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高性能混凝土在现代建筑工程中的应用

时间:2013-10-03  来源:  编辑:  浏览:5207次
挪威于年首先对此进行了研究,在年由美国国家标准与技术研究院NIST与美国混凝土学会ACI共同主办的次研讨会上正式定名…由于高性能混凝土具有综合的优异技术特性,引起了国内外材料界与工程界的广泛重视与关注…这种混凝土必须设计成具备高度体积稳定性….高性能混凝土在高层建筑中的应用…”高性能混凝土,开始是用于表征具有高工作度高强度和高耐久性的混凝土…
高性能混凝土在现代建筑工程中的应用
摘 要:高性能混凝土是近期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。挪威于1986年首先对此进行了研究,在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。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。
关键词:高性能 混凝土
1、前言
高性能混凝土是近期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。挪威于1986年首先对此进行了研究,在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。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。由于高性能混凝土具有综合的优异技术特性,引起了国内外材料界与工程界的广泛重视与关注。十多年来,世界上许多国家相继投入了大量的人力、财力、物力进行该项研究与开发应用,使高性能混凝土技术取得了很大的进展,在原料的选择、配合比设计、物理力学性能、耐久性、工作性、结构性能以至应用技术等方面都取得了既有理论基础又有实用价值的科技成果。
在1993年,美国混凝土学会下属的技术委员会提出一新的高性能混凝土定义:满足工程特殊要求的各种性能,可包括易浇捣而不离析,高长期力学性能、高早期强度、高坚韧性与高体积稳定性,或在严酷环境中使用寿命长久,并且匀质性良好的混凝土。近年来,美国混凝土学会又给出一个文字上较精练的定义:“高性能混凝土是一种要能符合特殊性能综合与均匀性要求的混凝土,此种混凝土往往不能用常规的混凝土组分材料和通常的搅拌、浇捣和养护的习惯做法所获得。”高性能混凝土,开始是用于表征具有高工作度、高强度和高耐久性的混凝土。这种混凝土必须设计成具备高度体积稳定性。为了减少混凝土由于温度收缩和干缩产生的开裂,必须限制混凝土拌合物中的水泥浆含量。Mehta和Actcin提出的高性能混凝土配合比设计方法限定总水泥浆量为混凝土体积的1/3;允许部分硅酸盐水泥用火山灰或有胶凝性的掺合料来代替。A?tcin曾预言:掺矿渣、粉煤灰、硅粉、亚粘土、稻壳灰和石灰石粉的三元混合水泥除了可以使高性能混凝土的制备更经济外,还能发挥它们的超叠作用,改善其新拌与硬化时的性质。
2、高性能混凝土在现代工程中的应用
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%;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,需要非常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。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。
2.1 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。
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:

工程名称

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