专题——其他品种的溷凝土PPT课件.ppt

新型混凝土 1 5 7新型混凝土 5 7 1混凝土第六组分5 7 2高强混凝土 HSC 5 7 3高性能混凝土 HPC 5 7 4泵送混凝土5 7 5水下不分散混凝土 NDC 5 7 6耐海水混凝土5 7 7绿色混凝土 2 5 7 1混凝土第六组分 概述改性型第六组分功能型第六组分智能型第六组分 3 混凝土第六组分是指除水泥 水 砂 石及化学外加剂之外的 用于改善混凝土性能或增加其功能或赋予其智能的成分 按其特性可分为三大类 改性型功能型智能型 概述 4 改性型第六组分 改性型第六组分主要作用是显著改善混凝土物理力学性能 主要有矿物外加剂聚合物各类纤维 5 矿物外加剂 矿物外加剂是在混凝土搅拌过程中加入的 具有一定细度和活性的用于改善混凝土拌合物和硬化混凝土性能 特别是混凝土耐久性 的某些矿物产品 矿物外加剂主要品种有硅灰磨细粉煤灰矿渣微粉沸石粉等 6 聚合物 聚合物水泥混凝土和砂浆的性能主要是受聚合物的种类 掺量的影响 纤维 在传统混凝土中掺入碳纤维 钢纤维 有机纤维等纤维 可提高混凝土的抗拉 韧性 抗裂 抗疲劳等性能 7 图5 7 1纤维增强水泥基复合材料受弯时典型的荷载 挠度曲线 8 功能型第六组分 功能型第六组分可赋予混凝土特殊功能 如防辐射防静电补偿收缩水耐磨保温隔热等这类第六组分主要用于配制功能混凝土 9 导电混凝土 导电混凝土的导电组分的掺量存在一个临界值 当导电组分的掺量超过该临界值时 复合材料的电导率急剧增加 如图5 7 2所示 图5 7 2水泥基导电复合材料的导电率与碳纤维掺量的关系 10 智能型第六组分 智能型混凝土包括交通导航混凝土损伤自诊断混凝土调湿混凝土温度自监控混凝土仿生自愈合混凝土 11 仿生自愈合混凝土 图5 7 3仿生自愈合水泥基复合材料自愈合机理示意图 12 5 7 2高强混凝土 HSC 简介原材料选择水泥优质骨料高效减水剂决定混凝土强度的主要因素 13 简介 在我国 HSC应被认为是强度等级不低于C60的混凝土 它是采用以下方法制取的混凝土优质骨料等级不低于42 5级的水泥较低的水灰比在强烈振动密实作用下 高效减水剂的使用 为配制高强度大流动性混凝土创造了条件 HSC的分类见表5 7 1 14 表5 7 1高强混凝土的类型 15 胶凝材料 水泥品质品种与等级水泥的矿物组成和细度水泥用量 高强混凝土原材料选择 16 水泥的品种和等级 配制高强混凝土 没有必要采用快硬水泥 一般 常用这样品种的水泥 因为这些水泥可以获得较高的最终强度 如 等级较高的硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥 17 过去 配制高强混凝土是比较困难的 所选水泥的等级往往是混凝土对应强度等级的0 9 1 5倍 也就是说 水泥的等级一般应高于相应混凝土的强度等级 有时可以略低于混凝土的强度等级 在我国 现阶段 随着材料性质及工艺方法的改进 尤其是外加剂的广泛应用 配制高强混凝土也就更加容易 水泥的品种和等级 18 水泥的矿物组成和细度 水泥的细度能影响混凝土的强度 Fig 5 7 4 因此 要求水泥具有较高的C3S含量和一定的细度 表面积3500 4000cm2 g 特性 因此 水泥在使用前 如果再经过两次振动磨细后 则可大大提高其强度 磨得愈细 