多孔混凝土水质净化性能
第37卷第3期2007年5月
东南大学学报
(自然科学版)
JOURNAL O F SOU THEAST UN I V ERS ITY (N atural Science Edition )
V ol 137N o 13M ay 2007
多孔混凝土水质净化性能
许国东
1,3
高建明1 吕锡武
2
(1东南大学材料科学与工程学院,南京211189)(2东南大学能源与环境学院,南京210096)(3江苏省建筑工程质量检测中心,南京210008)
摘要:设计制作了多孔混凝土水质净化试验装置,对5种不同粗骨料粒径和空隙率的多孔混凝土进行了水质净化性能试验.附着在多孔混凝土表面的生物体的数量可间接地通过溶解氧
(DO )的消耗量来检测.多孔混凝土的水质净化性能可通过总磷(TP )和总氮(TN )的去除量进行
评价.试验结果表明:多孔混凝土在水中具有富集营养物质,使生物膜附着生长其上的效应;采用10～20mm 粒径的集料所制备的空隙率为25%的多孔混凝土其水质净化效果最佳.
关键词:多孔混凝土;生物膜;水质净化;空隙率;TP;TN
中图分类号:TU 528;X 52 文献标识码:A 文章编号:1001-0505(2007)0320504204
Water 2puri fi cati on properti es of porous concrete
X u G uodong
1,3
G ao J ianm ing 1 L üX i w u
2
(1School of M aterials Science and Engineering,Southeast U niversity,N anjing 211189,China )
(2School of Energy and Environm ent,Southeast U niversity,N anjing 210096,C hina )(3J iangsu Testing Center for Q uality of C onstruction Engineering,N anjing 210008,China )
Abstract:The results of experi m ent on w ater purification p roperties of porous concrete are rep orted .
Five sizes of coarse aggregate and void ratios w ere adop ted .A n equipm en t for w ater p urification ex 2peri m ent w as designed .In the w ater purification experi m ent,the am oun t of organis m s attached on the porous concrete surface is indirectly exam ined by the consum p tion of the d issolved oxygen (DO ).W ater pu rification of the porous concrete is evaluated by the rem oval am ount of the total phosphorus (TP )and total nitrogen (TN ).A porous concrete w ith aggregate size of 10to 20mm and void ratio of 25%p rovides superio r ability of w ater p urification .R esults from this study show that po rous concrete is able to purify w ater efficien tly .Key words:porous concrete;b io 2fil m ;w ater 2p urification;vo id ratio;total p hosp horus;total n itrogen
收稿日期:2006211230.
基金项目:国家“十五”重大科技专项资助项目(2003AA 60110023).作者简介:许国东(1981—),男,硕士生;高建明(联系人),男,博
士,教授,博士生导师,j m gao @seu .edu .cn .
环保生态型多孔混凝土是近年来迅速发展起来的一种环境友好材料,可以减轻环境负荷同时也与有机物相适应,受到各国环境与材料学者的普遍关注
[1-4]
.多孔混凝土(po rous concrete,PO C )内部
有着连续的孔隙结构,水与空气能够很容易通过或存在于其连续通道内,多孔混凝土的多孔结构提供了适于微生物生长的生存环境,在其表面和内部有大量的细菌栖息繁衍,包括硝化菌、甲烷菌、脱氮菌等好氧性和厌氧性细菌.多孔混凝土内外表面上形成的生物膜中生物种群较多,可以充分发挥生物膜
的作用,降解水中的污染物质,使水质得到净化[5-7].因此,采用多孔混凝土建造水边构筑物既可保持水土、加固堤岸,又可维持甚至增加生物多样性并净化水质.
本文结合国家“十五”重大科技专项“镇江城市水环境质量改善与生态修复技术研究与示范”项目的研究工作,依据国内外相关研究成果,自行设计了多孔混凝土表面挂膜及水质净化效果的实验方法并进行了试验研究,研究结果表明多孔混凝土具有良好的水质净化性能.
1 水质净化试验
水质净化试验在室内流水装置(见图1)中进行,装置有6个水槽,将标准养护14d 的5种多孔
混凝土试块(100mm ×100mm ×100mm )(见表1)放入水槽,其中一个水槽为空白对比.水流以200mL /m in 的速度在槽内循环流动以利于微生物
的附着.每天模拟日光照射12h,照射强度5000
lx .水温维持在(25±2)℃以减少温度的影响[8]
.试验用水是配制的标准废水(见表2),水质指标依据《水和废水检测分析方法》进行检测
.
图1 PO C 水质净化试验装置(循环水流)(单位:cm )
表1 多孔混凝土的配合比
试件编号
骨材粒径/mm
设计孔隙率/%
水灰比/%
A 20A 25
B 20B 25B 30
5～105～1010～2010～2010～20
2025202530
28
表2 标准废水的水质指标
m g /L
ρ(TP )
ρ(TN )
高锰酸盐指数
014
2
2617
2 试验结果与分析
211 试验水体pH 值的变化
多孔混凝土是由胶凝材料填充包裹在粗骨料
周围而形成的多孔结构的混凝土.因此多孔混凝土内外表面主要是胶凝材料,其对周围水环境的影响主要是由胶凝材料引起的.多孔混凝土的胶凝材料主要是由硅酸盐水泥、矿粉和粉煤灰等组成.胶凝
材料水化后,浸泡在水中,会有C a 2+,O H -等离子
溶出,从而影响水体中微生物的生长.放入多孔混凝土的各水道中pH 值随时间的变化如图2所示.在水体浸没混凝土的初期,水体pH 值达到11左
右,但随后pH 值不断降低,20d 以后降到9以下,可满足微生物的栖息与生长.由此可知,虽然多孔
混凝土的水中溶出物在初期会对水体造成不利的影响,但随着水体不断循环通过混凝土和多孔混凝
土溶出C a 2+,O H -等离子量的减少,这种影响会不
断减弱.由于多孔混凝土具有较大的比表面积,浸泡多孔混凝土的水体的pH 值要比普通混凝土下降得快
.
图2 水体pH 值随时间的变化
212 微生物的生长状况与DO 的消耗量
图3给出了各水道溶解氧的消耗量随时间的
变化规律.溶解氧的消耗量是间接评价多孔混凝土上附着的微生物生长状况的指标.本文溶解氧的消耗量是指浸没多孔混凝土水道的溶解氧值与标准
空白水道的溶解氧值的差值[1]
.结果表明,对于相同的集料粒径,多孔混凝土空隙率越大,溶解氧的消耗量越多.对于DO 的消耗量在20d 前上升,30d 左右下降的原因可能是:由于水中丰富的C,N ,P 等营养物质,微生物早期生长迅速,从而消耗了水体中的溶解氧,后期微生物生长数量达到一定限量,活性降低,溶解氧消耗量不再增加甚至减少
.
