建筑材料课件教学课件PPT特种混凝土和砂浆.ppt

建筑与测绘工程系 第5章 特种混凝土和砂浆 学习要点: 了解特种混凝土的性能特点； 理解砂浆的技术性质及砌筑砂浆的配合比计算 。 建筑与测绘工程系 第一部分 特种混凝土 建筑与测绘工程系 一、特种混凝土 1、高强、高性能混凝土 2、轻混凝土 3、粉煤灰混凝土 4、泵送混凝土 5、其他混凝土 建筑与测绘工程系 （一）高强混凝土 一般把强度等级为c50及其以上的混凝土称为 高强混凝土。高强混凝土作为一种新的建筑材 料，以其抗压强度高、抗变形能力强、密度大 、孔隙率低的优越性 。 （二）高性能混凝土 高性能混凝土是一种新型高技术混凝土。它 以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途 要求，对下列性能重点予以保证：耐久性、工 作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。 1、高强、高性能混凝土 建筑与测绘工程系 （三）高强、高性能混凝土在工程中的应用 c60高强、高性能混凝土在奥运地铁支线项目中 得到成功应用； 保定电信枢纽大楼工程，为框剪结构，总建筑 面积33569m2，地下二层，地上十八层，推广应 用了高强高性能混凝土技术等多项新技术，为 全国建筑业新技术推广应用示范工程。 高强混凝土主要用于混凝土桩基、预应力枕轨 、桥梁、输水管等； 建筑与测绘工程系 （1）降低水灰比； （2）选用高强度等级水泥； （3）使用高活性超细矿物质掺合料； （4）选用优质骨料。 （四）高强混凝土配合比设计技术要点 建筑与测绘工程系 （1）自密实性； （2）体积稳定性； （3）强度与水化热； （4）耐久性与耐火性。 （五）高性能混凝土的性能特点 建筑与测绘工程系 2、轻混凝土 （1）定义：按轻骨料混凝土技术规程(jgj 51 2002)中规定，所用轻骨料、轻砂(或普通砂)、水泥和 水配制而成的混凝土，其表观密度小于1950 kg/m3者 为轻骨料混凝土。 （2）分类：轻骨料混凝土按其用途可分为3大类： 保温轻骨料混凝土 结构轻骨料混凝土 结构保温轻骨料混凝土 轻骨料混凝土按细骨料不同，又分为全轻混凝土(粗、 细集料均为轻骨料)和砂轻混凝土(细骨料全部或部分 为普通砂)。 （一）轻集料混凝土 建筑与测绘工程系 （3）轻骨料质量要求 轻骨料来源于工业废料和天然骨料，还有人工 轻骨料 轻骨料分为轻粗骨料和轻细骨料，凡粒径大于 4.75 mm，堆积密度不大于1000 kg/m3为轻粗骨 料；粒径小于4.75 mm,堆积密度小于1200 kg/m3 为轻细骨料 轻骨料技术要求主要包括堆积密度、强度、吸 水率和颗粒级配等，此外对耐久性、安定性、 有害杂质的质量分数也提出了要求。 （一）轻集料混凝土 火山渣 自燃煤矸石 膨胀珍珠岩 建筑与测绘工程系 (a)轻骨料的堆积密度 轻粗骨料按堆积密度分为300，400，500，600， 700，800，900，1000 kg/m38个等级。轻细骨料 分为500，600，700，800，900，1000，1100， 1200 kg/m38个等级。 (b)粗细程度和颗粒级配 保温及结构保温轻骨料混凝土用轻粗骨料,最大粒 径不宜大于37.5 mm；结构轻骨料混凝土用的轻 粗骨料最大粒径不宜大于19mm。 轻粗骨料的颗粒级配应符合下页表的规定，自然 级配的空隙率不应大于50%。 （一）轻集料混凝土 建筑与测绘工程系 (c)强度 根据轻骨料混凝土技术规程(jgj512002) 规定,采用“筒压法”测定轻骨料的强度。 一般筒压强度不能直接反映骨料的真实强度， 因此，规程中还规定采用强度等级来评定轻粗 骨料的强度。 （一）轻集料混凝土 建筑与测绘工程系 (d)吸水率 轻骨料的吸水率比较大，会直接影响拌和物的 坍落度、水灰比及强度。规程中规定，轻砂和 天然轻骨料的吸水率不做规定，其他轻骨料的 吸水率不应大于22%。 (4)轻骨料混凝土的技术性能 (a)和易性 轻骨料混凝土拌和时流动性较差，而粘聚性和 保水性好 (b)表观密度 （一）轻集料混凝土 建筑与测绘工程系 按表观密度把轻骨料混凝土划分为800,900, 1000,1100,1200,1300,1400,1500,1600,1700,1800, 1900 kg/m312个等级 (c)强度 轻骨料混凝土按立方体抗压强度标准值划分为 cl5.0,cl7.5,cl10,cl15,cl20,cl25,cl30,cl3 5,cl40,cl45,cl50 11个强度等级 (d)弹性模量与变形 轻骨料混凝土的弹性模量小，一般只有同强度 等级普通混凝土的50%70%。 （一）轻集料混凝土 建筑与测绘工程系 轻骨料混凝土的收缩和徐变分别比普通混凝 土相应大20%50%和30%60%，热膨胀系数 比普通混凝土小20%左右。 (e)热工性能 轻骨料混凝土有良好的保温隔热性能。 (5)配合比设计及施工要点 轻骨料混凝土的配合比设计除满足和易性 、强度、耐久性、经济方面要求外，还要满 足表观密度要求。 （一）轻集料混凝土 建筑与测绘工程系 轻骨料易上浮，不易搅拌均匀。因此应采用强 制式搅拌机，且搅拌时间比普通混凝土略长一些 。 振捣时,为避免骨料上浮，造成分层现象,应控制 振捣时间。 成型后应及时覆盖并浇水养护，否则会干缩。 养护时间根据水泥品种不同，应不少于714 d。 (6)应用 适用于高层及多层建筑、轻土地基、大跨度结构 、抗震结构，要求节能的建筑和旧建筑的加层、 桥石板、墙体、层面板等结构。 （一）轻集料混凝土 建筑与测绘工程系 (二）加气混凝土 加气混凝土是一种轻质多孔、保温隔热 、防火性能良好、可钉、可锯、可刨和具有一 定抗震能力的新型建筑材料。早在三十年代初 期，我国就开始生产这种产品，并广泛使用于 上海国际饭店、上海大厦、福州大楼、中国人 民银行大楼等高低层建筑中。是一种优良的新 型建筑材料。并且具有环保等优点。 建筑与测绘工程系 新型墙体材 料(1) 粉煤灰质轻质 空 心砌块(1) 粉煤灰质轻质 空心砌块(2) 粉煤灰质轻质 空心砌块(3) 粉煤灰质轻质 空 心砌块(4) (二）加气混凝土 建筑与测绘工程系 特点： 1、重量轻 加气混凝土砌块一般重量为500-700千克/立 方米，只相当于粘土砖和灰砂砖的1/4-1/3， 普通混凝土的1/5； 2. 保温隔热性能好； 3. 强度高； 4. 抗震性能好 ； (二）加气混凝土 建筑与测绘工程系 5. 