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“高性能混凝土”(HPC)这一概念出现于上个世纪90年代初期,由美国标准与技术研究院(NIST)和美国混凝土协会(ACI)在第一次高性能混凝土研讨会上首先提出,它的最初定义为具有所要求的性能及均质性的混凝土。经过十几年的研究,取得了很多的成果。HPC 引入我国,正值基础建设的高峰期,因此HPC更加普遍的被定义为“三高”(高工作性、高强度、高耐久性)混凝土。对国内一些学者将HPC看做高强混凝土这一说法,中国工程院院士吴中伟先生曾指出:建议将HPC的强度下限降低到C30左右,以不损及混凝土内部结构为度,以保证其耐久性和体积稳定性。本文以国内应用比较广泛且极具有市场潜力的中高强混凝土为目标,探讨高性能混凝土最佳配合比及 C40~C60高性能混凝土各方面性能。主要研究成果如下:
1.探讨了高性能混凝土配合比设计方法。以最大密实度理论和胶凝材料优化为依据,集料各组分通过逐级填充的原则,设计中高强度混凝土。采用正交法设计试验,初步确定几个合理配合比,考虑到施工条件、经济指标及环保因素,对最初配合比进行优化,进而确定最佳配合比。再以最佳配合比设计五组试验(以珍珠岩粉,粉煤灰掺量做调整因素),适当微调减水剂掺量来控制工作性能,最终的得到一组基准,四组试验组最佳配合比进行下一步试验研究。
2.研究了掺珍珠岩粉、粉煤灰高性能混凝土的工作性能及力学性能。以泵送混凝土工作性能为主要目标,试验表明,含掺合料各组的高性能混凝土均能达到或优于基准组,且力学性能综合评价高于基准组,以珍珠岩粉、粉煤灰各掺10%一组效果最佳。说明掺合料的加入在不同程度上改善了混凝土各方面的性能。
3.通过试验研究了掺珍珠岩粉、粉煤灰高性能混凝土的主要耐久性能。抗渗试验结果表明,掺矿物掺合料各组混凝土抗渗指标均远高于基准混凝土。用外观、强度及重量损失方法探讨掺珍珠岩粉、粉煤灰混凝土抗酸、碱、盐、海水及淡水的化学侵蚀性能:珍珠岩粉、粉煤灰各掺10%一组抗盐和酸腐蚀最佳,其次为珍珠岩粉、粉煤灰各掺20%组;其他各组稍优于基准组;5%氢氧化钠溶液对掺合料单掺混凝土强度损失均高于基准组,双掺各组与基准组强度损失接近;5%硫酸镁对掺合料混凝土有一定的侵蚀作用,以双掺各20%一组最大,各组对比组强度损失均高于基准组。2倍浓度海水对掺合料混凝土侵蚀破坏作用较小。设计珍珠岩粉、粉煤灰双掺20%与基准组的抗收缩试验中,掺合料的加入可改善混凝土耐收缩性能。180天碳化试验结果表明,碳化深度及强度无明显变化。
4.设计粉煤灰、珍珠岩粉不同掺量的五组较高强度(50~60MPa)混凝土简支梁,通过对各级荷载下受力变形的观测及测量,着重对比讨论其挠度和应变特征。结果表明,掺珍珠岩粉、粉煤灰将明显改善较高强度混凝土构件的抗弯性能。