现代混凝土技术

1、1. 混凝土混合料的流变特征 混凝土混合料可以看成是一种由水和分散粒子组成的体系， 它具有弹性， 粘性， 塑性等 特征。各种材料的流变性质可用具有不同的剪切模量G,粘性系数，和表示塑性屈服应力，的流变基元以不同的停驶组合成的流变模型来研究。弹性基元的变形粘性基元的变形粘性系数宾汉姆方程：牛顿液体公式：变形速率和剪切应力的关系曲线成直线形状。曲线2:剪切应力不大时，粘度较大，剪切应力逐渐增加，粘度逐渐减小，当剪切应力增加到相当值时， 粘度趋为常数， 这是一种正常现象。 因为悬浮体以及溶胶中的粒子 结构不断被破坏，应力愈大破坏愈多，因此，粘性愈小。然而，液体中又无强有力的结 构存在，受力就产生流动

2、，即。但是曲线3是反常的，粘度随剪切应力增大而增大， 这是由于存在纤维状或者扁平状粒子的缘故。 屈服剪切应力与粘度系数 是决定混凝土混合料流变特性的基本参数。屈服剪切应力时阻止塑性变形的最大应力， 故又称为塑性强度。 屈服剪切应力可用试验测定。 粘性系数是液体内部结构阻阻碍流动 的一种性能。 它是由于流动的液体中， 在平行流动方向的各流层之间， 产生与流动方向 相反的阻力的结果。 因此，粘性时流动的反面。粘性愈小流动愈大。a表示结构破坏曲 线， 表示粘性变化曲线。 这种随结构破坏程度而变化的粘性系数称为结构粘性系数。当 接近于 时，粘性系数大大降低，结构发生雪崩式的破坏。对混凝土混合料施加振动

3、作用的目的是使混合料密实和成型。对混凝土混合料在振动前的空隙率最大。 最后使得混合料达到最小的空隙率。 这样， 一个流变过程本质上是个由 一般宾汉姆体转换为接近于牛顿液体的触变过程。 触变性材料在承受一段时间的剪切应 力而减小其粘度后， 如出去外力， 则已经变小的粘度又会逐渐得到恢复， 亦即对混凝土 混合料的触变过程具有可逆性。 触变性适用于低流动性或者干硬性混凝土混合料的震动 成型工艺。混凝土混合料的离析和泌水。混凝土混合料的离析通常有两种形式： 一种是粗骨料从混合料中分离， 因为它们比细骨 料更易于沿着斜面下滑或者在模内下沉；另一种是稀水泥浆从混合料中淌出， 这主要发生在流动性大的混合料中

4、。 作用在颗粒上的力由颗粒的自重， 混合料的 粘性抵抗力和浮力。 混凝土浇灌之后到开始凝结期间，固体小颗粒下沉，水上升， 并在 表面析出水的现象称为泌水。 同时混合料沉降收缩。 泌水的结果， 使表面混合料含水量 增加产生大量的浮浆， 硬化后使表面的混凝土强度弱于下面混凝土的强度， 并产生大量 容易剥落的粉尘。 如果混凝土是分层浇筑， 若不设法出去面层上的这些浮浆， 则会损害 每层混凝土之间的粘结。 一些上升的水还会聚结在粗骨料或者钢筋的下方， 硬化后称为 空隙， 出现弱粘结地带。 上升的水， 在其后留下水的通道，降低了混凝土的抗渗性和抗 冻性。在和模板的交界面上，泌水时会把水泥浆带走，仅留下砂

5、子，出现砂纹现象。 在混合料表面上位充分硬化时， 由于这种引力作用下，便产生收缩，称为塑性收缩，如 果引力作用不均匀，便产生裂纹，称为塑性收缩裂纹。 影响泌水的因素主要是水泥的性能。 提高水泥的细度可以减少泌水。 水泥中掺入火山灰 等磨细掺料，可以提高水泥的保水性而减少泌水。多会混合料比少灰混合料不易泌水。 采用减水剂， 引气剂以减少混合料的单位加水量， 也是改善混合料泌水性能的有效措施。流态混凝土在预拌的基体混凝土中， 加入硫化剂，经过搅拌，使得混凝土的坍落度顿时增大至20 -22cm,能像水一样流动，这种混凝土称为流态混凝土。流态混凝土的发展是与混凝土泵送施工的发展相联系的， 泵送混凝土要

6、求混凝土拌合物又较大的流动性， 而且不 产生离析。 流态混凝采用的流化剂是一种高性能减水剂, 他的化学结构与过去的普通混 凝土所用的外加剂的化学结构不同, 它对水泥粒子由高度分散性, 即便用量较多, 对混 凝土也无不利影响, 带进去的空气量也比较少, 因而可以大量应用。 在水泥粒子的外层 形成双电层。 由于双电层产生点的斥力, 使水泥粒子间相互排斥, 防止水泥粒子的凝聚, 同时把絮凝状结构中的水分释放出来, 因而达到流态化目的。 作为表面活性剂的流化剂, 还能降低表面张力和界面张力, 使得水泥粒子容易被水润湿。 液体在固体表面的润湿程 度以润湿角表示。固相与气相间的界面张力 液相与固相间的界面