图3 DO 的消耗量随时间的变化
2.3 TP 的去除与多孔混凝土的空隙率、集料粒径
的关系 图4为不同集料粒径和空隙率的多孔混凝土水质净化试验的TP 质量浓度随时间的变化曲线.各水道TP 质量浓度在前20d 持续下降,30d 时开始上升.PO C (A 20)20d 时TP 质量浓度降到01082m g /L (去除率为7915%);PO C (A 25)20d
5
05第3期许国东,等:多孔混凝土水质净化性能
时TP 质量浓度降到01026m g /L (去除率为9315%).PO C (B 20)20d 时TP 质量浓度达01056
m g /L (去除率为86%);PO C (B 25)20d 时TP 质
量浓度降到01017m g /L (去除率为9518%),效果
最好;而PO C (B 30)20d 时TP 质量浓度降到0102m g /L (去除率95%).30d 时TP 质量浓度上升的原因可能是:流水循环装置中的水量和多孔混凝土的数量是固定的,多孔混凝土内部附着的微生物的量在某一时刻会达到极限,其净化水质的能力亦达
到极限[5]
.或者由于水中丰富的C,N ,P 等营养物质,微生物早期生长迅速,从而消耗了水体中的溶解氧,溶解氧的缺少又导致微生物后期活性降低,生物膜甚至开始脱落使TP 质量浓度上升.TP 的去除率与多孔混凝土空隙率、集料粒径的关系如图5所示
.
图4 TP
随时间的变化
图5 20d 时TP 的去除率与多孔混凝土空隙率、骨料
粒径的关系
从图5可以看出,多孔混凝土的空隙率越大,TP 的去除效果越好,但当空隙率大于25%时TP 的去除效果变化不大.原因可能是:一方面试验水体中营养物质和溶解氧的量决定了生物模生长的
最大量[9]
;另一方面当空隙率为25%时,为本试验所需的生物膜提供了足够的附着生长空间,生物膜的数量已达到极限值,当空隙率再增大时空间富余,TP 的去除效果变化不明显.对于集料粒径,集
料粒径为10～20mm 的多孔混凝土,TP 的去除效果比集料粒径5～10mm 的多孔混凝土好,但随着空隙率的增加这种差别逐渐减小.空隙率决定了多孔混凝土空隙的量,骨料粒径决定了多孔混凝土空隙的尺寸.空隙率对多孔混凝土水质净化试验TP 的去除效果影响更大些.
214 TN 的去除率与多孔混凝土的空隙率、集料
粒径的关系 图6为不同集料粒径和空隙率的多孔混凝土水质净化试验的TN 质量浓度随时间的变化情况.各水道TN 质量浓度在前20d 持续下降,30d 时开始上升.PO C (A 20)20d 时TN 质量浓度达1145m g /L (去除率为3215%);PO C (A 25)20d 时TN 质量浓度达1.19m g /L (去除率为4015%).PO C (B 30)20d 时TN 质量浓度达1105m g /L (去除率为4715%);PO C (B 25)20d 时TN 质量浓度达0188m g /L (去除率为56%),效果最好;而PO C
(B 20)30d 时TN 质量浓度达到最低点(0198m g /L ,去除率51%).30d 时TN 质量浓度开始上
升,可能是由于:一方面多孔混凝土上附着生长的微生物量达到极限量;另一方面微生物的活性降低[5]
.总体上,空隙率大的多孔混凝土要比空隙率小的去除效果好,但并不是越大越好.处理效果最好的是多孔混凝土B 25(集料粒径10～20mm 、空隙率25%)
.
图6 TN 随时间的变化
3 结论
1)多孔混凝土的水中溶出物会对水体造成不
利的影响,但随着水体不断循环通过混凝土和多孔
混凝土溶出C a 2+,O H -等离子量的减少,这种影响
会逐步减弱.
2)多孔混凝土在水中具有富集营养物质,使生物膜附着生长其上的效应.生物膜的溶解氧消耗
605东南大学学报(自然科学版) 第37卷
量随空隙率的增大而增加.
3)多孔混凝土具有水质净化的性能.在一定时间内,多孔混凝土表面附着的生物膜使水体的TP和TN得到有效的降低.
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705
第3期许国东,等:多孔混凝土水质净化性能
浅谈混凝土结构耐久性问题
④ XXXXXXX（XX）现代远程教育 毕业设计（论文）题目：浅谈混凝土结构耐久性问题 学习中心：XXXXXX 年级专业：函授XXX 专升本 学生姓名：XXX 学号：XXXXXXXXX 指导教师：X X X职称：副教授 导师单位：威海职业学院 中国石油大学（华东）远程与继续教育学院 论文完成时间：2012 年 6 月30 日
XXXXXXX（XX）现代远程教育 毕业设计（论文）任务书 发给学员xxx 1．设计(论文)题目：浅谈混凝土结构耐久性问题 2．学生完成设计(论文)期限：2012 年 1 月30 日至2012 年6 月30 日3．设计(论文)课题要求： 1）、重点论述提高我国中小型出口企业国际竞争力的对策 2）、论文字数不少于6000字。 3）、论文要求结构完整，思路清晰，论据缺凿，论点明确，有说服力。 4）、要从安全角度分析，从各个方面去论述。 5)、针对论文所重点阐述的内容，广泛查阅相关资料，为论文的写作奠定坚实的基础，提供有力的证据。 4．实验（上机、调研）部分要求内容： 如果条件具备，可深入企业进行实际调研，写出调研报告，为论文写作提供充分的素材 5．文献查阅要求： 广泛查阅与本文相关的文献材料，为论文写作奠定坚实的基础，通知注意文献材料的真实性。 6．发出日期：2012 年 1 月30 日 7．学员完成日期：2012 年 6 月30 日 指导教师签名： 学生签名：
摘要 混凝土耐久性是指结构在规定的使用年限内,在各种环境条件作用下,不需要额外的费用加固处理而保持其安全性、正常使用和可接受的外观能力。影响混凝土结构耐久性的因素有很多，本文通过从混凝土的渗透破坏、冻融破坏、侵蚀性介质的腐蚀、碱骨料反应、碳化和钢筋锈蚀六个方面论述了混凝土发生耐久性失效的原因及影响因素，对混凝土耐久性问题进行了研究。最终提出从混凝土材料的选择、结构设计和质量的生产控制三方面进行提高混土耐久性的处理措施。混凝土结构以其整体性好、耐久性好、可塑性强、维修费用少等优点广泛使用，随着混凝土结构应用领域越来越广泛，大量的混凝土结构由于各种各样的原因而提前失效，达不到预定的服役年限，混凝土耐久性发生失效现象日趋严重。 关键词：混凝土；耐久性；影响因素；措施
混凝土结构耐久性浅谈
网络教育学院 本科生毕业论文（设计） 题目：混凝土结构耐久性浅谈 学习中心： 层次：专科起点本科 专业：土木工程 年级： 学号： 学生： 指导教师： 完成日期：2013 年11 月14 日
混凝土结构耐久性浅谈 内容摘要 混凝土由于其具有经济、耐久、节能等众多优点, 而成为重要的建筑材料, 其应用范围十分广泛。作为目前世界最大宗的人造建筑材料, 其在给人类带来巨大文 明进步的同时 , 也面临由此造成的严峻的资源、能源和环境问题。传统意义上的混 凝土由于自身结构材料和使用环境的特点, 还存在着严重的耐久性问题, 已不能满足混凝土行业的绿色可持续发展的要求。因此, 提高混凝土的耐久性是实现混凝土 环保化、节约化的积极有效措施。本文综述了耐久性对混凝土的重要意义, 并着重分析了影响混凝土耐久性的主要因素。最后介绍了目前世界上提高混凝土的耐久 性的研究结果以及目前国际上对混凝土的耐久性设计要求。 关键词：耐久性；混凝土；影响因素
