土木工程材料课件：第三章、其他混凝土.ppt

1、第二节其它混凝土普通混凝土有哪些局限v强度v比强度小v耐久性v凝结硬化v施工性能v资源与能耗问题一、高强混凝土High Strength Concrete (HSC)概 述v定义：强度等级达到或超过C50的混凝土称为高强混凝土。v强度等级：从C50C80分为七个等级：C50 、C55、C60、C65、 C70、C75、C80。v高强混凝土的早期强度、弹性模量、耐久性等都有所提高和改善，v高强混凝土的拉压比和徐变较小。高强混凝土的特性1）断裂模式与脆性2）抗裂性能与耐久性3）制备与浇注轴向应变（mm)应力MPa普通混凝土高强混凝土0.006120受压状态下的断裂能NSC HSC曲线下的面积曲线下

2、的面积 0.11m2 0.23m2试件面积试件面积 0.00735m2 0.00735m2 试件长度试件长度 200mm 200mm压状态下的断裂能压状态下的断裂能 0.17Nmm 0.36Nmm 高强混凝土与普通混凝土的断裂能 HSC NSC强度 105MPa 35MPa 受压时的断裂能 0.36Nmm 0.17Nmm 混凝土高强化的技术途径与措施v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。v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（一）原材料基本要求1.水泥：强度等级不低于52.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；2.细骨料：细度模

3、数大于2.6的偏粗中砂；3.粗骨料：高强度的硬质骨料，Dmax25mm。4.外加剂：非引气、坍落度损失小的高效减水剂；5.掺合料：硅灰、超细矿渣、超细粉煤灰等。（二）配合比设计要点1.水胶比：宜控制在0.380.03以下；2.胶结材料用量：水泥用量550kg/m3，胶结材料总量600kg/m3 ；3.砂率：宜选择较低砂率；4.外加剂：根据试验确定外加剂品种和合理掺量。（三）施工工艺1.机械搅拌和振捣；2.加压成型；3.离心成型；4.加强养护。 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。u 原材料： 水泥：冀东水泥：冀东52.5普硅普硅 硅粉：天

4、津铁合金厂硅粉：天津铁合金厂 砂子：砂子：FM=3.1 石子：石子： 520mm碎石碎石 高效减水剂高效减水剂DFS-2 水胶比：水胶比：0.23u 性能 和易性良好：拌合物坍落度和易性良好：拌合物坍落度20.5cm(2h基本无损失基本无损失)、无离析泌水、无离析泌水、泵送顺利泵送顺利(泵压泵压1820MPa) 现场制作现场制作15cm立方试件，立方试件，28h强度强度125131.6MPa 弹性模量弹性模量5.48104MPa 1000次冻融循环残余动弹模次冻融循环残余动弹模97.8% 抗渗抗渗H35 28h 碳化深度为碳化深度为0高强混凝土的应用实例C:450kg/m3; SL=22cm。

5、R3d=26MPa; R7d=53.6MPa; R28d=78MPa法国法国Joigny桥桥法国法国 Sylans 高架桥高架桥水泥水泥 400kg/m3R12h=25MPaR28d=68.5巴黎新凯旋门巴黎新凯旋门 C:425kg/m3;SF:30kg/m3;Sl:22cm; R7d=54MPa; R28d=66MPaFalkenberg, 瑞典95MPaHSC for highway E-6 & E-18 ; wear less than 10% of high quality blacktop法国跨Rhone 河通行TGV大桥；2000年底完工世界最大的预应力混凝土铁路桥世界最大的预应力

6、混凝土铁路桥最大跨100m；全部采用高强混凝土52MPa/28d；TGV最高速度：320km/h；产生600Mgf的力(相当于20辆卡车)；全桥承载可达40 t/m(公路桥最大为15 t/m)。One of 838 segments二、轻混凝土Light-weight Concrete概 述v定义：表观密度不大于1950kg/m的混凝土称为轻混凝土。v种类：轻骨料混凝土（全轻混凝土、砂轻混凝土）； 多孔混凝土； 大孔混凝土。v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。（一）轻骨料混凝土v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。v种类： 全轻混

7、凝土：粗、细骨料都是轻骨料； 砂轻混凝土：细骨料为普通砂； 此外，又分：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。我国轻骨料及轻混凝土的发展v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。v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。殿殿神神万万马马罗罗The Pantheon Rome直径44m，耗用凝灰岩轻骨料混凝土12000t1919年年Selma号轻混凝土船在美国号轻混凝土船在美国

8、Alabama下水下水 普通骨料混凝土 轻骨料混凝土1.轻骨料的种类及技术性质（1）轻骨料的种类：v粒径5mm，堆积密度1000kg/m3，为轻粗骨料；v粒径 5mm，堆积密度1200kg/m3，为轻细骨料或轻砂；v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）轻骨料的技术性质v堆积密度v筒压强度v颗粒级配v吸水率v细度模数（轻砂）1）堆积密度v轻骨料混凝土的强度与表观密度与轻骨料的堆积密度密切相关。v轻粗骨料的堆积密度有：3001000八个等级；v轻细骨料的堆积密度有：5001200八个等级；2）筒压强度v将粒径为1020

9、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。113mm115mm100mm70mm3）颗粒级配v最大粒径：一般有累计筛余率（按质量）小于10的该号筛孔尺寸来确定。 保温：30mm；结构：20mmv粒级划分：五级510mm1015mm1520mm2025mm2530mm2、轻骨料混凝土的技术性质v表观密度：12个密度等级。v强度等级：CL5.0CL50。v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