7、张力。 气相与液相间的界面张力。 加入流化剂以后, 降低了水的表面张力, 因而使水泥颗粒容易被润湿, 使混凝土拌合物 在具有相同的坍落度的情况下, 所需要的拌合水量减少, 这也是混凝土达到流态化的原 因之一。实验证明后添加与同时添加相比, 获得同样流动性的流态混凝土, 后添加流化剂的添加 量仅为同时添加量的 50%-80%,因此后添加方法具有较高的流态化效果。后添加法水泥粒子对流化剂的吸附量少,电位高,水泥粒子容易分散,流态化效果明显增大。 为了防止坍落度损失, 保证混凝土施工的需要, 流化剂不是一次全部加入基体混凝土中, 而是分几次逐渐的加进去,这称之为流化剂反复添加。反复添加流化剂会影响混

8、凝土中的含气量和气泡的大小,可能降低混凝土的抗冻性, 因而对于反复受冻融作用的混凝土必须引起注意。流态混凝土拌合物的性质坍落度是反映流态混凝土流态化效果的具体技术指标。影响流态混凝土坍落度的因素很多如 添加剂的 添加 量多 ，添 加时 期， 混南 宁图 温度 等。（ 坍落 度 ）目前日本使用的流态混凝土，其流化剂添加量为水泥重量的%，这样流态化效果较好。如果添加量过多， 不但流态化效果不明显， 而且还会产生分离现象。 基态混凝土的坍落 度一般在8cm以下。必须保证基体混凝土的坍落度不小于5cm.。在日本，三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物的添加量为水泥重量的1%左右，萘磺酸盐甲醛缩合物为0. 7%左右，

9、在联邦德国，没钱瞌睡你的流化剂添加量约为8ml.从试验结果可知，基体混凝 土搅拌之后6 0 - 9 0分钟内添加流化剂，其流态化效果大致相似。 基体混凝土掺入流化剂后的流化效果， 与基体混凝土的温度有关。 一般情况是温度高流化效果增大； 温度 低则流化效果降低。在实验和施工中皆发现由于温度降低，需要提高流化剂的添加量。 为了保证施工的顺利进行， 需要研究坍流态混凝土的落度的经时变化。 流态混凝土的落 度的经时损失， 还与硫化机的种类和添加时间有关。 在高温下施工， 应该采取缓凝型流 化剂。 搅拌的影响表现在搅拌机的转速。 在搅拌时间相同时， 搅拌机的转速越高， 则流 态混凝土的落度的经时损失越

10、大。 也就是搅拌越充分， 水泥水化的速度越快， 流化剂流 化效果持续的时间越短。（含气量） 流态混凝土所用的流化剂，大多数是非引气型的。（泌水） 为了确保所需的含气量，必要时，应该补充掺加一些引气剂。当流化剂添加量超过0.8%时流态混凝土就变成极度流动性的混凝土， 泌水量则明显增加。 （离析） 在流态混凝土中， 如果流化剂的添加量超过了必要量， 则流态混凝土会产生离析现象。 同时也可以增加细 骨料中的微粉的用量。 （凝结）初凝和终凝的缓凝现象还与温度有关，当温度较高时缓 凝不明显；当温度较低时可能产生大幅度的缓凝。这是应该注意的。（配合比 ）流态混凝土配合比设计原则： 1，具有良好的工作度，要

11、能密实的浇筑成型，而且不产生离析。2, 满足所要求的强度和耐久性。3, 节约原材料，降低成本。（适配强度）必须使适配强度 f 高于混凝土设计要求的强度。（坍落度）流态混凝土的坍落度是指浇筑时的坍落度。（含气量） 为了提高混凝土的抗冻性能, 混凝土中要有一定得含气量。 一般情况下普通 混凝土的含气量为4%,轻骨料混凝土为5%。（水灰比）流态混凝土的水灰比和基体混凝土的水灰比相同, 根据要求的强度和耐久性确定。 所选择的水灰比还不得超过耐久 性所要求的最大水灰比。 （单位用水量）在保证混凝土规定性质的前提下,应该尽量降 低用水量。（单位水泥用量）求出的单位水泥用量不得小于耐久性所规定的最小水泥用

12、量。（单位粗细骨料用量）可以采用绝对体积法或者假定表观密度法确定单位粗细骨料 用量。（ 流态混凝土的物理力学性质 ）流态混凝土是在坍落度较小,用水量较 少的基体混凝土中, 用后添加的方法加入流化剂配制而成。 经过流化后, 主要是使其坍 落度增大, 改善了其浇筑性能, 而硬化后其物理力学性能, 与原来的基体混凝土基本上 相同, 与坍落度相同的大流动性混凝土相比, 其物理力学性能要优越很多。 （抗压强度） 添加流化剂再经泵送后, 混凝土中的含气量会降低, 因而其强度应该稍有提高。 流化剂 同时添加或者后添加, 对坍落度增大值得影响很大, 但对混凝土强度的影响不明显。 对抗拉强度的影响也相似。 （弹

