骨料与外加剂对混凝土的影响PPT课件.ppt

二 外加剂对当代混凝土的影响 以高效减水剂为主的混凝土外加剂是现代混凝土重要的物质基础之一 是混凝土技术发挥的重要里程碑 同时 也给混凝土带来了一些问题主要是与水泥的适应性问题以及对混凝土体积稳定性的影响 1 外加剂与水泥的适应性问题 主要原因在于水泥 前面已经讲解过水泥的细度细 碱含量高 C3A含量高 SO3含量 使用硬石膏 水泥出厂温度太高都会导致与外加剂的适应性不好 2 减水剂对混凝土体积稳定性的影响 我国混凝土收缩试验是根据 混凝土耐久性和长期力学性能试验方法 GBJ82 方法进行的 该试验方法对混凝土3d之内的早期收缩无法反映 对不掺外加剂的普通混凝土而言 影响不大 3 减水剂对混凝土体积稳定性的影响 但对掺减水剂的混凝土 早期收缩的影响非常显著 从裂缝产生的时间来分析 1d之内的早期收缩增大 可能是混凝土开裂的关键因素 因此目前的化学外加剂收缩率比试验方法 并没有完全反映减水剂对混凝土收缩的影响程度 大量的实验结果表明 从初凝至24h 掺减水剂混凝土的收缩率比要大得多 4 减水剂对混凝土体积稳定性的影响 减水剂 泵送剂等化学外加剂的应用 对混凝土技术进步起到了革命性作用 而革命性 通常以局部破坏性为代价 5 减水剂对混凝土体积稳定性的影响 我们的化学外加剂生产和研究机构 应该象重视减水剂的减水率一样 重视化学外加剂对混凝土早期收缩 塑性收缩 和总收缩的增大作用 6 减水剂对混凝土体积稳定性的影响 不掺减水剂混凝土的早期收缩值小于70 10 6m m 掺减水剂混凝土的早期收缩均大于200 10 6m m 收缩率比为300 7 1d起测的混凝土干燥收缩 经1d早期收缩测试后 继续在 60 5 20 1 条件下测得的结果表明 28d时 三种减水剂的收缩率比分别为130 132 和138 8 参照GBJ82测得的干燥收缩 脂肪族系 萘系 胺基磺酸盐系减水剂的收缩率比分别为126 130 和135 与1d起测相比 不掺减水剂的混凝土收缩减小12 掺减水剂的混凝土收缩减小15 左右 9 初凝开始的混凝土全收缩 三种减水剂的收缩率比分别达到182 183 和198 远远大于按GBJ82方法测得的结果 10 坍落度相同时 减水剂对混凝土早期收缩的影响 11 24h时 水泥用量为450kg m3的混凝土 收缩率比达609 水泥用量为550kg m3的混凝土 收缩率比达705 12 1天后起测的收缩曲线 收缩率比124 13 减水剂对全收缩的影响 水泥用量分别为450kg m3和550kg m3时 1d起测的收缩率比为124 而以初凝起测的全收缩表征时 收缩率比分别达到220 和240 14 早期抗裂试验装置 15 16 首条裂缝出现时间 17 裂缝条数 18 减水剂 泵送剂等化学外加剂极大地增加混凝土早期收缩 加速早期开裂 增加裂缝数量 我们不能回避这一事实 关键是如何从混凝土组成材料 外加剂生产用原材料 合成工艺和复配技术上加以改进 19 三 骨料对混凝土性能的影响 骨料是混凝土中比例最大的组分 至少大于65 起骨架作用 抑制收缩 防止开裂 骨料的品质对混凝土的重要意义长期不被重视 直接影响了混凝土的性能 制约了高性能混凝土的推广和应用 20 为什么把砂石称为骨料 在传统观念中把砂石叫做骨料的原因是认为骨料起强度作用而作为混凝土的骨架 这是一种误解 骨料的骨架作用主要是稳定混凝土的体积而不是强度 纯的水泥浆体硬化后收缩过大 无法用于结构 必须有骨料对水泥浆体的收缩起约束作用 而且骨料在混凝土中必须占据大部分体积 21 决定混凝土强度的不是骨料 对混凝土的强度其决定作用的是混凝土的水灰比 水胶比 所以目前用强度很低的轻骨料 陶粒 已能配制出C50的泵送混凝土 22 骨料 混凝土体积稳定性 混凝土体积稳定性主要取决于骨料 尤其是粗骨料在混凝土体积中所占的份额 骨料的质量越高 粒形和颗粒级配好 单方混凝土中的胶凝材料用量越少 体积稳定性也越好 我国与发达国家混凝土质量的差别主要源于骨料 