新型混凝土技术PPT课件

.,1,建筑业10项新技术之混凝土技术,张海,.,2.1概述,混凝土：指用胶凝材料将粗细骨料胶结成整体的复合固体材料的总称。,.,2.1概述,.,2.1.1普通混凝土优缺点,1普通混凝土的主要优点（1）原材料来源丰富（2）施工方便（3）性能可根据需要设计调整（4）抗压强度高（5）耐久性好,.,2.1.1普通混凝土优缺点,2普通混凝土存在的主要缺点（1）自重大（2）抗拉强度低，抗裂性差（3）收缩变形大,.,2.1.2混凝土伴合物的工作性,1、影响混凝土伴合物工作性的因素1单位用水量2浆骨比3水灰比4砂率5水泥品种及细度6骨料的品种和粗细程度7外加剂8时间、气候条件,.,2.1.2混凝土伴合物的工作性,2、改善混凝土拌合物工作性的措施保持水灰比不变，增加水泥浆用量保持砂率不变的前提下，增加砂石用量改善骨料级配掺减水剂或引气剂尽可能选用最优砂率,.,2.1.3硬化混凝土的技术性质,一、混凝土的强度1、强度指标混凝土的强度主要有抗压强度、抗折强度、抗拉强度和抗剪强度等。其中抗压强度值最大，也是最主要的强度指标。,.,2.1.3硬化混凝土的技术性质,2影响混凝土强度的主要因素分析影响混凝土强度各因素的目的，在于可根据工程实际情况，采取相应技术措施，提高混凝土的强度。,.,2.1.3硬化混凝土的技术性质,3提高混凝土强度的措施（1）采用高标号水泥（2）尽可能降低水灰比，或采用干硬性混凝土（3）采用优质砂石骨料，选择合理砂率（4）采用机械搅拌和机械振捣（5）掺入减水剂或早强剂（6）改善养护条件（7）掺硅灰或超细矿渣粉,.,2.1.3硬化混凝土的技术性质,二、混凝土的耐久性混凝土的耐久性是指在外部和内部不利因素的长期作用下，保持其原有设计性能和使用功能的性质，是混凝土结构经久耐用的重要指标。外部因素指的是酸、碱、盐的腐蚀作用，冰冻破坏作用，水压渗透作用，碳化作用，干湿循环引起的风化作用，荷载应力作用和振动冲击作用等等。内部因素主要指的是碱骨料反应和自身体积变化。通常用混凝土的抗渗性、抗冻性、抗碳化性能、抗腐蚀性能和碱骨料反应综合评价混凝土的耐久性。,.,2.1.3硬化混凝土的技术性质,提高混凝土耐久性的措施（1）控制混凝土最大水灰比和最小水泥用量。（2）合理选择水泥品种。（3）选用良好的骨料质量和级配。（4）加强施工质量控制。（5）采用适宜的外加剂。（6）掺入粉煤灰、矿粉、硅灰或沸石粉等活性混合材料。,.,2.1.4混凝土外加剂,外加剂是指能有效改善混凝土某项或多项性能的一类材料，掺量一般水泥量的5%，却能显著改善混凝土的和易性、强度、耐久性或调节凝结时间及节约水泥。,.,2.1.4混凝土外加剂,外加剂的分类1改善混凝土流变性能的外加剂减水剂、引气剂、泵送剂等。2调节混凝土凝结硬化性能的外加剂缓凝剂、速凝剂、早强剂等。3调节混凝土含气量的外加剂引气剂、加气剂、泡沫剂等。4改善混凝土耐久性的外加剂引气剂、防水剂、阻锈剂等。5提供混凝土特殊性能的外加剂防冻剂、膨胀剂、着色剂、引气剂和泵送剂等。,.,2.1.5混凝土配合比设计基本要求,配合比设计的目的是满足四个基本要求：1满足施工要求的和易性2满足设计的强度等级，并具有95%的保证率3满足工程所处环境对混凝土的耐久性要求4经济合理，最大限度节约水泥，降低混凝土成本,.,2.1.6混凝土质量的控制,在混凝土施工过程中，原材料、施工养护、试验条件、气候因素的变化，均可能造成混凝土质量的波动，影响到混凝土的和易性、强度及耐久性。