比表面积愈大 水化反应更充分 强度愈高 19 硅酸三钙 C3S 含量和细度虽然是影响水泥强度的重要因素 但这二者并非是唯一的决定因素 应通过试验确定合适的水泥 如果不说水泥均匀性比强度更为重要 至少均匀性也与潜在强度的获得具有同样的重要性 水泥的矿物组成和细度 图5 7 4水泥细度对混凝土强度的影响 20 水泥用量 生产高强混凝土 胶凝物质的数量是至关重要的 它直接影响到水泥石与界面的粘结力 从施工要求讲 也应具有一定的工作度 为了增加砂浆中胶凝材料的比例 水泥用量要高 一般在500 700kg m3范围内 但是 水泥用量不宜超过这个范围 否则 易引起水化期间散热太慢或收缩量过大等问题 21 只要技术上可行 就应减少水泥用量 最好是掺加一部分高质量的粉煤灰或其他粉状硅质材料 把水化放热和干缩负作用减少到最低限度 经验表明 应通过对各种水泥进行试配 来确定制备高强混凝土所用水泥的种类和数量 在满足既定抗压强度的前提下 经济适用 是选择水泥的依据 为了使水泥用量最小 要求骨料有最佳级配 并在拌制过程中保持均匀 水泥用量 22 优质骨料 细骨料混凝土混合物含砂量较大 如果使用中砂或粗砂 可以避免混凝土过于干硬 通常 宜用细度模数约为3 0的砂 并尽可能降低含砂率 混凝土拌合物也不应太干硬 细骨料的级配要符合要求 在高强混凝土组成中 细骨料所占比例同样要比普通强度混凝土所用的量要少些 砂的化学成分含量以采用洁净的石英质河砂为佳 23 优质骨料 粗骨料粗骨料对混凝土强度的影响主要取决于 水泥浆及水泥砂浆与骨料粘结力 骨料的弹性性质 混凝土混合物中水上升时在骨料下方形成的 内分层 状况 骨料周围的应力集中程度等 对高强混凝土来说 粗骨料的重要优选特性是抗压强度 表面特征及最大粒径等 24 高效减水剂 将高等级水泥与高效能减水剂结合使用 可制得高强混凝土 25 决定混凝土强度的主要因素 水泥浆体配制高强混凝土应采用的工艺是 用高等级水泥 提高水泥用量 并用新型高效减水剂 同时辅以强烈振捣 使之密实 骨料配制高强混凝土时 应选择高强 致密 表面粗糙 级配良好 质量符合要求的骨料 并且骨料要有坚固的抗压能力 细骨料用量相对较少 26 决定混凝土强度的主要因素 水泥浆 骨料粘结碎石能使粘结较好 从而使混凝土有较好的强度 如图5 7 5所示 同样 碎石的表面积与体积之比 较圆形砾石的要大 因此 应特别注意保证碎石骨料表面之清洁 表5 7 5相同级配的粗骨料对混凝土强度的影响 27 5 7 3高性能混凝土 HPC 概述特点技术途径配比性能对比应用 28 概述 高性能混凝土是指采用优质材料 严格施工工艺 便于浇捣 不离析 体积稳定 力学性能稳定所制备的混凝土 符合特殊综合性能与均匀性要求 不能用常规材料和工艺获得 1990年ACI国际会议首次提出 它具有早强高 韧性 匀质 耐久等特点 适用于高层建筑 桥梁以及暴露在严酷环境 29 特点 高性能混凝土是一种新型混凝土 具有优良的和易性 高强和耐久性 其主要特征如下图所示 混凝土拌合物具有流态性 自密性 不振动或稍加振动即能保证成型混凝土均匀密实混凝土拌合物具有良好的粘聚性 保水性和可塑性 水下不分散 不离析 稳定性好 可泵性强 在混凝土凝结硬化过程中水化热低 利于大体积混凝土浇筑 混凝土硬化后体积稳定 收缩变形小 故混凝土内部微裂纹等缺陷少 