其他种类混凝土（1）课件

3.4其他种类混凝土,3.4.1高性能混凝土 3.4.2高强混凝土 3.4.3粉煤灰混凝土 3.4.4泵送混凝土 3.4.5抗渗混凝土 3.4.6轻混凝土 3.4.7其他种类混凝土,3.4.1高性能混凝土 （High performance concrete),高性能混凝土： 靠传统的组分和普通的拌和、浇注、养护方法制备出的具有所要求的性能和匀质性的混凝土. 高性能包括：1易于浇注、捣实而不离析； 2高超的、能长期保持的力学性能； 3早期强度高、和体积稳定性好； 4在恶劣的使用条件下寿命长。,也就是说高性能混凝土要求高的强度、高的流动性、 良好的体积稳定性与优异的耐久性。,自密实性(Self-compacting),用水量低，流动性好，抗离析性高；优异的填充性。 硬化混凝土性能：,强度高；成型密实；耐久性好；,高效减水剂； 保水剂； 合理砂率；骨料级配及粒径合理； 矿物掺和料；,实现途径：,体积稳定性(Volume stabilty),高弹性模量；低收缩与徐变；低温度变形等。 实现途径：,采用高强度、高弹性模量的粗骨料， 降低混凝土中水泥浆体的含量， 合理的配合比。,强度（Strenth),目前，研究领域高性能混凝土的抗压强度已超过了200MPa，28d强度在100120 MPa的混凝土已经在工程中应用。 高性能不仅仅要求高强，如其抗拉强度与抗压强度之比，比普通混凝土的明显提高。,水化热（Heat of hydration）,水灰比较低， 合理选用原材料，水化热总量相应较低,一、 原材料除应满足普通混凝土的要求外，还需满足：,水泥应选用标号不低于42.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥； 对强度等级为C60的混凝土，其粗骨料的最大粒径不应大于31.5mm，对强度等级高于C60的混凝土，其粗骨料的最大粒径不应大于25mm；针片状颗粒含量不宜大于5.0%，含泥量不宜大于0.5%，泥块含量不宜大于0.2%。 细骨料的细度模数宜大于2.6，含泥量不应大于2.0%，泥块含量不应大0.5%。 配制高强混凝土时应掺用高效减水剂。 配制高强混凝土时，应掺用活性较好的矿物掺合料，且宜复合使用矿物掺合料。,二、高强混凝土配合比设计,1.水灰比的确定 用水量可根据现有试验资料或经验选取，设计强度越高，用水量应越低； 用水量可控制在水胶比为0.240.38水胶比指水与胶结料（水泥及细掺料）的质量比 2.水泥及掺合料的确定 高强混凝土的水泥用量不应大于550kg/m3； 水泥和矿物掺合料的总量不应大于600kg/m3;,3.砂率 一般施工工艺为28%34%； 泵送施工工艺为32%40%。（为什么高？） 4.减水剂 减水剂的减水率应经试验后确定。 5.高强混凝土的试配，采用的三个不同配合比进行混凝土强度验证时，其中一个应为基准配合比，另外两个配合比的水灰比应较基准配合比分别增加和减少0.020.03; 6.高强混凝土设计配合比确定后，尚应用该配合比进行不少于6次的重复试验 7.进行验证，其平均值不应低于配制强度。,3.4.3.泵送混凝土,泵送混凝土是指坍落度不低于100mm，并用泵送施工的混凝土。 泵送效率约为每小时870m3混凝土，泵送水平距离100300m，泵送高度为3090m。,上海环球金融中心 整体高度超过500米，建成后将成为国内第一高楼。施工建设，创造了在40小时内不间断浇注混凝土2.8万m3的记录。,香港国际金融中心 目前中国第一高楼，高达420m。创造单泵垂直泵送406米的世界纪录。,三峡工程,在举世瞩目的三峡工程涵洞浇注项目中，三级配混凝土泵试打成功，使最大骨料直径为80毫米的三级配混凝土泵送成为现实。