混凝土结构耐久性浅谈 目录 内容摘 要 .................................................. ..................................................... ....................I 引言......................................... ......................................... ......................................... . 1 1 绪论......................................... ......................................... ......................................... . 2 1.1 混凝土耐久性问题的提出................................................... (2) 1.2 混凝土耐久性的概 念 .................................... ........................................ (2) 2 混凝土结构耐久性问题的分 析 ........................................... (3) 2.1 混凝土冻融破 坏 .................................... ........................................ (3) 2.1.1 破坏机 理 .......................... ............................. ............................. (3) 2.1.2 影响因 素 .......................... ............................. ............................. (4) 2.2 混凝土渗透破 坏 .................................... ........................................ (4) 2.2.1 破坏原 因 .......................... ............................. ............................. (4) 2.2.2 影响因 素 .......................... ............................. ............................. (5) 2.3 碱骨料反 应 ..................................... ........................................ (5) 2.3.1 破坏原 因 .......................... ............................. ............................. (5) 2.3.2 影响因 素 .......................... ............................. ............................. (6) 2.4 混凝土的碳 化 .................................... ........................................ (6) 2.4.1 破坏原 因 .......................... ............................. ............................. (6) 2.4.2 影响因 素 .......................... ............................. ............................. (7) 2.5 钢筋锈 蚀 ..................................... ........................................ (7) 2.5.1 破坏原 因 .......................... ............................. ............................. (7) 影响因 素 ..........................
高性能混凝土质量控制
高性能混凝土质量控制 为规范和强化工程实践与学术研究的发展方向，美国国家标准与技术研究院和美国政协会于1990年召开会议，首次提出了高性能混凝土的概念，并很快被世界各国所接受。现在，美国、加拿大、日本等发达国家都投入很大力量进行高性能混凝土的研究。我国国家自然科学基金会和建设部、铁道部、建材总局也已决定对高性能政的研究进行联合资助，并正式将高性能混凝土研究列立为国家级重点科研项目。高性能政目前已被认作是将对建筑业的发展产生重大影响的新一代建筑材料。 1 高性能混凝土特点 高性能政是指采用普通原材料、常规施工工艺，通过掺加外加剂和掺合料配制而成的具有高工作性、高强度、高耐久性的综合性能优良的政。具体是： 1.1 拌合料呈高塑或流态、可泵送、不离析，便于浇筑密实。 1.2 在凝结硬化过程中和硬化后的体积稳定，水化热低，不产生微细裂缝，徐变小。 1.3 有很高的抗渗性。其中高工作性是高性能政必须具备的首要条件，即高流动性、高抗分离性、高间隙通过性、高填充性、高密实性、高稳定性；并同时具备低成本的技术经济合理性。目前，高性能政在发达国家的工程实践中已较广泛采用，我国尚处于试验研究、推广试用的起步阶段。
高性能混凝土具有丰富的技术内容，尽管同业对高性能混凝土有不同的定义和解释，但彼此均认为高性能混凝土的基本特征是按耐久性进行设计，保证拌和物易于浇筑和密实成型，不发生或尽量少发生由温度和收缩产生的裂缝，硬化后有足够的强度，内部孔隙结构合理而有低渗透性和高抗化学侵蚀。从我国目前的及优选并经过现场试拌后，检验砼坍落度的经时损失满足规范设计施工水平出发，强度等级达到或超过C50的混土被定义为要求，满足工程应用的高施工性要求，才能正式确定所选用的高强混凝土。而且随着工程建设的需要，高性能混凝土的使频率越来越高，对其进行严格质量控制的重要性也越来越强。 2 高性能混凝土质量的原材料和设计配合比控制 2.1 熟悉施工图纸，认真领会设计意图。通过同设计人员交换意见，并经过现场实地勘察，收集水文、地质、气象等原始资料，对施工图设计混凝土应承担功能作全面了解，并做好相应技术信息的收集准备工作。 2.2 全面收集原材料信息，精选原材料。加强原材料管理，混凝土材料的变异将影响混凝土强度。因此收料人员应严把质量关，不允许不合格品进场，另外与原材料不符及时汇报，采取相应措施，以保证混凝土质量。 2.2.1 指定专人定期检查、测定各种原材料和生产状态，特别是对原材料的进料、储存、计量应全方位监控。
钢筋混凝土材料的力学性能 复习题
