高性能混凝土拌和物配制的目标
一般来说，只要保证成型密实、均匀、硬化后无原始裂缝，强度高 的混凝土密实度也高；
目前使用的各种矿物细粉料和减水剂，均可以使强度不高的高性能 混凝土水灰比降低，同时满足工作性要求，而成型密实；
为避免由于温度应力而产生裂缝，要尽量降低水泥水化热和混凝土 内部的温升；
高性能混凝土配制目标
耐
强
工
久
作
性
度
性
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高性能混凝土拌和物配制的目标
1. 耐久性 高性能混凝土配制的目标主要是耐久性，而用于承重
结构，则强度应满足不同构件的要求。换句话说，不论设计 强度是多少，首先应满足结构耐久性的要求。如混凝土结构 一旦侵蚀破坏，会造成巨大损失。
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危 桥 数 量（座） 桥 梁 里 程（延米）
从原材料的选择和配合比上还要尽量降低混凝土的干缩，防止开裂。
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高性能混凝土拌和物配制的目标
2. 强 度 • 强度是建筑设计和混凝土配合比设计的主要依据。 • 高强混凝土具有减小高层建筑底层柱和大跨度桥梁等构
件的断面、降低结构物自重、扩大使用面积等优势。 • 混凝土强度很高时，结构延性的问题就变得突出，必须
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第一章 绪论 第四节 高性能混凝土配合比设计
高性能混凝土拌和物配制的目标 高性能混凝土拌和物配合比参数的选择 确定高性能混凝土拌和物配合比的方法 高性能混凝土配合比设计的计算机化
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高性能混凝土拌和物配制的目标
高性能混凝土是指采用常规材料和生产工艺，能保证混凝土 结构所要求的各项力学性能，并具有高耐久性、高工作性和高体 积稳定性的混凝土。
HILS 功能/结构一体化设计示意图
高防水抗渗功能层 高强结构层 高耐火功能层
高防水功能层 高抗渗功能层
水 土 压 力 方 向
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高性能混凝土拌和物配制的目标
HILS实物模拟图
高防水致密 层
高抗渗保护层
高强结构层
防火抗爆层
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高性能混凝土拌和物配制的目标
界面强化工艺
压印模具
压印效果
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高耐久性 使用过程
高工作性 制备过程
长距离运输、高流态输送
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高性能混凝土拌和物配制的目标
3. 工作性
高性能混凝土拌和物的工作是保证混凝土浇筑质量的关键。
高性能混凝土拌和物具有高流动性、可泵性。若用坍 落度来表示，则其坍落度应大于180mm；要求免振时， 坍落度应大于250mm。
16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000
高性能混凝土拌和物配制的目标
我国危桥数量急剧增加
6.0E+05
5.0E+05
危桥总数 危桥总延米
4.0E+05 3.0E+05
2.0E+05
1.0E+05
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
高性能混凝土拌和物配制的目标
HILS组装
抗渗试验
三环拼装
三环拼装
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高性能混凝土拌和物配制的目标
混凝土渗透性是影响混凝土耐久性重要指标，与混 凝土的内部结构有关，影响因素包括拌和物的均匀性、稳 定性，以及硬化混凝土的密实度、中心质网络的形成、界 面结构、尺寸稳定性和所用原料的品质等。
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时 间（年）
交通部统计图
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高性能混凝土拌和物配制的目标
干燥收缩和碳化反应产生类似的裂缝！
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高性能混凝土拌和物配制的目标
结晶肿胀导致裂缝产生！
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桥塔支柱 上的纵向 裂缝
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梁上的纵向裂缝
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钢筋锈蚀导致裂缝产生！15/70
硫酸盐侵蚀导致裂缝产生16！/70
武汉理工大学本科教学课程
高性能混凝土
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高性能混凝土的组成
10~25% 胶凝材料
水泥
矿物外加剂
水
6~8%
石子
45%
砂子
25~35%
水泥浆
20~40%
骨料
60~80%
为了改善或提高工作性
混凝土外加剂
100%质量比
新拌混凝土
凝结硬化
硬化混凝土
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各组成材料的作用
水泥
• 润滑作用——与水形成水泥浆，赋予新拌混凝土以流动性 • 胶结作用——包裹在所有骨料表面，通过水泥浆的凝结硬化，将砂、石
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各组成材料的作用
外加剂
• 化学外加剂：改善混凝土的性能
缓凝剂 ——使水泥浆凝结硬化速度减慢； 促凝剂 ——使水泥浆凝结硬化速度减慢； 减水剂——减少拌和需水量； 引气剂——在混凝土中引起封闭气孔；
• 矿物掺合料：减少/70
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高性能混凝土拌和物配制的目标
北京西直门桥混凝土裂化实例
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高性能混凝土拌和物配制的目标
美国学者Setter的五倍定律： 节省1美元，多追加5美元（钢 筋锈蚀），多追加维护费用25 美元（开裂），多追加维护费 用125美元（严重破坏）：放大 效应
以武汉长江隧道工程为例，工 程总投资20.5亿元，如果工程 主要结构构件——管片的使用 寿命提高50％，将产生巨大的 社会经济效益
性能 耐久性 使用寿命 混凝土结构服役寿命 国家可持续发展战略
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高性能混凝土拌和物配制的目标
作 用：结构骨架和防水主体，最重要和最关键的衬砌结构构件 性能要求：强度和抗渗性，耐久性和防火性能 成 本：管片制作与安装费用占隧道工程造价20％～30％
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高性能混凝土拌和物配制的目标
改变现有结构体系。
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高性能混凝土拌和物配制的目标
2、 强 度
• 影响强度和密实度的主要因素是水胶比、胶凝材料。受界面的影响， 粗集料粒径、砂率和浆体数量也会对强度有所影响。
粗骨料 过渡区
细骨料 水泥石
混凝土的宏观结构
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高性能混凝土拌和物配制的目标
3. 工作性
现代混凝土的两大特点：
骨料胶结成整体，形成固体
骨料
• 廉价的填充材料，节省水泥用量 • 混凝土的骨架，减小收缩，抑制裂缝的扩展 • 传力作用 • 降低水化热 • 提供耐磨性
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各组成材料的作用
水
• 混凝土中的拌和水有两个作用:
供水泥的水化反应 赋予混凝土的和易性
• 剩余水留在混凝土的孔（空）隙中
使混凝土中产生孔隙 对防止塑性收缩裂缝与和易性有利 对渗透性、强度和耐久性不利