个人介绍
高铁用高性能混凝土的研究 缪昌文
提供学校: 东南大学
专业大类: 土木工程
专业: 桥梁与隧道工程

预计到2020年,我国要投入20000一人民币用于铁路建设,其中建设12000公里的高铁客运专线,为了满足高铁的耐久性使用,高性能混凝土在铁路建设中率先得到了广泛应用。它以耐久性作为设计的主要指标,针对不同用途要求,对下列性能重点予以保证:耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。为此,高性能混凝土在配置上的特点是采用低水胶比,选用优质原材料,且必须掺加足够数量的掺合料(矿物细掺料)和高效外加剂。

教师团队

缪昌文 教授级高工,博导

单位:东南大学

部门:工程学院

职位:教授

高性能混凝土的技术路线

高性能混凝土是由高强混凝土发展而来的,但高性能混凝土对混凝土技术性能的要求比高强混凝土更多、更广乏,高性能混凝土的发展一般可分为三个阶段:

(1)振动加压成型的的高强混凝土——工艺创新

在高效减水剂问世以前,为获得高强混凝土,一般采用降低W/C(水灰比),强力振动加压成型。即将机械压力加到混凝土上,挤出混凝土中的空气和剩余水分,减少孔隙率。但该工艺不适合现场施工,难以推广,只在混凝土预制板、预制桩的生产,广泛采用,并与蒸压养护共同使用。

(2)掺高效减水剂配置高效混凝土——第五组分创新

20世纪50年代末期出现高效减水剂是高强混凝土进入一个新的发展阶段。代表性的有萘系、三聚氰胺系和改性木钙系高效减水剂,这三个系类均是普遍使用的高效减水剂。

采用普通工艺,掺加高效减水剂,降低水灰比,可获得高流动性,抗压强度为60~100MPa的高强混凝土,是高强混凝土获得广泛的发展和应用。但是,仅用高效减水剂配制的混凝土,具有坍落度损失较大的问题。

(3)采用矿物外加剂配制高性能混凝土——第六组分创新

20世纪80年代矿物外加剂异军突起,发展成为高性能混凝土的第六组分,它与第五组分相得益彰,成为高性能混凝土不可缺少的部分。就现在而言,配制高性能混凝土的技术路线主要是在混凝土中同时掺入高效减水剂和矿物外加剂。

配制高性能混凝土的矿物外加剂,是具有高比表面积的微粉辅助胶凝材料。例如:硅灰、细磨矿渣微粉、超细粉煤灰等,它是利用微粉填隙作用形成细观的紧密体系,并且改善界面结构,提高界面粘结强度。

配比要求

高性能混凝土的配合比应根据原材料品质、设计强度等级、耐久性以及施工工艺对工作性能的要求,通过计算、试搜辛苦调整等步骤确定。进行配合比设计时应符合下列规定:

对不同强度等级混凝土的胶凝材料总量应进行控制, C40 以下不宜大于400kg/m3;C40 ~ C50 不宜大于450 kg/m3; C60 及以上的非泵送混凝土不宜大于500kg/m3,泵送混凝土不宜大于530 kg/m30 配有钢筋的混凝土结构,在不同环境条件下其最大水胶比和单方混凝土中胶凝材料的最小用最应符合设计要求。

混凝土中宜适量掺加优质的粉煤灰、磨细矿渣粉或磁灰等矿物掺合料,用以提高其耐久性,改善其施工性能和抗裂性能,其掺量宜根据混凝土的性能要求通过试验确定,且不宜超过胶凝材料总量的20% 。当混凝土中粉煤灰掺最大于30% 时,混凝土的水胶比不得大于0.45 ;在预应力混凝土及处于冻融环挠的混凝土中,粉煤灰的掺量不宜大于20% ,且粉煤灰的含碳量不宜大于2% 。对暴露于空气中的一般构件混凝土,粉煤灰的掺量不宜大于20% ,且单方混凝土胶凝材料中的硅酸盐水泥用量不宜小子240kg。

对耐久性有较高要求的混凝土结构,试配时应进行混凝土和胶凝材料抗裂性能的对比试验,并从中优选抗裂性能良好的混凝土原材料和配合比。

混凝土中宜适量掺加外加剂,但宜选用质量可靠、稳定的多功能复合外加剂。

冻融环境下的混凝土宜采用引气混凝土。冻融环境作用等级D级及以上的混凝土必须掺用引气剂,并应满足相应强度等级中最大水胶比和胶凝材料最小用量的要求;对处于其他环境作用等级的混凝土,亦可通过掺加引气剂(含气量不小于4% )提高其耐久性。混凝土抗冻性的耐久性指数( DF) 应符合现行行业标准《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范} (JTG/T B07 -0 1 )的规定。引气混凝土的适宜含气量和气泡间距系数应符合规定。

对混凝土中总碱含量的控制,应符合规定。混凝土中的氯离子总含量,对钢筋混凝土不应超过胶凝材料总质量的0.10% ;对预应力混凝土不应超过0.06% 。

混凝土的塌落度宜根据施工工艺的要求确定,条件允许时宜选用低塌落度的混凝土施工。

参考教材


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