,1.泵送混凝土对流动度的要求,泵送混凝土的坍落度一般以100220mm为宜，坍落度过小影响泵送效率甚至会发生堵管现象；过大，则因离析泌水，同样容易发生堵管； 同时混凝土应具有较小的坍落度损失，能够在较长时间内或较长的运输距离中保持足够的流动性能以利泵送。,表3.31不同泵送高度入泵时混凝土的坍落度选用值,泵送混凝土试配时要求的坍落度值应按下式计算：,式中 ：,试配时要求的坍落度值；,入泵时要求的坍落度值；,试验测得在预计时间内的坍落度值。,2.泵送混凝土原材料的要求,泵送混凝土应选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥，不宜采用火山灰质硅酸盐水泥；最小胶凝材料用量300kg。 水胶比不宜大于0.60，宜为0.400.60 粗骨料宜采用连续级配，其针片状颗粒含量不宜大于10%；粗骨料最大粒径与输送管径之比宜符合下页表的规定。 泵送混凝土宜采用中砂，其通过0.3mm筛孔的颗粒含量不应少于15%。砂率宜为3545%。 泵送混凝土宜掺用泵送剂或减水剂，掺用引气型外加剂时，其混凝土含气量不宜大于4%。 宜掺用粉煤灰或其他活性矿物掺合料。,表 粗骨料的最大粒径与输送管径之比,3.4.4粉煤灰混凝土,掺粉煤灰混凝土已成为节约水泥(?)的一项主要措施。,表2-1 粉煤灰质量指标及其使用范围,注：1、干排法获得的粉煤灰含水量不宜大于1%，湿排法获得的粉煤灰要求质量均匀； 2、主要用于改善混凝土和易性的粉煤灰，可不受本表限制； 3、用于预应力混凝土、钢筋混凝土及强度等级大于等于C30的无筋混凝土的粉煤灰，经过试验验证，可采用比表列规定低一级的粉煤灰。,等量取代：等量取代水泥。节约水泥，减少混凝土发热量、改善混凝土和易性、提高混凝土抗渗性。适于掺I级粉煤灰、混凝土超强及大体积混凝土。 超量取代：掺入量超过取代水泥用量，超出部分，取代同体积的砂，超量取代系数，按规定选用，其目的是保持混凝土28d强度和和易性不变，节约水泥。 外加法：保持混凝土中水泥用量不变，外掺一定量的粉煤灰等，目的是改善混凝土拌和物的和易性。外加的粉煤灰体积换减砂子的体积。,混凝土中掺用粉煤灰可采用 等量取代法、超量取代法及外加法。,表2-3 粉煤灰的超量系数,表2-2 粉煤灰取代水泥率（c）,注：1. 采用42.5水泥取上限， 32.5水泥取下限 2. C20 以上混凝土宜用I、 II级粉煤灰，C15以下混凝土可用III级粉煤灰。,表2-4 粉煤灰取代水泥的最大限量,注：当钢筋混凝土中钢筋保护层厚度小于5cm时，粉煤灰取代水泥的最大限量应比表2-3中的规定相应减少5%。,（1）粉煤灰混凝土等量取代法的设计程序,设计水泥基准混凝土配合比，选用与基准混凝土相同或较低的水灰比 粉煤灰用量按下式计算 粉煤灰用量 粉煤灰取代水泥率 水泥用量按下式计算 粉煤灰的混凝土中水泥用量,水的用量 选择砂率，与水泥基准混凝土配合比的选用相同，也可稍低（为什么？）。 用体积法计算砂石用量 得出1立方米混凝土中各材料的用量,（2）粉煤灰混凝土超量取代法的设计程序,设计水泥基准混凝土配合比，按粉煤灰混凝土技术应用技术规范选取粉煤灰取代水泥率（f）和超量系数（K） 粉煤灰用量按下式计算 粉煤灰取代水泥量： 粉煤灰总掺量： 粉煤灰超量部分： 水泥用量按下式计算 粉煤灰的混凝土中水泥用量,水的用量 超量部分的粉煤灰体积，抵减砂子体积；调整后砂子质量： 石子用量不变 得出1立方米混凝土中各材料的用量,例粉煤灰混凝土设计强度等级为 30，施工要求混凝土坍落度为180，根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差3MPa。