高性能混凝土.ppt
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1、铺面工程新材料CH10 高性能混凝土高性能混凝土1-主要内容高性能混凝土的技高性能混凝土的技术途径途径高性能混凝土的概念技术途径高性能混凝土的高性能混凝土的组成材料成材料水泥矿物掺和料高效减水剂集料高性能水泥混凝土混合料的特性高性能水泥混凝土混合料的特性新型混凝土新型混凝土2-第一节 高性能混凝土的技术途径一、高性能混凝土一、高性能混凝土(High Performance Concrete(High Performance Concrete,简写写为HPC)HPC)普通混凝土普通混凝土发展方向:展方向:绿色、高性能混凝土色、高性能混凝土 高性能混凝土高性能混凝土是指采用常规材料和生产工艺,能保
2、证混凝土结构所要求的各项力学性能,并具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土。高性能混凝土是一种新型高技新型高技术混凝土混凝土,是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土,它以耐久性耐久性作为设计的主要指标。3-第一节 高性能混凝土的技术途径高性能混凝土不同看法高性能混凝土不同看法:欧美欧美:偏重于硬化后混凝土的性能,高高强度度和高耐久高耐久 性性,强度指标应不低于50MPa日本:日本:重视和易性和易性与与耐久性耐久性,认为有足够的强度即可。中国:中国:认为高性能混凝土应根据用途与经济合理等条件 对性能有所侧重,重点保证耐久性耐久性、工工作性作性、各各 种力学性能种
3、力学性能、适用性适用性、体体积稳定性定性及经济合理合理 性性。4-第一节 高性能混凝土的技术途径高性能混凝土性能要求:高性能混凝土性能要求:易于浇筑振捣密实而不离析(工作性工作性);高超的、能长期保存的力学性能力学性能;早期早期强度高度高、韧性高性高和体体积稳定性好定性好;在恶劣的环境条件下使用寿命使用寿命长。即HPC要求:高强度、高流动性和优异的耐久性。5-第一节 高性能混凝土的技术途径 高性能混凝土的研究与开高性能混凝土的研究与开发6-(1)(1)低水胶比低水胶比;(2)(2)优质原材料原材料;(3)(3)掺加足加足够数量的数量的矿物物细掺料和高效外加料和高效外加剂;作用:使其作用:使其强
4、度大幅度提高度大幅度提高,界面界面结构改善构改善,抗渗抗渗 性和耐久性明性和耐久性明显提高。提高。高性能混凝土在配置上的特点高性能混凝土在配置上的特点:7-第一节 高性能混凝土的技术途径二、二、实现高性能混凝土的技高性能混凝土的技术途径途径达到高性能混凝土的关键是:选择优质的材料的材料组成成;合理的配合比合理的配合比;采取适当的施工工施工工艺和和养养生方法生方法;掺入外外掺剂和和掺合料合料。目前主要从以下几方面的技术措施:正确正确选择原材料原材料合理的工合理的工艺参数参数施工工施工工艺HPC硅酸硅酸盐水泥水泥(中中热硅酸硅酸盐水泥水泥,球状水泥球状水泥,调粒水粒水泥泥,活化水泥活化水泥)超超细
5、矿物物质掺料料新型高效减水新型高效减水剂水灰比水灰比0.40粗骨料体粗骨料体积含量含量0.4m3左右左右,Dmax 25砂率砂率3640%胶凝材料用量胶凝材料用量500600kg新型高效减水新型高效减水剂0.8%1.4%强制式制式搅拌机拌机高高频振振动泵送施工送施工,坍落度坍落度损失控制失控制混凝土养混凝土养护剂养养护密密实的水泥石及的水泥石及合理的孔合理的孔结构构界面界面过渡区的改渡区的改善善(解决解决Ca(OH)2在在过渡区富集与渡区富集与定向排列定向排列)体体积稳定性定性,高高强,高耐高耐久性久性8-第二节 高性能混凝土的组成材料高性能混凝土由于要满足多元多元组分分优化配制化配制、可可泵
6、性性、高高强度度、良好的耐良好的耐久性久性等多方面的技术要求,故在原材料原材料选择上要比普通混凝土严格格、复复杂得多。(1 1)原材料)原材料组成成较复复杂 普通混凝土普通混凝土:水泥、水、砂、石四元组分高性能混凝土高性能混凝土:水泥、:水泥、矿物物掺合料合料、外加外加剂、水、砂、石、水、砂、石多元多元组分分磨细矿渣粉煤灰硅灰磨细钢渣等减水剂缓凝剂保塑剂膨胀剂等9-第二节 高性能混凝土的组成材料(2 2)对原材料有更原材料有更严格的要求格的要求 如对粗集料最大粒径的要求粗集料最大粒径的要求普通混凝土:GB50204-92有如下规定,粗集料最大粒径不得大于结构截面最小尺寸的1/4,不得大于钢筋最