13、性模量）实验证明流态混凝土和基体混凝土的弹性模量基 本相同。（与钢筋的粘结强度） 流态混凝土由于掺加流化剂后坍落度增大， 流动性改善， 因而其与钢筋的粘结强度，比基体混凝土有所提高。 （收缩）流态混凝土的收缩和流化 剂的添加量有关。 其收缩值与基体混凝土的收缩相等； 流态混凝土比坍落度相同的大流 动性混凝土小1 0%15%。（徐变）流态混凝土的徐变比基体混凝土的稍大，与普通大流动性混凝土的相似。在非常干燥的情况下，流态混凝土的徐变较大。（耐久性）试验证明， 流态混凝土的透水性， 其透水系数与基体混凝土的基本相同。 流体混凝土的 抗冻融性能比基体混凝土较差， 与与普通大流动性混凝土相近。 为了获

14、得必要的抗冻融 性能，混凝土的含气量应该在3. 5%以上。降低水灰比对提高混凝土的抗冻融性能有利的。 至于抗盐类侵蚀性能， 用三聚氰氨类流化剂配置的流态混凝土， 其抗盐类侵蚀性 能比基体混凝土好；而用萘磺酸盐类流化剂配置的流态混凝土，则与基体 混凝土相同。实验证明， 流态混凝土的耐热性，比普通混凝土的耐热性稍好。与相同水 灰比和坍落度的大流动性混凝土相比， 流态混凝土的绝热温升明显降低， 这对于大体积 混凝土施工是十分有利的， 。 （泵送混凝土 ） 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为泵送混凝土。 生产效率高， 节约劳动力。 泵送混凝土 对材料要求较严， 对混凝土配

15、合比要求较高， 要求施工组织严密， 以保证连续进行输送， 避免有较长时间的间歇而造成堵塞。 （泵送混凝土原材料要求）泵送混凝土施工，要求 混凝土具有可泵性所谓混凝土的可泵性， 即指混凝土拌合料在泵压作用下， 能在输送管 道中连续稳定地通过而不产生离析的性能。 在高压下混凝土极易吸水， 最终使道路堵塞。 具体的坍落度值则要根据泵送距离，气温对混凝土的要求来决定。（胶凝材料水泥）要保证混凝土具有可泵性， 很重要的一点是混凝土必须具有一定的保水性， 而不同品种 水泥对混凝土的保水性的影响也不尽相同。 一般情况下， 保水性好， 泌水性小的水泥都 宜用于泵送混凝土。 （水泥品种） 硅酸盐水泥和普通硅酸盐

16、水泥常被优先作用做配置泵送混凝土，但又往往由于它的水化热较大，有不宜用于大体积混凝土工程。 矿渣硅酸盐水泥由于保水性差，泌水大， 不宜 制备泵送混凝土。 （适当降低坍落度， 以避免拌合物离析， 提高砂率和掺加粉煤灰） ，掺 加粉煤灰， 不仅对降低大体积混凝土的水化热有利， 而且还能改善混凝土的粘塑性和保 水性，对混凝土的泵送是有利的。 （最小水泥用量）与普通混凝土一样，应尽量减少水 泥用量， 但必须以保证混凝土的设计强度和顺利泵送为前提。最佳化水泥用量应根据混凝土的设计强度等级，泵压，输送距离等通过试配，试泵确定。（骨料）粗骨料，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

17、或者等于 1：。把不同的粒径的骨料加以合理掺合， 可以得到理想的级配。 （掺和材料 -粉煤灰） 粉煤灰掺入 混凝土中， 可显著降低混合物料的屈服剪切应力， 从而提高流动性。实验结果表明，掺 入粉煤灰后能使坍落度提高。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。掺入磨细粉煤灰，既改善了可泵性，加快了施工速 度，也节约了水泥。 掺入磨细粉煤灰还有缓凝作用，有利于混凝土的泵送； 由于降低了 水泥的水化热， 改善了混凝土的抗裂性能， 有利于大体积混凝土的施工。（ 泵送混凝土配合比设计 ）原则 ;1, 要保证压送后的混凝土能满足所规定的和易性，均 质性，强度及耐久

18、性等质量要求。2，所有要经过试验确定配合比，包括混凝土的试配和试送。 3，在混凝土的配合成分中，应尽量减水型塑化剂，以降低水灰比，改善混凝 土的可泵性。（水灰比的选择）其水灰比不宜低于，不宜超过 .（砂率的选择）泵送混凝土的砂率应比一般施工方法所用混凝土的砂率高2%-5%。如砂浆量不足， 便会产生堵塞。要适宜的提高混凝土的砂率。我国规定的泵送混凝土的砂率宜控制在40%-50%，不得过大，否则回家挨难过地水泥用量， 同时降低混凝土强度。 故应该在保证可泵性的情况下， 尽量降低砂率。 （坍落度的选择）试配时要求的坍落度值 入泵时要求的坍落度值 实验测得在预计时间内的坍落度经时损失 如水泥用量较少，