具有一定耐高温性 加气混凝土在温度为600以下时，其抗压 强度稍有增长，当温度在600左右时，其 抗压强度接近常温时的抗压强度 6. 隔音性能好 从加气混凝土气孔结构可知，由于加气混凝 土的内部结构象面包一样，均匀地分布着大 量的封闭气孔，因此具有一般建筑材料所不 具有的吸音性能。 (二）加气混凝土 建筑与测绘工程系 7. 有利于机械化施工 就目前的情况来看，预制加气混凝土拼装大 板可节省成品堆放场地；节约砌筑人工；减 少了湿作业；加快了现场施工进度，提高了 施工效率。 8. 适应性强 可根据当地不同原材料，不同条件来量身定 造。原材料可选择河砂、粉煤灰、矿砂等多 种，因地制宜。并且可以废物利用，有利环 保，真正的变废为宝。 (二）加气混凝土 建筑与测绘工程系 粉煤灰是燃煤电厂中磨细煤粉在锅炉中燃烧后 从烟道排出、被收尘器收集的物质。 粉煤灰混凝土是指掺加粉煤灰的混凝土，包括 用水泥厂生产中掺粉煤灰的硅酸盐水泥制备的 混凝土。通常所讲的粉煤灰混凝土是指配制混 凝土混合料时将粉煤灰作为一种组分加入搅拌 机配制而成的混凝土。 粉煤灰作为一种重要而已被普遍利用的混凝土 辅料一般具备改变基准混凝土的新拌、硬化 和使用诸性能的能力。 3、粉煤灰混凝土 建筑与测绘工程系 粉煤灰混凝土工作机理 (1)粉煤灰是由大小不等的球状玻璃体组成。表面 光滑致密，加入混凝土中可以起到圆球的作用， 新拌中水泥颗粒容易聚积成团，粉煤灰的掺入可 有效分散水泥颗粒，使水泥水化更充分，释放出 更多的水泥浆体来润滑骨料 (2)火山灰混合效应，粉煤灰颗粒与水泥中的氢氧 化钙反应生成水化硅酸钙凝胶，随着龄期的增长 ，粉煤灰与氢氧化钙反应的水化硅酸钙凝胶不断 增多，使混凝土后期的强度不断增长。 3、粉煤灰混凝土 建筑与测绘工程系 在等坍落度和二十八天等强度的条件下，掺加 低钙灰的粉煤灰混凝土与普通混凝土性能的对 比如下： (1)和易性、泌水性、水化性、徐变、离析、抗 硫酸盐侵蚀性和抗碱集料反应性能与普通混凝 土相比有较大改善； (2)坍落度损失、密实度、最大抗压强度、抗弯 与抗拉强度、收缩性、抗渗性好于普通混凝土 ； (3)凝结时间、弹性模量、抗磨性、抗冻性与普 通混凝土相近； (4)早期强度、抗碳化能力不如普通混凝土。 3、粉煤灰混凝土 建筑与测绘工程系 泵送混凝土是以混凝土泵为动力，通过管道 将搅拌好的混凝土混合料输送到建筑物中的 模板中去的混凝土； 混凝土泵送施工技术在我国发展很快，并已 迅速在高层建筑、桥梁、地铁等工程中广泛 地应用，泵送混凝土不仅与砂、石、水泥、 泵送剂等材料标准有密切关系，而且要有连 续的施工工艺，对混凝土泵输送管的选择布 置、泵送混凝土供应、混凝土泵送与浇筑等 要求较高。 4、泵送混凝土 建筑与测绘工程系 （一）可泵性混凝土的配料 1骨料的级配 骨料级配对泵送性能有很大的影响，必须严格控制。 根据钢筋混凝土工程施工及验收规范规定，泵送混凝土 骨料最大粒径不得超过管道内径的1/41/3。 如果混凝土中细骨料含量过高，骨料总面积增加，需要 增加水泥用量，才能全部包裹骨料，以得到良好的泵送 效果。细骨料含量少，骨料总面积减少，包裹骨料的水 泥浆用量少，但骨料之间的间隙未被充满，输送压力传 送不好，泵送就比较困难。 