第一章 钢筋混凝土的材料力学性能 一、填空题： 1、《混凝土规范》规定以 强度作为混凝土强度等级指标。 2、测定混凝土立方强度标准试块的尺寸是 。 3、混凝土的强度等级是按 划分的，共分为 级。 4、钢筋混凝土结构中所用的钢筋可分为两类：有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点 的钢筋，通常称它们为 和 。 5、钢筋按其外形可分为 、 两大类。 6、HPB300、 HRB335、 HRB400、 RRB400表示符号分别为 。 7、对无明显屈服点的钢筋，通常取相当于于残余应变为 时的应力作为名 义屈服点，称为 。 8、对于有明显屈服点的钢筋，需要检验的指标有 、 、 、 等四项。 9、对于无明显屈服点的钢筋，需要检验的指标有 、 、 等三项。 10、钢筋和混凝土是两种不同的材料，它们之间能够很好地共同工作是因 为 、 、 。 11、钢筋与混凝土之间的粘结力是由 、 、 组成的。其 中 最大。 12、混凝土的极限压应变cu ε包括 和 两部分， 部分越 大，表明变形能力越 ， 越好。 13、钢筋的冷加工包括 和 ，其中 既提高抗拉又提高抗 压强度。 14、有明显屈服点的钢筋采用 强度作为钢筋强度的标准值。 15、钢筋的屈强比是指 ，反映 。 二、判断题： 1、规范中，混凝土各种强度指标的基本代表值是轴心抗压强度标准值。（ ） 2、混凝土强度等级是由一组立方体试块抗压后的平均强度确定的。（ ） 3、采用边长为100mm 的非标准立方体试块做抗压试验时，其抗压强度换算系数为 0.95。（ ） 4、采用边长为200mm 的非标准立方体试块做抗压试验时，其抗压强度换算系数为 1.05。（ ） 5、对无明显屈服点的钢筋，设计时其强度标准值取值的依据是条件屈服强度。（ ） 6、对任何类型钢筋，其抗压强度设计值y y f f '=。（ ）
钢筋和混凝土的力学性能
钢筋和混凝土的力学性能 问答题参考答案 1．软钢和硬钢的区别是什么？应力一应变曲线有什么不同？设计时分别采用什么值作为依据？ 答：有物理屈服点的钢筋，称为软钢，如热轧钢筋和冷拉钢筋；无物理屈服点的钢筋，称为硬钢，如钢丝、钢绞线及热处理钢筋。 软钢的应力应变曲线如图2-1所示，曲线可分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和破坏阶段。 有明显流幅的钢筋有两个强度指标：一是屈服强度，这是钢筋混凝土构件设计时钢筋强度取值的依据，因为钢筋屈服后产生了较大的塑性变形，这将使构件变形和裂缝宽度大大增 f作为钢筋的强度极限。另一个强度指标是加以致无法使用，所以在设计中采用屈服强度 y f，一般用作钢筋的实际破坏强度。 钢筋极限强度 u 图2-1 软钢应力应变曲线 硬钢拉伸时的典型应力应变曲线如图2-2。钢筋应力达到比例极限点之前，应力应变按直线变化，钢筋具有明显的弹性性质，超过比例极限点以后，钢筋表现出越来越明显的塑性性质，但应力应变均持续增长，应力应变曲线上没有明显的屈服点。到达极限抗拉强度b 点后，同样由于钢筋的颈缩现象出现下降段，至钢筋被拉断。 设计中极限抗拉强度不能作为钢筋强度取值的依据，一般取残余应变为0.2%所对应的应力σ0.2作为无明显流幅钢筋的强度限值，通常称为条件屈服强度。对于高强钢丝，条件屈服强度相当于极限抗拉强度0.85倍。对于热处理钢筋，则为0.9倍。为了简化运算，《混凝土结构设计规范》统一取σ0.2=0.85σb，其中σb为无明显流幅钢筋的极限抗拉强度。
图2-2硬钢拉伸试验的应力应变曲线 2． 我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几种？我国热轧钢筋的强度分为几个等级？ 答：目前我国用于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构的钢筋主要品种有钢筋、钢丝和钢绞线。根据轧制和加工工艺，钢筋可分为热轧钢筋、热处理钢筋和冷加工钢筋。 HPB235（Q235，符号Φ，Ⅰ级）、热轧带肋钢筋HRB335（20MnSi ，符号，Ⅱ级）、热轧带肋钢筋HRB400（20MnSiV 、20MnSiNb 、20MnTi ，符号，Ⅲ级）、余热处理钢筋RRB400（K 20MnSi ，符号，Ⅲ级）。热轧钢筋主要用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力普通钢筋。 3． 钢筋冷加工的目的是什么？冷加工方法有哪几种？简述冷拉方法？ 答：钢筋冷加工目的是为了提高钢筋的强度，以节约钢材。除冷拉钢筋仍具有明显的屈服点外，其余冷加工钢筋无屈服点或屈服台阶，冷加工钢筋的设计强度提高，而延性大幅度下降。 冷加工方法有冷拨、冷拉、冷轧、冷扭。 冷拉钢筋由热轧钢筋在常温下经机械拉伸而成，冷拉应力值应超过钢筋的屈服强度。钢筋经冷拉后，屈服强度提高，但塑性降低，这种现象称为冷拉强化。冷拉后，经过一段时间钢筋的屈服点比原来的屈服点有所提高，这种现象称为时效硬化。时效硬化和温度有很大关系，温度过高（450℃以上）强度反而有所降低而塑性性能却有所增加，温度超过700℃，钢材会恢复到冷拉前的力学性能，不会发生时效硬化。为了避免冷拉钢筋在焊接时高温软化，要先焊好后再进行冷拉。钢筋经过冷拉和时效硬化以后，能提高屈服强度、节约钢材，但冷拉后钢筋的塑性（伸长率）有所降低。为了保证钢筋在强度提高的同时又具有一定的塑性，冷拉时应同时控制应力和控制应变。 4． 什么是钢筋的均匀伸长率？均匀伸长率反映了钢筋的什么性质？ 答：均匀伸长率δgt 为非颈缩断口区域标距的残余应变与恢复的弹性应变组成。 s b gt E l l l 000'σδ+-= 0l ——不包含颈缩区拉伸前的测量标距；'l ——拉伸断裂后不包含颈缩区的测量标距；0b σ——实测钢筋拉断强度；s E ——钢筋弹性模量。 均匀伸长率δgt 比延伸率更真实反映了钢筋在拉断前的平均（非局部区域）伸长率，客观反映钢筋的变形能力，是比较科学的指标。 5． 什么是钢筋的包兴格效应？ 答：钢筋混凝土结构或构件在反复荷载作用下，钢筋的力学性能与单向受拉或受压时的力学性能不同。1887年德国人包兴格对钢材进行拉压试验时发现的，所以将这种当受拉（或受压）超过弹性极限而产生塑性变形后，其反向受压（或受拉）的弹性极限将显著降低的软化现象，称为包兴格效应。 6． 在钢筋混凝土结构中，宜采用哪些钢筋？ 答：钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构的钢筋，应按下列规定采用：（1）普通钢筋宜采用HRB400级和HRB335级钢筋,也可采用HPB235级和RRB400级钢筋；（2）预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、钢丝，也可采用热处理钢筋。 7． 试述钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求。 答：（1）对钢筋强度方面的要求 普通钢筋是钢筋混凝土结构中和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋，主要是
试论混凝土结构的耐久性检测