19、坍落度也相应减小。管路转弯较多时，由于弯管接头多，压力损失大，以适当加大坍落度。向下泵送时，为 避免过大的倒流压力，坍落度不宜过大。我国规定泵送混凝土坍落度 8-18cm. 对于轻 骨料混凝土，泵送时要注意其吸水特性。至于泵送过程中的坍落度损失普通混凝土为 1 ;轻骨料混凝土为混凝土泵 ） 挤压式混凝土泵 它主要由料斗，泵体，挤压胶管， 驱动装置，真空系统等组成。其构造简单，使用寿命长，能逆运转，便于排除堵管的故 障。活塞式混凝土泵又分为机械式和液压式两种。 当使用具有吸水性的骨料时， 应事先 进行吸水， 预吸水量由试验确定。预拌混凝土的运输使用混凝土搅拌运输车，否则，在 现场需设置二次搅拌装

20、置。 为了保证混凝土的均质性， 搅拌运输车在卸料前应该先高速 运转 2030s ，然后反转卸料。但是慢速压送时，应保证混凝土从搅拌出机至浇筑的时间不超过 .混凝土输送泵的操作方法是否正确，不尽直接影响混凝土的压送， ，而且也影响混凝土 泵的使用寿命。 混凝土压送过程中， 有计划的停歇应事先确定中断浇筑的位置。 更要注 意间歇推动， 每 45 分钟应该进行不少于四次正反推动。 混凝土压送过程中， 输送管道的堵塞不一定是突然发生的，一般， 事先会出现压送困难，泵的工作压力异常，输 送管路振动增大等情况。 在这种情况下不可以勉强高速压送， 操作人员应该及时转为慢 速压送或作正反转往复推动，并在管路上

21、易堵塞的部位， 如弯管，锥形管，Y型管等处，用木锤敲击， 以防管路堵塞。 在混凝土压送过程中， 如经常发生压送困难或输送管道堵 塞时， 施工管理人员应该检查混凝土的配合比，和易性， 均质性以及配管方法，压送操 作方法是否妥当，如有问题，应及时解决，当然，这也不能排除其他原因引起的堵塞。 混凝土压送完毕后， 输送管道应该及时用水清洗， 对带有布料杆的混凝土输送泵可采用 压力水或压缩空气清洗。一般用压力水清洗较为方便。（水下灌注混凝土 ） 水下灌注混凝土常存在以下问题： 1）当混凝土穿过水 层而在水中移动时， 容易产生离析现象， 使水泥和骨料分离而形成不匀质混凝土， 并使 砂浆沫成层。2）施工时及

22、施工后都不能对建筑物的填充程度进行直接观察，在提高和控制混凝土质 量方面，常有不稳定因素。3）在钢筋混凝土中，钢筋与混凝土的粘结力降低。 因此，水下灌筑混凝土的关键是解决如何防止未凝结的混凝土中的水泥颗粒被水带走的 问题。即应该在与环境水隔离的条件下灌筑，不允许直接向水中倾倒混凝土拌合物。水下灌注混凝土施工要求，欲正确地灌筑水下混凝土，应该注意下述要求：1）混凝土拌合物到达灌筑地点以前，避免与环境中的水接触；进入浇筑地点以后，也 要尽量减少与水接触；尽可能使与水接触的混凝土始终为同一部分。2）灌筑过程应连续进行，直到一次灌筑所需高度或高出水面为止，以减少环境水的不 利影响和凝固后清除强度不符合

23、要求的混凝土数量3）已灌筑的混凝土不宜搅动，使其逐渐凝固和硬化。 水下混凝土灌筑方法 水下混凝土的灌筑方法是在水下半制混凝土拌合物，进行水下灌筑。水下灌筑混凝土原材料的选择1）胶凝材料 水泥 （为了保证混凝土质量，宜选用细度大，泌水性小和缩水率较小的水泥）（ 1） 水泥品种 硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥 （可用于具有一般要求的水下混凝土工程， 但不宜在海水 中应用） 矿渣硅酸盐水泥 （矿渣硅酸盐水泥泌水性较强，不适宜用于水下灌筑混 凝土工程） 火山灰硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥 （可用于具有一般要求及有侵 蚀性海水，工业废水中的水下混凝土工程）（ 2） 水泥标号选择 用于水下灌筑混凝土的水泥，

24、其标号不宜低于 325 号。但又由于这种混凝土水泥用量都 较大，水泥标号也不应该过高。2）骨料 （ 1）细骨料 砂 对于水下灌筑混凝土，细骨料的质量应满足如下技术指标：1） 选用细度模数为之间的中砂。2） S 砂中石英含量应较高，表面平滑，颗粒浑圆。3）为了满足混凝土流动性要求，其砂率较大，一般为 40%50% 。比普通混凝土大5%，若用碎石时，必须再增加 3%5%, 以使砂浆量多些。（ 3） 粗骨料 - 石子 对于水下灌筑混凝土，在选择粗骨料的种类时应满足如下技术要求： （ 1） 为了保证混凝土拌合物的流动性，宜采用卵石，亦可采用碎石； （ 2） 当需要增加水泥砂浆与骨料的粘结力时，可掺入

