第2讲客运专线高强混凝土.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,05 十一月 2026,第2讲客运专线高强混凝土,一、概述,混凝土按强度分为:,1.普通混凝土:强度 50MPa；,2.高强混凝土:强度 50MPa；,3.高强混凝土:强度 100MPa,高强混凝土发展经历了个阶段：,1、靠压力振动和降低水灰比获取高强度；,2、使用高效减水剂；,3、高效减水剂和矿物质粉料并用应。,二、原材料,（一）水泥,1.品种：应首选硅酸盐水泥，有利于提高强度，如果设计强度不很高，普通水泥、矿渣水泥也能满足要求。,2.矿物成分：C,3,A 的含量不宜超过8%，C,3,S含量比较低的水泥更适合高强混凝土。,3.强度等级：水泥强度等级应不低于42.5MPa,.,应选用需水量小（依据标准稠度判断）、水化热小的水泥。,.作用,：增加强度，延缓凝结或提高混凝土耐久性。,.品种,：常用的外加剂品种有缓凝高效减水剂，高效减水剂，缓凝剂，引气剂和早强剂等。上述外加剂可以单独使用，也可以根据实际情况，有选择地复合使用。,.在选用外加剂时应考虑的几个因素：,（）首先要考虑外加剂和水泥的适应（相容）性，可以通过减水率和增强的效果来简单判断。,（）外加剂的选用必须要用工程实际使用的材料经过试验确定。,（）检查外加剂对增加强度，延缓凝结时间，加快强度发展，提高耐久性等方面是否能满足工程要求。,（）减水剂的掺量不能过大，这一点在订货时要特别注意，防止将有害物质（如碱）带如混凝土中。,（二）外加剂,高效减水剂主要有两大类：,a.磺化焦油系减水剂，产品有NF、EDN、UNF、WF、SN-等；,b.树脂系减水剂，如SM等，因价格较贵，很少使用。,掺高效减水剂后，混凝土坍落度损失加快，在加入高效减水剂的同时掺加缓凝剂，或使用缓凝高效减水剂，或某些低坍落度损失的高效减水剂。高效减水剂既可用于增加强度，也可用来同时增加混凝土的流动性。掺加高效减水剂要充分拌和均匀，,采用后加法加入高效减水剂,，可使高效减水剂减水作用增高，使混凝土流动性增加。在温度低于810时，高效减水剂虽能增加和易性，但增加强度的作用大大降低，此时应同时掺加高效减水剂和早强剂，夏季则宜同时掺加高效减水剂和缓凝剂。,1高效减水剂,）品种：常用的缓凝减水剂和缓凝剂有含糖量较高的木质素磺酸钙，糖密，柠檬酸，蔗糖，多糖，羟基羧酸和磷酸盐等。,）作用：掺加缓凝剂有利于控制早期水化。结构复杂或配筋密集的构件，常会影响混凝土的浇筑速度，掺加缓凝剂有利于避免形成冷缝，方便施工安排。,）掺量：一般来说，用低掺量的缓凝剂会延缓混凝土凝结，也不影响混凝土的强度，掺量大时虽延缓凝结时间较长，但降低早期强度。,缓凝剂的掺量需要根据温度变化进行调整，温度升高会降低混凝土的后期强度，掺加缓凝剂可缓和温度升高引起的混凝土强度的变化，,2缓凝剂:,没有特别的早强要求时，高强混凝土一般不用早强剂。早强剂能加快强度发展，但一般会降低混凝土后期强度。,4引气剂,引气剂增加混凝土的抗冻性但会降低强度，除非混凝土有抗冻要求，否则不必掺加引气剂，高强混凝土的低水灰比和高强度，空气含量较普通混凝土会适当降低。,.质量标准,外加剂的质量应符合表,1,的要求。在生产厂提供出厂检验报告单，并出据产品鉴定证书及使用说明的前提下，外加剂的匀质性试验可免做。,3早强剂,外加剂的匀质性指标（,GB8076,1997,),表,1,项目,指标,含固量或含水量,a.,对液体外加剂，应在生产厂所控制值的相对量的,3%,以内；,b.,对固体外加剂，应在生产厂所控制值的相对量的,5%,以内。,密度,对液体外加剂，应在生产厂所控制值的,0.02g/m,3,之内,氯离子含量,应在生产厂所控制值的相对量的,5%,以内,水泥净浆流动性,应在生产控制值的,95%,细度,0.315mm筛筛余应小于,15%,pH,应在生产厂所控制值的,1,之内,表面张力,应在生产厂所控制值的,1.5,之内,还原糖分,应在生产厂所控制值的,3,之内,总碱量（,Na,2,O+0.658K,2,O）,应在生产厂所控制值的相对量的,5%,之内,硫酸钠,应在生产厂所控制值的相对量的,5%,之内,泡沫性能,应在生产厂所控制值的相对量的,5%,之内,砂浆减水率,应在生产厂所控制值的,1.5,之内,（三）矿物掺合料,作用：,增加强度、减少用水量、改善和易性、改善微观结构、降低水化热、提高耐久性等。