10、.76fcu。v弹性模量较低：3050%v收缩与徐变较大：0.41.0mm/m；徐变大3060%。v热工性能：密度越小，导热系数越低。轻骨料轻骨料界面界面砂浆砂浆轻混凝土界面显著加强普通混凝土 骨料浆体浆体界面界面3、配合比设计特点v配合比设计的原理和方法与普通混凝土相同。v满足表观密度要求：骨料表观密度及用量。v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v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”。v砂率：体积砂率细骨料松散体积与骨料总体积之比，3550。

11、v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。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 g/cm3 kg/m3 MPa GPa 14 1150 1880 62.2 80 29.3 0.224、施工特点与应用v轻骨料吸水率较大，拌和时，轻骨料应预先吸水。v外加剂后加法。v防治轻骨料上浮v加热养护时，升温不宜太快（为什么？）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

12、提供了契机NORDHORDLAND轻混凝土浮桥(主跨为斜拉桥)曳引轻混凝土浮桥墩曳引轻混凝土浮桥墩(混凝土混凝土=1900kg/m3； f=70MPa；E=2023GPa)挪威第一座轻混凝土桥挪威第一座轻混凝土桥新西兰一座轻混凝土构件建造的体育场挪威海上石油钻井平台天津永定新河大桥天津永定新河大桥天津永定新河大桥天津永定新河大桥（二）多孔混凝土v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v种类：加气混凝土、泡沫混凝土v加气混凝土组成：钙质材料、硅质材料、水、加气剂铝粉的作用：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v泡沫混凝土组成：水泥、水

13、、（砂）、泡沫剂。泡沫剂：松香皂、水解蛋白。三、喷射混凝土v1930铁路工程协会就提出了“喷射混凝土”（ shotcrete ）的术语，来描述混凝土的喷射法施工。v1951年美国混凝土协会将这个术语用于干拌过程。v现在“喷射混凝土（Shotcrete ）”用于湿拌过程已被普遍接受。软泥土Muck支挡支挡Support1、喷射混凝土组成材料v骨料Aggregate 细骨料 = 骨料总量的60 - 70%粗骨料 = 30-40%v 水泥：硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，320450kg/m3。v 水灰比： W/C = 0.33 - 0.45v 减水剂：高效减水剂v硅灰：水泥质量的5% - 15%v乳液

14、改性剂：主用用于修补v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%2、强度增长基准混凝土掺铝酸盐掺水玻璃干喷3、喷射混凝土应用v地基密封防治腐蚀和风化阻止渗进和渗出v挖掘支挡体系的成分主支挡锚杆 / 喷射混凝土体系锚杆 / 喷射混凝土 / 网架体系v表面修饰实用、功能和艺术的考虑，并不形成混凝土。v修补干拌施工工艺干拌施工工艺Dry process 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湿拌施工工艺湿拌施工工艺Wet process 除速凝剂外，所有的材料在搅拌站混合，然后用混凝土

15、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。干拌与湿拌的对比典型的湿工艺施工喷嘴技术挡土墙加固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喷射混凝土Shotcrete喷射混凝土Shotcrete四、泵送混凝土Pumping Concrete泵送混凝土Pumping Concrete泵送混凝土泵送混凝土Pumping Concrete泵送混凝土Pumping Concrete泵送混凝土Pumping Concrete岩基岩基水面水面泵送混凝土泵送混凝土泵送混凝土的特点v可用泵进行垂直和水平输送，并可浇注的混凝土。v可泵性：在泵压下，连续稳

16、定，不离析大流动性良好的保水性和粘聚性v足够的稠度和适中的浆体组成材料与配合比v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v配合比水灰比0.6；水泥用量300kg/m3；砂率 3845；引气剂 含气量4五、碾压混凝土Roller Compacted Concrete (RCC)RCCD(Dam)RCCP (Pavement)碾压混凝土碾压混凝土碾压混凝土碾压混凝土碾压混凝土碾压混凝土RCC碾压混凝土碾压混凝土RCC碾压混凝土的性能特点v强度高 v收缩小 降低1/21/3；v耐久性好 结构密实，抗渗性好v节约水泥 节约30，200

17、kg/m3;v工效高 用于修路可提高2倍六、自密实混凝土Self-Compacted Concrete和易性特点v混凝土自密实可解释为，拌合物的屈服剪应力较小，塑性粘度足够使骨料悬浮于水泥浆中，不离析和泌水，能自由流淌并通过钢筋间隙等狭窄空间不被堵塞，且均匀填充密实模板各个角落，从而能避免因振捣不足或不能振捣造成的空洞、蜂窝、麻面等质量缺陷。v自密实混凝土不需机械振捣，而是依靠自重使混凝土密实。混凝土的流动度虽然高，但仍可以防止离析。v混凝土不仅能达到自密实的效果，而且混凝土还应具有良好的粘聚性、保水性和流动性。 配制自密实混凝土的方法（1）粗骨料的体积为固体混凝土体积的50%；（2）细骨料的体积为砂浆体积的40%；（3）水灰比为0.9-1.0；（4）进行流动性试验，确定超塑化剂用量及最终的水灰比，使材料获得最优的组成。 施工特点v在施工现场无振动噪音；v可进行夜间施工，不扰民；v对工人健康无害；v混凝土质量均匀、耐久；v钢筋布置较密或构件体型复杂时也易于浇筑；v施工速度快，现场劳动量小。 自密实混凝土自密实混凝土自密实混凝土自密实混凝土坍落度与坍扩度测定自密实混凝土自密实混凝土