25、20%25% 的碎石。4）拌合水 一般洁净的自来水均可作为拌合水。4）外加剂 在水下灌筑混凝土中，常用的外加剂有下列四种： 减水剂 应用较多的减水剂为木质素磺酸盐类，萘磺酸盐甲醛缩合物类，糖密类等。 拌合物中掺入减水剂后， 能显著降低混凝土用水量， 从而提高混凝土的密实性强度， 并 且节约水泥，同时不增加或少增加含气量。5） 膨胀剂（膨胀剂主要用于压浆工程中，以用铝粉较为普遍，也可掺入MgO铁粉等膨 胀剂。掺入铝粉时，由于其会浮在水面，拌合时，应将铝粉掺入，使之与干混合材 料拌合均匀。 ）6）早强剂（在水下灌筑混凝土中， 早强剂只用于抢险和堵漏工程中， 可掺入三乙醇胺， 氯化钙，三氯化铁等早强

26、剂） 。水下灌筑混凝土技术要求1, 对水下灌筑混凝土拌合物的要求（1）具有较好的施工和易性 混凝土的流动性 水下混凝土施工不同,它不能用振捣器振捣,而是靠自身荷载或外 界压力产生流动进行摊平和密实。 在混凝土凝结硬化前， 若流动性稍差， 就会在混凝土 中听成蜂窝和孔洞， 严重影响混凝土质量。 此外， 水下施工又多是通过各种管道进行输 送和浇筑的，如果流动性差，又容易造成堵管，给施工带来困难。 所以要求混凝土必须 是富有粘性， 有较大的流动性和一定得保持能力。 但是过大的流动性， 不仅增加砂浆数 量而且还浪费水泥， 并且由于采用导管法， 泵压法， 施工容易造成倾注过快而形成管口 脱空和返水事故。

27、混凝土拌合物仅有较好的流动性尚不能适应水下灌筑的要求， 应该在凝结硬化前保持一 定得流动性和均匀性， 才能适用于水下灌筑。 流动性的保持能力， 用在灌筑条件下保持 坍落度 15cm 的时间来表示。混凝土土粘聚性和保水性水下灌筑混凝土拌合物， 不但要求具有较好的流动性， 而且还必须具有较好的粘聚性和 保水性，以防止混凝土在运输和浇筑过程中产生离析现象和分层泌水现象。（ 3） 具有一定的湿堆密度。（ 4） 水下建筑混凝土，往往是靠混凝土自身荷载排开仓面的环境水或泥浆进行摊平 和密实，因此，要求其湿堆密度不小于 2100kg/m3.2, 对水下灌筑混凝土强度的要求 水下灌筑混凝土的强度，受施工条件影

28、响较大。抗压强度（ 1） 在静止水中施工的混凝土强度，可达到在大气中取样而进行标准养护混凝土强度的 90%左右；在膨胀土泥浆中灌筑的混凝土强度，仅达70% 80% 。（ 2） 水下灌筑混凝土的强度与灌注深度有关。愈深部位，强度愈低。灌注桩的长度 越长，则桩尖部分混凝土强度越低。混凝土与钢筋粘结强度 在膨润土泥浆中进行钢筋混凝土施工时， 膨润土粘附于钢筋周围， 所以， 混凝土与钢筋 的粘结力显著下降。（ 1） 对于垂直钢筋， 当膨润土掺率为 8%时，粘结力是不掺的 47%49% ；当掺率为 12%时，粘结力是不掺的 32%42% 。（ 2）对于水平钢筋。其粘结强度则更低，仅仅是垂直钢筋的 1/3

29、 1/2. （3）钢筋浸入膨润土泥浆中的时间愈长，则粘结强度降低愈多。水下灌筑混凝土配合比设计选择水灰比计算用水量（普通混凝土）加气混凝土计算水泥用量（考虑耐久性要求（ 1）有抗渗性要求时，每立方米混凝土水泥用量不得少于 300kg ）;（2）有抗冻性要求时，没立方米混凝土水泥用量不得少于 330kg.（ 考虑施工方法要求 ）（1）当用混凝土泵输送时也要满足泵送施工的需要，没立方米混凝土水泥用量 不得少于 300kg. ；（2）当采用泵压法和导管法施工时， 每立方米混凝土水泥用量不得小于 370kg;（3）当采用开底容器法和袋装混凝土法施工时，水泥用量应该更多，应该为大 气中施工时的 2 倍。

