文档介绍：高强混凝土技术研究
[摘要]高强混凝土越来越多的高层建筑中使用,它相对于普通混凝土,具有明显的技术优势:不仅可以减小混凝土结构尺寸,减轻结构自重和地基荷载,节约用地,减少材料用量,节省资源,降低施工能耗,而且能够提高混凝土结构的耐久性能,延长建筑物的使用寿命,减少结构维护和修补费用。但是高强混凝土也存在着不足之处,由于自身组成材料以及使用环境的影响,在特定的条件下,高强混凝土表现出极高的脆性、开裂敏感性、高温爆裂等。制备高质量、高性能的高强混凝土离不开科学的配合比设计,与其组成材料,如水泥、集料、水、矿物掺和料及外加剂等有着密闭可分的关系。高强混凝土的施工可分两个方面:一方面是搅拌站的生产施工,包括了高强混凝土的原材料、制备工艺与运输;另一方面是工程现场的施工,涉及到高强混凝土的浇筑与养护。因此高强混凝土施工中质量控制亦可分为两个方面:一方面是高强混凝土制备和运输阶段中的质量控制;另一方面是现场浇筑与养护阶段的质量控制,两者密不可分。
[关键词]高强混凝土发展与应用优缺点原材料配合比设计施工浇筑要点养护措施
1高强混凝土的发展与应用
20世纪40年代以来,随着水泥品种的改善和化学外加剂的使用,混凝土强度一直在稳步提高。20世纪60年代美国的建筑工程中已经普遍采用强度等级为C30的混凝土,后来普通减水剂的使用,将混凝土强度提高到了C60。到70年代初,日本首次使用高效减水剂制备出强度达到C90的混凝土。我国在20世纪60年代也开始了对高强混凝土的研制工作。但由于当时配制的高强混凝土水灰比小,干硬度大,给施工带来困难,推广应用受到限制。近年来,高标号水泥和高效减水剂的研制和生产,为普通条件下配制高强度混凝土提供了有利条件,近十年来随着商品混凝土的发展和推广,高强混凝土在桥梁工程、高层建筑、港口海洋工程等领域的应用实例愈来愈多。目前西方发达国家结构物设计强度普遍达到C50- C60,而我均在C30左右,在大城市应用较多的也就是C30-C40。
正是由于人类对建筑物高度的不断挑战,才使得高强混凝土有了突飞猛进的发展。在我国,应用高强混凝土的超高层建筑有很多,建成于1997年的上海金茂大厦高88层,,采用C60高强混凝土, 米。建成于2008年的上海环球金融中心高101层,高度为492米,采用C60高强混凝土。2009年底建成的广州国际金融中心高103层,,采用C60 ~ C100高强混凝土,施工时将C100高强混凝土一次性成功泵送到411米高度,创造同类混凝土泵送新高度。2010年施工的合肥天时广场二期工程主框架柱采用C80高强泵送混凝土,该工程为框剪结构,地下一层、地上32层,结构高度80多米,混凝土28d 强度均达到90MPa以上,应用效果良好。2014年
上海中心大厦工程挑战620米超高层泵送混凝土,采用的是C100的超高强度混凝土,创造了混凝土超高泵送新的世界纪录。此外,国家大剧院采用C100高强混凝土、中央电视台新办公大楼采用C60高强混凝土、广州新电视塔采用C80高强混凝土。高强混凝土在我国工程中的应用不乏很多成功的实例,但是据初步估计,我国超过C60 的高强混凝土累计用量不足年产量的1%。而大部分混凝土的强度等级以C30 为主。也就是说,我国虽然掌握了高强混凝土技术,但未能得到很好的推广,未能发挥其技术、经济优势和应有的社会、环境效益。
2高强混凝土的优缺点
根据《高强混凝土应用技术规程》JGJT 281-2012规定,强度等级不低于C60的混凝土为高强混凝土[1]。与普通混凝土相比,高强混凝土具有以下特点:
(1)强度高,变形小,适用于大跨、重载、高耸结构;
(2)耐久性和抗渗、抗冻性好,能承受恶劣环境条件考验;
(3)流动性好,可泵送性好,低塌落度损失;
能减小截面尺寸,大大降低结构自重和提高结构刚度。
高强混凝土有很多优点,但也有不足之处。
混凝土属于脆性材料,随着强度的提高,弹性模量增高,脆性也在提高,这样易于开裂和突然破坏。随着高强混凝土的推广应用,其脆性问题愈显突出,是目前工程界重大技术难题之一。当混凝土的应变达到3‰时,普通混凝土的承载能力仍能保持一半以上,但同样的应变值对于高强混凝土,实际承载力已近于零,即此时在高强混凝土中可观察到裂缝的形成
[2]。
高强混凝土的开裂敏感性明显超出普通混凝土。造成开裂的原因很多,与材料性能有关,也与结构荷载有关,还与所处环境有关。开裂的影响因素主要包括外界气温变化引起的变形、水泥水化