尤其是石子的质量 23 24 我们应该重视骨料的品质 25 骨料的颗粒形状 西方发达国家的石子根本不存在针 片状颗粒的问题 而我国砂石标准中规定石子针 片状颗粒最大的可达25 26 骨料的颗粒形状 我们希望使用较规则外形的骨料 英国BS812标准将骨料形状分为 立方体 球形 不规则 非常不规则 扁平 细长几类 相对而言 扁平或片状骨料以及非常不规则的骨料粒形对HPC是不利的 27 骨料的颗粒形状 在欧美扁平 片状骨料以及非常不规则的骨料一般不超过20 而我国有时高达80 骨料粒形不好对混凝土和易性 强度和耐久性都产生不良影响 且直接导致水泥用量增多 28 石子的强度越高越好吗 对石子如果控制了风化 软弱 颗粒 含泥 细粉 量 对强度不必要求太高 则破碎后的粒形好 等径状颗粒多 针片状颗粒少 对混凝土强度影响很小 因为相对于混凝土的强度来说 天然岩石的强度是足够的 即使是强烈风化的低强度花岗岩 其岩石抗压强度也达80 100MPa 29 石子的强度越高越好吗 由下表的实例可见 所用石子中深康风化粗粒花岗岩强度低 但粒形好 混凝土的水胶比为0 31时 拌合物施工性能好 28d抗压强度达71 3MPa 乌石谷致密石灰岩的强度很高 但不仅针 片状颗粒多 多数是不够针 片状标准的长条状和扁状颗粒 水胶比为0 33时拌合物坍落度也只有148mm 此时混凝土28d强度为68 8MPa 30 石子的强度越高越好吗 这说明混凝土性能对水胶比要比对石子强度敏感 而石子的粒形对混凝土施工性的影响则更重要 石子对混凝土强度的影响主要是界面 当石子和混凝土弹性模量差别很大时 例如低强度混凝土使用高强度石子 在水泥水化减缩和温度 湿度变化时 二者变形不一致 会导致界面产生微裂缝 成为混凝土的薄弱环节 31 轻混凝土 界面显著加强 轻骨料 界面 砂浆 32 石子的强度越高越好吗 如果二者弹性模量差别缩小 则界面结合可得到加强 轻骨料混凝土的强度可以大大高于轻骨料的强度 主要是由于界面的作用 采用鄂式破碎机工艺 强度越高的岩石 针 片状颗粒越多 粒径越小 针 片状颗粒越多 为保证针 片状颗粒总量不超标 几乎都将10mm以下的颗粒筛除 33 石子的强度越高越好吗 对石子的要求偏重于强度 而对石子的级配则只有在标准中规定 实际上似乎越来越令人无可奈何 34 骨料的级配 由于胶凝材料浆体的需求量是由集料间需要填充的空隙和集料需要包裹的面积决定的 所以希望选择空隙率低 比表面积相对较小的集料 35 粗骨料的级配不好 90年代初之前北京的石子空隙率一直为40 43 而目前已达46 以上 甚至达到48 以上 广东一带石子空隙率甚至达50 按国家标准 建筑工程使用的石子为连续级配 最小粒径为5mm 而目前实际混凝土用碎石一般做不到5m以上连续级配 36 37 原因与对策 实际上是混凝土行业对砂石行业的误导 搅拌站对粒形和级配的问题则很宽容 宁可容许用多加水泥来满足和易性要求 也不肯优质优价购买优质骨料 为改变目前的状态 必须尽快改进石子加工工艺 且宜采用10 20mm与5 10mm两级粗骨料配合使用 以降低石子空隙率 38 砂的细度 目前我国天然砂资源开始出现紧张的趋势 尤其是中粗砂供应紧张 为满足搅拌站对砂细度模数的要求 供砂商往砂中填加小石子 人工砂已经快速进入建筑市场 39 廉慧珍教授指出 减少水泥消耗率的关键是提高骨料质量 40 人工砂中的石粉 石粉是一般碎石生产企业所称的石粉 石沫 是在生产人工砂过程中 在加工前经除土处理 加工后形成粒径小于75um 其矿物组成是和化学成分与母岩相同的物质 与天然砂中的粘土成分在混凝土中所起的负面影响不同 它的掺入对完善混凝土细骨料级配 提高混凝土和易性与密实性有很大益处 进而起到提高混凝土综合性能的结果 41 石粉研究最新进展 北京恒坤混凝土有限公司用超细石粉在混凝土中应用取得了重大的突破 42 利用废弃资源加工混凝土骨料 据推算 全国现有尾矿的总量为100亿吨以上 43 铁矿尾矿 44 45 尾矿的危害 46 47 48 各种废料 煤矸