所用原材料情况如下： 水泥：32.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为=3.10/cm，水泥强度等级标准值的富余系数为1.35； 砂：中砂，级配合格，砂子表观密度os=2.60/cm 531.5mm卵石，级配合格，石子表观密度og=2.65/cm3； HSP高效减水剂：1%掺量，减水率：20%, I级粉煤灰 要求：采用超量取代法，与基准混凝土等和易性等强度的原则，进行粉煤灰混凝土基准配合比设计。,解： (1)确定混凝土配制强度（fcu,0） fcu,0= fcu,k + 1.645 = 30 + 1.6453 =34.9 MPa (2)确定水灰比（W/C） fce = c fce,k = 1.35 32.5=34.9MPa,（3）确定用水量 查用水量表3.20，选用mw0=210kg （大流动度混凝土用水量以坍落度为90mm的用水量为基础，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg，计算出未掺加外加剂时的混凝土用水量。 ） 高效减水剂减水率为20% 用水量 ： mw0=210(1-20%)=168kg （4）确定水泥用量： mc0 =168/0.50=336kg,（5）确定粉煤灰用量： 查表选用粉煤灰取代水泥率（c=20%）， 求出每立方米粉煤灰混凝土的水泥用量(mc); mc=mc0(1 c)=336(120%)=269kg 对于I级粉煤灰，选用粉煤灰超量系数c=1.2， 求出1m3粉煤灰混凝土的粉煤灰掺量(mf) mf=1.2(336269)=1.267=80kg;,采用重量法计算砂石重量：设粉煤灰混凝土的=2450kg/m3 假定表观密度法计算，将mc=269； mf=80kg mw=168代入方程组 计算得出ms=716kg, mg=1217kg, 1m3粉煤灰混凝土的材料用量为： mc=269； mf=80kg；mw=168， ms=716kg； mg=1217kg,由此得1m3粉煤灰混凝土的材料用量为： mc=265； mf=79kg；mw=165， ms=704kg； mg=1197kg 减水剂的用量为胶凝材料的1%，用量为mj=(269+80)1%=3.5kg,2.4.5抗渗混凝土,抗渗混凝土又称防水混凝土。其考核指标是抗渗等级，以P表示。是指抗渗等级等于或大于P6的混凝土。,原材料选用,骨料宜选用连续级配，其最大粒径不宜大于40mm，含泥量不得大于1.0%，泥块含量不得大于0.5%； 细骨料含泥量不得大于3.0%，泥块含量不得大于1.0%； 外加剂宜采用防水剂、膨胀剂、引气剂、减水剂或引气减水剂； 抗渗混凝土宜掺用矿物掺合料。,抗渗混凝土配合比设计,普通抗渗混凝土配合比设计方法、步骤、计算均与普通混凝土配合比相同。但参数要求有所不同： 每立方米混凝土中的水泥和矿物掺合料总量不宜小于320kg； 砂率宜为35%45%； 抗渗混凝土的最大水灰比应符合下页表3.30。 掺用引气剂时，其含气量以控制在3%5%。,表3.30 抗渗混凝土最大水灰比,3.4.6轻混凝土,轻混凝土是指干表观密度不大于1950kg/m3的混凝土。 一：轻混凝土的分类： 按表观密度分为：轻集料混凝土；大孔混凝土；多孔混凝土（泡沫混凝土、加气混凝土）。,二：轻集料混凝土：,1：组成：轻粗集料 轻细集料或普通砂 水泥 水 2：特点： ：比强度高。 ：隔热性能好：导热系数0.180.7KCal/m.h. ； ：弹性模量小，比普通混凝土低25到50； ：耐火性好；：抗冻、抗渗性好。,3：轻集料,技术性质：颗粒级配：大小颗粒间的比例；最大粒径：累计筛余小于10的该号筛孔尺寸。