高性能混凝土性能

高性能混凝土性能

讲授目录

HPC的性能相对于传统混凝土而言当然应当是优异的。我们分以下几个方面来讨论。

高性能混凝土的工作性

高性能混凝土的体积稳定性

高性能混凝土的耐久性

高性能混凝土的力学问题

高性能混凝土的高温性能

一、高性能混凝土的工作性

高性能混凝土的优良工作性，既包括传统混凝土拌和物工作性中的流动性、黏聚性（抗离析性）和泌水性等方面，又包括现代混凝土为适应泵送、免振等施工要求而要求的大流动性、坍落度保留好等方面。

为使硬化后的混凝土具有较高的强度和密实性，与普通混凝土相比，高性能混凝土中胶凝材料用量可能增大，除水泥外，往往还要加入1-2种矿物外加剂，同时使用高效减水剂，在较低水胶比下获得高流动性，因此拌和物的黏性增大，变形需要一定的时间。

高性能混凝土的流变性仍近似于宾汉姆体。可以用屈服剪切应力和塑性黏度两个参数来表达其流变性能，而在实际工程中采用变形能力和变形速度来反映高性能混凝土的工作性更为合理。

新拌混凝土的流变学参数

用宾汉姆体描述新拌混凝土流变学特性时，屈服值（屈服应力）是最重要的参数。屈服值是使材料发生变形所需的最小应力。坍落度值越小，表明混凝土拌合物的屈服值越大，在较小的应力作用下越不易变形。

影响混凝土屈服值的主要因素有用水量和化学外加剂。

②塑性黏度

是反映作用应力与流动速度之间关系的参数。坍落度大致相同，塑性黏度大，混凝土拌合物流动和变形速度慢。

胶凝材料用量多的混凝土，其塑性黏度有增大的趋向。特别是使用塑化剂减少单位体积用水量时，黏性较不掺塑化剂且坍落度相同的混凝土拌合物明显增大，造成泵压增大，可泵性变差。

高性能混凝土工作性的测定方法

坍落度与坍落流动度

V型漏斗试验

U形充填性试验装置

J-环试验

L形流动仪及测试指标试验

高掺量粉煤灰HPC的工作性比基准混凝土会有

很大程度的改善和提高

高掺量粉煤灰HPC选用的粉煤灰一般属优质灰,粒度细、比表面积大、玻璃微珠含量高,能起到分散水泥颗粒絮凝体和对混凝土混合料的润滑作用。

由于优质灰烧失量小,需水量小,因而在单位用水量不变的情况下,在一定范围内随掺灰量增加,这种润滑作用大大加强,使得混合料的流动性增强,坍落度增大,坍落度损失减小。

粉煤灰的细微颗粒在水泥浆体中还能较好地吸附水并扩散水层形成凝聚结构,从而限制固体颗粒下沉和水上升,减少混合料的泌水量。在一定范围内随着掺灰量增加水泥浆体中的吸附水、扩散水层和形成凝聚结构的作用加强,使混合料的泌水减少,粘聚性和保水性变好。粉煤灰比重较水泥轻,其在高掺量粉煤灰混凝土中胶凝材料数量要比基准水泥混凝土多,而胶凝材料的浆体体积增加,将使混凝土有较好的塑性和粘性坍落度损失也会随着掺灰量增加而改善。

硅灰和磨细矿粉对复合胶凝材料浆体

流变性能的影响

在水泥中加入10%的硅灰可以显著增大浆体的屈服剪切应力和塑性黏度。

磨细矿粉对浆体的影响是屈服剪切应力明显增大,而塑性黏度显著减少。

掺加磨细矿粉的细度不宜过高，宜为比表面4200cm2/g-4500cm2/g 。

二、高性能混凝土的体积稳定性

低水胶比与矿物细粉掺和料的大量掺入使高性能混凝土的硬化结构与普通混凝土有很大不同，反映在体积变化上就是自收缩大，主要发生在早期；水分向周围环境散失而引起的干燥收缩相对来说较小。强度等级高时温度收缩比较大。高性能混凝土的早期收缩大、早期弹性模量增长快，抗拉强度并无显著提高，比徐变变小等因素共同导致了高性能混凝土，特别是高强混凝土的早期抗裂性差。

由于水泥石内部的自干缩而产生的收缩.高性能混凝土的水胶比低:当低于0.3.时水泥石中的水泥不能完全水化，在凝结硬化过程中，末水化的水泥进一步水化时。吸取水泥石中毛细孔中水份。使毛细管产生自真空，在毛细管内部产生负压，从而使硬化水泥石产生自收缩。自收缩应力大于水泥石的抗拉应力时。水泥石(或混凝土)产生裂纹。水胶比越低，掺合料越细时，这种情况越严重。

高性能混凝土由于自干缩并由此产生的自动收缩使混凝土产生早期裂纹，与长期的干燥收缩是不同的，必细把两者区别开来，才能了解高性能混凝土开裂的本质并采取相应的借施。自收缩主要发生在3 d内, 1d内自收缩愈大。

这种裂纹可以通过尽快地给混凝土提供附加水而得到降低。

混凝土自收缩影响因素

水泥的矿物成分与水泥类型

水泥继续水化是自收缩的根本原因。C3A的影响最大。

水胶比

水胶比越低，自收缩越大。

矿物细粉掺和料

组成、活性、细度与自收缩大小有密切关系。

集料

集料起骨架作用，对限制自收缩有利。

初凝后尽可能快地脱模，而且立刻用水养护混凝土的表面。

混凝土浇注入模后，尽快用水养护各个表面。

为了抑制自收缩必须重视早期养护,初凝后立即用内衬塑料绒钢模或透水模板供水。

用饱水轻质多孔集料或多孔活性细掺料进行“自养护”。

掺加粉煤灰或掺入适量的可控制膨胀速度的膨胀剂、保水外加剂和减缩剂。

选择适宜的水泥品种，尽可能选用低C3A和C4AF，高C2S的水泥。

改善高强高性能混凝土收缩性能的措施

1.低掺量的钢纤维能有效阻止混凝土中裂纹的扩展，明显降低混凝土的收缩开裂趋势。

2.粉煤灰对高强高性能混凝土的收缩有明显的降低作用，抗开裂能力明显提高。

3.UEA-H膨胀剂掺量为6-8%时，能够起到很好的补偿收缩效果。

4.减缩剂SRA的掺量为2%时高强高性能混凝土的3天和28天总收缩分别减少41%和27%。

三、高性能混凝土的耐久性

混凝土的耐久性是它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，它包括的内容很多，如抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化性、抗碱集料反应、抗氯离子渗透等方面。