30、计算砂率计算砂，石用量。水下灌筑混凝土施工其中导管法和泵压法是应用较普遍的方法， 用于规模较大的水下混凝土工程， 能够保证结构 的整体性和强度，可在深水中施工， 要求模板密封条件较好。 开底容器适用于小量的， 零星 的水下灌筑混凝土工程。1, 导管法施工（导管法仅用于水下灌筑混凝土， 也可用在膨胀土泥浆中灌 筑混凝土）2, 底盖式或滑阀式3, 工艺参数选择 （首批混凝土量，导管作用半径，导管插入混凝土内的深 度）高强混凝土高强混凝土发展趋势 高强混凝土概论 高强混凝土定义（强度等级不低于 C60的混凝土，它是用优质骨料，标号不低于525号水泥， 较低的水灰比, 在强烈振动密实作用下制取的。但是

31、。高效减水剂的使用,为配置高强度大流动性混凝土创造了条件）高强混凝土的特点在高层建筑中, 高强混凝土的优点是能减少静荷载,混凝土断面可较薄,跨度可较长。高强混凝土的缺点是性能较脆。高强混凝土的原材料选择1,胶凝材料 胶凝材料是影响混凝土强度的主要因素。 混凝土的强度主要取决于水泥石 和骨料的粘结力。 因此在混凝土材料中， 选择胶凝材料是非常重要的， 她不仅要把骨料粘结 在一起，而且本身硬化后，还必须具有高强度，以承受荷载。1）水泥的品种和标号一般常用标号较高的硅酸盐水泥， 普通硅酸盐水泥， 矿渣硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥， 这些品种的水泥可以获得较高的最终强度。 火山灰通常用以改善 长期强

32、度。 也就是说， 水泥的标号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，水泥的细度能影响混凝土的强度。因此要求水泥具有较高的 C3S含量和一定的细度特性。水泥在使用前 ，如果再经过两次振动磨细后则可以大大提高其强度。磨得越 细，比表面积愈大，水化反应应该更充分，强度愈高。2）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 500700kg/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。 只要技

33、术上可行， 就应该减少水泥用量， 最 好是掺假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，应该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） 。2，优质骨料 配置高强混凝土，应该选择用坚硬，高强，密实而无孔隙和无软质杂质的优 质骨料。1）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的砂，并尽可能降低含砂率。混凝土拌合物也不应太干硬，因为，过于干硬的混凝土不

34、便于现场浇筑。 在高强混凝土组成中， 细骨料所占比例同样要比普通强度 混凝土所用的量少。另外，砂的化学成分含量也非常重要，以采用洁净的石英质河砂为佳。2）粗骨料 粗骨料在混凝土的组织结构中起主要骨架作用。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的粘结力，骨料的粘结力，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。（1）粗骨料的抗压强度当骨料的强度大于混凝土的强度时，骨料的质量对混凝土的强度影响不大， 但含有多量的软质颗粒和针片状石料时， 混凝土的强

35、度会降低。 在许多情况下 骨料质量是获取高强混凝土的主要影响因素。 所以在试配混凝土之前， 应该合理地确定各种 粗骨料的抗压强度， 并应尽量采用优质骨料。 优质骨料系指高强度骨料和活性骨料。 按规定， 配制高强混凝土时，必须采用强度指标大于的粗骨料，即强度指标 =岩石抗压强度 / 混凝土等级强度大于等于。所以最好采用致密的花岗岩，辉绿岩，大理石等作骨料，粒型应该坚实并带有棱角，骨料级配 要求范围以内。但是值得一提的是，即使采用最坚硬的粗骨料，也未必能配制出强度最高 的混凝土，因为胶凝材料与骨料的粘结状况也必须考虑在内。（2）粗骨料的表面特征混凝土初凝时， 胶凝材料与粗骨料的粘结是以机械式啮合为

36、主，所以要配制高强度混凝土，应采用立方体的碎石， 而不是天然砾石。同时， 碎石的表面必须 干净而无粉尘， 否则要影响混凝土内部的粘结力。 必要情况下，应对骨料进行冲洗，将含泥 量，韩粉量降低到最低程度。（3）粗骨料的最大粒径实验研究表明，用以制备高强混凝土的粗骨料，其最大粒径与所配制的混凝土最大抗压强度有一定关系。为了增加表面积（因而可改善总的粘结作用），骨料最大粒径一般要求小于 15m m通常采用粒径为1015mm,的骨料可得到最大强度， 采 用 510mm, 或 515mm 粒级的骨料最适宜的。3，拌合水 配制高强混凝土，要求水灰比较小，一般。取水灰比为。 。（ 1）普通拌合水 拌制混凝土

37、用的水， 不得含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质， 一 般来说，可使用 PH大于4的洁净水。（ 2）磁化拌合水 在这里值得提到的是磁化水混凝土。 普通水流经磁场得以磁化， 可以 提高水的“活性” 。在用磁化水拌制混凝土时，水与水泥进行水解水化作用，就会使水分子 比较容易地由水泥颗粒的表面进入颗粒内部， 加深水泥的水化作用， 从而提高混凝土的强度。 （有关磁化水的作用机理， 尚在深入研究阶段） 据俄罗斯有关资料介绍， 利用磁化水拌合混 凝土，可增加强度 50%。我国现有资料表明，在不减少水泥用量的情况下，用磁化水可使混 凝土强度提高 30%-40% 。这些资料清楚地表明，磁化水将开拓配制混凝土