试论混凝土结构的耐久性及其检测 摘要：混凝土结构是目前应用最广泛的工程结构，因此对现有混凝土结构及正在建设的混凝土结构进行的耐久性检测与评估就显得十分重要。本文结合作者的工作实际对混凝土结构的耐久性检测与评估过程进行讨论。 1、前言 混凝土结构在土木工程中得到应用以来，它的诸多优点已经得到充分体现，因此混凝土结构是目前应用最广泛的结构。虽然混凝土结构具有寿命长和较长时间无需维护的特点，但任何结构在长期的自然环境和使用环境的双重作用下，其功能将逐步衰减，这是一个不可逆的客观规律。混凝土结构在外部因素及其自身内在因素作用下，其安全性和使用功能都将有所下降。在这种情况下，混凝土结构耐久性问题就日益突出。 从混凝土应用于土木工程至今，大量的钢筋混凝土结构由于各种各样的原因而提前失效，达不到预定的服役年限；这其中有的是由于结构设计的抗力不足造成的，有的是由于使用荷载的不利变化引起的，但更多的是由于结构的耐久性不足导致的；特别是沿海及近海地区的混凝土结构，由于海洋环境对混凝土的腐蚀，导致钢筋锈蚀而使结构发生早期损坏，丧失了结构的耐久性能，已成为实际工程中的重要问题。早期损坏的结构需要花费大量的财力进行维修补强，甚至造成停工停产的巨大经济损失。 所谓混凝土结构耐久性，是指混凝土结构在自然环境、使用环境及材料内部因素的作用下，在设计要求的目标使用期内，不需要花费大量资金加固处理而保持其安全、使用功能和外观要求的能力。国内外经验表明，混凝土对环境作用的抗力不够只是一个方面，施工质量差则是混凝土结构耐久性不良的主要原因之一。多种环境侵蚀会损害混凝土耐久性，但其中最主要的是钢筋锈蚀应起的混凝土开裂、剥落，钢筋断面减小，粘结力丧失，最终导致混凝土结构破坏，缩短使用寿命。 在施工、设计、维护等都会影响混凝土耐久性。常见的施工问题如混凝土质量不合格、钢筋保护层厚度不足都有可能导致钢筋提前锈蚀。另外，在混凝土结构的使用过程中，由于没有合理的维护而造成结构耐久性的降低也是不容忽视的，如对结构的碰撞、磨损以及使用环境的劣化，都会使混凝土结构无法达到预定的使用年限。 一位美国学者通过调查研究得出工程质量风险管理费用的“五倍定律”：对新建项目在钢筋防护方面在五个不同阶段的投资，每推迟一个阶段进行防护，其投入的资金分别是上一阶段的五倍。这四个阶段是建设阶段，始锈阶段，涨裂阶段，破坏阶段。所以对混凝土结构的耐久性检测与评估就显示出其重要性与必要性。我们国家现在正是进入大规模建设的阶段，在建设阶段投入必要的资金对混凝土结构进行必要的耐久性设计与施工控制，将大大减少后期对建筑维护的投资，真正做到使用寿命设计。 2、影响混凝土材料耐久性的机理
高性能混凝土---试验知识
第一部分 高性能砼试验知识 目 录 1高性能砼的定义 1 2高性能砼的原材料 3 2.1水泥 3 2.2粉煤灰 5 2.3细骨料 6 2.4粗骨料 9 2.5外加剂 12 2.6水 14 3高性能砼配合比的选定依据 15 3.1 砼的强度等级 15 3.2砼耐久性设计参数 15 3.3砼中氯离子 20 4砼配合比换算 20 5施工中砼的检测项目及检验批次控制 21 5.1塌落度 21 5.2含气量 21 5.3施工质量控制 21 第一部分 高性能混凝土试验知识 1 高性能混凝土的定义 高性能混凝土一词是从英文High （高级的、高科技的） Performance （履行、演出、行为） Concrete （混凝土）翻译过来的，简称(HPC)。对于高性能混凝土在不同的国家、不同学者依照各自的认识、实践、应用范围和目的的要求的差异，对高性能混凝土有不同的定义和解释。 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5月召开的讨论会上提出：高性能混凝土是具有某些性能要求的匀质混凝土，必须采用严格的施工工艺，采用优质材料配制的，便于浇捣，不离析，力学性能稳定，早期强度高，具有韧性和体积稳定性能的耐久性的混凝土，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。 1992年法国Malier Y A 认为：高性能混凝土的特点在于有良好的工作性、高的强度和早期强度、工程经济性高和耐久性，特别适用于桥梁、港工、核反应堆以及高速公路等重要的混凝土建筑结构。 对于不同的工程和应用部门对于高性能混凝土也有不同的要求，会提出不同的性能指标。例如： 1.1 公路工程应满足下列要求 A 水胶比不大于0.35; B 耐久性指数大于80% C 4h 抗压强度高于17.2Mpa,或24h 抗压强度高于34.5Mpa,或28d 抗压强度高于68.9Mpa 。 1.2 桥梁工程 A 水胶比不大于0.4; B 强度高于41.4Mpa;
钢筋混凝土的力学性能
第一章钢筋混凝土的力学性能 1、钢和硬钢的应力—应变曲线有什么不同，其抗拉设计值fy各取曲线上何处的应力值作为依据？ 2.钢筋冷加工的目的是什么？冷加工的方法有哪几种？各种方法对强度有何影响？ 4、试述钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求？ 5、我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几种？我国热轧钢筋的强度分为几个等级？用什么符号表示？ 6、除凝土立方体抗压强度外，为什么还有轴心抗压强度？ 7、混凝土的抗拉强度是如何测试的？ 8、什么是混凝土的弹性模量、割线模量和切线模量？弹性模量与割线模量有什么关系？ 9、什么叫混凝土徐变？线形徐变和非线形徐变？混凝土的收缩和徐变有什么本质区别？ 10.如何避免混凝土构件产生收缩裂缝？ 第二章混凝土结构基本计算原则 1．什么是结构可靠性？什么是结构可靠度? 2．结构构件的极限状态是指什么？ 3．承载能力极限状态与正常使用极限状态要求有何不同? 4．什么是结构上的作用？作用的分类有哪些？ 5．什么是荷载标准值、荷载准永久值、荷载设计值？是怎样确定的？ 6．结构抗力是指什么？包括哪些因素？ 7．什么是材料强度标准值、材料强度设计值？如何确定的？ 8．什么是失效概率？什么是可靠指标？它们之间的关系如何？ 9．什么是结构构件延性破坏？什么是脆性破坏？在可靠指标上是如何体现它们的不同？ 第三章钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 1．在外荷载作用下，受弯构件任一截面上存在哪些内力？受弯构件有哪两种可能的破坏?破坏时主裂缝方 向如何？ 2．适筋梁从加载到破坏经历哪几个阶段？各阶段的主要特征是什么？每个阶段是哪个极限状态的计算依据？ 3．什么是配筋率？配筋量对梁的正截面承载力有何影响？ 4．适筋梁、超筋梁和少筋梁的破坏特征有何区别? 5．什么是最小配筋率，最小配筋率是根据什么原则确定的? 7．单筋矩形截面梁正截面承载力的计算应力图形如何确定?受压区混凝土等效应力图形的等效原则是什么? 10．在什么情况下可采用双筋截面？其计算应力图形如何确定？其基本计算公式与单筋截面有和不同？在双筋截面中受压钢筋起什么作用？其适应条件除了满足之外为什么还要满足？ 13．在进行T型截面的截面设计和承载力校核时，如何分别判别T型截面的类型？其判别式 第四章钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算 1．无腹筋简支梁出现斜裂缝后，为什么说梁的受力状态发生了质变? 2．无腹筋和有腹筋简支梁沿斜截面破坏的主要形态有哪几种?它的破坏特征是怎样的? 3．影响有腹筋梁斜截面承载力的主要因素有哪些? 6．在斜截面受剪承载力计算时，梁上哪些位置应分别进行计算? 第五章钢筋混凝土受压构件承载力计算 １．混凝土的抗压性能好，为什么在轴心受压柱中，还要配置一定数量的钢筋? 轴心受压构件中的钢筋，对轴心受压构件起什么作用? ２．轴心受压短柱的破坏与长柱有何区别?其原因是什么?影响的主要因素有哪些? ３．配置螺旋箍筋的柱承载力提高的原因是什么?
