高强高性能混凝土优秀课件

1、高强高性能混凝土High Strength/Performance Concrete,第三章 混凝土,3.10.1 高强混凝土,楼高441.8米，共100层； 混凝土强度：C80； 地下室底板最厚达45米； 核心筒混凝土剪力墙最厚19米； 外框钢管柱最大截面尺寸达3927米。,楼高450m； 混凝土强度： C70，C80， C90；,楼高：601米 高度为95m的第26层以下墙壁C 8 0碎石最大粒径为20mm; 高度为452m的第126层以下墙壁C80，碎石最大粒径14mm; 高 度为570m的第154层以下墙壁C60，,高强混凝土是为适应工程技术发展与要求而产生的，是混凝土技术进步的结果。

2、在大跨度和高耸建筑结构等工程中应用高强混凝土具有显著优越性,基本概念 高强混凝土和高性能混凝土的定义 混凝土高强和高性能化的技术途径 原材料选择、配合比、施工工艺和养护等 高强高性能混凝土性能特点 高抗压强度、高耐久性、高流动性、脆性较大等,内 容,3.10.1 高强混凝土,概 述,定义：强度等级达到或超过C60的混凝土称为高强混凝土 新拌混凝土黏度较大，保水性好，流动性按需调配 高强混凝土的早期强度、弹性模量、密实性、耐久性等都有所提高和改善 高强混凝土的拉压比和徐变较小，脆性较大,1,3.10.1 高强混凝土,高强混凝土的强度,3.10.1 高强混凝土,高强混凝土的应力应变曲线,3.10.

3、1 高强混凝土,普通混凝土的受压破坏,3.10.1 高强混凝土,高强混凝土的受压破坏,3.10.1 高强混凝土,受压状态下的断裂能,NSC HSC,曲线下的面积 0.11m2 0.23m2,试件面积 0.00735m2 0.00735m2,试件长度 200mm 200mm,压状态下的断裂能 0.17Nmm 0.36Nmm,3.10.1 高强混凝土,强 度 35MPa 105MPa,混凝土高强化的技术途径与措施,技术途径？： 胶结材料本身的高强化 高强度的骨料； 强化胶结材料与骨料的界面结合力 措施？： 合理选择原材料； 合理选择混凝土配合比设计参数； 合理的施工工艺,2,3.10.1 高强混凝

4、土,原材料基本要求,水泥：强度等级不低于42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥 细骨料：细度模数大于2.6的偏粗中砂 粗骨料：高强度的硬质骨料，Dmax25mm 外加剂：非引气、坍落度损失小的高效减水剂 掺合料：硅灰、超细矿渣、超细粉煤灰等,3,3.10.1 高强混凝土,配合比设计要点,水胶比：宜控制在0.380.03以下； 胶结材料用量：水泥用量550kg/m3，胶结材料总量600kg/m3 ； 砂率：宜通过试验确定最优砂率； 外加剂：根据试验确定外加剂品种和合理掺量 确定高强混凝土设计配合比后，还应针对该配合比重复进行610次的试拌、测试和调整等试验进行验证，最终确定可施工应用的混凝土配合比

5、！,3.10.1 高强混凝土,4,施工工艺,强剪切力作用下的机械搅拌 高频机械振捣，提高密实性 加压成型 离心成型 加强养护，延长湿养护时间（14d）,3.10.1 高强混凝土,5,1995年11月，北京财税大楼原设计框架及墙体采用C60，经协商将首层4根柱子改为C100。 原材料： 水泥：冀东52.5普硅 硅粉：天津铁合金厂 砂子：FM=3.1 石子： 520mm碎石 高效减水剂DFS-2 水胶比：0.23 性能 和易性良好：拌合物坍落度20.5cm(2h基本无损失)、无离析泌水、泵送顺利(泵压1820MPa) 现场制作15cm立方试件，28h强度125131.6MPa 弹性模量5.4810

6、4MPa 1000次冻融循环残余动弹模97.8% 抗渗H35 28h 碳化深度为0,高强混凝土的应用实例,3.10.1 高强混凝土,95MPa HSC for highway E-6 wear less than 10% of high quality blacktop,3.10.1 高强混凝土,巴黎新凯旋门 C:425kg/m3;SF:30kg/m3;Sl:22cm; R7d=54MPa; R28d=66MPa,3.10.1 高强混凝土,3.10.1 高强混凝土,法国 Sylans 高架桥 水泥 400kg/m3 R12h=25MPa R28d=68.5,3.10.1 高强混凝土,高性能混凝

7、土是具有某些性能要求的匀质混凝土，必须采用严格的施工工艺，采用优质材料配制的、不离析、便于浇捣、力学性能稳定、早期强度高、具有韧性和体积稳定性等优良性能而耐久的混凝土 高性能混凝土必须具有高抗渗性，高耐久性是高性能混凝土的显著特点 高性能混凝土的微观结构特征为孔隙率低且孔径小，连通的毛细孔很少 高性能混凝土配合比的特点是：采用低水胶比和较低水泥用量，除水泥、水和骨料外，还掺加外加剂与矿物掺合料作为基本组成材料,3.10.2 高性能混凝土,轻混凝土Light-weight Concrete,第三章 混凝土,概 述,定义： 表观密度不大于1950kg/m的混凝土称为轻混凝土 种类： 轻骨科混凝土：

