超高強(qiáng)混凝土力學(xué)性能研究.pdf

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1、超高強(qiáng)混凝土力學(xué)性能研究霍亮，藺喜強(qiáng)，李國(guó)友（中國(guó)建筑股份有限公司技術(shù)中心，北京100031）摘要：研究不同水膠比、養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)C120-C150超高強(qiáng)混凝土力學(xué)性能的影響。制備了水膠比為0.15-0.25的超高強(qiáng)混凝土，28d混凝土抗折強(qiáng)度大于10MPa，28d抗壓強(qiáng)度達(dá)到120MPa左右。當(dāng)混凝土水灰比為0.18時(shí)，隨著膠凝材料總量的增大，新拌混凝土塌落度和擴(kuò)展度也隨著變大，混凝土56d的抗壓強(qiáng)度也隨著膠凝材料用量的增多而增加，3在膠凝材料900kg/m時(shí)，56d抗壓強(qiáng)度達(dá)到了最大值144.1MPa。C120的混凝土靜壓力彈性模量56d能達(dá)到53.7GPa。隨著養(yǎng)護(hù)

2、齡期的增大到360d時(shí)，超高強(qiáng)混凝土的抗壓強(qiáng)度能夠達(dá)到160MPa。關(guān)鍵詞：長(zhǎng)齡期養(yǎng)護(hù)，超高強(qiáng)混凝土，力學(xué)性能，彈性模量1.超高強(qiáng)混凝土應(yīng)用概述在高層建筑結(jié)構(gòu)的技術(shù)問(wèn)題中，首先要解決的是材料問(wèn)題。隨著減水劑技術(shù)的不斷進(jìn)步，特別是聚羧酸減水劑的不斷推廣，超高強(qiáng)混凝土的流態(tài)化越來(lái)越容易實(shí)現(xiàn)，在0.2~0.3的水灰比范圍內(nèi)，[1]通過(guò)調(diào)整外加劑的摻量，均可制備出高流態(tài)超高強(qiáng)混凝土?，F(xiàn)在混凝土的強(qiáng)度等級(jí)已經(jīng)達(dá)到C100[2]以上。根據(jù)高層建筑不同部位的結(jié)構(gòu)類型，所需要使用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)也有所不同，表1.1為一般高層建筑結(jié)構(gòu)部位使用混凝土強(qiáng)度等級(jí)。表1.1一般高層建筑結(jié)構(gòu)部位

3、使用混凝土標(biāo)號(hào)結(jié)構(gòu)部位核心筒及剪力墻外筒鋼管混凝土斜柱外筒鋼管混凝土斜柱樁及基礎(chǔ)底樓板節(jié)點(diǎn)板混凝土強(qiáng)度等級(jí)C80-C100C60-C80C60-C90C50C35-C40[3]隨著超高強(qiáng)混凝土的技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的高層建筑也開始使用強(qiáng)度超過(guò)C100的混凝土。21世紀(jì)初期，沈陽(yáng)、北京等地陸續(xù)開始了超高強(qiáng)混凝土的試點(diǎn)應(yīng)用。目前已經(jīng)多次成功將超高強(qiáng)混[4]凝土泵送到400m以上的高度。表1.2列舉了超高強(qiáng)混凝土應(yīng)用的典型工程。[5,6]表1.2國(guó)內(nèi)超高層建筑高強(qiáng)混凝土應(yīng)用實(shí)例項(xiàng)目名稱與地點(diǎn)施工年份應(yīng)用部位強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)用效果北京財(cái)稅大樓1996混凝土柱C100R28=127M

4、Pa沈陽(yáng)富林大廈2001鋼管混凝土柱C100R28=115.9MPa北京國(guó)家大劇院2002鋼管混凝土柱C100R28=120MPa沈陽(yáng)遠(yuǎn)吉大廈2003鋼管混凝土柱C100R28=115.6MPa沈陽(yáng)皇朝萬(wàn)鑫大廈2004鋼管混凝土柱C100R28=118MPa廣州保利國(guó)際廣場(chǎng)2004-2005鋼骨混凝土柱C100R28=118MPa廣州西塔2008-2009試驗(yàn)性施工C100（411m）垂直泵送京基100大廈2011.4試驗(yàn)性施工C120（417m）垂直泵送上海中心大廈2014.6試驗(yàn)性施工C120（500m）垂直泵送具有超高強(qiáng)度和良好韌性的混凝土有利于減小結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺

5、寸，減輕結(jié)構(gòu)的自重，改善結(jié)構(gòu)抗震性能。目前工程中的C100以上的混凝土的使用一般為試驗(yàn)性應(yīng)用，超高強(qiáng)高性能混凝土多集中在[7]鋼管混凝土柱等部位。因?yàn)樵诂F(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，沒有超過(guò)C100的超高強(qiáng)混凝土的設(shè)計(jì)規(guī)范。只有通過(guò)各個(gè)單位對(duì)超高強(qiáng)混凝土經(jīng)過(guò)大量的基礎(chǔ)研究，才能夠?yàn)榻窈蟪邚?qiáng)混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范提供參考的數(shù)據(jù)支持，推動(dòng)超高強(qiáng)混凝土應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。本文主要是對(duì)C100-C150的超高強(qiáng)混凝土抗壓、抗折強(qiáng)度、靜壓力彈性模量以及在長(zhǎng)齡期養(yǎng)護(hù)條件下混凝土力學(xué)性能的研究，并總結(jié)一些超高強(qiáng)混凝土力學(xué)性能發(fā)展規(guī)律。2原材料與實(shí)驗(yàn)方法2.1實(shí)驗(yàn)原材料（1）水泥實(shí)驗(yàn)所用水泥為唐山冀東52

6、5普通硅酸鹽水泥，化學(xué)分析結(jié)果如表2.1。表2.1水泥的化學(xué)組成，wt.%水泥化學(xué)成分水泥強(qiáng)度(MPa)CaOSiO2Al2O3MgOFe2O3TiO2SO37d28d59.4520.989.382.143.640.402.5047.964.9（2）摻合料礦物摻合料主要用了首鋼生產(chǎn)的S95礦粉，Ⅰ級(jí)粉煤灰，山東魯新建材公司生產(chǎn)的超細(xì)礦粉P8000；甘肅三遠(yuǎn)硅材料有限公司生產(chǎn)的硅灰(活性Si0290%)。各摻合料的化學(xué)成分分析和活性指數(shù)如表2.2所示。表2.2摻合料的化學(xué)成分分析，wt.%比表面活性指數(shù),化學(xué)成分%2原材料積,cm/g%CaOSiO2Al2O3Fe2O3

7、MgOloss/7d28dP8000礦粉37.4432.3514.060.019.320.23970122137SY90硅灰0.6791.72.512.180.922.2約19500//（3）骨料粗骨料采用河北易縣產(chǎn)玄武巖石子G大(15mm)，G小(10mm)，采用級(jí)配G大(15mm)：G小(10mm)=4:6比例。表2.3粗骨料的性能分析333品種粒徑堆積密度(Kg/m)緊密堆積(Kg/m)表觀密度(Kg/m)壓碎指(%)10-15mm1610181030502.4玄武巖5-10mm1520170030502.2細(xì)骨料：河北石家莊河砂，細(xì)度模數(shù)M=