高强高性能混凝土
一、前言 1824年，波特兰水泥发明，到目前混凝土材料已有近200年的历史，且混凝土也有了很大的发展，由普通混凝土向高性能混凝土发展。自20世纪以来，混凝土就己成为房屋建筑、桥梁、水利、公路等现代工程结构首选材料，混凝土作为土木工程中最大宗的人造材料，其用量巨大。进入21世纪以来，随着科学技术的快速发展，一种种新型混凝土不断出现。作为最主要的建筑结构材料，混凝土本身必须具有高强度、高工作性、高耐久性等性能，因此高性能混凝土是现代混凝土技术发展的必然结果，是混凝土的发展方向。 我国自从 1979年在湘桂铁路红水河斜拉桥的预应力箱梁中首次采用泵送 C60 混凝土以来，现代高性能混凝土在我国的应用已走过了30余年。现在，像北京、广州、上海、深圳等大城市已供应C80级别的预拌混凝土，C50～C60级高性能混凝土已在许多建筑和桥梁中得到应用，近年建成的大型桥梁的混凝土主体构件如主梁、刚架或索塔等，多数都采用了高性能混凝土。 二、高性能混凝土的概念 《高性能混凝土应用技术规程》（CECS207-2006）对高性能混凝土定义为：采用常规材料和工艺生产，具有混凝土结构所要求各项力学性能，具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土。《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011）规定强度等级不低于C60级别的混凝土称为高强混凝土。它采用高性能的外加剂,如高效减水剂或者高性能引气剂、其它特种外加剂和掺入足够的超细活性混合材料，如:超细磨粉煤灰、磨细矿粉、优质粉煤灰等达到低水胶比，并具有耐久性、体积稳定性和经济合理性等性能的新型混凝土。高性能混凝土以耐久性作为主要设计指标，针对不同用途要求，对耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性等性能予以保证。 三、高性能混凝土的特性 (1) 高强度。由于高性能混凝土的强度高、弹模高，可以利用这一特性大幅度的减少高层和超高建筑物纵向受力结构的截面尺寸，扩大建筑使用面积，
混凝土结构耐久性影响因素
浅谈影响混凝土结构的耐久性主要因素及防护措施随着混凝土的广泛应用，混凝土的耐久性也越来越受到人们的关注了，在实际工程中，混凝土工程质量的优劣对整个工程质量有着举足轻重的影响。混凝土结构以其整体性好、耐久性好、可塑性强、维修费用少等优点广泛使用于整个20世纪，发现混凝土的耐久性问题则是在60至70年代。一些发达国家的混凝土桥使用了三四十年后，纷纷进入老化期。人们始料不及的是混凝土材料在不利的环境、运用条件下，出现了一系列影响结构耐久性的物理、化学现象，如结构混凝土的碳化、保护层剥落、裂缝的发展、钢筋锈蚀、渗透冻融破坏、混凝土集料的化学腐蚀等等。我国七十年代后期建造的混凝土桥梁亦发现有严重的开裂现象。因而混凝土结构的耐久性问题已成为结构工程师们不容忽视的一个问题。 混凝土结构的耐久性概括起来是指混凝土抵抗周围不利因素长期作用的性能。结构耐久性问题主要表现为：混凝土损伤；钢筋的锈蚀、脆化、疲劳、应力腐蚀；以及钢筋与混凝土之间粘结锚固作用的消弱等三个方面。从短期效果而言，这些问题影响结构的外观和使用功能；从长远看，则为降低结构安全度，成为发生事故的隐患，影响结构的使用寿命。下面从影响混凝土结构耐久性的主要因素和提高耐久性的技术措施两个方面来探讨混凝土的耐久性问题。 影响混凝土耐久性的主要因素有这么几点： （1）抗冻失效。 原因：混凝土的抗冻性等级过低。寒冷地区，有较长的冰冻期，渗入到混凝土中的水结冰又融化，如此反复，使混凝土的裂缝不断扩大，导致结构慢性破坏作用。冻融的结果，加剧了碱-骨料反应、盐腐蚀的破坏作用。碱-骨料反应、盐腐蚀、冻融作用是混凝土结构的三大主要破坏因素，都因水进入混凝土内部引起。混凝土结构是多孔的，在塑性期或硬化初期会因水分蒸发造成早期开裂。在以后的使用过程中，早期产生的裂缝会随着反复荷载的冲击逐渐扩展。如果没有完善的防水系统，带有腐蚀性物质的水就会从孔隙渗入到混凝土中和从裂缝中流入到混凝土中。在混凝土内部产生的损害，它导致混凝土性质改变。 处理方法：1，调整配合比方法。主要适用于在0℃左右的混凝土施工。具体做法：①选择适当品种的水泥是提高混凝土抗冻的重要手段。试验结果表明，应使用早强硅酸盐水泥。该水泥水化热较大，且在早期放出强度最高，一般3d抗压
高性能混凝土的现状与发展
高性能混凝土的现状与发展 摘要：阐述了高性能混凝土产生的背景和国内外学者对高性能混凝土的认识与定义，并详细介绍了高性能混凝土的国内外的研究与发展现状，同时，还针对高性能混凝土研究与发展中的一些问题进行了探讨。 关键词：高性能混凝土；定义；耐久性；存在问题 高性能混凝土（High Performance Concrete，HPC）是20世纪80年代末90年代初，一些发达国家基于混凝土结构耐久性设计提出的一种全新概念的混凝土，它以耐久性为首要设计指标，这种混凝土有可能为基础设施工程提供100年以上的使用寿命。区别于传统混凝土，高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程中显示出其独特的优越性，在工程安全使用期、经济合理性、环境条件的适应性等方面产生了明显的效益，因此被各国学者所接受，被认为是今后混凝土技术的发展方向。 1、高性能混凝土的定义与性能 高性能混凝土这种新型混凝土是在20世纪90年代初才提出的。高性能混凝土这一名词的出现至今也就10多年，不同国家、不同学者按照各自的认识、实践、应用范围和目的要求，对高性能混凝土给出了不同的定义和解释。 1.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5月在马里兰州Gaithersburg城召开的讨论会上指出：高性能混凝土是具有某些性能要求的匀质混凝土，必须采用严格的施工工艺，采用优质材料配制的，便于浇捣，不离析，力学性能稳定，早期强度高，具有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。 8.我国的吴中伟院士给出高性能混凝土的如下定义：高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上，采用现代混凝土技术，选用优质材料，在严格质量管理条件下制成的；除了水泥、水、骨料外，必须掺加足够数量的掺合料和高效外加剂，且水胶比较低；针对不同用途要求，高性能混凝土对下列性能有重点地予以保证：耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性及经济性，但应以耐久性作为设计的主要指标。