高性能混凝土的物料配置与工艺有哪些要求

高性能混凝土是由美国国家标准与技术研究所(NIST)与美国混凝土协会(ACI)于1990年在美国马里兰州召开的讨论会上提出的：高性能混凝土是具有所要求性能和匀质性的混凝土，必须采用严格的施工工艺，优质材料配制的，便于施工，不离析，力学性能稳定，早期强度高，具有较好韧性和体积稳定性等性能的耐久的混凝土，特别适用于高层建筑、桥梁以及暴露在严酷环境中的建筑结构。高性能混凝土改变了人们一直将注意力集中在不断提高混凝土强度上面的观念，强调了混凝土建筑应具备优越耐久性，以满足建筑物长期使用的需求。近年来，高性能能混凝土以其较高的耐久性，良好的工作性和适宜的强度，在我国得到了较为快速的普及和发展。但随着建筑工程量及混凝土用量的不断增加，涉及混凝土收缩开裂引起裂缝问题的工程事故不断增多，并且大多数发生在混凝土应用面较大的大中城市及大中型工程中。严重影响混凝土建筑的安全性和使用寿命。高性能混凝土具有的良好的混凝土体积稳定性是其高耐久性的主要因素之一。混凝土的抗收缩开裂性能则是混凝土体积稳定性的重要方面。可见，高性能混凝土收缩开裂性能的研究对于解决混凝土开裂等问题，是较为关键且迫切的。

近年来，国内外许多学者及工程技术人员对混凝土抗裂性问题十分关注，并在这方面进行了研究和探索，取得了不少有意义的成果。纵观国内外有关混凝土抗裂性的研究，众多的研究成果对于揭示混凝土开裂原因、寻求解决措施发挥了重要作用。

2目前研究存在的局限性问题

尽管已经做了许多混凝土抗裂性研究方面的工作，但是国内外对这一问题的高度关注只是近若干年才开始，所以对该问题的研究与工程实践还不够全面、深入，要比较解决混凝土工程裂缝问题，尚有许多问题需要研究：

2.1混凝土收缩性能和抗裂性能测试技术研究

我国长期以来，混凝土质量基本上是以强度值的高低来衡量，而忽视其变形性能等方面的问题，导致混凝土的体积稳定性缺乏有效的测试方法和控制指标，混凝土生产厂家在此方面基本上处于无约束状态，也很少做这方面的检验测试工作，指导施工的工法与措施大多数是经验的总结。所以，在混凝土收缩性能和抗裂性能测试技术方面，尚有许多工作需要进行：

2.1.1混凝土收缩性能测试技术

目前有关混凝土自由收缩测试仪无法测量早龄期收缩值（例如我国GBJ82-85中规定的混凝土收缩试验方法[13]）。国标中混凝土收缩的测量方法存在一定的局限性：

2.1.1.1按GBJ82-85规定，只能测量标养3天后的混凝土试件的长度变化，无法反映出早龄期3天内试件的长度变化情况。而这一阶段混凝土、特别是大流动性混凝土的变形性能变化为频繁与复杂，包括塑性沉降收缩、自生收缩、水泥水化的化学收缩以及混凝土表面失水产生的干燥收缩均发生在此阶段。因此了解混凝土早期收缩对于研究早期开裂，以及通过优化结构设计和施工方法以减少早期开裂都具有重要的意义。我国学术界对于混凝土早期收缩的研究还存在一定的局限性，主要是测量手段比较落后、测量方法不统一、没有统一的测试规范、相互之间数据的可比性差，所以应进一步加强该类问题的研究，以期能尽快找出相对统一的办法，指导工程实践。

2.1.1.2我国现行GBJ82-85中混凝土收缩试验方法，一台测试仪多个试件移动测试，造成

测试系统误差大，所得数据难以指导工程实践。

2.2.1混凝土抗裂性能测试技术测试评价混凝土的抗裂性能，不仅要测试混凝土在自由状态下的变形性能，还应测试混凝土在约束状态下的变形性能，后者更接近混凝土在实际工程中的使用状况。目前，国内外检验评价混凝土在约束状态下的抗裂性能的方法主要是圆环法、平板法和棱柱体法。这些方法也都存在着各自有优缺点。

圆环限制收缩开裂试验方法（圆环法）早由MIT（美国麻省理工学院）的RoyCarlson于1942年提出[14]。近几年国内有学者也采用此类方法对混凝土的抗裂性能进行了试验研究。圆环试验方法主要问题是，测试时间长，敏感性差。采用圆环法测试时，试件通常要经过较长时间才会出现初始裂缝，有时甚至因敏感性差而不会出现。

平板法早由Kraai于1985年发明[4]，存在的主要问题是试模制作要求高，可重复性差，结果统计处理复杂。因裂缝产生的无规律性使得无法精确对混凝土开裂进行评价，使其在裂缝的量化与后期处理方面存在不足，而且平板试验方法只能提供部分的不均匀的约束。棱柱体法是20世纪60年代，德国慕尼黑技术大学建筑材料和构件检测研究所的Springenschmid根据道路和水工工程建设的需要，研制的一套开裂实验框架来研究混凝土的开裂趋势[3]。存在的主要问题是，不便于进行现场检测，且仪器灵敏度要求高，造价较高。

总之，长期以来，我国研究混凝土的强度及密实性的工作进行的较多，而对体积稳定性的研究工作则相对较少；并且，由于试验条件及验收标准的限制，在混凝土开裂趋势增加的情况下，大部分混凝土搅拌站等混凝土生产单位在混凝土变形方面的试验工作仍基本不做，从而导致了混凝土在实际工程应用中出现了因其体积稳定性差而引起的混凝土裂缝等问题，影响了混凝土工程质量。因此，进一步深入研究混凝土的变形性与抗裂性测试方法，并在大量研究的基础上，相对统一测试评价方法，是很有必要的。

