高性能混凝土.ppt

2002年6月,暴雨过后，灞河河水暴涨，陇海线灞桥铁路桥第４ 号桥墩、第３号桥墩、第５号、２号和１号桥墩相继发生塌陷， 造成约１３０多米的铁路桥完全垮塌断裂。桥梁使用时间长、 河道挖砂加剧河床下切及洪水水势浩大，是陇海铁路灞河桥被 洪水冲垮的重要原因。
据了解，在垮桥下方有30多个砂站，每个砂站日存砂可达600 多立方米，往往一天下来，有超过1万方砂石被挖砂人从距离 陇海线不远的灞河铁路大桥屹立的灞河水中掏走。
给水泥在混凝土中重新定位，发挥Βιβλιοθήκη Baidu 作用，克服其缺点，这就是混凝土高 性化过程中必须解决的认识上的误区。
同时应积极开发和利用高贝利特水泥、 EMC水泥等新型高性能水泥，做到低 热、低碱、抗侵蚀、低天然资源消耗、 低能耗、低生态破坏，推动HPC的研 究和广泛应用。
4、混凝土高性能化的思考
1. 高性能混凝土的定义 2. 高性能混凝土与传统混凝土的区别 3. 高性能混凝土的组成与结构
⑵ 波特兰水泥混凝土（塑性、干硬性） 以及钢筋混凝土 1860-1960年间大量的工业与民用建 筑：中低等级居多，耐久性行为不好。 溯本求源：高水灰比、高水泥用量是关键。
⑶ 预应力混凝土的出现 用张拉钢筋对混凝土施加预应力，可以
保证混凝土构件在荷载作用下，既能抗拉 又不产生裂纹，特别是应用高强材料时， 预应力方法最为有效，使混凝土在大跨、 高层等建筑中广泛使用。
⑵ 水泥之过
1）长期以来，重水泥研究，轻混凝土研究， 错误的认为水泥的问题解决了，混凝土的 问题就解决了，不认为混凝土本身是一门 科学和复杂的技术。
2）认为将水泥作为胶凝材料的唯一组分是混 凝土的最佳选择。
3）认为水泥掺加的越多，混凝土的质量越好。 4）水泥带来混凝土高的早期强度，使人们产
生错觉，忽略了耐久性问题。
在混凝土中肆无忌惮地大量使用水泥造成很 严重的后果：
1）没有解决混凝土的质量问题，相反混凝土 的“富贵病”导致大量的混凝土的工程病 害。
2）优质的天然资源被过快地消耗，生态遭到 破坏。
例：①优质天然河砂已很少；②据天津某 单位的勘测表明我国能生产水泥的石灰 石贮量仅为500亿吨，以其作为生产水 泥的原料，按目前水泥产量，仅够生产 水泥40年；③CO2是主要的温室效应气 体，生产1吨水泥熟料约产生近1吨CO2。
混凝土材料满足强度、工作性和耐久性的要求， 完成了一次重要的螺旋式上升。
2、混凝土耐久性与常见病害
⑴ 耐久性问题
常用的普通混凝土的基本缺点之—就是耐 久性不足！
现状： 1) 一般建筑工程的使用年限为50～100年。 2) 不少工程在使用10～20年后即需维修或
重建。
举例
例1：英吉利海峡海底隧道巨型工程使用年限也仅为 120年！
⑴ 水泥之功，功不可没
应该说水泥与现代建筑紧密相连，“没有 水泥，就没有今天的世界”。 水泥－→混凝土－→建筑设计
砂浆－→建筑施工 可以说水泥是一剂灵丹妙药，它使建筑这 个行业完成了一次本质性的跨跃。今天的 大跨度桥梁、海底隧道、高层建筑、水库 大坝都离不开水泥。
水泥之所以如此重要是因为它有优良的 胶凝性能。四大类型矿物，可以在短时间 内水化形成坚强的石状结构，且在大气、 水中稳定存在。应该是一种高能量的人造 材料。经过近两百年的研究、生产与实践， 水泥技术已经相当成熟，是人类改造自然， 从事建设的有力武器。
例7: 2004年沈阳某公路桥行车过程中桥板折裂破 坏。
例8：美国50万座州际公路桥中，20万座已出现 损坏。
例9：美国基建设施工程总价6万亿美元，但由于 混凝土的耐久性不足，每年所需的维修和重建 费用约为3000亿美元。
试设想：如果筹划论 证就花了几十年， 正式施工期限又长 达17年之久的三峡 工程使用50～100 年就损坏，届时又 要重建，这对未来 的社会经济将带来 何等重大的影响？！
国内对高性能混凝土的早期定义
是高性能混凝土应该是高强度、高工作 性、高耐久的，或者说高强混凝土才可能 是高性能混凝土；高性能混凝土必须是流 动性好的、可泵性好的混凝土，以保证施 工的密实性；高性能混凝土一般要控制坍 落度损失，以保证施工要求的工作度；耐 久性是高性能混凝土的重要指标，但混凝 土达到高强后，自然会有较高的耐久性。
当前的大型建设工程――青藏铁路、高速铁 路网、南水北调工程等，耐久性问题关系 重大。蒲心诚教授提出的“大中型永久性 工程的使用年限应提高到500年，重要的工 程应在1000年以上，特别重要的巨型工程 应在2000年以上”的设想既有技术可行性， 又有社会、经济迫切性。超耐久性是我们 的期望，但绝非空想！经过努力是可以实 现的！
⑷ 外加剂带给混凝土的变化
1) 大流动性 2) 补偿收缩 3) 防冻 4) 早强高强 5) 阻锈、缓凝
但与此同时也带来了频繁的开裂，解决 了强度和泵送施工的要求，但是工程病害 和耐久性问题十分严重。
⑸ 矿物细粉的掺加与混凝土的高性能化
1) 矿物细粉的功能 ① 密实结构 ② 胶凝材料低内能 2) 低水胶比、低水泥用量、低单位体积用水量等 技术理念得以成功实践 “外加剂使混凝土进入大流态时代,实现泵送， 而粉体掺合料使泵送混凝土走向成熟”
例2：北京西直门立交桥盐冻破坏一→过早拆除！ 例3：深圳商报报道：北京奥运展览馆工程曾获得鲁
班奖，现已成豆腐渣工程。 例4：南京长江大桥投入使用30年，现已下令外部
汽车禁止通行。 例5: 武汉汉江某桥原设计使用寿命50年，实际使用
10年拆除。
举例
例6: 北京美术馆、人民大学图书馆使用10余年出 现钢筋锈蚀引起的开裂。
高性能混凝土
主要内容
• 混凝土技术的发展过程 • 耐久性与病害 • 水泥的功与过 • 混凝土高性能化的思考
1、混凝土技术的发展过程
⑴ 古罗马的石灰——火山灰混凝土：凝结硬 化缓慢，强度较低。但典型建筑经历2000 多年的流水、雨雪、海水等自然因素作用 至今仍然完整保存。 其性能特点在于： 低强度——低内能——高耐久。
⑵ 混凝土的常见病害
物理病害 化学病害
物理病害
① 混凝土普遍存在的裂缝问题 ② 混凝土的冻融破坏问题 ③ 高速含砂水流对水工混凝土的冲蚀破坏问题
化学病害
① 水泥石所受的各种腐蚀 ② 碱骨料病害 ③ 碳化及钢筋锈蚀
青藏公路三叉河大桥被有害离子侵蚀的混凝土墩
美术馆地下室顶板钢筋锈蚀情况
3、水泥的功与过