8、用多孔轻骨料代替普通砂石骨料配制的混凝土 多孔混凝土：通过适当方法引入大量小气泡，表观密度很小的混凝土 大孔混凝土：没有细骨料，只有粗骨料，内部具有大孔结构的混凝土 特性： 表观密度小、自重较轻、保温隔热、隔声和抗震等性能良好,3.11 轻混凝土,定义与种类,定义：用轻粗骨料、轻细骨料（砂）、水泥和水配制的混凝土称为轻骨料混凝土。 种类： 全轻混凝土：粗、细骨料都是轻骨料； 砂轻混凝土：细骨料为普通砂； 按其用途 保温轻骨料混凝土 结构保温轻骨料混凝土 结构轻骨料混凝土,1,3.11.1 轻骨料混凝土,轻骨料及轻混凝土的发展,长期以来，国内的轻骨料以粘土、粉煤灰等为原料煅烧的陶粒为主，质轻而强

9、度低，配制出的轻混凝土强度也不高，作为结构工程材料的用途受到很大限制。 近年来，国外先进技术及国内新技术，使强度较高、吸水率小的页岩轻骨料涌现，为配制较高强度的轻混凝土，用于桥梁、高层建筑等结构开辟了广阔的应用前景。,3.11.1 轻骨料混凝土,3.11.1 轻骨料混凝土,1919年Selma号轻混凝土船在美国Alabama下水,3.11.1 轻骨料混凝土,普通骨料混凝土 轻骨料混凝土,3.11.1 轻骨料混凝土,3.11.1 轻骨料混凝土,轻骨料的种类及技术性质,轻骨料的种类： 粒径5mm，堆积密度1000kg/m3，为轻粗骨料； 粒径 5mm，堆积密度1200kg/m3，为轻细骨料或轻砂

10、种类：工业废料轻骨料：粉煤灰陶粒等； 天然轻骨料：浮石、火山渣等； 人工轻骨料：粘土陶粒、页岩陶粒、膨胀珍珠岩等,2,3.11.1 轻骨料混凝土,1,3.11.1 轻骨料混凝土,轻骨料的技术性质,堆积密度 轻粗骨料的堆积密度有：3001000八个等级 轻细骨料的堆积密度有：5001200八个等级 筒压强度： 将粒径为1020烘干的轻粗骨料装入 115mm 100mm的带底圆筒内，上面加113mm70mm的冲压模，取冲压模压入深度为20mm时的压力值，除以承压面积，即为轻细骨料的筒压强度值。 颗粒级配 510、1015、1520、2025、2530（mm）等5级 最大粒径：一般以累计筛余率小于1

11、0的该号筛孔尺寸来确定 吸水率 开始lh内吸水极快，24h后几乎不再吸水,2,3.11.1 轻骨料混凝土,轻骨料混凝土的技术性质,表观密度：12个密度等级。 强度等级：CL5.0CL50。 强度特点： 界面粘结牢固、三向受力、主要依赖于水泥石强度和水泥用量 轴心抗压与立方体抗压强度比值较高。 匀质性较差，fc=0.76fcu。 弹性模量较低：3050% 收缩与徐变较大：0.41.0mm/m；徐变大3060%。 热工性能：密度越小，导热系数越低。,2,3.11.1 轻骨料混凝土,3.11.1 轻骨料混凝土,3.11.1 轻骨料混凝土,配合比设计的原理和方法与普通混凝土相同。 满足表观密度要求：骨

12、料表观密度及用量。 满足强度要求：尚无强度计算公式，根据有关经验数据和图标确定强度与配合比的关系，然后经试配与调整，找出最优配合比。水泥强度和轻骨料强度 满足和易性要求：确定用水量时，需考虑轻骨料吸水量，“附加水量（1h吸水量）”、“净用水量”。 砂率：体积砂率细骨料松散体积与骨料总体积之比，3550。 骨料用量：绝对体积法或松散体积法 绝对体积：混凝土体积等于各组成材料体积之和。 松散体积：Va+s=1.201.65m3/m3。,配合比设计特点,3,3.11.1 轻骨料混凝土,轻骨料混凝土实例,骨料筒 骨料表 混凝土 抗压强度 弹模 波松比 压强度 观密度 干容重 7d 28d E MPa