,1粉煤灰,作用：能有效地提高混凝土的抗渗性，并有显著的减水作用，有利于改善拌和物的和易性。,掺量：不超过水泥质量的25%，过多会严重削弱混凝土的早期强度，应经过比较试验确定。,质量标准：符合国家标准粉煤灰混凝土应用技术规范(GB14690)的要求（见表2），最好用一级灰，烧失量小，有较小的细度，质量均匀，高火山灰活性，并且与工程所用材料相适应。,粉煤灰的质量标准 表2,序号,指标,级别,1,细度（0.045mm方孔筛）,（%）不大于,12,20,45,2,需水比（%）不大于,95,105,115,3,烧失量（%）不大于,5,8,15,4,含水量（%）不大于,1,1,不规定,5,三氧化硫（%）不大于,3,3,3,特性：,硅灰含有90以上的SiO,2,，细度约为20m,2,g25m,2,g，粒径比水泥小两个数量级，掺硅灰混凝土抗压强度可达80MPa120MPa。,作用：,增强、改善微观结构，提高耐久性。,掺量,：硅灰的需水量比水泥大，掺加硅灰可使混凝土变得粘稠，和易性降低。在极高的和易性的条件下，适当掺加（13）硅灰的混凝土拌和物仍具有良好的稳定性和可泵性，,掺硅灰混凝土特性,：电导率低、氯离子渗透性很小，可防止钢筋锈蚀。,质量标准,：硅灰目前还未看到技术标准，表3是不同产地硅灰的化学成分。,2硅灰,不同产地硅灰的化学成分（%）表3,产地,SiO,2,Al,2,O,3,Fe,2,O,3,TiO,2,DaO,MgO,烧失量,西宁,90.99,0.99,2.01,0.15,0.81,1.17,2.95,唐山,92.16,0.44,0.27,0.94,0.37,0.63,北京,90.10,0.90,0.94,0.65,0.11,3.54,上海,94.50,0.27,0.83,0.54,0.97,1.90,主要有磨细沸石岩粉末、磨细矿渣粉末等。,（）沸石岩粉,由清华大学研制的F矿粉就是用沸石岩和其它无机物磨细而成，对改善混凝土拌和物的流动性、强度和耐久性都有效果。市场上有供应。沸石粉的质量要求见表4。,（）高炉矿渣粉,高炉矿渣磨细到8000cm,2,/g12000cm,2,/g，取代等量水泥加入混凝土中，有非常显著的增强效果，并能减小拌和物坍落度的经时损失，降低水化热，增强混凝土的密实性。高炉矿渣的技术要求见表5。,3.磨细矿物粉料,沸石粉的质量要求（GB）表4,序号,指标,级别,1,吸铵值（meq/g）,不小于,130,100,90,2,0.,08mm方孔筛筛余（%）,不大于,4,10,15,3,水泥胶砂需水比（%）,不大于,125,120,120,4,28d水泥胶砂抗压强度比（%）不小于,75,70,62,高炉矿渣的技术要求（GB/T180462000）表5,项目,级别,S105,S95,S75,密度（g/cm,3,）不小于,2.8,比表面积（m,2,/kg）不小于,350,活性指数（%）,不小于,7d,95,75,55,28d,105,95,75,流动度比（%）不小于,85,90,95,含水量（%）不大于,1.0,三氧化硫（%）不大于,4.0,氯离子（%）不大于,0.02,烧失量（%）不大于,3.0,1细集料,细集料的粗细种类、级配应由其对混凝土需水量的影响确定，由于高强混凝土的水泥用量比较大，还有矿物粉料，以应用粗砂为宜。用细度模数小于2.5的砂拌制的混凝土显得粘稠，难于捣实，应用细度模数大于.的粗砂，可获得最好的和易性和最高的强度。,由于高强混凝土含有较多的胶凝材料，与普通混凝土比较，集料级配就显得不那么重要了，但增加砂的细度模数是有益的，细集料中细粒级部分应该少一些，质量应满足类砂（,C60,以上混凝土）或类砂（,C50,混凝土）的技术要求。,（四）集 料,最大粒径：不大于25mm的粗集料可获得良好的抗压强度，配制C70C80的混凝土时应选用粒径小于20mm的碎石，对于C60C70的混凝土，最大粒径可到25mm。,粒形：粒形接近立方体、有棱角、针、片状颗粒含量小。质量应满足类碎石（,C60,以上混凝土）或类碎石（,C50,混凝土）的技术要求。