浅谈高性能混凝土 班 级： 土木 035 班 主讲人： 马 刚 组 员： 谢莫凡 王育涛 马兴敏

目录 目录 1 引言 2 高性能混凝土的定义 3 高性能混凝土的应用 4 高性能混凝土存在的问题 5 高性能混凝土的发展前景 6 结语

一．引言 随着建筑事业的蓬勃发展和建筑技术的 快速进步, 混凝土在工程中获得了更加广泛 的应用 “ 但普通混凝土在耐久性方面已出现 了许多问题, 种种工程事故, 使人们认识到在 结构设计时, 对使用材料的耐久性应像力学 性质一样予以仔细考虑 “ 城市建设 ! 建筑工程 ! 地下及水下工程 ! 海洋开发与核能工程等, 都 需要大量混凝土, 在许多特种结构中, 对混凝 土的性能提出更高的要求 “ 进入 20 个世纪 90 年代以后高效减水剂和超细矿物质掺合物 的应用, 使混凝土进入了高科技时代, 能按材 料科学的观点与方法, 根据要求设计其性能, 又有客观工程要求, 因此, 高性能混凝土就自 然而然地提出来了 。

二．高性能混凝土的定义： 我国著名的混凝土科学家、中国工程 院院士吴中伟教授对高性能混凝土的定义 为：高性能混凝土是一种新型的高技术混 凝土，是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， 是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。

高性能混凝土之所以成为当前建筑 领域研究的热点，显然与全世界对混凝 土耐久性的需求以及人们日益关心的可 持续发展密切相关。因此从特定的含义 或狭义上说，至少在现阶段，可以将高 性能混凝土定义为以耐久性和可持续发 展为基本要求并适合工业化生产与施工 的混凝土。

《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。 ” 高性能混凝土具有以下特点：高 工作性，高强度，高耐久性。高性能混凝土是 在提高常规混凝土性能的基础上，采用现代混 凝土技术，选用优质原材料，除水泥、水、集 料外，必须掺加足够数量的活性细掺料和高效 外加剂的一种新型高技术混凝土。

三．高性能混凝土的应用 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.

3.1 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：

图表 工程名称 施 工 日期施 工 日期 泵送高 度 m 混凝土强度 等级 外加剂水平 上海宾馆 1981 年 80C30 国内领先 静安希尔顿 1987 年 143C30 国内领先 上海商城 1988 年 C28 木钙国际先进 南浦大桥主塔 1989 年 154C40 南浦 1 号国际先进 杨浦大桥主塔 1993 年 208C50 南浦 2 号国际领先 东方明珠 1994 年 350C40 JRC － Ⅱ D 国际领先 徐浦大桥东主 塔 1995 年 217C50 JRC － Ⅱ D 国际领先 金茂大厦 1997 年 382.5C40 FTH － Ⅱ C 国际领先

3.2 高性能道面混凝土 a. 国外发展情况 1997 年召开的第十六届国际混凝土路面 会议，提出路面设计不仅要提出平均强 度要求，还应提出耐久性要求。在未来 发展方向中提出抗拉强度达 17MPa 的超 高强混凝土，用于铺筑连续的混凝土路 面。提高混凝土道面表面的致密性、抗 渗性都是很重要的，而这是需要通过高 性能混凝土来实现的。

b. 高性能道面混凝土的强度 高性能道面混凝土的重要特征是具有高 抗折强度。使用高性能道面混凝土可以 显著提高道面的承载能力，延长使用寿 命或减薄道面的厚度以降低工程造价。 c. 高性能道面混凝土的耐久性 高性能道面混凝土的主要特征是具有 足够的耐久性，能够抵抗气候和环境的 长期破坏作用，保证在道面的设计使用 期限内，混凝土能够正常工作。

d. 应用情况 应用高性能道面混凝土产生显著的效益： (1) 提高道面承载力； (2) 延长道面使用寿命； (3) 降低工程造价； e. 应用实例 (1) 在美国大约有 70% 的公路采用高性能道面混 凝土：其中北达科他州， 1988 和 1989 年夏天， 用 20000m3 混凝土铺筑厚为 200 mm 的路面， 其水胶比为 0.43 ，水泥用量 100 Kg/m3 、粉煤 灰 220 Kg/m3 ；德克萨斯州的路面示范工程也 成功地采用了这一新材料。 (2) 青藏铁路建设工程中全面推广使用

