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超高性能混凝土(UHPC)拌和关键技术控制要点

时间:2024/5/8作者:admin点击: 1036
  摘要:超高性能混凝土(UHPC)以其卓越的性能和广泛的应用前景受到越来越多的关注。然而,由于其配合比、拌和工艺和成本等因素的影响,UHPC的生产和应用一直面临着一定的技术难题。因此,本文将探讨UHPC的拌和关键技术控制要点,为UHPC的生产和应用提供一定的参考和指导。
  关键词:超高性能混凝土;拌和技术
  引言:超高性能混凝土(UHPC)是一种新型的高强度、高耐久性混凝土。其抗压强度、抗拉强度、抗冻融性、抗氯离子侵蚀性等物理性能和机械性能都具有极高水平,使其在桥梁、隧道、建筑等领域得到广泛应用。然而,UHPC的拌和技术控制要点是该材料能否获得优异性能的关键。本文将介绍UHPC拌和技术的控制要点,希望能够对UHPC的生产和应用提供一定的参考价值。
一.超高性能混凝土(UHPC)
1、高强度
  UHPC是一种具有极高强度的混凝土,其抗压强度通常在150MPa以上,相比于普通混凝土高出3到4倍以上。这种高强度主要是由于UHPC中的水泥、石英粉、硅灰石、钛白粉、高性能细集料等原材料的配比比普通混凝土更加精细,以及使用了更高强度的钢纤维、玻璃纤维等增强材料所导致的。因此,UHPC能够承受更高的压力和重量,使其在桥梁、隧道、高楼大厦等工程领域得到了广泛应用。
2、高密度
  UHPC的密度通常在2.4-2.6g/cm3之间,比普通混凝土的密度高出50%以上。这是由于UHPC中的水泥、石英粉、硅灰石等高密度原材料的使用,以及在混凝土配制中采用更高的水泥胶凝材料含量,从而使得混凝土的密实度更高。高密度的UHPC在抵抗弯曲、拉伸、剪切等方面的性能更好,使其在高楼大厦、大型桥梁、隧道等建筑工程中得到了广泛应用。
3、优异的耐久性
  UHPC 具有卓越的耐久性,能够承受极端的环境条件和恶劣的气候,如高温、低温、冻融循环、酸碱腐蚀等。这是由于UHPC中的原材料粒度更细、混合更加均匀,并且添加了特殊的添加剂,使其具有更好的耐久性和抗裂性能。此外,UHPC 中使用的高性能纤维材料可以有效地控制微裂缝的发展,从而提高其抗裂能力和耐久性。
4、良好的耐磨性
  由于UHPC具有高密度和高强度,因此它的耐磨性也非常出色。在公路、机场跑道等场所的使用中,UHPC比普通混凝土更耐磨损,具有更长的使用寿命。这是由于UHPC中的原材料中包含硬质石英和石英砂等高硬度细集料,以及添加了高强度钢纤维等增强材料,使得UHPC在承受重载和磨损等方面表现出色。
5、易于施工
  尽管UHPC 具有高强度和高密度,但由于其粘度较低,施工过程中可以很容易地进行振捣和模压等操作。UHPC还可以通过喷涂、浇筑、预制等方式进行施工,使其适用于各种不同的工程需求。
6、无需预应力
  普通混凝土要想获得足够的强度,往往需要进行预应力处理,而UHPC则可以不需要预应力处理就能获得极高的强度。这是由于UHPC具有更高的密实度和更好的抗裂性能,可以在混凝土自身的强度下满足工程需要。此外,UHPC的高强度和优异的耐久性,也使其可以在减少结构厚度、减小构件尺寸的同时,保证工程结构的安全性和耐久性。
7、可塑性强
  由于UHPC中添加了特殊的添加剂,使得其可塑性得到了大幅度提升,能够在构件加工时进行自由塑性变形。这种可塑性可以帮助设计师创造出更加复杂和独特的建筑形态,同时也使得UHPC在修复和加固老化结构等领域具有更广泛的应用前景。此外,UHPC的可塑性还可以提高工程结构的抗震性能,从而更好地保护人们的生命财产安全。
二.超高性能混凝土(UHPC)拌和关键技术控制要点
1、UHPC 的原材料选择
