土木工程材料-特种砼和轻砼课件

4-11特种砼聚合物砼纤维砼防水砼耐酸砼无砂大孔砼高强砼(>=C60)及高性能砼轻砼探究式学习:一.聚合物砼聚合物浸渍砼(PIC)聚合物水泥砼(PCC)聚合物砼(PC)1.聚合物浸渍砼(PIC)1>产生工艺和原材料:基体单体浸渍聚合基体(基材):水泥砂浆,普通砼,轻骨料砼,纤维增强砼,石棉水泥,钢丝网水泥,石膏品,陶瓷浸渍液:流体状的能聚合反应的单体.甲基丙烯酸甲酯(MMA),苯乙烯,丙烯腈(AN),聚酯树脂(P),环氧树脂(E),硫磺,丙烯酸甲酸(MA),石蜡等.还需添加剂,如稀释剂,阻聚剂,增塑剂等.可在常压下或加压状态下聚合.完全浸渍:(砼断面完全被单体浸透)提高砼强度,密实度,如板管柱.局部浸渍:(砼断面被单体浸透到一定深度,10--20mm)封闭砼表面孔隙,提高砼耐入性,抗渗性,耐腐蚀性等,又可修补砼单体聚合:(由单变成聚合物,固化)热聚合(电炉,蒸汽,热水.最好直接浸泡在热水中)辐射聚合(基体易挥发,宜用薄膜覆盖或在不溶解单体介质中聚合)2.聚合物水泥砼(PCC)定义:1>制作简单,成本较低2>特性与应用:填充孔隙,与水泥水化物结成一体,较好的粘结性,耐磨性,减少收缩,提高不透水性耐腐蚀性和耐冲击性.主要用于地面,路面,桥面和船舶的内外甲板面.尤其是有洒落化学物质的楼地面.也可用作衬砌材料,喷射砼和新旧砼的接头.3.聚合物砼(PC)树脂砼(PEC),塑料砼1>定义2>应用成本较高,未广泛应用.但其强度高,抗渗,耐腐蚀性能好,较广泛用于要求耐腐蚀的化工结构和高强度的接头.还可用于衬砌,桩,轨枕,喷射砼等.具用漂亮外观,可作饰面构件,如人造大理石(桌面,浴缸等)二.纤维砼砼是一种优良的建筑材料,它的发展和应用已有170多年的历史,但是,它存在缺陷,即材料的脆性.它的抗压强度虽然比较高,但其抗拉抗弯抗暴以及韧性等性能却比较差.纤维砼就是考虑如何改善这些性能提出.1.纤维钢纤维;碳,玻璃,石棉等高弹纤维;尼龙,聚丙烯,植物(椰壳)等低弹纤维.钢纤维砼破坏实际上是由于纤维从基体中拨出而不是纤维本身的断裂,即界面粘结失效引起.故长径比l/d=60--100(长了易结丛和结团);纤维形状,变形比光面好,如表面处理,锻锤,氧化,除油.聚丙烯纤维砼,破坏呈破断形式,而非拨出.纤维分布要求三向随机分布.3.施工搅拌--防止纤维分布不均,避免引起纤维成团.分散纤维--发明很多设备.浇筑--人工插易折断纤维,成团.宜机械振捣.初凝前用刷子和压滚做拉毛处理,要注意不带出钢纤维,终凝后进行常规养护.4.应用纤维砼特别是钢纤维砼,桥面的罩面结构,公路地面街道和飞机;坦克停车场;采矿和隧道工程(喷射砼,纤维易三向随机),大体积砼维护与补强(刚度和抗弯超过以前)细石砼屋面防水层--因掺入纤维解决了收缩开裂,使用年限延长30%.打桩,钢纤维桩--抗冲击好.抗震建筑3.应用适用于水池,水塔等贮水构筑物;江心河心取水构筑物;沉井,沉箱,水泵房等地下构筑物及一般性地下建筑.并广泛用于干湿交替作用或冻融交替作用的工程中,如海港码头,桥墩等.离水砼结构不宜承受剧烈振动和冲击作用,更不宜直接承受高湿作用或侵蚀作用.