38、的新途径， 而且经济有效。4，高效减水剂 减水剂特别是高效减水剂，具有较高的减水率，掺入混凝土中（特别是干 硬性混凝土中） ，可提高混凝土的流动性。减少单位用水量，降低混凝土混合物的水灰比， 从而取得提高强度和密实度的效果。 将高标号水泥与高效能减水剂结合使用， 可制的高强混 凝土。 使用减水剂同时可提高混凝土的抗拉强度和弹性模量，减少徐变， 对钢筋混凝土的耐久性无不利影响。高强混凝土配合比设计和选择1，决定混凝土强度的主要因素 （1）水泥浆体 生产干硬性混凝土是一种趋势， 因为这 种混凝土可降低需水量。 采用高标号的水泥和提高水泥用量， 并用高效减水剂， 可以配制出 水灰比为， 坍落度为 5

39、0200mm 的高强混凝土。 配制高强混凝土应该采用的工艺是： 用高标号水泥，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。（2）骨料 混凝土破坏时， 其裂缝显现在水泥石与骨料的界面处， 骨料的粒型也十分重要。 因此， 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。（3） 水泥浆 - 骨料粘结碎石较砾石的表面组织粗糙， 因此，碎石能使粘结较好，从而 使混凝土有较好的强度。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。2，配合比设计步骤 1 ）确定

40、水灰比（ 1）水泥水化后体积（2）混凝土强度与胶空比的关系式 （3）混凝土强度与水灰比的关系式（4）高强混凝土水灰比参考值 2 ）选择用水量 必须注意，与配制普通混凝土一样，在同一水灰比下， 其强度 亦有高低。一般，用水量少时，强度高；反之，当用水量较大时，强度低。3，水泥用量根据选定的用水量及水灰比，用水灰比公式即可求出水泥用量（C）4，石子用量5，用砂量（胶凝材料减水剂配合比）高强混凝土施工一般高标号水泥细度较大， 凝结硬化也较快， 因此， 从搅拌到振动成型， 都应尽量缩短时间。 1，搅拌工艺施工工艺技术对高强混凝土的影响因素， 首先应是搅拌。 混凝土搅拌的目的，除了达到均匀混合之外，还要

41、达到强化，塑化的作用。采用强制式搅拌机，二次投料工 艺拌合干硬性混凝土，是配制高强混凝土的重要工艺措施之一。二次投料法是先拌合砂浆， 再投入粗骨料，制成混凝土混合料。采用这种投料方法时，砂浆无粗骨料，便于搅拌均匀； 粗骨料投入后，易被砂浆均匀包裹，有利于混凝土强度提高。2，振动成型工艺加入对混凝土混合物施加振动作用，则骨料和水泥颗粒获得加速度，而其值和方向都是变化的。 水泥浆在振动时， 骨料和水泥颗粒便有可能占据更加紧凑的空间 位置。 在混凝土混合物受振动而密实时， 产生两个过程： 骨料下沉其空间相对位置紧密；水 泥浆结构在水泥粒子凝聚过程中密实， 即适宜的振动， 可以降低混合物的粘度， 使各

42、粒子逼 近，并使水泥粒子分散。 目前国内已经较广泛地采用了高频电磁振动器， 高频电磁振动器不 仅能振动粗，细骨料，而且能振实水泥颗粒。德国采用超声波振动器，已制成抗压强度为 140MP的混凝土。采用适当的减水剂，可使水泥细粒均匀分散，降低水灰比，形成密实的水 泥石。特别是干硬性混凝土，可使混合物液化，便于施工。采用振动加压，多频振动，离心 成型或真空吸水，聚合物浸渍等措施，都可提高混凝土的强度。3，养护工艺 高强混凝土早期即应养护， 因为部分水化可使毛细管中断， 即重新开始养护 时，水分将不能进入混凝土内部，因而不会引起进一步水化。 蒸压养护是提高混凝土强度的重要途径之一。 干 湿热养护是目前

43、较理想的一种工艺， 其优点是混凝土的增强过程合理。 在养护制度上， 采取适合于水泥特性的养护参数， 也有利于 混凝土强度的提高。 欲提高混凝土的强度， 或者要达到配制高强混凝土的母的， 应采取如下 措施： 1）在胶凝材料方面，要改善矿物组成，增加细度，使用快硬高强水泥或其他特种水 泥。 2）在骨料方面，要使用坚硬，致密饿岩石与质量良好的砂。3）在外加剂方面，要掺用早强剂或高效减水剂。 4）在配合比方面，要采用低水灰比，低砂率的干硬性混凝土。5）在成型时，要采用强制式搅拌机搅拌，要采用高频加压振捣，真空作业，离心，喷射等工艺， 以提高混凝土的密实度。几种高强混凝土的配制途径1 ，无坍落度高强混凝