7、小净距的3/4;对混凝土实心板,集料的最大粒径不宜超过板厚的1/2,且不能超过50mm。高性能混凝土:除普通混凝土的要求以外,粗集料最大粒径还受泵送高度、输送管径大小限制,还受混凝土设计强度限制。10-第二节 高性能混凝土的组成材料一、一、水泥水泥1 1、一般水泥一般水泥 高性能混凝土高性能混凝土必必须使用使用强度等度等级42.542.5级以上的水泥。以上的水泥。水泥的水泥的矿物物组成成对高性能有影响,一般配制高性能混凝土用高性能有影响,一般配制高性能混凝土用水泥,其水泥,其C C3 3A A含量含量应尽量低尽量低。因。因为C C3 3A A含量大,含量大,对减水减水剂的吸附量的吸附量大,坍落
8、度大,坍落度损失也大。失也大。2 2、特种水泥特种水泥 为了混凝土的高了混凝土的高强度与高性能,国外度与高性能,国外专门生生产出了特种水泥。出了特种水泥。1 1)调粒(粒(级配)水泥配)水泥 2 2)球状水泥球状水泥11-第二节 高性能混凝土的组成材料2.2.特种水泥特种水泥1 1)调粒(粒(级配)水泥配)水泥将水泥组成中的粒度分布粒度分布进行行调整整,提高胶凝材料的填充率;并掺入部分粒径入部分粒径较大的水泥粗粉和超大的水泥粗粉和超细矿粉粉,以获得最密实的填充。优势:调粒水泥能够获得流动性好的水泥浆,具有适宜的早期强度,水化热低、水化放热速度慢。调粒水泥常用的原材料及物理性质(表10-2);常
9、用调粒水泥的级配(表10-3)经对比试验,在相同的坍落度条件下,调粒水泥比普通水泥粉的填充率提高5%。12-第二节 高性能混凝土的组成材料2 2)球状水泥)球状水泥球状水泥球状水泥(粒径340m,粒度分布较窄)是水泥熟料通过高速气流粉碎及特殊处理而获得的。其生产工艺流程如图10-2。球化处理前:水泥颗粒表面有棱角,长径比大,颗粒表面有粉尘凝聚,见图10-2a);球化处理初期:大粒材料被粉碎,由于凸出部分被磨 碎,微粉增加,见图10-2b);进一步处理:大粒材料表面粘着粉尘,通过机械打击,微粉固定在粒子表面,见图10-2c);处理后:水泥微粒呈圆形,粉尘减少,粒度分布合理,没有凝聚状态的微粉,分
10、散状态良好,见10-2d)13-第二节 高性能混凝土的组成材料 使用球状水泥使用球状水泥是混凝土达到高流是混凝土达到高流动性、高性、高强度、高度、高耐久性的重要手段耐久性的重要手段。优势:配合比相同配合比相同时,用球状水泥配制的混凝土,用球状水泥配制的混凝土 比普通水泥混凝土比普通水泥混凝土2828天天强度提高度提高10%10%;同同样坍落度条件下坍落度条件下,用球状水泥配制的混,用球状水泥配制的混 凝土比普通水泥混凝土的凝土比普通水泥混凝土的水灰比低水灰比低,因此,因此 其其强度大大提高度大大提高。14-第二节 高性能混凝土的组成材料三、三、矿物物掺合料合料普通硅酸盐水泥中加入矿物掺合料,可
11、改善混凝土的性能,并降低造价。在高性能混凝土当中,矿物掺合料几乎已经成为不可或缺的组分。主要有主要有:沸石粉、粉煤灰、磨细矿渣、硅粉等。15-第二节 高性能混凝土的组成材料矿物物掺和料通常和料通常作作为胶凝材料(代替部分水泥)胶凝材料(代替部分水泥)加入到混凝土中,作用有:加入到混凝土中,作用有:滚球球润滑作用滑作用颗粒比水泥粒比水泥细,增加了水分子与水泥颗粒之间的过度粒级,在水泥混凝土混合料中有滚球润滑作用,改善了混凝土的工作性改善了混凝土的工作性。微集料作用微集料作用高性能混凝土中胶凝材料用量大,有较大部分不能完全水化而起微大部分不能完全水化而起微集料作用集料作用。由于矿物掺合料很细,能置
12、置换出混凝土中更小空出混凝土中更小空间中的中的水,使混凝土更密水,使混凝土更密实,强度、抗渗性、抗冻性、抗腐蚀性提高,而干缩和徐变降低。胶凝材料及火山灰反胶凝材料及火山灰反应作用作用矿物掺合料不仅是胶凝材料,还可以水化凝可以水化凝结硬化,硬化,产生生强度度,更重要的是能与水泥水化产物Ca(OH)2发生火山灰反生火山灰反应,改善水化物组成与过渡区的微观结构。大多数超细矿物掺合料水化放水化放热低低,有利于制备高性能混凝土。16-第二节 高性能混凝土的组成材料三、高效减水三、高效减水剂 为获得高性能混凝土,除了在混凝土中掺入硅粉、粉煤灰、磨细矿渣等掺和料外,必须要掺入高效减水剂。减水剂:是指能保持混
13、凝土的和易性不变,而显著减少其拌 合用水量的外加剂。高效减水高效减水剂主要特点:主要特点:高的减水性,减水效果可达20%30%;适当的引气性与控制坍落度;使混凝土具有高的和易性和耐久性。17-第二节 高性能混凝土的组成材料使用减水使用减水剂的技的技术经济效果效果在保持和易性不变,也不减少水泥用量时,可减少拌合水用 量525%或更多;在保持原来配合比不变的情况下,可使拌合物的坍落度大幅 度提高;若保持强度及和易性不变,可节约水泥1020%;由于拌合水量减少,拌合物的泌水、离析现象得以改善,可 提高混凝土的抗冻性、抗渗性。18-第二节 高性能混凝土的组成材料四、集料四、集料 AggregateAg
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