4、泵送混凝土 建筑与测绘工程系 （一）可泵性混凝土的配料 2水泥用量 水泥用量不仅要满足结构的强度要求，而且要有一定量 的水泥泵浆作为润滑剂。它在泵送过程中的作用是传递 输送压力，减轻接触部件间的磨损，减少磨擦阻力。 水泥用量一般为270320kg/m3。水泥用量超过320kg/m3 ，不仅不能提高混凝土的可泵性，反而会使混凝土粘度 增大，增加泵送阻力。为提高混凝土的可泵性，可添加 岩石粉末、粉煤灰、火山灰等，一般常掺加粉煤灰，根 据经验，粉煤灰的掺量为3550kg/m3。 4、泵送混凝土 建筑与测绘工程系 （一）可泵性混凝土的配料 3水灰比、坍落度 泵送混凝土的水灰比应限制在0.40.6，不得低于0.4， 水灰比大，混凝土稠度减小，流动性好，泵送压力会明 显下降。但如果在压力作用下，混凝土过稀，骨料间的 润滑膜消失，混凝土的保水性不好，容易发生离析而堵 塞管道，因此应限制水灰比。 泵送混凝土的坍落度要适中，常用坍落度为8cm15cm ，以9cm13cm为最佳值，坍落度大于15cm应加减水剂 。 4、泵送混凝土 建筑与测绘工程系 （二）应用实例 中铁第十八工程局承建的天津彩虹大桥工程，配制的c80 级耐蚀泵送混凝土采用铁矿石、硅灰和通过改性具有增 强保塑功能的复合高效减水剂等，长距离(175m)高温炎 热气候条件下泵送施工，混凝土的力学性能、耐海水侵 蚀性、抗渗性、抗冻融性都很好，解决了现场施工技术 难题，经济效益与社会效益显著。该项技术于1998年8月 通过天津市科委组织的专家鉴定，鉴定认为该项技术达 到国际先进水平，获天津市科技进步二等奖。 4、泵送混凝土 建筑与测绘工程系 5、其他混凝土 1、防水混凝土 2、防辐射混凝 土 3、耐热混凝土 4、耐酸混凝土 5、纤维混凝土 6、聚合物混凝 土 7、再生混凝土 8、干硬性混凝土 9、碾压混凝土 10、大流动性混凝 土 11、喷射混凝土 12、生态混凝土 13、智能混凝土 建筑与测绘工程系 1、防水混凝土 定义：通过各种方法提高混凝土抗渗性，当其抗渗等级 =p6时又称抗渗混凝土。 普通防水混凝土 外加剂防水混凝土 膨胀水泥防水混凝土 防渗措施 建筑与测绘工程系 （1）普通防水混凝土（富水泥浆混凝土） 原理：通过调整配合比来提高混凝土自身的密 实度，从而提高混凝土的抗渗性。 特点：抗渗等级一般可达p6p12施工简便，性 能稳定但施工质量要求比普通混凝土严格。 用途：地上、地下要求防水抗渗的工程。 建筑与测绘工程系 （2）外加剂防水混凝土 定义：利用外加剂的功能，使混凝土显著提高密实性 或改变孔结构，从而达到抗渗的目的 常用外加剂 引气剂（松香热聚物等）含气量35 密实剂（氢氧化铁，氢氧化铝）堵塞内部渗水通路。造价 高。 防水剂（氯化铁）与氢氧化钙作用生成氢氧化铁胶体， 填充孔隙。 （3）膨胀水泥防水混凝土 定义：采用膨胀水泥配置而成的。 原理：在水化过程中，能形成大量的钙矾石，产生一定 的体积膨胀，在有约束的条件下能改变孔结构，使毛细孔 径减小，提高密实度，抗渗性（使用温度应小于60度） 建筑与测绘工程系 （4）防水混凝土的施工 严格控制质量，采用机拌机振； 浇注时应一次完成，尽量不留施工缝； 加强保湿养护，至少14d； 不得过早脱模，脱模后更要及时充分浇水养护 ，以免出现干缩裂缝； 建筑与测绘工程系 2、耐热混凝土 普通混凝土不耐高温，若在高温下使用，其 强度会下降，甚至崩溃。 