最大粒径对集料强度影响较大。从而也影响了轻集料混凝土的强度。对于结构混凝土最大粒径不大于20毫米，对于隔热结构混凝土最大粒径不大于30毫米。 松散密度：与原材料的性质、生产工艺、集料孔化程度、粒度、级配密切相关。根据松散密度的大小划分为八个表观密度等级：300、400、500、600、700、800、900、1000。 颗粒强度：（有三种方法测试）单粒强度与集料在混凝土中的受力情况相差太大，不能很好反应集料在混凝土中的作用。筒压法（与石子的压碎指标相似）压入20毫米时的压力值除以承压面积100平方厘米即为筒压强度。混凝土试验来推定用轻集料混凝土强度理论来推定集料的强度。 吸水率：(m饱和面干)/m干 吸水率对轻集料混凝土的施工影响较大。 种类：天然：浮石、火山渣等。人工：工业废料（粉煤灰、煤矸石、矿渣等）；人造集料（烧结页岩、粘土；膨胀珍珠岩、蛭石）。,4：轻集料混凝土的结构特征 一强一弱：集料弱、粘结面强。 5：轻集料混凝土的技术性质： ：强度等级：按立方体抗压强度标准值评为5、7.5、10、15、20、25、30、35、40、45、50十一个等级。 ：和易性：与普通混凝土相同 ：变形性能：比普通混凝土低2050。收缩大2050、徐变大3060、热膨胀系数低20。 ：热工性能：导热系数：0.180.75KCal/m.h.。 ：耐久性：抗冻、抗渗性较普通混凝土好。,6：轻集料混凝土配合比设计,由于轻集料种类繁多、性质差异很大。同一产品由于生产工艺或生产厂家的不同也有很大的差别。集料的强度对混凝土的强度影响较大，还没有一个强度计算公式。现在设计中多参考普通混凝土的设计方法，再考虑轻集料的特点，依靠试验来确定。,表3.32轻骨料混凝土按用途分类,3.4.7其他种类混凝土,1.纤维混凝土 以普通混凝土为基材，外掺各种纤维材料而组成的复合材料。 纤维：玻璃纤维、矿棉纤维、钢纤维、碳纤维、和有机纤维。 目的：抑制砼裂缝、提高砼的抗拉、抗弯强度，增加韧性，降低脆性。 应用：机场道面、桥面、断面较薄的轻型结构和压力管道等。,3.4.7其他种类混凝土,2聚合物混凝土 由有机聚合物、无机胶凝材料和集料结合而成的一种新型混凝土。 1）聚合物水泥混凝土： 用于无缝地面，机场跑道面层等。 2）聚合物浸渍混凝土： 单体浸渍进入混凝土后激发聚合，所得混凝土高强（抗压强度可达200MPa，抗拉强度可达10MPa）高防水性、抗冻性、抗冲击性、耐腐蚀性都有显著提高。 用于管道坑道，耐高压容器等。 3）聚合物胶结混凝土（耐腐蚀工程）,作业2,例2用于干燥无冻融环境中的粉煤灰混凝土，设计强度等级为C30，施工要求混凝土坍落度为180mm，根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差3MPa。所用原材料情况如下： 水泥：P.O32.5普通硅酸盐水泥，水泥密度为=3.10/cm，水泥强度等级富余系数为1.35； 砂：中砂，级配合格，砂子表观密度os=2.60/cm； 石子：531.5mm卵石，级配合格，石子表观密度og=2.65/cm3； HSP高效减水剂：1%掺量，减水率：20%， I级粉煤灰,设计相关规定：最大粒径为31.5mm的卵石混凝土，当所需坍落度为7590mm时，1m3混凝土的用水量可选用185kg。大流动度混凝土用水量以坍落度为90mm的用水量为基础，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg，计算出未掺加外加剂时的混凝土用水量。,要求：采用超量取代法，进行粉煤灰混凝土基准配合比设计。,表1 粉煤灰取代水泥率（c）,表2 粉煤灰的超