2.2有关混凝土抗裂性影响因素及影响机理、抗裂性变化规律等方面的研究成果不深入系统，大多是经验的总结，制约了混凝土抗裂性的控制措施研究。

国际上对混凝土的延伸性的研究还很不深入，直接开展开裂试验研究的较少。我国这方面的工作也才刚刚展开，混凝土原材料性能及配合比对其开裂性能的影响不够明确，需要作进一步的研究。目前对高性能混凝土收缩开裂的研究，只是沿用普通混凝土的方法做了一些工作，但对其收缩特点特别是早期收缩特点缺乏足够的认识。且混凝土原材料性能及配合比与混凝土收缩开裂之间的关系还不很明确，使人们无法在进行配合比设计时，把收缩开裂较明确的考虑进去。因此结合商品混凝土系统抗裂性能进行综合分析评价是非常必要的。

2.3高性能混凝土抗裂性的综合控制技术研究方面

高性能混凝土与传统混凝土在原材料、配合比参数、拌合物性能等诸多方面存在着差别，有关传统混凝土抗裂性的研究结果并不能完全移植。截至目前，国内专门关于商品混凝土抗裂性的研究相对还是较少，研究的深度有限，这与我国商品混凝土年用量迅猛发展、抗裂性题日益突出的现状不相适应。其次，专门有关高性能混凝土抗裂性变化规律及变化机理的研究也不完善，从而导致控制其抗裂性的技术措施研究长期停留于难治标、更不治本，控制技术缺乏可靠性、系统性、综合性和全面性[15-16]。

3国内外研究现状综述

3.1国内外混凝土收缩性能测试技术研究现状

3.1.1固定接触式混凝土收缩性能测试方法研究现状

3.1.1.1国内外相关标准中固定接触式混凝土收缩测量方法主要区别与比较

固定接触式测量混凝土收缩的方法，是通过预埋测头或者后粘测头，用与测头接触的测长仪器来测量试件的尺寸变化，是使用为普遍的方法。目前有关固定接触式混凝土收缩的试验方法，各国研究较早，都已经形成相对比较成熟的方法，并且写入各国有关混凝土收缩性能测试方法的标准中，国内主要在国标GBJ82-85[13]、中国交通JTJ270-98、中国电力行业标准DL/T5150-2001；国外主要的混凝土收缩试验标准，主要有美国ASTMC157/C157M-2003，欧洲EN标准草案EN480-3，英国BS标准BS1881：Part5，日本JIS标准JISA1129：2001[21-27]等。

各国标准混凝土试验方法中都有测量混凝土长度变形的内容，都是侧重对混凝土自由收缩进行测量的试验方法。各国标准中所用仪器也存在着一些差异，美国ASTMC157采用比长仪进行测量；英国标准受美国的影响较大；日本JISA1129提供三套测量方法来测量混凝土试件的变形。欧洲采用接触式传感器来测量。我国国标采用卧式收缩仪来测量混凝土的收缩。

(1)初始长度测量时间与恒温恒湿条件

在试件初始长度测量时间方面各国的标准差异很大：我国国标取在3天龄期（从加水搅拌开始）；美国ASTM选用23±0.5h拆模，然后浸入23±0.5℃饱和石灰水中，30min后取出初测；欧洲EN480-3采用水养护三天拆模，立即测量；日本JISA1129，24h拆模后初测，水养7天再测，以7天测值为基准值.目前各国混凝土试验标准中的恒温恒湿条件，温度方面差异不大；湿度方面，国外取值一般在50±5%，我国国标和交通、水电标准的湿度取值60±5%，取值相对比高。

(2)测长变化仪器原理

1）百分/千分表

我国标准中收缩仪的测长原理基本上是使用百分表或千分表来测量长度变化，收缩仪基本是卧式结构。美国ASTMC157，英国BS1881试验方法使用的比长仪也是使用千分表来测量长度变化，都属于立式结构。千分表测量长度变化，优点在于人工测量，易于操作，设备经济，直观；不足在于需要被测体有一定强度，试验测量受条件影响较大。

2）应变计（我国电力行标DL/T5150-2001测自缩，日本JISA1129）

优点在于精度较高，而且数字显示，不受人为因素影响；不足在于无足够强度，弹性模量低，应变计与混凝土无法同步变形，无法保证测量初期应变计与混凝土成为一个整体，造价较高，无法重复利用；

(3）国家标准GBJ82-85收缩试验方法在以下几个方面存在问题

1）收缩的初测时间

应用GBJ82-85规定，在试件标养3天并且拆模后测量体积变形的方法，只能测量从标室移入恒温恒湿室开始，试件的长度变化，无法反映出早龄期3天内阶段的长度变化情况。对于某些水灰比较低的高性能混凝土，早期自收缩在1天龄期（龄期从搅拌混凝土加水时算起）已经开始产生，并且很大部分都是在这期间产生的。目前收缩的测量方法也无法反映出类似混凝土的真实体积变形。因此GBJ82-85常规收缩试验的测定值，并不包括初始的早龄期收缩值，因此对设计和研究造成一些不利的影响。国外标准收缩试验方法中，同样存在类似的问题。

2）混凝土收缩测量仪器

国标采用混凝土收缩仪(带有百分表或测微器)测定收缩，但是这种方法不仅精度低，而且无法测量混凝土早期的收缩。

3）操作混凝土收缩仪测定收缩率时，系统误差较大

GBJ82-85收缩试验方法中，测长仪器采用混凝土收缩仪，该仪器并非固定，在操作中，同一台收缩测试仪，多个试件测试时，受到多次搬动操作以及环境的影响，造成测试的系统误差较大。

混凝土机械设备相关问答

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