,.,不是强度，而是混凝土的坚固性（没有裂缝）对其运行条件下保证混凝土的水密性和耐久性起关键的作用。P.K.Mehta耐久性影响未来的关键问题,2.2高耐久性混凝土,.,2.2.1背景,发达国家从20世纪70年代开始很重视耐久性问题1、比较全面的工程结构破坏的调查和分析2、70年代开始重视混凝土耐久性的科研3、修订结构、施工规范，对耐久性作了明确严格的规定背景：二战后开始大规模建设，70年代出现大量混凝土劣化和结构破坏事例。,.,2.2.1背景,我国对混凝土结构耐久性的认识经历了几个阶段20世纪80年代末以前政府部门、工程界、技术界对耐久性普遍不够重视20世纪90年代专家呼吁，学术界、工程界开始重视耐久性问题背景：大量结构过早破坏事例。20世纪末和21世纪以来开始实行混凝土耐久性设计三峡工程青藏铁路工程2004年混凝土结构耐久性设计指南颁布我国比发达国家落后1520年后果：许多重大工程存在隐患，今后我国将出现混凝土结构修补、加固、拆了重建的高潮。,.,国务院颁布的建设工程管理条例中规定设计文件上要注明工程合理使用年限，这是对混凝土耐久性设计的一个重大挑战。工程合理使用年限是指该工程设计文件规定的该工程的合理使用年限。以主体结构确定建筑耐久年限分为四级：1、耐久年限100年以上的重要建筑和高层建筑；2、耐久年限50100年的一般性建筑3、耐久年限2550年的次要建筑；4、耐久年限15年以下的临时性建筑。,2.2.1背景,.,1、设计的要求与责任投资方提出服务年限的要求设计方对工程的服务年限负责设计方委托材料试验研究做混凝土耐久性设计材料研究方对设计方负责,2.2.2混凝土耐久性设计的方法,.,2、设计任务（1）对不同构件、不同的工作环境（大环境、小环境）设计相应的最佳混凝土配比，以满足服务年限的要求。（2）提出相应的混凝土耐久性指标，作为质量检查和判断的依据。（3）提出对原材料的要求和施工的特殊要求。,2.2.2混凝土耐久性设计的方法,.,2.2.3破坏原因及防止措施,.,2.3高强高性能混凝土,美国60年代，利用普通减水剂等生产C50C60商品混凝土，并可拌制100MPa的混凝土日本70年代，使用高效减水剂，可工地生产C80C90；近年，美国、加拿大等工地可获得C100C120混凝土,我国70年代末期C30以下；80年代后，才研究高强混凝土，1987,1992制定有关高强混凝土有关标准。工程应用（桥、房屋）,.,1、高性能混凝土1990年5月美国国家标准与技术研究院（NIST）与美国混凝土协会(ACI)首先提出高性能混凝土这个名词，认为高性能混凝土是同时具有某些性能的均质混凝土，必须采用严格的施工工艺与优质原材料，配制成便于浇捣、不离析、力学性能稳定、早期强度高，并具有韧性和体积稳定性的混凝土；特别适合于高层建筑、桥梁以及暴露在严格环境下的建筑物。2、高强混凝土一般认为，强度等级不低于C60的混凝土即为高强混凝土。由于这类混凝土有别于C60以下的普通混凝土，其原材料选择和施工质量控制更为严格，而且受压破坏表现出更大脆性，因而在结构计算和构造方法上与普通混凝土也有所差别。通常还将强度大于C60的混凝土称为超高强混凝土。,2.3.1高性能混凝土与高强混凝土的概念,.,2.3.1高性能混凝土与高强混凝土的概念,.,2.3.2为使混凝土高强主要可采用的方法,（1）改善水泥的水化条件增加水泥中早强和高强的矿物成分的含量。