四.耐酸砼水玻璃砼,硫磺砼,沥青砼1.水玻璃砼胶结料--水玻璃促硬剂--氟硅酸钠耐酸粗骨料--石英岩,花岗岩,玄武岩,碎瓷片,耐酸砖块耐酸细骨料--石英砂耐酸粉--石英粉,辉绿岩粉2.施工注意氟硅酸钠有毒,施工时应注意通风,操作人员应穿工作制服,戴口罩和护目镜.宜在15--30干燥环境中施工和养护,切忌浇水,不能蒸养.硬化后须进行酸化处理,使表面形成硅胶层,提高抗酸能力(用强酸涂刷表面4次)六.高强砼(>=C60)及高性能砼高性能砼：高强度，高耐久，高工作性，高体积稳定性。1.特点强度高,变形小,耐久.特别适应现代工程结构向高耸大跨和重载方向发展,以及承受恶劣环境的需要(如露天的,受海水侵蚀的,受高速流体冲刷或易受碰撞的工程构筑物).用高效减水剂配制的高强砼,具有坍落度大和早强的特点,便于浇筑,加快模板周转.缺陷:延性比普通砼差,随强度提高而降低.对原材料要求严格,生产施工各环节要加强质量管理.质量易受生产运输浇筑养护过程中环境因素的影响.2.配制高强砼的技术途径砼强度取决一粗细骨料强度,水泥石强度以及水泥石与骨料的粘结强度,而水泥石与骨料粘结强度最弱.它随水泥石强度的提高而提高.水泥石的强度与水泥标号,水泥石中的孔隙及孔结构有关.故配制高强砼的关键是提高砼的密实度.降低W/C是一个重要手段.应用:高强砼首先用于高层建筑和大跨桥梁.1967年芝加哥LakePoint塔楼(70层,197m),底层柱C65.1975年芝加哥WaterTower广场大厦(79层,262m),地下室至15层柱子C75.高强砼的应用出现钢筋砼取代钢结构趋势.70年代初,纽约曼哈顿高层建筑几乎全部是钢结构,80年代初,1/4用钢筋砼建造.国外经验,30层经上建筑宜用高强,40--50层的底层柱宜用C70--C75.超过50层宜用更高强砼.80年代末90年代初,美TwoUnionSquare大厦(58层)和PacificFirstCenter大厦C110柱.我国“八五计划纲要”已将高强砼列入重点发展对象,要求2000年高层建筑普遍应用C60砼,同时应用C80砼.七轻砼(轻骨料砼)轻骨料砼:用轻骨料轻砂(或普通砂)水泥和水配制而成的砼,干表观密度（一）特点(与普通砼不同之处在于骨料中存在大量孔隙,从而赋予许多优越性)1.轻质(高强)一般CL15--CL50,最高可达CL70.国外CL55.5MPa,而干原因:1.轻骨料拌合时,因多孔而具有吸水作用,造成轻骨料表面的局部W/C,增加了骨料表面附近水泥石的密实度.2.轻骨料表面粗糙具有微孔,提高轻骨料与水泥石的粘结力,在骨料周围形成坚强的水泥外壳,约束骨料横向变形,使骨料处于三向受力状态,从而提高了骨料的极限强度,使轻骨料砼与变砼强度相接近.2..保温性能良好导热系数轻骨料砼是一种性能良好的墙体材料.与普通砖相比,不仅强度高,整体性能好,而且保温性能良好.在同等保温要求下,墙厚可减少40%,墙自可减少50%以上.3.抗震性能好原因:自重轻,弹性模量低.用它建造房屋,在地震荷载作用,的受的地震力小,振动波的传递也较慢,自振周期长,对冲击能量吸收快,减震效果好.适用于有抗震要求地区的建筑.4.