耐热混凝土是指长期在高温作用下保持其所 要求的物理和力学性能的特种混凝土。 采用原因 组成 胶凝材料 耐热粗细骨料 水 不同 硅酸盐水泥耐热混凝土 铝酸盐水泥耐热混凝土 水玻璃耐热混凝土 磷酸盐耐热混凝土 建筑与测绘工程系 （1）硅酸盐水泥耐热混凝土 组成 胶凝材料 耐热粗、细骨料 掺合料 适量水 普通水泥或矿渣水泥 粘土、碎砖、玄武岩、铬铁矿、重 矿渣等 粘土、砖粉、磨细石英砂 骨料不同， 耐热度不同 粘土、碎砖 铬铁 耐900度高温，用于热工设备基础和墙 耐1600度高温，用于 高炉基础和隧道窑等 建筑与测绘工程系 （2）铝酸盐水泥耐热混凝土 组 成 高铝水泥或低钙硅酸盐水泥 耐热粗、细骨料（碎镁砖、烧结镁砂、钒土、镁铁矿、烧结土） 高耐火度磨细掺合料 水 极限使用温度为1650度 建筑与测绘工程系 （3）水玻璃耐热混凝土 组成 水玻璃（掺入氟硅酸钠作促硬剂） 耐热粗、细骨料（碎铬铁矿、镁砖、铬镁矿、滑石、焦宝石等 ） 磨细掺合料（烧粘土、镁矿粉、滑石粉等） 极限使用温度为1000度 注：施工时，混凝土搅拌不加水，养护混凝土时禁止 浇水，应在干燥环境中养护硬化。多用于有酸介质作 用的热工设备 建筑与测绘工程系 （4）磷酸盐耐热混凝土 组 成 由磷酸铝和以高铝质耐火材料或锆英石等制备 的粗细骨料及磨细掺合料配置而成。 特点：高温韧性强、耐磨性好、耐火度高。极限使用 温度为14501600度 注：硬化需在150度以上烘干，总干燥时间不少于 24h，硬化过程不允许浇水。 用途：高炉基础，焦炉基础、热工设备基础及维护结 构、炉衬、烟囱等。 建筑与测绘工程系 3、纤维混凝土 定义：在普通混凝土的基础上外掺各种纤维材 料而制成的复合材料。 纤维 材料 钢纤维（应用较广） 玻璃纤维 炭纤维 芳香族聚酰胺纤维 玻璃纤维、芳纶纤维与碳纤维制品： 建筑与测绘工程系 钢纤维直径为0.350.7mm,长径比5080，适 宜掺加体积率为1%2% 配 合 比 特 点 1.砂率大，一般为4560 2.水泥用量较多，可达400500kg尽量采用高强度等级水泥 3.粗骨料粒径（jgj/t98-96) 砌筑砂浆的配合比应满足施工和易性（稠度） 的要求，保证设计强度，还应尽可能节约水泥，降 低成本。 （一）水泥混合砂浆的配合比计算 1.砌筑砂浆配制强度（fm，0）的确定 fm，0=fm,k + 0.645 式中 fm，0砂浆的配制强度，精确至0.1mpa； fm,k砂浆设计强度等级（即砂浆抗压强度平均值（ mpa）； 砂浆现场强度标准差，精确至0.01mpa。 建筑与测绘工程系 砌筑砂浆现场强度标准差应按下式计算： 式中 fi统计周期内同一品种砂浆第组 试件的强度（mpa）； 统计周期内同一品种砂浆组试件 强度的平均值（mpa）； 统计周期内同一品种砂浆试件的 总组数，25。 建筑与测绘工程系 当无近期统计资料时，砂浆现场强度标准差 可参考下表。 建筑与测绘工程系 2.计算每立方米砂浆中水泥用量c (kg) 每立方米砂浆中水泥用量，可按下式计算： 式中 c每立方米砂浆中水泥用量, 精确至1; fm，0砂浆的配制强度，精确至0.1mpa; 、砂浆的特征系数， a=3.03， b=15.09; 建筑与测绘工程系 3.