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1、第期建筑结构年月编者按本讲座主要根据 法国主编 的年增订版编写的。新版分三部分材料、衬久 性和工程,包括法国、加拿大和瑞士等国家篇文章,内容丰富,可能代表这方面最 新研究成果。经编纂,本讲 座共分讲,供国内同行参考。除绪论第讲作 总的概述外,还包括材料第讲、工程特性第一讲和耐久性第一讲,最后介绍 国外若干工程实例第讲,内容不到原书的。为了读者 查 阅 资料方便起见,每讲后也 列出原作的主要参考文献。高性能混凝土讲座第一讲绪丁大钧东南大学土木系南京 提要简单介绍高性能混凝土概况及高性能混凝土的微观结构。关祖词 高性能混凝土硅粉收缩徐变渗透耐久性碳化碱一骨料反应一、研究应用概况工程中应用的 混凝土
2、 强 度 在不断提高。美国年在芝加哥建造的层、高的湖滨塔楼采用的混凝土强度必、高圆柱体抗压强度 为年在芝加哥建造的洲际广场大厦层、高,采用的混凝土年 建 造 密芝安巧层附属建 筑,采用二的混凝土而年在西雅图双联合广场大厦中采用了的混凝土天强度,水胶比为,并采用高强的“冰川”骨料加硅粉 制作。丹 麦 制 成 的 高强 混凝 土强度达,在密筋混凝土 中则 可能达。至于高强混凝土的界 限有随年代而增大的取法,笔者认为从商业角度出发,这是可以的,但作 为结构材料,似应从力学性质来划分为宜。日本大学用不锈钢细骨料制成强度的砂浆,爱 知工业 大学 用天然 骨料制成强度为的混凝土。我国已制成强度达的硅粉灰砂
3、浆用铁矿砂 及强度在以上的混凝土东南大学用镇江石灰石加硅粉制成强度 为的混凝土,。国外在建 筑结构 中采用的混凝土强度在以下,更高强度 的混凝土 主要为了制作各种模具和工具。马来西亚建的世界最高的双塔楼混凝土建筑较现在的美国钢结构塔楼高,根塔柱和根 裙 柱从下 向上也只采用,和混 凝土。该 双塔楼 计划年月建成。近些年来,在国外对混凝土有这样的看法,即宁可高性能而不是高强度。因此在研究高强混凝土不久,法国、美国和加拿大等国家积极开展了高性能混凝土的研究。在高性能混凝土 中除掺入 高效能塑化剂外,一般还掺入硅粉,水对水泥和硅粉之比即水胶比一般在一范围 内,其和易性仍用坍落度鉴别。高性能混凝土除具
4、有较高或高 的力学性能,如较高或高的抗压强度,高的抗拉强度,较高的弹性模量,高的握固强度,同时具有高的耐久性,如抗碱一骨料反 应,抗外部侵蚀和抗碳 化性 能都较好。有时按工程需要并不要求强度很高,甚 至低于高强混凝土标准,但要求具有其它方面的高性能。考察座在全 世界建造 的结构将证实在应用方面的真实性,但是通过唯 一 的高抗压强度标准来观察这些结构表明,从经济观点选用的理由只有巧一。换言之,并得 出结论,必须记住结构费用应包括基 本构成材料 的费用,但 也应包括建筑的设备以及养护和在使用寿命期间必需的相应费用的总和。采用的真实优点只能根据上述各种费用的总和来考虑。在各种结构 中采用的要求其材性
5、 的改进大致可分述如下桥梁短期强度,和易性,耐久性,迟缓变形收缩、徐变和强度 近海结构耐久性,抗压和抗剪,和首先硅粉起填充料的物理作用。全部固体颗粒被高效塑化剂很好分散而 不泌水。在水泥水化中,硅粉球体为水泥 水化物的核 晶作用的 晶格点,而后反应为凝硬材料,形成一匀质和类似非晶体或微晶体的一一图。硅粉的化学组分衰硅硅粉粉比比面积扩动动,化化化学学学从组组组分分分曦曦碱碱碱碱碳碳碳碳碳碳碳碳碳碳硅粉的主要化学组分为,占以上,还有少量其他组分,而各种硅粉的级配也是不同的。表和图分别示种硅粉的化学组分及其级配。无宏观缺陷水泥水泥浆的稠化增加抗压强度,但材料仍然表现为低的抗弯强度。有两类水泥孔隙 体
6、积孔隙,即毛细孔隙长度。空隙,亦即裂缝。根据断裂力学理论,裂缝伸展标准为。一互卫卫迎爷兰些“上塑,式中,。为弹性模量。为时断裂能。为裂缝长度。因此出现提高强度的两种可能性,即减少毛细孔隙或减小裂缝长度。当时,后一途径可提高抗弯强度,这一方法生产出水泥。在口口口州口少少卜口眨州忙忙巨二二仁一丰 丰一一卜一一一、双万万隆闷之,一一乍尧苏苏称称盆匕匕滋 耳全一一一气气叹眯卫 又 二二臼 到、,一一一一一一一、卜卜加至至汉划一,、一一一一介介坦坦、一一一一川川二又又一、一、玉玉直直直直一一一一一正工工靴靴母一一一一一一一一一一一一一 一卜卜反二二日狡狡声水泥中水溶性聚合物 经基丙基甲基纤维素州即,或水
7、解 的聚醋酸乙烯 酷在水泥浆悬浮物中分散和润滑水泥颗粒。聚合物能形成刚性凝固的凝胶体,强拌合是必需的。在凝固和硬 化过程中,当水泥水 化时聚合物产生二水化物。在硬化的材料中聚合物高度粘牢到水泥 颗粒上,而 最终按体积的孔 隙率 仅。水泥由份水泥按重 量,份聚合物和份水组成,其微观结构是接近于低水灰比水泥的微观结构,主要特征为致密的和非晶体的或微晶体的母材围绕熟料颗粒。晶体成薄片状分布于水泥浆中,相反地在波特兰水泥浆 内则为大的和厚的板。生成大结晶的有限空间避免沿重叠的板的节理面 出现裂缝,抗弯强度高达,与没有毛细孔隙和裂缝有关。水泥浆和 塑料一样 可以模制、挤压和辊压,可以用 于包含 能 增加
8、韧性和 耐磨性 的砂、金属粉、纤维等的组合材料中。蒸压砂浆蒸压水泥和砂的混合物得到一种抗压强度达的材料。高强度与母材和 骨料之间的强粘结有关。室温下为惰性的砂在压力下热处理中起反应,水泥水化物不 同于一一,而和雪硅钙石片晶或硬硅钙石纤维一样地发生。高性能混凝土 两项与混凝土 力学强度有关的特征是水泥浆微观结构和水泥浆一骨料界 面性质。水泥浆一骨料界面在通常混凝土内,水泥浆一骨料 界 面被 称 为“过渡晕”“,较好地结晶,由于过多水份,比母材有较多孔隙和较小强度。这种界面特征相当于水化物的断裂面、开裂、结构和 纹理。作为例子,裂缝首先围绕硅质骨料生长,而后通过水泥母材图。在 光滑的骨料面上,附着的水化物由、非结晶或微结晶的薄膜和一一纤维组成。这种粘结到骨料上很弱的附着物很容易被撕开。在硅质骨料上也观察到定向的结晶 图。和被视为活性的石灰石骨料相反,裂缝沿骨料生长,距离相 当于反应区厚度。已知界 面区对其在一个高孔隙间,借助于硅粉有明显地改善。图不同硅粉的级配沉积图盘测这是法文,英文为过 渡域见第讲。