大家公认高性能混凝土应具有高耐久性。本文章也持类似的观点，即高性能混凝土最核心内容是优异的耐久性，也就是说高性能混凝土首先应具备高耐久性，同时兼有良好的工作性和适宜的强度。此处“适宜的强度”并非指高强度，而是指满足工程设计及使用要求的具有足够可靠度的强度，即高性能混凝土未必要求很高的强度指标。因为大量使用的钢筋混凝土建筑物，如低层和多层房屋及高层房屋的上层部分，又如海工、水工混凝土，尤其是一些大体积混凝土，对强度要求并不高(例如C30左右即足矣)，但对耐久性要求都很高，如日本明石海峡大桥2号和3号大体积柱基，91d设计强度只有17MPa(配制强度为24MPa，实测91d 强度为42MPa)，但为了保证这一20世纪全世界最长悬索桥的安全性和使用寿命，混凝土是按耐久性设计的，属于高性能混凝土。过去忽视耐久性的惨痛教训和未来混凝土工程可持续发展战略的提出，都告诫我们不论任何强度等级的混凝土，要求其具有足够的耐久性应该总是合理的。过去人们设计混凝土只单一以强度作为设计指标，导致很长时期以来人们一直将注意力放在了混凝土强度的不断提高上而忽视了耐久性，这一趋势在高性能混凝土提出之后发生了转变。 总之，高性能混凝土因其优异的综合性能必将逐步取代过去的普通混凝土，可以预想，21世纪将成为高性能混凝土的时代。高性能混凝土自提出以后的10多年以来，世界各国都对
混凝土结构耐久性研究
混凝土结构耐久性 1.1 混凝土结构耐久性问题的重要性 钢筋混凝土结构结合了钢筋与混凝土的优点，造价较低，且一直被认为是一种非常耐久性的结构形式，其应用范围非常广泛。 然而，从混凝土应用于建筑工程至今的150年间，大量的钢筋混凝土结构由于各种各样的原因而提前失效，达不到预定的服役年限。这其中有的是由于结构设计的抗力不足造成的，有的是由于使用荷载的不利变化造成的，但更多的是由于结构的耐久性不足导致的。特别是沿海及近海地区的混凝土结构，由于海洋环境对混凝土的腐蚀，尤其是钢筋的锈蚀而造成结构的早期损坏，丧失了结构的耐久性能，已成为实际工程中的重要问题。早期损坏的结构需要花费大量的财力进行维修补强，甚至造成停工停产的巨大经济损失。耐久性失效是导致混凝土结构在正常使用状态下失效的最主要原因。 国内外统计资料表明，由于混凝土结构耐久性病害而导致的损失是巨大的，并且耐久性问题越来越严重。结构耐久性造成的损失大大超过了人们的估计。国外学者曾用“五倍定律”形象地描述了混凝土结构耐久性设计的重要性，即设计阶段对钢筋防护方面节省1美元，那么就意味着：发现钢筋锈蚀时采取措施将追加维修费5美元；混凝土表面顺筋开裂时采取措施将追加维修费25美元；严重破坏时采取措施将追加维修费125美元。 因此，钢筋混凝土结构耐久性问题是一个十分重要也是迫切需要加以解决的问题，通过开展对钢筋混凝土结构耐久性的研究，一方面能对已有的建筑结构物进行科学的耐久性评定和剩余寿命预测，以选择对其正确的处理方法；另一方面可对新建项目进行耐久性设计，揭示影响结构寿命的内部与外部因素，从而提高工程的设计水平和施工质量。因此，它既有服务于服役结构的现实意义，又有指导待建结构进行耐久性设计的理论意义，同时，对于丰富和发展钢筋混凝土结构可靠度理论也具有一定的理论价值。 正因为混凝土结构耐久性的问题如此重要，近年来世界各国均越来越重视混凝土结构的耐久性问题，众多的研究者对混凝土结构耐久性展开了研究，取得了系列研究成果，而材料层面的成果尤为显著。迄今为止，已经形成了混凝土结构耐久性研究框架，如图1-1所示。本章将着重介绍混凝土结构耐久性研究中成熟的相关研究成果。 图1-1 混凝土结构耐久性研究框架 ?????????????????????????????????????????????????耐久性评估耐久性设计结构层次构件承载力的变化粘结性能衰退模型混凝土锈胀开裂模型构件层次钢筋锈蚀碱－集料反应冻融破坏氯盐腐蚀混凝土碳化材料层次工业环境土壤环境海洋环境大气环境环境层次混凝土结构耐久性
乌鲁木齐市高性能混凝土相互技术要求
乌鲁木齐市高性能混凝土相关技术要求 一、原材料 1.1 水泥 1.1.1在一般情况下，配制高性能混凝土必须选用硅酸盐水泥（P.Ⅰ型、P.Ⅱ型）或普通硅酸盐水泥（P.O型），不得使用P.SA、P.SB、P.P、P.F、P.C等种类的水泥。选用的水泥应符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）的规定，且其比表面积应小于380m2/kg。 1.l.2配制C80及其以上强度的高性能混凝土，应选用强度等级不低于5 2.5MPa的水泥。 1.1.3根据《抗硫酸盐硅酸盐水泥》（GB748-1996）,对混凝土所处环境水中SO42-浓度高于20250mg/L或环境土中SO42-浓度高于30000mg/L的高性能混凝土，宜采用高抗硫酸盐硅酸盐水泥+辅助胶凝材料的形式或直接使用）中硫铝酸盐水泥（《硫铝酸盐水泥》，GB 20472-2006）的方式解决，其他情况下建议使用普通硅酸盐水泥+辅助胶凝材料的方法解决。具体配合比需满足本文 2.4条的规定。 1.1.4 根据《中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥》（GB200-2003），对于水化热或绝热温升要求很低的大体积高性能混凝土，可以选用中低热硅酸盐水泥。 1.1.5 由于骨料资源条件所限，不得已使用高碱活性骨料（即《普通混凝土长期性能或耐久性能试验方法标准》GB/T50082-2009碱-骨料反应实验中，当52周的测试龄期内，膨胀率超过0.04%时，或《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52-2006碱活性试验快速法中，当14天膨胀率大于0.20%，引起AAR）时，可选用低碱水泥。水泥中的碱含量应不大于0.60%或由买卖双方协商确定。
混凝土结构耐久性论文
