高强高性能混凝土.ppt

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4．5米；核心筒混凝土剪力墙最厚1．9米；外框钢管柱最大截 面 尺 寸 达 3．9×2．7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l基本概念 高强混凝土和高性能混凝土的定义l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l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l定义：强度等级达到或超过C60的混凝土称为高强混凝土l新拌混凝土黏度较大，保水性好，流动性按需调配l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l高强混凝土的拉压比和徐变较小，脆性较大13.10.1 高强混凝土高强混凝土的强度3.10.1 高强混凝土轴向应变（（mm)应力MPa普通混凝土高强混凝土0.006120高强混凝土的应力－应变曲线3.10.1 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曲线下的面面积 0.11m2 0.23m2试件面积 0.00735m2 0.00735m2 试件件长度度 200mm 200mm压状状态下的断裂能下的断裂能 0.17N·mm 0.36N·mm 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l技术途径？：Ø胶结材料本身的高强化Ø高强度的骨料；Ø强化胶结材料与骨料的界面结合力l措施？：Ø合理选择原材料；Ø合理选择混凝土配合比设计参数；Ø合理的施工工艺23.10.1 高强混凝土原材料基本要求1.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2.细骨料：细度模数大于2.6的偏粗中砂3.粗骨料：高强度的硬质骨料，Dmax≤25mm4.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33.10.1 高强混凝土配合比设计要点1.水胶比：宜控制在0.38±0.03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：宜通过试验确定最优砂率；4.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6～10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！3.10.1 高强混凝土4施工工艺1.强剪切力作用下的机械搅拌2.高频机械振捣，提高密实性3.加压成型4.离心成型5.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。

u 原材料：Ø 水泥：冀东52.5普硅 硅粉：天津铁合金厂Ø 砂子：FM=3.1 石子： 5～20mm碎石Ø 高效减水剂DFS-2 水胶比：0.23u 性能Ø 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18～20MPa)Ø 现场制作15cm立方试件，28h强度125~131.6MPa Ø 弹性模量5.48×104MPaØ 1000次冻融循环残余动弹模97.8%Ø 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95MPaHSC for highway E-6 & E-18 ; wear less than 10% of high quality blacktop3.10.1 高强混凝土巴黎新巴黎新凯旋旋门 C:425kg/m3;SF:30kg/m3;Sl:22cm; R7d=54MPa; R28d=66MPa3.10.1 高强混凝土C:450kg/m3; SL=22cm。

R3d=26MPa; R7d=53.6MPa; R28d=78MPa法国法国Joigny桥3.10.1 高强混凝土法国法国 Sylans 高架高架桥水泥水泥 400kg/m3R12h=25MPaR28d=68.53.10.1 高强混凝土l高性能混凝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l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l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l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l定义： 表观密度不大于1950kg/m的混凝土称为轻混凝土 l种类：Ø轻骨科混凝土：用多孔轻骨料代替普通砂石骨料配制的混凝土Ø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Ø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l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l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。

l种类：Ø全轻混凝土：粗、细骨料都是轻骨料；Ø砂轻混凝土：细骨料为普通砂；l按其用途Ø保温轻骨料混凝土Ø结构保温轻骨料混凝土Ø结构轻骨料混凝土13.11.1 轻骨料混凝土轻骨料及轻混凝土的发展l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l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罗马万神殿The Pantheon Rome直径44m，耗用凝灰岩轻骨料混凝土12000t3.11.1 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：l粒径＞5mm，堆积密度＜1000kg/m3，为轻粗骨料；l粒径≤ 5mm，堆积密度＜1200kg/m3，为轻细骨料或轻砂l种类：工业废料轻骨料：粉煤灰陶粒等；Ø天然轻骨料：浮石、火山渣等；Ø人工轻骨料：粘土陶粒、页岩陶粒、膨胀珍珠岩等23.11.1 轻骨料混凝土13.11.1 轻骨料混凝土轻骨料的技术性质l堆积密度Ø轻粗骨料的堆积密度有：300～1000八个等级Ø轻细骨料的堆积密度有：500～1200八个等级l筒压强度： 将粒径为10～20烘干的轻粗骨料装入 115mm ×100mm的带底圆筒内，上面加113mm×70mm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。

