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高性能混土应用中存在的几个问题
摘要:高性能混凝土保证了结构的耐久性能,促进了循环经济发展、节能资源和能源。在高性能混凝土应用过程中,从设计、生产、施工到规范的应用都存在着很多问题,制约了高性能混凝土的发展与应用。文中,提出了工程中遇到的问题和解决措施与建议,指出,必须从设计开始,在设计文件中正确提出指标,在施工养护中严格按工艺要求进行,同时,为促进高性能混凝土的推广与应用,必须从规范上有所考虑。
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关键词:高性能混凝土应用规范问题
引言
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高性能混凝土(HPC)是混凝土技术发展的主要方向,国外学者曾称之为21世纪混凝土。近年来,在我国的国家重点建设工程中,高性能混凝土得到了普遍应用,如杭州湾大桥、东海大桥、青马大桥、三峡工程等等,人们的耐久性意识也不断提高,但实际上,混凝土耐久性是一个系统工程,需要设计、生产、施工、养护等各个环节的共同参与,实践中,发现存在很多问题,以桥梁工程为例,列举一二,与同行共同探讨。
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1什么是高性能混凝土
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1990年由美国国家标准与技术研究院(NIST)与美国混凝土学会(ACI)共同主办的一次研讨会上正式定名高性能混凝土。大会规定高性能混凝土是具有某些性能要求的匀质混凝土,必须采用严格的施工工艺,采用优质材料配制,便于浇捣、不离析、力学性能稳定、早期强度高、具有韧性和体积稳定性等性能的耐久的混凝土,特别适用于高层建筑、桥梁以及暴露在严酷环境中的建筑结构。
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我们可以这样理解:高性能混凝土不是混凝土的一种,而是采用常规材料和生产工艺,能保证混凝土结构所要求的各项力学性能,并具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土。高性能混凝土是在普通混凝土的基础上掺加各种矿物掺合料(替换部分水泥)和外加剂为主要特征,各种性能均有提高,但成本却低于普通混凝土。
2高性能混凝土应用过程存在的几个问题
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2.1对规范的理解偏颇
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工程规范是设计与施工、验收的依据,规范不是一成不变的,它随着科学技术的不断发展和人们对客观实践认识的不断深入,在继承旧标准合理理论和内容的基础上,不断吸收新的成果,逐步完善。以桥梁为例,从20世纪60年代颁布的《公路桥梁设计规范》(试行)(1961年9月)起,我国的桥梁设计规范一直以安全性为主(表现为只重视结构强度),70年代、80年代规范一直在不断修改完善,直到2004年《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)(以下简称04桥规)第一次提出了100年设计基准期的要求,提出了耐久性的要求,如表1。但该规范中,在耐久性要求中的水泥用量部分规定:在I-IV环境下,最小水泥用量的要求275-325kg/m3(实际上脱胎于《公路桥梁施工技术规范》(JTJ 041-2000)),而这一条存在许多问题,是何种水泥?何种等级的水泥?规范并未说明,实际上应该是胶凝材料用量。但很多业主和监理都据此强调水泥用量,这在很大程度上制约了高性能混凝土的应用,因为高性能混凝土的突出特点就是掺加矿物掺合料、降低水泥用量、低水胶比、掺用复合外加剂等。实际上,在2000年的《公路桥梁施工技术规范》(JTJ 041-2000)中,就已经明确提出,水泥用量是指“水泥与矿物掺合料总量”,水灰比就是水胶比。在这之后的《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》(JTG/T B07-01-2006)中明确提出了各种环境下最小胶凝材料用量,与《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中的水泥用量基本一致,如表2,同时提出最小水泥用量应不低于240 kg/m3,可见,只有搞清楚规范的来龙去脉,才能灵活运用规范,而不被规范束缚。
表1《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)的耐久性要求
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环境
?
类别
环境条件
最大水灰比
最小水泥用量(kg/m3)
最低混凝土强度等级
最大氯离子含量(%)
最大碱含量(kg/m3)
Ⅰ
温暖或寒冷地区的大气环境;与无侵蚀性的水或土接触的环境
0.55
275
C25
0.30
3.0
Ⅱ
严寒地区的大气环境;使用除冰盐环境;滨海环境
0.50
300
C30
0.15
3.0
Ⅲ
海水环境
0.45
300
C35
0.10
3.0
Ⅳ
受侵蚀性物质影响的环境
0.40
325
C35
0.10
3.0
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?
表2《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》的技术要求
?
设计基准期
?
环境作用等级
100年
50年
最低强度等级
最大水胶比
最小胶材用量
最低强度等级
最大水胶比
最小胶材用量
A
C30
0.55
280
C25
0.60
260
B
C35
0.50
300
C30
0.55
280
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