提高水泥的磨细度。（2）掺加各种高聚物（3）增强集料和水泥的粘附性（4）掺加高效外加剂（5）增加混凝土的密实度（6）采用纤维增强,.,1.水泥选用质量稳定、强度等级不低于42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。2.骨料细骨料的细度模数宜大于2.6，含泥量不应大于2.0%，泥块含量不应大于0.5%。对强度等级为C60级的混凝土，其粗骨料的最大粒径不应大于31.5mm，对强度等级高于C60级的混凝土，其粗骨料的最大粒径不应大于25mm；针片状含量不宜大于5.0%，含泥量不应大于0.5%，泥块含量不宜大于0.2%。3.高效减水剂高效减水剂减水效果显著，可降低水灰比，并大为改善工作性。但是在选用减水剂时必须注意与水泥的适应性问题。4.活性掺合料活性掺合料主要有粒化高炉矿渣粉煤灰硅灰等。,2.3.2高强混凝土的配制,.,.,确定混凝土的性能要求选择混凝土原料合理估算配合比调整配合比与确定设计配合比确定施工配合比,2.3.3高强混凝土的配合比设计步骤,.,自干燥引起的自收缩脆性,2.3.4高强混凝土在性能上尚存在的问题及其改善的途径,.,2.4自密实混凝土,自密实混凝土(SelfCompactingConctete或Self-ConsolidatingConcrete简称SCC)是指在自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好均质性，并且不需要附加振动的混凝土。自密实混凝土也被称为高流态混凝土，属高性能混凝土的一种。日本学者首先提出“自密实混凝土”的概念。他们进行了大量的研究、试验，在许多工程实例中取得了成功。之后，美国及欧洲等国家也开始了该项技术的研究。我国自90年代初期开始对自密实混凝土进行研究，现已广泛应用，在多项工程实践中取得到成功，研究成果总体上已达到国际先进水平。,.,2.4.1自密实混凝土的优越性,提高混凝土质量，增加结构综合寿命可以提高施工速度，缩短施工工期减少机械费用及人工费用改善施工环境，不扰民大量掺加矿渣、粉煤灰等工业废料，使资源得到更有效的利用施工方便,.,2.4.2自密实混凝土（SVB）性能,抗压强度比振动密实的混凝土强度高抗拉强度预计比振动密实的混凝土抗拉强度略高自密实混凝土与钢筋具有较好的粘结自密实混凝土弹性模量比常规混凝土弹性模量约小15%自密实混凝土和普通混凝土的收缩值相当自密实混凝土的徐变值看上去似乎比普通混凝土高一些，但是还是在普通混凝土的标准允许范围内,.,2.4.3自密实混凝土原材料选择,（1）水泥：水泥用量为350kg450kg/m3。（2）细骨料：普通混凝土用的砂均可使用，包括粉碎砂、河砂。一般优选中粗砂，并严格控制含泥量。（3）粗骨料：各种类型粗骨料均可使用，如：卵石、碎石等，其中卵石有利于改善流动性，碎石有利于改善强度。（4）外加剂：是自密实混凝土的重要组成部分，在调解混凝土高流动性与高抗分离性中起着重要的作用。常用的外加剂如：减水剂增稠剂引气剂（5）矿物掺合料,.,2.4.4自密实混凝土配合比设计方法,自密实混凝土高工作性要求新拌状态下的混凝土应具有高流动性、高抗离析性、高间隙通过性和高填充性。自密实混凝土的这四项基本性能，需要通过添加适当外加剂及合理的配合比来实现。