l颗粒级配Ø5～10、10～15、15～20、20～25、25～30（mm）等5级Ø最大粒径：一般以累计筛余率小于10％的该号筛孔尺寸来确定l吸水率 开始lh内吸水极快，24h后几乎不再吸水23.11.1 轻骨料混凝土11311510070轻骨料混凝土的技术性质l表观密度：12个密度等级l强度等级：CL5.0~CL50l强度特点：Ø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Ø轴心抗压与立方体抗压强度比值较高Ø匀质性较差，fc=0.76fcuØ弹性模量较低：30～50%l收缩与徐变较大：0.4~1.0mm/m；徐变大30~60%l热工性能：密度越小，导热系数越低23.11.1 轻骨料混凝土 普通混凝土 骨料浆体界面3.11.1 轻骨料混凝土轻骨料界面砂浆轻混凝土——界面显著加强3.11.1 轻骨料混凝土l配合比设计的原理和方法与普通混凝土相同l满足表观密度要求：骨料表观密度及用量l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l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”。

l砂率：体积砂率—细骨料松散体积与骨料总体积之比，35～50％l骨料用量：绝对体积法或松散体积法ü绝对体积：混凝土体积等于各组成材料体积之和ü松散体积：Va+s=1.20~1.65m3/m3配合比设计特点33.11.1 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 υ MPa g/cm3 kg/m3 MPa GPa 14 1150 1880 62.2 80 29.3 0.223.11.1 轻骨料混凝土l施工Ø轻骨料吸水率较大，拌和时，轻骨料应预先吸水Ø外加剂后加法为什么？Ø防止轻骨料上浮采取什么措施？Ø加热养护时，升温不宜太快为什么？l应用Ø 桥梁Ø房屋建筑Ø海洋钻井平台施工特点与应用43.11.1 轻骨料混凝土1987~2000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NORDHORDLAND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ρ=1900kg/m3； f=70MPa；E=20~23GPa)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l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l种类：加气混凝土、泡沫混凝土l加气混凝土Ø组成：钙质材料、硅质材料、水、加气剂Ø铝粉的作用：在碱性条件下氧化，还原水中的H+离子为氢气Ø蒸压养护下，形成硅酸钙水化物l泡沫混凝土Ø组成：水泥、水、（砂）、泡沫剂Ø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l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。

l大孔混凝土的表观密度为1000～1500 kg/m3，抗压强度在3.5～10MPa之间l导热系数小，保温性好、吸湿性较小、透水性好等特点l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 其他混凝土第三章 混凝土l预拌和泵送混凝土工厂化生产，机械化输送与灌注l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l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l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l原材料Ø水泥 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥等Ø骨料 最大粒径与管径之比，连续级配Ø外加剂 泵送剂、减水剂、矿物粉末等l配合比Ø水灰比＜0.6；Ø水泥用量＞300kg/m3；Ø砂率 38～45％；Ø引气剂 含气量＜4％l施工性能Ø可泵性：大流动性，在泵压下，连续稳定，不离析Ø足够的稠度和适中的浆体，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l骨 料 Ø 细骨料 = 骨料总量的60 - 70%Ø粗骨料 = 30-40%l水泥：硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，320～450kg/m3l硅灰：水泥质量的5% - 15%l水灰比： W/C = 0.33 - 0.45l减水剂：高效减水剂l速凝剂Ø硅酸盐，如水玻璃Ø铝酸盐，如铝酸钠，Ø用量占胶凝材料的2 - 5%喷射混凝土 shotcrete1喷射混凝土应用l地基密封Ø防治腐蚀和风化Ø阻止渗进和渗出l挖掘支挡体系的成分Ø主支挡Ø锚杆 / 喷射混凝土体系Ø锚杆 / 喷射混凝土 / 网架体系l表面修饰Ø实用、功能和艺术的考虑，并不形成混凝土。

l修补2喷射混凝土 shotcrete干拌施工工艺 干法干法– 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0.6～0.7MPa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0.6～0.7MPa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喷射混凝土Shotcrete喷射混凝土Shotcrete第三章 混凝土l原材料种类与要求：水泥、骨料、外加剂、水l新拌混凝土性能：流动性、黏聚性、保水性l硬化混凝土的变形：湿胀干缩、热胀冷缩、应变、徐变l硬化混凝土的强度：抗压与抗拉、鲍罗米公式等l硬化混凝土耐久性：抗渗、抗冻、耐腐蚀、抗碳化等l混凝土配合比设计：原理、方法、步骤l高强高性能混凝土：概念、组成与性能特点l轻混凝土：轻骨料混凝土、大孔与多孔混凝土l其他混凝土：特殊功能、特殊用途SUMMARY混凝土混凝土强度、耐久性新拌混凝土性能新拌混凝土凝结、硬化搅拌、运输、振捣、养护原材料、配合比多物相、多孔性复合体固体颗粒堆聚体塑性收缩绝对温升干燥收缩自收缩徐变缺陷体1.怎样提高混凝土强度？2.怎样提高混凝土耐久性能？3.怎样生产特殊混凝土？。