  首先,对于UHPC的原材料选择,需要根据其性能指标的要求进行精细控制。水泥是UHPC中的主要原材料之一,需要选择具有高强度、高反应性和低碱度的水泥,并在生产过程中注意其保质期和储存条件,以确保其质量的稳定性。此外,还需要选择合适的矿物掺合料和骨料,以确保混凝土的强度和耐久性。
  在原材料配比方面,需要根据UHPC的性能指标进行合理的比例配比。超细矿物粉是UHPC中的一种重要原材料,其粒径一般小于10微米,对混凝土的强度、致密性和耐久性等指标具有重要的影响。因此,在UHPC的生产中,需要对超细矿物粉的选择和配比进行精细控制,以确保其性能指标的要求。
  在水胶比控制方面,水胶比应该控制在0.15或更低,具体控制时可以根据实际情况选择水胶比的数值,并采用精确的称重和配比工具进行控制。水质应该使用干净的自来水或纯净水。
  在骨料控制方面,细骨料应该具有适当的分布,通常采用多级分级法,例如将骨料分为3-4个级别,并确保细骨料的含量占总骨料的20-30%左右。骨料应该选择圆形或多棱形的骨料,具体选择时可以根据实验数据和实际应用情况来决定。
  除了原材料的选择和配比外,还需要注意原材料的质量、保质期和储存条件等因素。由于UHPC的生产过程要求原材料的质量具有稳定性和可靠性,因此需要严格控制原材料的储存条件,以确保其质量的稳定性和可靠性。此外,还需要对原材料进行定期的检测和检验,以发现问题并及时解决。
2、拌合方式
  拌合方式是影响UHPC性能的重要因素之一,因为不同的拌合方式会直接影响到混凝土的质量和性能。干拌法和湿拌法是UHPC常用的拌合方式。干拌法是将各种原材料精细混合后,通过高速搅拌器进行干拌,并在必要时加入适量的水进行调节,形成均匀的混合物。干拌法适用于生产大批量的UHPC,但需要设备复杂、操作难度大。干拌法的混凝土粘稠度低、工作性好,但也存在一定的均匀性问题,需要通过适当的加水和搅拌时间来解决。
  湿拌法是将各种原材料加入搅拌机中,在控制好水泥用量、水灰比和拌合时间等参数的情况下进行湿拌。湿拌法工艺简单,适用于小批量的UHPC生产。在湿拌法中,需要控制水的用量和搅拌时间,以确保混凝土的均匀性和致密性。同时,湿拌法还需要注意原材料的湿度和温度等因素,以确保混凝土的质量和稳定性。
  在拌合过程中,需要严格控制拌合方式、时间、速度等参数。混凝土的拌合时间不能过长或过短,否则会影响混凝土的均匀性和致密性,从而导致混凝土强度和耐久性下降。在实际生产中,需要根据不同的原材料、拌合方式和生产规模来确定最佳的拌合参数,以保证UHPC的性能指标符合要求。
3、加强养护
  UHPC的养护过程一般分为初期养护和后期养护两个阶段。初期养护是指混凝土刚浇筑完成后的养护,通常持续1-3天。在此阶段,需要对混凝土进行湿养护,保持混凝土表面湿润,以防止混凝土表面干裂和龟裂的发生。同时,需要控制混凝土的温度,避免混凝土内部产生温度差异,导致混凝土内部产生裂缝。
  后期养护是指混凝土达到设计强度后的养护。此时,混凝土已经形成了相对完整的结构体系,需要对其进行长期的养护,以提高其耐久性和使用寿命。后期养护通常持续28天左右,养护条件包括养护温度、养护湿度和养护时间等。养护温度应控制在15-25℃之间,避免温度过高或过低导致混凝土表面龟裂和内部产生温度应力。养护湿度应控制在90%以上,以保证混凝土表面湿润,促进混凝土的硬化和强度发展。养护时间一般为28天左右,期间需要对混凝土进行定期检查和维护,及时发现并处理可能出现的问题。
结束语:
  本文从拌和关键技术控制要点的角度出发,分析了UHPC的配合比、拌和工艺和成本等因素对UHPC性能的影响,希望能够为UHPC的生产和应用提供一定的参考和指导。相信随着科学技术的不断进步和完善,UHPC的性能和应用前景将会更加广泛和广泛。

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