结构均匀 混凝土的密实度高 抵抗水 侵蚀性液体及氯离子等渗透的能力强 对混凝土内钢筋有很强的保护能力 30 混凝土中所含易被硫酸盐 镁盐等物质腐蚀的氢氧化钙 水化硫酸钙的量少 保证混凝土具有极强的耐海水腐蚀能力 混凝土的抗渗性能极高 并且具有一定的空气含量 空气泡分布均匀 密实 以此混凝土具有极高的抗冻融性和抗风化性 故非常适宜浇筑浪溅区混凝土结构 混凝土强度较高 混凝土内部凝胶的含量较普通混凝土为少 故用于预应力混凝土 特点 31 技术途径 正确选材中热水泥 MDF DSP 超细矿物掺合料 高效减水剂 Dmax200 早期养护 32 配比 33 性能 性能对比 Tab 5 7 3 干缩 Tab 5 7 4 坍落度经时变化 Tab 5 7 5 34 表5 7 3性能对比 35 表5 7 4干缩 36 Tab 5 7 5坍落度的经时变化 37 应用 在国外 德国现行的混凝土结构设计规范达C110挪威规范C105级 85 90MPa的HPC广泛用于道路工程丹麦的大贝尔特工程 大型隧道与桥梁连接结构规定的设计使用寿命为100年塔架 预制梁和预制砌块都采用HPC日本超高强高性能混凝土建造高层住宅已研制出使用寿命在500年以上的超高耐久性混凝土 38 应用 在国内 上海金茂大厦C60北京西客站C60北京静安中心大厦C80辽宁物产大厦C80南京邮电中心C60长春国际商贸城C55广州虎门大桥C50上海杨浦大桥C50万县长江大桥钢管混凝土C60 39 5 7 4泵送混凝土 概述泵送混凝土原材料要求泵送混凝土配合比设计 40 概述 定义 将搅拌好的混凝土 采用混凝土输送泵沿管道输送和浇筑 称泵送混凝土 特点 一次连续完成垂直和水平运输 而且可以进行浇筑 因而生产效率高 节约劳动力 特别适用于工地狭窄和有障碍物的施工现场以及大体积混凝土结构物 如高层建筑等 41 胶凝材料 水泥水泥品种保水性好 泌水性小的水泥都宜用于泵送混凝土 因此 硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥常常被优先用作配制泵送混凝土 但又往往由于它的水化热较大 又不宜用于大体积混凝土工程 最小水泥用量为保证混凝土的可泵性 有一最少水泥用量的限制 国外规定一般为250 300kg m3 我国 钢筋混凝土工程施工及验收规范 GBJ204 83 规定泵送混凝土的最少水泥用量宜为300kg m3 泵送混凝土原材料要求 42 骨料 粗骨料最大粒径碎石的最大粒径与输送管内径之比 宜小于或等于1 3 卵石则宜小于或等于1 2 5 颗粒级配必要时 可作进一步的试验 把不同粒径的骨料加以合理掺杂 可以得到理想的级配 细骨料在骨料级配中 细度模数为2 3 3 2 粒径在0 315mm以下的细骨料所占的比例不应小于15 最好能达到20 43 掺合材料 粉煤灰 普通水泥配制的C30混凝土坍落度与时间的关系如图4 7 6所示 掺粉煤灰后 坍落度可提高约2cm 而坍落度损失值则基本一样 粉煤灰越细 球状颗粒越多 则活性越大 润滑作用也更好 所以 一般以磨细粉煤灰掺入 图5 7 6坍落度与时间的关系 44 泵送混凝土配合比设计 配合比主要参数选择水灰比的选择Sp砂率的选择坍落度的选择 水灰比的选择 水灰比不宜低于0 40 一般也不宜超过0 70 选择泵送混凝土的水灰比时 