配制自密实混凝土，原则是用水泥浆(胶凝材料)填充骨料骨架的间隙。,.,2.4.5自密实混凝土施工工艺,因为自密实混凝土中含有大量超细粉掺合料，因此加料顺序很重要；搅拌时间要适当延长；更为重要的是要严格控制加水量。生产自密实混凝土的投料顺序分两步进行。第一步，用水泥、适当地掺合料、砂、水与高效减水剂配制出具有良好流动性的砂浆；第二步，在上述砂浆中加入粗集料，充分搅拌，视拌合物流动情况适当增加高效减水剂用量，若仍不能满足要求则需调整配合比。,.,2.4.6自密实混凝土需要研究解决的问题,自密实混凝土的的拌合物评价方法、配合比计算试验方法、硬化混凝土性能检测评定方法有待规范。自密实混凝土与相同强度的普通混凝土相比，其弹性模量稍低，收缩和徐变稍大，需要系统研究用于主要受弯构件在荷载作用下产生裂缝后，混凝土碳化及其对钢筋绣蚀的影响。此外，自密实混凝土凝结时间较长，早期强度低，冬季施工时要采取相应措施。自密实混凝土对原材料和配合比很敏感，对模板工程、钢筋工程、支撑工程等都具有新的要求，因此在施工管理时要求更高，浇筑工人也需要进行系统的培训。,.,轻混凝土是指表观密度小于1950kg/m3的混凝土。,2.5轻骨料混凝土,.,.,轻骨料混凝土用轻粗骨料、轻细骨料（或普通砂）和水泥配制而成的混凝土，其干表观密度1950kg/m3，称为轻骨料混凝土。当粗细骨料均为轻骨料时，称为全轻混凝土；当细骨料为普通砂时，称砂轻混凝土。,.,粒径：凡是骨料粒径为5mm以上，堆积密度小于1000kg/m3的轻质骨料，称为轻粗骨料；粒径小于5mm，堆积密度小于1200kg/m3的轻质骨料，称为轻细骨料。来源：天然轻骨料（如浮石、火山渣及轻砂等）；工业废料轻骨料（如粉煤灰陶粒、膨胀矿渣、自燃煤矸石等）；人造轻骨料（如膨胀珍珠岩、页岩陶粒、粘土陶粒等）。,2.5.1轻骨料的种类,.,粉煤灰陶粒,.,页岩陶粒,.,粘土陶粒,.,2.5.2轻骨料的技术性质,.,按表观密度分为12个等级;强度等级按立方体抗压强度标准值分11个等级;按用途不同，分为三类，相应的强度等级和表观密度要求见下表。,2.5.3轻骨料混凝土的强度等级,.,轻骨料混凝土配合比设计的基本要求与普通混凝土相同，但应满足对混凝土表观密度的要求。轻骨料混凝土与普通混凝土配合比设计中的不同之处主要有两点，一是用水量为净用水量与附加用水量两者之和；二是砂率为砂的体积占砂石总体积之比值。,2.5.4轻骨料混凝土配合比设计要点,.,2.5.5轻骨料混凝土的施工要点,配合比设计除应满足强度、和易性、耐久性等方面的要求外，还应满足体积密度的要求。水灰比以净水灰比表示，净水灰比是指不包括轻集料1h吸水量在内的净用水量与水泥用量之比。轻骨料易上浮，不易搅拌均匀。应采用强制式搅拌机，同时加压振捣，且不宜过长。为减少砼拌和物坍落度损失和离析，应尽量缩短运距。不宜超过45min。成型后应及时覆盖并洒水养护，以防止表面失水太快而产生网状裂缝。根据工程需要，对轻粗集料进行预湿处理。,.,2.5.6轻集料混凝土的应用,轻骨料混凝土的体积密度比普通混凝土减少1/41/3，隔热性能改善，可使结构尺寸减小，增加使用面积，降低基础工程费用和材料运输费用，其综合效益良好。轻集料混凝土主要适用于：高层和多层建筑、软土地基、大跨度结构、抗震结构、要求节能的建筑和旧建筑的加层等。,.,2.6纤维混凝土,定义：在普通