El hormigón de alto rendimiento es un nuevo tipo de hormigón de alta tecnología elaborado utilizando tecnología de hormigón moderna sobre la base de mejorar enormemente el rendimiento del hormigón ordinario. A continuación, compartiré con ustedes la tecnología de construcción y los métodos de preparación del hormigón de alto rendimiento. Bienvenido a leer y navegar.
1 Características de rendimiento del hormigón de alto rendimiento
El hormigón duradero debe ser capaz de resistir la intemperie, la erosión química, la abrasión y otros procesos dañinos, lo que significa que el hormigón de alto rendimiento no sólo debe tienen alta resistencia, pero también alta rigidez, pequeño cambio de volumen, prácticamente impermeable al agua, difícil penetración de iones de cloro, alto módulo elástico, pequeña contracción y fluencia, y pequeña tensión térmica. Por lo tanto, el hormigón de alto rendimiento debe ser diferente del hormigón ordinario en composición y estructura, y debe tener en primer lugar las siguientes características estructurales [1]:
1) La porosidad es muy baja, básicamente sin poros grandes. de 100 nm;
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2) El contenido de Ca(OH)2 en el hidrato disminuye y el contenido de C-S-H y Aft aumenta;
3) Hay muchos no hidratados partículas, como partículas no hidratadas, mezclas minerales finas, etc. El efecto de centralidad en todos los niveles aumenta y el esqueleto de la red de centralidad se fortalece.
4) El espesor de la capa de transición de la interfaz es pequeño y la porosidad; es bajo, por lo que se reduce la cantidad de Ca (OH) 2, se reduce el grado de orientación y se reduce el tamaño de los granos cristalinos del producto de hidratación, más cerca de la distribución de los productos de hidratación en la pasta de cemento y, por lo tanto, se mejora.
En segundo lugar, las características de la preparación de hormigón de alto rendimiento son una baja relación agua-cemento, un agente reductor de agua de alta eficiencia y aditivos minerales finos, por lo tanto, desde la perspectiva de la composición y proporción, el hormigón de alto rendimiento. Además debe tener las siguientes características:
1) ¿Relación agua-cemento (A/C)? 0,38
Según r? Ch propuso un diagrama de fases [2]. Cuando la relación agua-cemento >: 0,38, después de que el cemento está completamente hidratado, la piedra de cemento contiene gel de cemento, agua en gel, agua capilar y huecos. El agua capilar puede difundirse y penetrar en el hormigón, es decir, cuando W/C > 0,38, existen capilares en el hormigón, lo que reduce la impermeabilidad y durabilidad. Por lo tanto, al formular hormigones de alto rendimiento, la relación agua-cemento no debe ser superior a 0,38.
2) El aditivo reductor de agua de alta eficiencia es un material necesario para reducir la relación agua-cemento en el hormigón y también es un componente indispensable del hormigón de alto rendimiento. Para que el hormigón tenga un buen rendimiento de trabajo, los aditivos reductores de agua de alta eficiencia no sólo deben tener una alta tasa de reducción de agua, sino también tener la función de controlar eficazmente la pérdida de asentamiento.
3) La mezcla mineral es uno de los componentes funcionales del hormigón de alto rendimiento. Bajo la misma proporción agua-cemento, puede llenar los huecos del cemento y mejorar la fluidez y la resistencia después del endurecimiento. Más importante aún, puede mejorar la estructura de interfaz entre la piedra de cemento y el agregado en el concreto, y mejorar la resistencia, impermeabilidad y durabilidad del concreto.
4) Cuando el concreto de alto desempeño tiene resistencia a las heladas u otros requisitos, se deben agregar agentes inclusores de aire y otros aditivos relacionados, como inhibidores de oxidación.
Por lo tanto, a la hora de formular hormigones de alta resistencia y alto rendimiento, se tiene en cuenta la variedad y calidad de las materias primas (como el tamaño máximo de partícula y variedad de materiales cementantes, aditivos, aditivos, áridos y áridos gruesos, etc. .) debe determinarse ). ) De acuerdo con los requisitos reales de durabilidad, fluidez y resistencia del proyecto y el medio ambiente, seleccione parámetros de proceso razonables y determine la proporción de mezcla de concreto. Además, la construcción con hormigón de alto rendimiento requiere un estricto control de calidad.