3.3 海洋混凝土结构 —— 提高港口水工建筑物耐久性研究提出 技术经济合理、便于推广应用的新型海 工高性能混凝土, 大跨桥梁、海底隧道和 离岸采油平台，是这种应用的实例. 如： a 汕头港外深水航道治理工程； b 珠江口 伶仃洋深水航道治理工程； c 青岛、宁 波北仑等港口建成了能靠泊二十万吨级 油轮和矿石船的深水泊位

3.4 免振自密实混凝土 （ Self-compacting Concrete ） 由于免振自密实混凝土具有十分良好的工作性， 使混凝土的填充性、密实性、均匀性得到显著 的提高，成为混凝土技术的一项新的进展而被 列为高性能混凝土一族。免振自密实混凝土是 近十多年来由日本首先研究开发并付诸工程应 用的一项近代混凝土技术。由于免振自密实混 凝土在工程上应用可以取得提高混凝土质量、 改善混凝土施工操作、养活施工噪音以及提高 劳动生产率、加快施工进度降低工程费用等技 术经济效果，近年来世界各国对此给予很大的 重视与关注。日本到 2003 年已有 1/2 的混凝土 工程使用免振自密实混凝土浇注。

顾名思义，免振自密实混凝土是在浇筑 时仅靠混凝土自身的重力而不需要任何 捣实外力而达到自密实、自流平的一种 混凝土。免振自密实混凝土应具有三个 特性： （ 1 ）流动性； （ 2 ）良好的稳定性 —— 不离析； （ 3 ）钢筋和模板中的任何间隙，具有良 好的通过能力，不产生阻塞。

四. 高性能混凝土存在的 问题 配制高性能混凝土的特点是低水胶比并 掺有足够数量的矿物细掺合料和高效减 水剂，从而使混凝土具有综合的优异的 技术特性，但由此也产生了两个值得重 视的性能缺陷： （ 1 ）自干燥引起的自收缩； （ 2 ）脆性。

五．高性能混凝土的发展 前景 国内外的学者和工程技术人员经过 10 多 年努力在高性能混凝土研究上取得了一 定的进展, 其中自密实混凝土和绿色高性 能混凝土是现在研究的重点方向, 现在概 述如下 :

绿色高性能混凝土 绿色高性能混凝土 我国吴中伟院士首先提出了绿色高性能混 凝土的概念, 简单的说绿色混凝土应具有以下特 征 :1) 砂石料的开采应十分有次序, 不应过分破坏 环境 ;2) 应更多地节约熟料水泥, 减少环境污染, 同时提高混凝土的性能 ;3) 更大地发挥高性能的 优势, 减少水泥和混凝土的用量 ;4) 将高性能混凝 土的极限降到 C30, 扩大绿色高性能混凝土的应 用范围如用于大体积水工建筑中 ;5) 集中搅拌和 大力发展商品混凝土, 减少现场搅拌混凝土所产 生的废料, 粉尘, 废水和噪音。

六．结语 随着社会的发展, 高层建筑 ! 大跨桥梁 ! 港口建筑等多种薄形结构大量涌现, 国内 外应用高性能混凝土建造的工程将越来 越多, 由于高性能混凝土的高强度, 高耐 久性和高工作性满足了现代建筑的需求, 必定会得到更大范围的推广和应用, 真正 成为 21 世纪的混凝土 " 。

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