耐久性好保温性能好,热膨胀小,不燃烧.高温作用下可保护钢筋不遭受破坏.对同一耐用火等级,可比普通砼减薄20%以上.适用于耐火等级要求高的高层建筑和工业建筑.5.易于加工缺点:抗强度与普通砼相接近,但抗拉强度和弹性模量较低,会产生过大的变形及较大的收缩和徐变.按制造方法(煅烧):烧胀法:料球在高温(1100--1250度)下软化并形成具有适当粘度的熔融体,释放的气体,被熔融气体包围,气体膨胀形成多孔结构.烧结法:主要用于生产粉煤灰陶粒,高温(1200-1300度)煅烧料球,部分熔融形成适量的液相,含碳物质被烧掉,冷却凝固后,各个微小固体颗粒相互粘结在一起形成多孔轻骨料.(我国习惯上将高温煅烧而成的轻骨料称为陶粒)粒形:圆球形:造粒(球型)煅烧而成.普通型:原料破碎成块,煅烧而成的非球型集料.碎石型:天然轻骨料,大块煤渣,自燃煤矸石等经破碎后直接用于轻骨料.2.技术要求1>密度等级:按堆积密度----轻粗骨料300-1000

轻细骨料500--12002>筒压强度3>强度标号:以该骨料的“砼合理强度”来表示.因为并不是任何一种轻骨料都适合配制任何强度的砼,对于某种特定轻骨料配制砼时,有它合理的强度范围.4>颗粒级配:骨料颗粒大小的搭配,级配均匀性对砼和易性和强度都有极大影响.轻粗骨料的颗粒维配的要求可比普通砂石要宽些.因为骨料强度低,水泥用量略高(同普通砼同强度时对比).轻粗骨料的体积也要少,故轻粗骨料的级配好坏对砼影响要小些.（四）配合比设计1.基本要求:和易性,强度,耐久性,经济性+表观密度要求2.轻骨料的选用:考虑使用表观密度和强度较低较弱的粗骨料,还是使用表观密度和强度较高较强的粗骨料.例如用表观密度过小的轻骨料,虽能降低砼的表观密度,但将使水泥用量过大,经济上不合理,还会产生过大的水化热和收缩,徐变也大.选用表观密度过大的轻骨料,则砼的表观密度过大.故应选相应密度等级和强度标号的轻骨料.3.水泥用量和标号CL10--CL20:325#CL20--CL30:425#CL30--CL50:525#为了保证砼的耐久,保证钢筋与砼有良好的粘结力,,以及保证新拌具有较好的和易性,结构用轻骨料砼的最小水泥用量不得低于300,但最大不得超过550由于骨料表面开口的孔隙,会吸入一部分水泥砂浆,故轻骨料砼水泥用量>普通砼.4.用水量附加用水量:轻骨料用量x1h吸水率净水量:根据新拌砼和易性确定.5.最小水灰比和最小水泥用量6.砂率(体积砂率)因轻粗骨料吸入部分砂浆,故砂率较普通砼大.7.粗细骨料用量绝对体积法:粗细骨料总体积(较严密.但全轻砼不宜采用,因为轻砂吸水率不易准确确定.)松散体积法:确定砼中粗细骨料总体积(自然状态下粗细骨料的松散体积之和)例.普通砂时,取1.20--1.40;轻砂时1.30--1.60(带有较多经验性)（五）施工注意事项原则上与普通相同,但轻骨料密度小,吸水率大,也有不同之外.1.干燥与预湿:可用干燥轻骨料,也可将轻骨料预湿至水饱和.干燥,和易性难控制,预湿对和易性稳定有得.一般表面无开口孔隙的,预湿作用不明显,可不预湿;开口孔隙较多的碎石型骨料(浮石)应预湿.露天存放时要及时测定骨料含水