2 Composición del hormigón de altas prestaciones
Al igual que el NC, el HPC debe utilizar cemento, áridos y agua, además de aditivos y mezclas minerales finas. Sin embargo, debido a los altos requisitos de rendimiento, HPC tiene requisitos más altos de calidad del material, y la cantidad y proporción de sus materiales constituyentes son significativamente diferentes de NC. Para obtener hormigones de altas prestaciones, alta resistencia y alta fluidez, además de cemento, agua y áridos, se deben tomar las siguientes medidas técnicas:
1. Añadir aditivos minerales muy activos, como sílice. humos, molino de molienda en polvo de escoria fina, cenizas volantes ultrafinas, polvo de zeolita natural, etc. , aproveche al máximo el efecto de relleno de espacios del polvo ultrafino para formar un sistema mesoscópico denso, mejore la estructura de los poros del hormigón, aumente la densidad del hormigón, mejore la estructura de la interfaz del hormigón y mejore la resistencia de la unión de la interfaz.
2. Agregar agentes reductores de agua de alta calidad y alta eficiencia, como aditivos reductores de agua retardantes de alta eficiencia, no solo puede garantizar una fluidez suficiente del concreto, sino también controlar eficazmente la pérdida de asentamiento del concreto.
3 Diseño de proporciones de mezcla de hormigón de alto rendimiento
3.1 Objetivos de preparación del hormigón de alto rendimiento y factores que influyen
1) Durabilidad: como se mencionó anteriormente, preparado con HPC El objetivo es principalmente la durabilidad. Debido a que la mayoría de los ataques físicos o químicos que causan el deterioro del concreto son causados por la inmersión de medios dañinos a través del agua, la baja permeabilidad es la primera línea de defensa del concreto. Los principales factores que afectan la permeabilidad del hormigón son la homogeneidad y estabilidad de la mezcla, así como la compacidad del hormigón endurecido, la formación de la red central, la estructura de interfaz, la estabilidad dimensional y la calidad de las materias primas utilizadas.
2) Resistencia: debido a las ventajas de reducir la sección transversal de las columnas centrales de edificios de gran altura y puentes de gran luz, reducir el peso de la estructura y ampliar el área de uso, la resistencia del hormigón debe aumentarse tanto como sea posible cuando se permita reducir la sección transversal. En la actualidad, los requisitos para el hormigón en el diseño estructural todavía se basan en la resistencia a la compresión, por lo que la base de diseño visible para la proporción de mezcla de hormigón es, ante todo, la resistencia a la compresión. Los principales factores que afectan la resistencia y la compacidad son la relación agua-cemento y la cantidad de aditivos minerales. Al mismo tiempo, afectados por la interfaz, el tamaño de las partículas, la tasa de arena y el volumen de la lechada del agregado grueso también afectarán la resistencia.
3) Trabajabilidad: La trabajabilidad del HPC es muy importante y es la clave para garantizar la calidad del vertido del hormigón. El hormigón de alto rendimiento debe tener alta fluidez y capacidad de bombeo, y la mezcla debe tener las características de estabilidad de volumen, sin segregación y sin sangrado. Al mismo tiempo, para garantizar la calidad de la construcción, se debe considerar la reducción de la pérdida de fluidez al dosificar. Los principales factores que afectan la trabajabilidad de las mezclas de concreto de alto desempeño son la cantidad de lechada de cemento (que incluye la relación agua-cemento, la cantidad de materiales cementantes y la tasa de arena, etc.), la gradación del agregado y el tipo y cantidad. de aditivos.
3.2 Reglas de proporción de la mezcla del hormigón de altas prestaciones
De acuerdo con las características del hormigón de altas prestaciones, el diseño de la mezcla debe seguir los siguientes principios:
1 ) Regla de la proporción de aguas grises: La resistencia del hormigón es directamente proporcional a la resistencia del cemento y a la proporción de cal y agua. Una vez determinada la proporción de aguas grises, no se puede cambiar a voluntad. ¿Aquí? ¿gris? Incluye todos los materiales cementantes, también conocidos como proporción de pegamento.
2) Ley del volumen compacto del hormigón: El volumen total del hormigón en estado plástico es la suma de los volúmenes compactos de agua, cemento (material cementante), arena y piedra. Esta regla es la base para calcular las proporciones de la mezcla de hormigón.
3) Consumo mínimo unitario de agua o regla de dosificación mínima de material cementante: cuando se fije la proporción de cal y agua y se fijen las materias primas, utilizar el consumo mínimo de agua que cumpla con la trabajabilidad (es decir, el mínimo de lechada). cantidad) ) se puede obtener hormigón volumétricamente estable y económico.
4) Regla de dosificación mínima de cemento: Para reducir el aumento de temperatura y mejorar la capacidad del concreto para resistir factores ambientales, la dosis de cemento en materiales cementosos debe reducirse tanto como sea posible cumpliendo con los requisitos iniciales de resistencia. de hormigón.
3.3 Selección de parámetros de mezcla de hormigón de alto rendimiento
Los parámetros de mezcla de hormigón de alto rendimiento incluyen principalmente la relación agua-cemento, la relación lechada-agregado, la tasa de arena y la relación agua-cemento. contenido de agente reductor.