混凝土结构耐久性探析 摘要：混凝土耐久性是指混凝土在使用条件下，抵抗周围环境中各种因素长期作用而不破坏的能力。本文分析了混凝土结构耐久性影响因素，探讨了提高混凝土结构耐久性的措施。 关键词：混凝土；结构；耐久性 abstract: the durability of concrete is refers to the concrete in the use of conditions, the resistance of various factors in the surrounding environment without destroying long-term effects of ability. this paper analyzes the factors affecting the durability of concrete structure, and probes into the measures to improve the durability of concrete construction. keywords: concrete; structure; durability 中图分类号：tv331文献标识码：a 文章编号： 混凝土耐久性是指混凝土在使用条件下，抵抗周围环境中各种因素长期作用而不破坏的能力。环境对混凝土结构的物理化学作用以及混凝土结构抵御环境作用的能力，是影响混凝土结构耐久性的因素，对现有混凝土结构进行的耐久性检测与评估十分重要。 曾有调查表明 ,国内大多数工业建筑在使用25一30年后即需大修 ,处于严酷环境下的建筑物的使用寿命仅15 一20年 ,桥梁、港口等基础设施工程尤其严重。许多工程建成后几年就出现钢
关于高性能混凝土的认识
关于高性能混凝土的认识 班级：10级铁工一班 姓名：张霄 学号：20106752 教师：唐秀军 2011年11月26日
关于高性能混凝土的认识 一、高性能混凝土的性能研究和应用分析 （一）高性能混凝土的概念 高性能混凝土是近20余年发展起来的一种新型混凝土。欧洲混凝土学会和国际预应力混凝土协会将HPC定义为水胶比低于0.40的混凝土；在日本，将高流态的自密实混凝土（即免振混凝土）称为HPC；中国土木工程学会高强与高性能混凝土委员会将HPC定义为以耐久性和可持续发展为基本要求并适合工业化生产与施工的混凝土。虽然在不同的国家，不同的学者或工程技术人员，对HPC的理解有所不同。比如美国学者更强调高强度和尺寸稳定性，欧洲学者更注重耐久性，而日本学者偏重于高工作性。但是他们的基本点都是高耐久性，这方面的认识是一致的。 （二）高性能混凝土的性能 与普通混凝土相比，高性能混凝土具有如下独特的性能： 1.耐久性。高效减水剂和矿物质超细粉的配合使用，能够有效的减少用水量，减少混凝土内部的空隙，能够使混凝土结构安全可靠地工作50～100年以上，是高性能混凝土应用的主要目的。 2.工作性。坍落度是评价混凝土工作性的主要指标，HPC的坍落度控制功能好，在振捣的过程中，高性能混凝土粘性大，粗骨料的下沉速度慢，在相同振动时间内，下沉距离短，稳定性和均匀性好。同时，由于高性能混凝土的水灰比低，自由水少，且掺入超细粉，基本上无泌水，其水泥浆的粘性大，很少产生离析的现象。 3.力学性能。由于混凝土是一种非均质材料,强度受诸多因素的影响，水灰比是影响混凝土强度的主要因素，对于普通混凝土，随着水灰比的降低，混凝土的抗压强度增大，高性能混凝土中的高效减水剂对水泥的分散能力强、减水率高，可大幅度降低混凝土单方用水量。在高性能混凝土中掺入矿物超细粉可以填充水泥颗粒之间的空隙，改善界面结构，提高混凝土的密实度，提高强度。 4.体积稳定性。高性能混凝土具有较高的体积稳定性，即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热，硬化后期具有较小的收缩变形。 5.经济性。高性能混凝土较高的强度、良好的耐久性和工艺性都能使其具有良好的经济性。高性能混凝土良好的耐久性可以减少结构的维修费用，延长结构
混凝土结构耐久性研究现状
混凝土结构耐久性研究现状 由于钢筋混凝土结构结合了钢筋抗拉与混凝土抗压的优点，表现出良好的受力性能，成为应用最普遍最广泛的结构形式，近年对水工结构、港工结构、桥梁结构、建筑结构的大量工程调查显示，钢筋混凝土结构表现出了严重的耐久性问题，许多既有钢筋混凝土结构工程往往达不到设计使用年限就需要进行加固修复，其中耐久性的降低是一大影响因素。钢筋混凝土结构耐久性问题的日益突出，引起了世界各国对加强钢筋混凝土结构耐久性研究的重视。 耐久性是指在确定的环境和维修、使用条件下，构件在设计使用年限内保持适用性、安全性的能力。钢筋混凝土结构在其使用过程中经常会受到各种各样的腐蚀和损伤，降低了构件的耐久性和结构的可靠度，导致工程的实际使用寿命往往短于设计使用年限。 影响耐久性的因素，混凝土的碳化，钢筋锈蚀，混凝土的冻融，碱－骨料反应等。 我国在钢筋混凝土耐久性问题上尚缺少全国性的系统资料,但从一些调查资料和发表的有关文献来看,钢筋混凝土耐久性问题也是极其严重的。中国建筑科学研究院的调查表明,我国现役工业建筑物损坏严重,其结构的使用寿命一般不能保证50年,多数在25-30年左右就必须进行大修或加固。1994年铁路部门的统计表明,我国铁路存在有病害的钢筋混凝土桥2675座,其中的722座发生裂损；仅使用20年的北京西直门立交桥,由于长期在冬季使用化冰盐,部分梁柱锈蚀严重,现己拆除重建。从发达国家所取得的经验来看,钢筋混凝土耐久性问题造成的损失己是惊人的。美国标准局(NBS)1975年的调查表明,美国每年因腐蚀造成的各种损失为700多亿美元,蚀破坏的修复费,1998年度就需要2500亿美元。英国为解决海洋环境下钢筋混凝土结构的腐蚀与防护问题和修复已损伤的钢筋混凝土结构,每年耗资将近200亿英镑,而日本引以为自豪的新干线,在运行10年后也出现大面积的混凝土开裂、剥蚀现象,日本运输省曾检查了其103座混凝土港口码头,发现使用20年以上的都有大量的顺筋裂缝,目前日本每年用于房屋结构维修的费用就达400亿日元。 混凝土结构耐久性降低首先起源于材料性能劣化，继而引起混凝土构件强度、刚度衰减，最后影响整个结构安全。由于客观条件，很多研究基于一般假设，如先钢筋锈蚀后加载试验，忽略荷载对混凝土力学性能劣化影响。在实际工程中绝大多数混凝土结构经受荷载和环境因素同时作用，混凝土在承受荷载时，混凝土本身力学性能退化；同时对钢筋保护作用降低，加速钢筋锈蚀，有效钢筋截面面积减小致使构件承载力降低，钢筋与混凝土黏结性能退化使得钢筋塑性不能充分发挥，降低结构延性。混凝土结构经受荷载和环境因素共同作用，荷载与环境等各因素产生的交互作用使得实际服役混凝土结构破坏过程复杂。研究荷载与环境综合作用下混凝土结构耐久性问题对实际工程更具有意义。 混凝土结构在荷载与一般大气环境综合作用下，荷载对混凝土碳化影响不容忽视，混凝土碳化与荷载大小(应力水平)和荷载形式(拉、压应力)等有关。当荷载应力抑制混凝土内部微裂缝发展时，混凝土碳化减缓; 而当荷载应力扩展混凝土内部微裂缝时，混凝土碳化加速。 荷载与特定大气环境( 如人工气候环境、盐雾大气环境、海洋大气环境等) 综合作用下构件耐久性研究成果甚少。张俊芝等试验研究了人工气候环境下承受荷载作用混凝土梁受压