521--绿色高性能混凝土技术总结(GHPC)

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绿色高性能混凝土技术
目录
一、绿色高性能混凝土基本概念 二、 GHPC对原材料的选择 三、GHPC的性能 四、典型工程应用
一、绿色高性能混凝土基本概念
1.1、绿色高性能混凝土(Green High Performance Concrete,简称GHPC)的定义: GHPC是指采用先进的现代化砼技术,在妥善的质量 管理条件下,尽量少占用天然资源和能源,大量使 用工业废弃物和城市垃圾制成的具有优良耐久性、 工作性和经济适用性的砼;GHPC被认为是今后砼发 展的方向。
为可用的再生砼骨料,减少对天然砂石的开采。
GHPC在选择原材料时,更加注重于选用不破坏环境、节约资源与能源的材料,尤其是
选用经过资源化处理的工业废渣及建筑垃圾。同时,更加注重于选择高性能化学外加
剂及优质水泥。
1、水泥
1.1目前我国水泥存在的主要问题: 1.1.1水泥比表面积较大,导致与外加剂相容性差及使砼具有更大的开裂敏感性; 1.1.2水泥早期强度较高,导致砼强度长期增长率低甚至倒缩; 1.1.3不控制碱含量、氯离子含量。不检测开裂敏感性; 1.1.4出厂水泥温度太高,难以控制砼结构中的温度应力。
1.4、塑性收缩: 砼成型后尚未凝结硬化时属塑性阶段,在此阶段由于表面失水而产生的收 缩,称为塑性收缩。
2、强度 2.1影响砼抗压强度的因素 2.1.1水泥石的强度 2.1.2水泥石与骨料的粘结强度 2.1.3骨料本身的强度 2.1.4搅拌与振捣效果 2.1.5养护条件(主要是温、湿度) 2.1.6龄期 2.2对强度的大多数影响因素可由预拌砼生产企业控制,但不
4.2.1、水泥
在相同条件下,水泥成分中对减水剂的吸附性大小依次为C3A>C4AF>C3S> C2S。若水泥中C3A、C4AF含量较大,则大量减水剂被其吸附,占水泥成分较 多的C3S和C2S就显得吸附量不足,动电电位显下降,导致混凝土坍落度有较 大损失。所以水泥中C3A、C4AF含量较高的混凝土坍落度损失较大,反之较 小。 根据这个原理,我们将选择C3A及C4AF含量较低的水泥来生产C75高强混 凝土。在经过了公司多年的使用经验、市场走访和大量试配验证后,决定选 用都江堰都江堰拉法基水泥有限公司生产的P.O42.5R水泥 。
四、典型工程应用
四、典型工程应用
4.2.4、外加剂
对现使用的泵送聚羧酸盐系高效减水剂进一 步改进,达到了控制C75高强混凝土的各种 质量指标。该泵送剂减水率达30%以上,与 拉法基P.O 42.5R水泥适应性良好。其显著特 点为配制的混凝土流动性及抗分离性良好, 混凝土拌合物在2h之内坍落度几乎无损失。
硅灰
1.硅灰在混凝土中的作用:硅灰能够填充水泥颗粒间的孔隙,同时
与水化产物生成凝胶体,与碱性材料氧化镁反应生成凝胶体。 其在混 凝土中的具体作用有以下几点: 1、显著提高抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能。 2、具有保水、防止离析、泌水、大幅降低砼泵送阻力的作用。 3、显著延长砼的使用寿命。特别是在氯盐污染侵蚀、硫酸盐侵蚀、高湿 度等恶劣环境下,可使砼的耐久性提高一倍甚至数倍。 4、是高强砼的必要成份,已有C150砼的工程应用。 5、具有约5倍水泥的功效,在普通砼和低水泥浇注料中应用可降低成本.提 高耐久性。 6、有效防止发生砼碱骨料反应。
粉煤灰
1.作用:粉煤灰在混凝土生产中起到的作用主要有: 1.减少混凝土水泥用量,降低成本 2.粉煤灰颗粒的“滚珠”效应,提高混凝土工作性
能,即扩展性。 3. 粉煤灰的“火山灰”反应较慢,减少混凝土内部
因水化产生的热量。 4. 粉煤灰在水泥水化后期(一般超过28d)的次级水
化反应可以提高混凝土的密实度,降低渗透性。
由于新拌砼的工作性内涵较复杂,并依赖于建筑的类型、浇筑、捣实和抹 面的方法,所以目前尚没有一种能够全面有效地反映砼拌合物工作性的 测定方法和指标。目前通常采用塌落度法来测定新拌砼的流动性,并辅 以其他方法或经验,结合直观观察来评定其黏聚性和保水性,从而综合 判定其工作性。