1) Relación agua-cemento: La relación agua-cemento (o relación agua-cemento) no sólo tiene un gran impacto en la resistencia del hormigón, sino también en la impermeabilidad y durabilidad del hormigón. El pegamento al agua tiene poros más grandes que las piedras de cemento más grandes, lo que aumenta la permeabilidad y reduce la durabilidad. Debido a requisitos de durabilidad, el “Reglamento Técnico para Diseño de Mezclas de Concreto Ordinario” estipula la relación máxima agua-cemento y la dosis mínima de cemento. Para el hormigón de alto rendimiento, para lograr una baja permeabilidad y garantizar la durabilidad del hormigón, su relación agua-cemento no debe ser superior a 0,35 ~ 0,40. Las investigaciones muestran que cuando el cemento Portland se hidrata, el agua unida representa aproximadamente el 22% del peso del cemento, es decir, en las condiciones del cemento utilizado actualmente y de agentes reductores de agua de alta eficiencia, utilizando técnicas ordinarias de mezclado, vertido y curado. medidas, la relación óptima agua-cemento es de 0,22. Si la relación agua-cemento es inferior a 0,22, la piedra de cemento no alcanzará la densidad suficiente, por lo que la relación agua-cemento del hormigón de alto rendimiento debe oscilar entre 0,22 y 0,35. Por ejemplo, la relación agua-cemento del muro en Zhongjia, Shaanxi, es de 0,236, y la bomba C80 mezcla cenizas volantes secundarias para transportar hormigón fluido [3].
2) Relación lechada-agregado: una vez determinada la relación agua-cemento, la cantidad total de materiales cementantes refleja la relación lechada-agregado, es decir, la relación lechada-agregado. . Los experimentos muestran que la relación de volumen de lechada de cemento/agregado en el hormigón de alto rendimiento es 35/65.
Para garantizar una buena fluidez del hormigón, se requiere que la cantidad total de materiales cementantes sea mayor. Sin embargo, a medida que aumenta la cantidad de materiales cementantes, el módulo elástico del hormigón disminuirá y aumentará la contracción del hormigón. Según la experiencia, la cantidad total de materiales cementosos utilizados para HPC no debe exceder los 550 kg/m3 y disminuir con la disminución del grado de resistencia del concreto, pero al menos no debe ser inferior a 300 kg/m3.
Además, el hormigón de alto rendimiento tiene una baja relación agua-cemento, un alto contenido de cemento, un alto calor de hidratación y un gran aumento de temperatura, lo que puede provocar fácilmente deformaciones del volumen y grietas por temperatura. Por lo tanto, considerando el desempeño técnico y la economía, es necesario agregar materiales cementosos auxiliares para reducir el aumento de temperatura y la contracción en seco del concreto, mejorar la resistencia a la corrosión química, aumentar la densidad y reducir costos. Generalmente, el cemento se reemplaza por entre un 10 y un 30% de materiales cementosos auxiliares, que pueden mezclarse con humo de sílice, escoria y cenizas volantes respectivamente, o una mezcla de humo de sílice y cenizas volantes o humo de sílice y escoria.
3) Tasa de arena: cuando la cantidad de lechada de cemento es constante, el impacto del agregado fino en la proporción de la mezcla de concreto es más significativo que el del agregado grueso. Bajo un cierto peso, la superficie del agregado fino es mucho mayor que la del agregado grueso y todos los agregados deben envolverse con lechada de cemento. Por lo tanto, el tamaño de las partículas y la tasa de arena afectan directamente la demanda de lechada. Los materiales cementosos de hormigón de alto rendimiento se utilizan en grandes cantidades. Si hay áridos menos finos y áridos más gruesos de mayor tamaño se puede reducir la cantidad de mortero, lo que resulta más económico y se puede conseguir mayor resistencia. Por lo tanto, si la trabajabilidad puede cumplir con los requisitos de construcción, se puede seleccionar una dosis de arena adecuada más pequeña. P.K.Mehta cree que [2] utilizando agregado grueso apropiado y la proporción de volumen de lechada de cemento a agregado es 35/65, se puede preparar concreto de alto rendimiento con buena estabilidad dimensional. Cuando el tamaño máximo de partícula del agregado grueso es de 12 ~ 19 mm, la dosis de arena recomendada es de 36 ~ 39. A través de estadísticas de proyectos extranjeros típicos y proporciones de mezcla de laboratorio, se encontró que la proporción de arena del concreto de alto rendimiento con una resistencia a la compresión de 28 días de 60 a 120 se encuentra principalmente en el rango de 34 a 44. Cuando la resistencia está entre 80 y 100, la tasa de arena está principalmente entre 38 y 42. Y a medida que aumenta la resistencia del hormigón, la cantidad de arena tiende a disminuir. Por ejemplo, la roca de carbón de aviación de Mongolia Interior utiliza una proporción de arena de 0,36 y mezcla 650㎡/kg de escoria ultrafina para preparar hormigón C80 de alto rendimiento [4].