除考虑可泵性要求外 还必须考虑结构物对混凝土的耐久性要求 45 砂率的选择 坍落度的选择 我国规定泵送混凝土的坍落度 宜为8 18cm 46 5 7 5水下不分散混凝土 NDC 概述水下不分散混凝土的原料组成水下不分散混凝土的性能 47 概述 水下不分散混凝土也称为水下浇筑混凝土 是一种可以在水下浇筑的 不会像普通水泥混凝土那样在水的作用下集料与水泥浆发生分离的新型混凝土 导管法施工的装置示意图 图5 7 7导管法施工的装置示意图 48 水下不分散混凝土的原料组成 水下不分散混凝土的主要原料有水泥 砂石 水下不分散剂及其他一些外加剂 减水剂 等 水泥 水泥强度等级一般应大于或等于42 5MPa 骨料粗骨料应优先选用卵石 粗集料的级配应采用连续级配 细集料宜选用细度模数从Mx 2 6 3 1的中砂 49 NDCA是制备水下不分散混凝土的关键材料主要成分是水溶性离子物质及具有高比表面积的物质主要作用是增加混凝土的黏聚性和充填能力 填充性细颗粒材料 其他外加剂主要有高效减水剂 早强剂等 水下不分散混凝土的原料组成 50 新拌NDC的性能良好的抗分散性良好的流动性和填充性有一定的缓凝特性 硬化NDC的性能NDC的强度水下不分散剂 NDCA 的质量和掺入量必定影响NDC的强度 灰水比 水下不分散混凝土的性能 51 NDC抗冲磨及抗渗性如表5 7 7所示 水下不分散混凝土的性能 表5 7 7NDC抗冲磨及抗渗性 52 水下不分散混凝土的性能 NDC的抗冻性水下不分散混凝土的抗冻性一般比普通混凝土略差 NDC的干缩湿胀性由于NDC的保水性好且泌水少 与普通混凝土相比 陆地干缩比普通混凝土大 而水中湿胀却比普通混凝土小 53 耐海水混凝土的技术要求抗腐蚀性能抗冻性海工钢筋混凝土中钢筋保护层厚度耐海水混凝土最大允许裂缝耐海水混凝土的原料选择 5 7 6耐海水混凝土 54 抗腐蚀性能 抗硫酸盐腐蚀主要由配制混凝土的原料 水泥和集料 来保证 抗Cl 腐蚀耐海水混凝土的抗Cl 腐蚀性能指标主要是通过测定Cl 在混凝土中的扩散系数来确定的 55 抗冻性 表5 7 8抗冻性 耐海水混凝土的抗冻性要求如表5 7 8所示 56 海工钢筋混凝土中钢筋保护层厚度 表5 7 9海工钢筋混凝土钢筋保护层要求的最小厚度 mm 57 表5 7 10海水环境预应力筋的混凝土保护层最小厚度 mm 保护层厚度 58 耐海水混凝土最大允许裂缝 表5 7 11钢筋混凝土构件裂缝宽度最大允许值 JTJ268 96 mm 59 耐海水混凝土的原料选择 水泥根据海水对混凝土的腐蚀 应尽量选择水化产物中Ca OH 2少 水化铝酸盐少的水泥 如果是在水位变动区 还要考虑水泥石的抗冻性 耐磨性和收缩性 强度等级不应低于32 5Mpa 集料集料应质地坚硬 清洁 级配良好 特别应注意的是 配制耐海水混凝土的粗集料中不得含有活性SiO2 以防止碱与集料反应 JGJ还规定 如果细集料采用海砂 必须用清洁淡水进行冲洗 将砂中NaCl总含量冲洗到0 1 以下 外加剂根据工程需要采用减水剂 早强剂和抗冻剂等外加剂 60 5 7 7绿色混凝土 概述 有三种类型的绿色混凝土 高性能混凝土生态混凝土透水性混凝土绿化混凝土吸声混凝土再生混凝土 高性能混凝土在前几节中已经讲述 我们将重点讲述下列内容 绿化混凝土再生混凝土 61 绿化混凝土 绿化混凝土是指能够适用