料填充效应，可大大降低浆体的孔隙率，使得抗渗能力提高，从而阻断外界水对碱集料反应的参与，也在一定程度上抑制了碱集料反应的发生。 众多研究表明：低Ca/Si比的C-S-H凝胶能吸附更多的Na+和K+。这是因为低Ca/Si比的C-S-H凝胶具有强烈的吸附能力，该吸附功能可以将混凝土中的游离态碱金属“固化”，从而使其失去参与AAR的能力。 （1）促进剂—促凝剂（硅酸钠类、硫酸铝水乳剂）、促硬剂 （2）引气剂—松香皂树脂类 （3）减缩剂—新戊二醇或其他相似产品 （4）减水剂—应用最广的混凝土外加剂。聚羧酸类高效减水剂。 （5）缓凝剂—延长混凝土凝结时间的外加剂。 （6）膨胀剂—硫铝酸钙和石灰类、铁粉类。 （7）钢筋阻锈剂—硝酸钙、亚硝酸钙。 （8）防冻剂 —氯盐类、亚硝酸盐类、尿素类、碳酸盐类、硫酸钠类。 减水剂的作用： ★在混凝土工作性一定时，减少拌合用水量。降低水灰比，提高强度和耐久性。 ★在水灰比一定时，可同时减少用水量和水泥用量，而工作性和强度与对比混凝土相同。节约水泥，降低水化热。 ★混凝土组成不变，掺用减水剂可提高新拌混凝土的工作性，利于浇