1.2、塌落度损失:塌落度损失是指新拌砼的稠度随着时间的流失而逐渐减小, 塌落度损失是所有砼的一种正常现象。
4.2、原材料的选择 C75等级混凝土由于强度较高,水泥用量较大,导致早期水化热大,其 早期自收缩也较大,因此较大尺寸的混凝土构件产生自收缩微裂缝或 开裂的风险较大。同时高层泵送要求混凝土拌合物具有良好的工作性 能。C75等级混凝土由于粘度较大,将导致泵送时泵压增大,泵送变 得较困难。这样就要求我们对原材料的选择更加严谨,我们也做了大 量的工作来决定原材料的选用。情况如下:
GHPC的性能:指采用先进的现代化砼技术,在更多地掺入工
业废渣为主的掺合料、节约水泥熟料、尽量少占用天然资源和能 源,大量使用工业废弃物或城市垃圾制成的砼的性能,包括具有 良好的新拌砼性能、满足结构设计的强度、优良的耐久性和体积 稳定性等。
1、新拌砼的性能 1.1、工作性:
在土木工程建设过程中,为获得密实而均匀的砼结构以方便施工操作(拌 和、运输、浇筑、振捣等过程),要求新拌砼必须具有良好的施工性能, 如保持新拌砼不发生分层、离析、泌水等现象,并获得质量均匀、成型 密实的砼。这种新拌砼施工性能称为新拌砼的工作性。
2、GPHC对骨料的选择:
2.1粗细骨料应级配良好、粒形尽量接近等径状,针片状颗粒不超过骨料 总质量的15%;其他技术指标满足砂石的质量标准要求。
2.2大量使用人工砂、尾矿骨料及建筑垃圾再生骨料。 2.3对于C50~C80的混凝土来说,石子本身的强度并不是最重要的,而应
注意其级配、粒径、粒形和表面状况等。 2.4石子选择标准:清洁、颗粒级配良好、粒形尽量接近等径状,针片状
3.2、减少收缩的常用措施:
3.2.1.合理选取水泥,采用低水化热水泥,并尽量减少水泥用量。 3.2.2.尽量减少用水量,掺加足够的矿物掺合料,降低水胶比。 3.2.3.选用热膨胀系数低,弹性模量高、级配与粒形良好的骨料。 3.2.4.正确选用外加剂。 3.2.5.在搅拌前预冷原材料。 3.2.6.合理分缝、分块、减轻约束。 3.2.7.在混凝土中埋冷却水管。 3.2.8.表面绝热保温,调节表面温度的下降速率。 3.2.9.初凝前采取覆盖等养护措施。
尤其要强调,对商品砼实行“及时而充分”的湿养护,且在初凝前进行二次抹 压,可极大地降低砼早期开裂的风险。
4、耐久性 4.1 指混凝土暴露在使用环境下抵抗各种物理和化学作用破坏的能力。
混凝土的耐久性是一个综合性概念,它包括抗渗性、抗冻性、抗侵 蚀性、抗碳化性、抗碱骨料反应、抗氯离子渗透等方面。
4.2 提高混凝土耐久性的主要措施 4.2.1减少拌和水及胶凝材料浆体的用量。 4.2.2降低水胶比。 4.2.3合理选择水泥品种。 4.2.4选择合理的矿物掺合料及用量。 4.2.5掺用引气剂。 4.2.6控制砼总碱含量和氯离子含量。 4.2.7加强砼生产与施工过程的质量控制。
成分。 2.3.6目前较为优良的是聚羧酸盐系高性能减水剂。
2.4、矿物掺合料 2.4.1作用: 2.4.1.1减少水泥用量;改善砼的工作性; 2.4.1.2降低水化热;增进后期强度; 2.4.1.3改善砼的耐久性能:改善砼的内部结构,提高抗渗性和抗腐蚀能
力;抑制碱骨料反应等。
2.4.2主要品种:粉煤灰、磨细矿渣粉、硅灰、磨细天然沸石粉、超细石 灰石粉等。
应忽视施工过程尤其是对砼养护过程的控制;如施工振捣 后对砼构件完全不加以养护,即构件完全在空气中自然养 护,极端情况下,至28天龄期后,其强度有可能只能达到 标养强度的50%左右。
3、体积稳定性(收缩及开裂)
3.1、影响砼收缩及开裂的主要因素 3.1.1水泥用量及品种 3.1.2骨料用量及质量 3.1.3水胶比 3.1.4外加剂 3.1.5环境条件
颗粒与不规则形状颗粒尽量减少。
细 骨 料 标 准
粗 骨 料 标 准
2.3、优良化学外加剂的作用
2.3.1能降低砼的收缩率,显著改善砼的体积稳定性及耐久性; 2.3.2砼塌落度保持性能优良,对于商品砼的长距离运输较为有