13、g/cm3 kg/m3 MPa GPa 14 1150 1880 62.2 80 29.3 0.22,3.11.1 轻骨料混凝土,施工 轻骨料吸水率较大，拌和时，轻骨料应预先吸水。 外加剂后加法。为什么？ 防止轻骨料上浮。采取什么措施？ 加热养护时，升温不宜太快。为什么？ 应用 桥梁 房屋建筑 海洋钻井平台,施工特点与应用,4,3.11.1 轻骨料混凝土,19872000年 挪威共建成 11座轻混凝土桥。其中6座悬臂桥；2座斜拉桥 1座浮桥 新结构设计手册和石油钻井平台建设为轻混凝土发展提供了契机,3.11.1 轻骨料混凝土,挪威第一座轻混凝土桥,3.11.1 轻骨料混凝土,NORDHORDL

14、AND轻混凝土浮桥 (主跨为斜拉桥),3.11.1 轻骨料混凝土,曳引轻混凝土浮桥墩 (混凝土=1900kg/m3； f=70MPa；E=2023GPa),3.11.1 轻骨料混凝土,天津永定新河大桥,3.11.1 轻骨料混凝土,天津永定新河大桥,3.11.1 轻骨料混凝土,挪威海上石油钻井平台,3.11.1 轻骨料混凝土,新西兰一座轻混凝土构件建造的体育场,3.11.1 轻骨料混凝土,3.11.1 轻骨料混凝土,湖北宜昌一栋30层的住宅楼,多孔混凝土,多孔混凝土：含有大量均匀分布的封闭气泡的无骨料或无轻骨料的混凝土 种类：加气混凝土、泡沫混凝土 加气混凝土 组成：钙质材料、硅质材料、水、加气

15、剂 铝粉的作用：在碱性条件下氧化，还原水中的H+离子为氢气。 蒸压养护下，形成硅酸钙水化物 泡沫混凝土 组成：水泥、水、（砂）、泡沫剂。 泡沫剂：松香皂、水解蛋白。,3.11.2 多孔和大孔混凝土,1,大孔混凝土,大孔混凝土：由粒径相近的粗骨料、水泥和水配制而成的一种轻混凝土，又称无砂混凝土。 大孔混凝土的表观密度为10001500 kg/m3，抗压强度在3.510MPa之间。 导热系数小，保温性好、吸湿性较小、透水性好等特点 可用于现浇墙板，用于制作小型空心砌块和各种板材，也可制成滤水管、滤水板、透水混凝土等，广泛用于市政工程。,3.11.2 多孔和大孔混凝土,2,3.12 其他混凝土,第三

16、章 混凝土,预拌和泵送混凝土 工厂化生产，机械化输送与灌注 特殊功能混凝土 通过原材料与配合比选择，使混凝土具有较好的防水、耐热和耐酸等特殊功能 特定用途的混凝土 通过原材料和配合比选择，配制的混凝土用于特定的工程或环境，如：道路、水下、大体积等 聚合物混凝土 由聚合物或水泥聚合物复合胶凝材料配制的混凝土,特 点,原材料 水泥 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥等 骨料 最大粒径与管径之比，连续级配 外加剂 泵送剂、减水剂、矿物粉末等 配合比 水灰比0.6； 水泥用量300kg/m3； 砂率 3845； 引气剂 含气量4 施工性能 可泵性：大流动性，在泵压下，连续稳定，不离析 足够的稠度和适中的浆体，

17、良好的保水性和粘聚性,泵送混凝土 Pumping Concrete,泵送混凝土 Pumping Concrete,泵送混凝土 Pumping Concrete,喷射混凝土组成材料,骨 料 细骨料 = 骨料总量的60 - 70% 粗骨料 = 30-40% 水泥：硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，320450kg/m3 硅灰：水泥质量的5% - 15% 水灰比： W/C = 0.33 - 0.45 减水剂：高效减水剂 速凝剂 硅酸盐，如水玻璃 铝酸盐，如铝酸钠， 用量占胶凝材料的2 - 5%,喷射混凝土 shotcrete,1,喷射混凝土应用,地基密封 防治腐蚀和风化 阻止渗进和渗出 挖掘支挡体系的成分

18、 主支挡 锚杆 / 喷射混凝土体系 锚杆 / 喷射混凝土 / 网架体系 表面修饰 实用、功能和艺术的考虑，并不形成混凝土。 修补,2,喷射混凝土 shotcrete,干拌施工工艺,干法 干材料在搅拌站混合，然后用压缩空气输送到喷嘴，在喷嘴处，水、液态外加剂和速凝剂导入，然后在0.60.7MPa的空气压力下立即喷出,喷射混凝土 shotcrete,湿拌施工工艺,湿法 除速凝剂外，所有的材料在搅拌站混合，然后用混凝土泵输送到喷嘴，在喷嘴处在与速凝剂一起，在0.60.7MPa压缩空气下，立即喷出,喷射混凝土 shotcrete,典型的湿工艺施工,喷射混凝土 shotcrete,挡土墙加固,喷射混凝土 shotcrete,喷射混凝土施工前的挂网,喷射施工,喷射混凝土表面装饰艺术处理,喷射混凝土,第三章 混凝土,原材料种类与要求：水泥、骨料、外加剂、水 新拌混凝土性能：流动性、黏聚性、保水性 硬化混凝