44、土 高强混凝土要求水泥用量多，增加了材料费用。采用无坍落度的干硬性混凝土，可以降低费用。这种混凝土还可以用高频振动密实。 （ 1 ）工作度测定2 ）应用领域 3 ）配合比2 ，低水灰比高强混凝土 1 ）配制低水灰比混凝土的途径 可以通过以下两种不同的 途径获得很低的水灰比： （1）用掺高效减水剂配制的流动性混凝土（2）用机械压实振捣工作性差而又非常干硬的拌合料来成型的干硬性混凝土。使用水灰比很低的水泥浆 时，胶空比（ J/K ）需要修正。在压实水泥浆中，这种作用还是比较大的，如同”水泥凝胶 “的内在孔隙率也可以减小一样， 这进一步增加了潜在的强度。 2 ）超塑化剂的效应 （1） 超塑化剂可减小

45、水灰比而不会有过分缓凝问题。（2）28d 龄期后， 抗压强度普遍大于 85Mpa，再其后的长期强度近似于普通混凝土。 这类低水灰比混凝土， 即使在室温条件下养护， 其早 期强度也非常高，当用蒸汽养护或蒸压养护时，则可进一步提高。（3）超塑化剂也可增加混凝土强度， 或采用工作性减至无坍落度的混凝土， 以降低水泥用量。 （4）已知某些超塑化剂 具有增加触变性的特异工作性，但这种特性很可能有利于无坍落度混凝土。3，压实高强混凝土混凝土的砌块采用加压振动， 以便捣实。 这种方法可用于很干的混合料， 并获得比较高 的强度但其空隙率大，堆密度低。高压力压实受混凝土和砂浆含水量的限制。4，自密实高强混凝土高

46、性能混凝土 高性能混凝土是指具有高强度，高工作性，高耐久性的混凝土， 这种混凝土的拌合物具有大流动性和可泵性， 不离析，而且保塑时间可根据工程需要来调整， 便于浇筑密实。这种混凝土在凝结硬化过程中，水化热低，内部缺陷少；硬化后体积稳定， 收缩变形小，结构密实，抗渗，抗冻，抗碳化等耐久性能高。现代高层建筑越建越高，混凝 土所需要的泵送高度也不断提高， 如果不能配制出具有良好可泵性的混凝土拌合物， 施工速 度和质量是无法保证的。由于强度的提高， 可以大幅度减小构件的截面尺寸 ，减轻结构的自重。 这样又使得施工人员的劳动量和施工能耗大大降低， 建筑物的有效使用面积相应的 增加， 抗震能力也得到提高。

47、很少意识到材料的耐久性的重要性。 只注意到了短期效应，。结构的维护和更换费用的急剧上升， 迫使结构工程师开始重视材料的耐久性。高性 能混凝土因耐久性大幅度提高使结构的寿命延长了， 平时的结构维修费用也因此大为节省因 此可取得巨大的经济效益和社会效益。 混凝土的渗透性决定液体渗入的速率， 有害的液体渗 入的速率，有害的液体或气体渗入混凝土内部后，与混凝土的组成成分发生一系列的物理， 化学， 物理化学反应和力学作用。由于混凝土的饱水，当混凝土受冻后，水结冰会将混凝土 冻裂。 大幅的的提高混凝土的抗渗性，是改善耐久性的关键。 混凝土渗水的原因， 是混凝土 内部的孔隙形成的连通的渗水孔道。 这些孔道的

48、主要来源是： 水泥浆中多余水分蒸发而留下 的气孔，水泥浆泌水所形成的毛细管孔道，以及骨料下部界面聚积得水隙。 水灰比小时，抗 渗性高；反之， 抗渗性差。 所以尽可能的降低高性能混凝土的水灰比，是获得高抗渗性的一 条最有效的技术途径。 当收缩产生的拉应力超过其本身的抗拉强度时， 混凝土就会开裂。 研 究结果表明 ，当裂缝宽度不超过时，混凝土便渗水。试验结果表明， 在混凝土配合比相同 的条件下，掺入优质粉煤灰，对混凝土的抗渗性有明显的改善。由于粉煤灰比表面积较小， 吸附水的能力较小，因而，掺入粉煤灰后，混凝土的干缩性小，抗裂性较高。高性能混凝土使用的水泥必须是： 1，标准稠度用水量要低，从而使混凝

49、土在低水灰比 时也能获得大流动性； 2，水化放热量和放热速率要低，以避免因混凝土的内外温差大而造 成的混凝土产生裂缝。 3，水泥的强度要高，以保证使用较少的水泥用量获得高强混凝土。中热硅酸盐水泥球状水泥 级配水泥矿物质掺合料：硅粉磨细矿渣优质粉煤灰 超细沸石粉粗细骨料：细骨料宜选用石英含量高，颗粒形状浑圆，洁净，具有平滑筛分曲线的中 粗砂，细度模数在之间。 具有较大表面积的角状骨料， 也会得到较大的粘结强度。 但是针， 片状骨料会影响混凝土的流动性和强度，因此针，片状骨料含量不宜大于5%。但过强，过硬的骨料不但没有必要， 相反， 还可能因温度和湿度的因素而使混凝土发生体积变化，使水泥石受到较大的应