按水泥用量计算掺加料用量 水泥混合砂浆的掺加料用量应按下式计算： d一qc 式中 每立方米砂浆的水泥用量，精确至； 每立方米砂浆中水泥和掺加料的总量，精确 至1；宜在300350之间。 d每立方米砂浆的掺加料用量，精确至； 石灰、粘土膏使用时的稠度为120士5； 建筑与测绘工程系 4.确定砂用量 qs（kg） qs= 10干 式中 0干砂干燥状态（含水率小于0.5） 的堆积密度。 5. 确定用水量 qw（kg3） 按砂浆稠度要求，根据经验选定。一般混合 砂浆约为：240310 kg。 建筑与测绘工程系 （二）水泥砂浆配合比选用 水泥砂浆的配合比选用按166页表5.22选用 。 用水量水泥砂浆约为270330 kg。 建筑与测绘工程系 （三）试配与调整 u（1）按计算配合比，采用工程实际使用材料进行试拌， 测定其拌合物的稠度和分层度，若不能满足要求，则应调 整用水量或掺加料，直到符合要求为止。然后，确定试配 时的砂浆基准配合比。 u（2）试配时至少应采用三个不同的配合比，其中一个为 基准配合比，另外两个配合比的水泥用量按基准配合比分 别增加及减少，在保证稠度、分层度合格的条件下 ，可将用水量或掺加料用量作相应调整。 对三个不同的配合比，经调整后，应按有关标准的规定成 型试件，测定砂浆强度等级，并选定符合强度要求的且水 泥用量较少的砂浆配合比。 建筑与测绘工程系 u（四） 砂浆配合比计算实例 例 某工程用砌砖砂浆设计强度等级为 10 、要求稠度为80100的水泥石灰砂浆，现 有砌筑水泥的强度为32.5mpa，细集料为堆积 密度1450kgm3的中砂，含水率为2%，已有石 灰膏的稠度为120士5mm；施工水平一般。计算 此砂浆的配合比。 建筑与测绘工程系 n 解 u（1）计算砂浆的配制强度 根据已知条件，施工水平一般的m10砂浆的标准差 =2.5 mpa，则此砂浆的试配强度为 fm，0=f2 + 0.645=10+0.6452.5=11.6 mpa (2)计算水泥用量 由 a=3.03，b=15.09 qc = 1000（11.6+15.09）/ 3.0332.5 = 271 kg/m3 (3)计算石灰膏用量d qa= 330 d一qc = 330271 = 59 kg/m3 建筑与测绘工程系 (4)砂用量为 qs= 10干= 1450 （0.02）= 1479 kg/m3 (5)选择用水量为 300 kg/m3 则砂浆的设计配比为： 水泥：石灰膏：砂：水=271：59：1479：300 该砂浆的设计配比亦可表示为： 水泥：石灰膏：砂= 1：0.22：5.46，用水量为 300 kg/m3 建筑与测绘工程系 第二节 抹面砂浆 一、普通抹面砂浆 二、装饰砂浆 三、防水砂浆 普通抹面砂浆一 般分两层或三层施 工： 准备层：使砂浆 与基层牢固粘结 中层：找平作用 面层：光洁细腻 拉 毛、水刷石 水磨石、干粘石 斩假石、假面砖 施工：先在湿润 清洁的底面抹一层 纯水泥浆，然后抹 一层5mm厚的防水 砂浆，初凝前，压 实，共45层。最后 一层压光，加强养 护。 建筑与测绘工程系 建筑与测绘工程系 补充说明 u1)抹面砂浆 抹面砂浆是以薄层