利; 2.3.3与不同水泥和掺合料的相容性良好,可适当增加砼中的掺
合料掺量,有利于降低水化热; 2.3.4对钢筋无锈蚀作用; 2.3.5含碱量极低,无氯离子。生产及使用过程中无甲醛等有害
磨细矿渣粉
1.混凝土中掺入矿粉的意义:利用矿粉和粉煤
灰等活性混合材相复合,部分取代水泥配制混凝 土,可以充分发挥二者的”优势互补效应”。粉 煤灰和矿渣粉复合掺加,两种材料的火山灰效应、 形态效应和微集料效应相互叠加,形成”工作性 能互补效应”和”强度互补效应”,使混凝土具 有良好的抗渗性和可泵性。不仅节约水泥,降低 成本,而且变废为宝,物尽其用。生产绿色商品 混凝土,符合环保和可持续发展的要求。
1.2.2 .4、具有某些特殊功能:如超早强、低脆性色高性能混凝土基本概念
1.3、绿色高性能混凝土的主要特征 1.3.1更多地掺加以工业废渣为主的掺合料,控制和减少水泥熟料的
用量; 1.3.2更大地发挥砼的高性能优势,提高砼的耐久性,延长建筑物的
使用寿命,使材料和工程充分发挥其功能; 1.3.3采用先进生产工艺,对大量建筑垃圾进行资源化处理,使之成
1.2水泥选择的标准
1.2.1水泥比表面积不宜太大,应控制在350m2/kg以下; 1.2.2控制水泥孰料的矿物组成。从耐久性角度来看,应尽量降低C3A和C3S的含量,适
当增加C2S的含量。 C3A不超过6%, C2S应大于20%。 1.2.3水泥中的碱含量应控制在0.6%以下; 1.2.4水泥的出厂温度应控制在65℃以下。 1.2.5水泥的标准(P.O42.5R):
1.2.2“高性能”主要可概括为应具有下列某项 或多项优良性能:
1.2.2 .1、优良的施工性能:能在正常施工条件下保证砼结构的密实 性和均匀性,并尽量降低振捣噪声和密实能耗。
1.2.2 .2、强度高:尽量减少肥梁胖柱,并要考虑到建筑的美学效果 和结构挠度以及功能等方面的要求。
1.2.2 .3、高耐久性:在一般环境或存在腐蚀介质的环境中,砼具有 良好的耐久性能。
拌合用水
砼拌合用水是建筑用水的主要部分之一,在各行 业中属于用水大户。
搅拌站循环水一般为废弃砼经过砼砂石分离机清 洗分离之后产生的含有部分胶凝材料的废水,也 包含清洗砼车的废水及少量回收的雨水。循环水 不能直接排放。为了保护环境,必须对这些废水 加以回收利用。
我公司近几年已开展了搅拌站循环水用于生产砼 的试验及应用工作,且已将循环水大量应用于实 际生产砼中。
坍落度损失原因:主要认为是从以下两点引起:一是水泥颗粒物理凝聚是 主要原因,即水泥水化后,由于溶剂化固体颗粒靠近时发生相互作用立 即生成水泥胶凝体的凝聚结构;二是硅酸盐水泥在浆体在形成钙矾石和 水化硅酸钙等水化产物的同时,逐渐变稠、凝结的作用。
1.3、离析和泌水: 在新拌混凝土中,粒径不同、密度各异的各组成材料趋于各自的不同运动 产生分离的现象;新拌混凝土中,固体颗粒在重力作用下沉,与此同时 水分向混凝土表面迁移,从而在砼表面集聚一些水分的现象。由于砼的 非匀质性,泌水是一种正常现象,只是要控制其泌水量。
4.1、工程概况:
高达210米的大楼主楼剪力墙、柱及核心筒体混凝 土强度等级为C75~C45。当混凝土强度等级高于 C60后,通常其拌合物的粘度会增大,流动性能降 低,导致泵送变得较困难。尤其是泵送的高度增大 (垂直高度超过100米)后,该类混凝土在泵送时 通常出现泵的液压系统工作压力偏高,泵送速度减 慢,易堵管等。然而此工程C75等级砼最高泵送距 离为103m。此外,该类混凝土通常还存在早期水 化热偏大,3天龄期之内自收缩较大等缺点。如不 对上述缺点加以改善,在生产该类混凝土时将容易 导致质量事故的发生。
1.2、GHPC包涵两层含义:“绿色”和“高性能”。
一、绿色高性能混凝土基本概念
1.2.1“绿色”主要可概括为: 1.2.1.1、 节约资源、能源。 1.2.1.2、不破坏环境,更应有利于环境。 1.2.1.3、可持续发展,既满足当代人的需求,又
不危及后代人满足其需要的能力。
一、绿色高性能混凝土基本概念
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