4) Dosificación del agente reductor de agua: En las condiciones de baja relación agua-cemento mencionadas anteriormente, es muy difícil preparar concreto con un alto rendimiento de construcción, y se debe usar un agente reductor de agua de alta eficiencia. usado. El agente reductor de agua de alta eficiencia tiene un fuerte efecto dispersante y la tasa de reducción de agua puede llegar a más de 30, especialmente cuando la dosis de cemento es grande o las partículas de cemento son finas. Generalmente, la dosis de agente reductor de agua es aproximadamente 1,0 de la masa de cemento, o se añaden de 0,8 a 1,0 de agente reductor de agua y 0,2 de lignosulfonato de calcio para controlar adecuadamente la pérdida de asentamiento del hormigón. Cuando la cantidad de material cementoso es grande, es necesario aumentar la cantidad de agente reductor de agua.
4 Construcción y control de calidad del hormigón de altas prestaciones
Si la selección del material y el diseño de la mezcla son correctos, la durabilidad del hormigón de altas prestaciones depende en gran medida de la calidad de la construcción, y la calidad del hormigón La fabricación y la construcción, a su vez, determinan el rendimiento del hormigón. La correcta secuencia de alimentación, un mezclado suficiente y uniforme, la ausencia de segregación de la mezcla de hormigón durante el transporte y la carga y descarga, la compactación vibratoria y un curado adecuado son factores importantes para garantizar la calidad del hormigón de alto rendimiento.
El hormigón de alto rendimiento se puede construir con equipos de construcción de hormigón comunes, pero su control de calidad de construcción debe ser más estricto, el error de medición del lote debe estar dentro del rango permitido, el número de inspecciones para detectar cambios en la calidad de la materia prima debe aumentarse y la mezcla del concreto debe ser completa y uniforme. Asegúrese de que el concreto fresco tenga un buen desempeño en la construcción. Un aspecto del concreto de alto desempeño en el que se enfatiza particularmente es que debe tener una trabajabilidad adecuada para asegurar una calidad de vertido satisfactoria. Para facilitar el vertido, el HPC generalmente requiere un asentamiento mayor, como de 10 a 20 cm. Sin embargo, debido a la gran cantidad de materiales cementosos HPC y la baja relación agua-cemento, la mezcla de concreto es viscosa y la pérdida de asentamiento es rápida. La pérdida excesiva de asentamiento no favorece el vertido, la compactación y la homogeneización del hormigón y afecta la calidad general de la estructura. Por lo tanto, durante el proceso de construcción de hormigón de alto rendimiento, además de requerir que el superplastificante de alta eficiencia tenga un buen rendimiento de control de pérdida de asentamiento, se debe prestar especial atención a la organización de la construcción para minimizar la pérdida de asentamiento del hormigón.
Además, debido al alto aumento de la temperatura de hidratación del hormigón de alta resistencia y alto rendimiento, la temperatura máxima se alcanzará entre 24 y 48 horas después del vertido, dependiendo de la composición del hormigón y las condiciones ambientales. Por lo tanto, no es aconsejable retirar el encofrado prematuramente durante la construcción de HPC, no es aconsejable retirar el molde inmediatamente después de retirarlo, se debe proteger durante varias horas para evitar golpes de frío. Al mismo tiempo, un correcto enlucido y curado con agua son pasos importantes para obtener una superficie impermeable [5]. Para concreto de alto rendimiento con una baja relación agua-cemento, no solo es necesario evitar que la humedad interna se evapore, sino también prestar atención a reponer el agua del ambiente externo y realizar humectación y curado externos para garantizar que el concreto esté completamente hidratar y mejorar el rendimiento general del hormigón.
Referencias:
[1], par. Hormigón de altas prestaciones[M]. Beijing: China Railway Press, 1999.
[2] Editor en jefe Feng Naiqian. Hormigón de altas prestaciones[M]. Beijing: China Construction Industry Press, 1996
Zhong Jiaqiang, Liu Kai, et al. Estudio experimental sobre el bombeo de cenizas volantes Clase II con C80 en hormigón de alta fluidez. Actas de la Tercera Conferencia Nacional de Concreto Comercial de 2006.
Cuelga, Zhao Gentian. Investigación sobre la preparación de hormigón C80 con polvo de escoria ultrafina. Concreto, 2007
[5] Zhang Chuancang, Yang Limin, etc. Práctica de ingeniería de la tecnología de medición de temperatura del hormigón en masa. Concreto, 2007, (4)
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