,强度：理想的粗集料应是石灰岩碎石，母岩的抗压强度不应小于混凝土强度的.-2倍。,强度：考虑到连续级配能改善混凝土的和易性，一般仍采用连续级配，但间断级配对提高强度有利。,2粗集料,与普通混凝土相比，高强混凝土在配合比方面的区别是低水灰比、多组分。降低水灰比是提高混凝土密实度、达到高强的主要途径。但降低水灰比对和易性有不利影响，而提高和易性的途径是掺用高效减水剂，并通过掺加粉煤灰、硅灰等矿物掺合料改善拌和物的和易性和混凝土的微观结构。,由于高强混凝土的多组分特点，鲍罗米水灰比定则不再适用，目前还没有成熟的配合比设计方法，,只能参照有关资料或经验，通过对比试验来确定。对重要工程应采用正交设计来确定配合比。下面介绍两个有关配合比设计的方法，仅供参考：,三、配合比设计,（1）,.计算配制强度：按普通混凝土配制强度计算公式计算，式中,取,6MPa。,（2）,.确定水灰（胶）比：对C50、C60级混凝土，水灰（胶）比宜控制在0.240.38范围内，强度等级越高，水灰（胶）比应越小，对C80混凝土水灰（胶）比最好小于0.30。,（3）,.确定砂率：较低的砂率可以充分发挥粗集料的骨架作用，也可以降低水泥用量和用水量。高强混凝土的砂率一般宜在28%34%范围内，采用泵送时可为32%40%。从理论上讲，应是强度等级越高，砂率越低。,（4）,.确定砂、石用量：用绝对体积法或假定密度法计算。,配合比设计方法,该方法认为水泥浆占混凝土体积的5为最优，还认为高强混凝土的强度与用水量成线性关系，平均强度为75、85、100、115MPa的混凝土，用水量依次为160、150、140、130kg/m,3,。以试配强度为75MPa说明计算方法。,（1）.计算胶结材料用量,：试配强度为75MPa，用水量取160kg/m,3,，其体积为0.16m,3,，若浆体中约有2的空气，其体积为0.02m,3,，这样在35体积（或0.35m,3,）的浆体中，胶结材料总体积为0.17m,3,；,将胶结料总体积的25用粉煤灰代替，则粉煤灰体积为0.0425m,3,，乘粉煤灰的密度2500kgm,3,，得粉煤灰质量为106kgm,3,，水泥占胶结料,75%，其体积为0.1275m,3,，乘水泥密度3140kgm,3,，得水泥质量为400kgm,3,；,配合比设计方法,（,2）计算集料用量：,集料的体积占混凝土总体积的65%，若取砂率为0.4，则在每1立方米混凝土中，细集料体积为0.26m,3,，乘细集料的表观密度2654 kgm,3,，得细集料的质量为690kgm,3,，粗集料体积为0.39m,3,，乘粗集料的表观密度2692 kgm,3,，得粗集料的质量为1050kgm,3,。,（3）.高效减水剂掺量：,胶结料总量为506kgm,3,，取高效减水剂掺量为胶结料的1%，即5kgm,3,。,（4）.水灰（胶）比：,水胶比为0.316，水灰比0.4,3.配合比实验室调整,初步配合比确定后，应进行试拌调整，除调整和易性、复核强度外，还应与基准配合比相比较，进行表6所列项目的试验。以评价掺外加剂后混凝土的性能。,项目,高效减水剂,缓凝高效减水剂,引气剂,一等品,合格品,一等品,合格品,一等品,合格品,减水率（%）不小于,12,10,12,10,6,6,泌水率比（%）不小于,90,95,100,70,80,含气量（%）,3,4,4.5,3,凝结时间差（min）,初凝,+90+120,+90,-90+120,终凝,-,抗压强度比（%）不小于,1d,-,-,-,-,-,-,3d,115,110,125,120,95,80,7d,115,110,125,115,95,80,28d,110,105,120,110,90,80,收缩率比（%）不大于,28d,135,135,135,氯离子含量,应说明对钢筋有无锈蚀危害,掺外加剂混凝土性能试验项目,（GB 80761997）表6,四、高强混凝土施工,高强混凝土与普通混凝土相比，其变化主要在原材料的选用和配合比设计上，对施工工艺主要是严格要求，一般应注意下列问题：,1.严控进场原材料的质量，定期进行测试，尤其砂、石含水量。,.各种原材料计量必须准确，尤其严格控制用水量。,.应采用强制式混凝土搅拌机拌和，搅拌时间可适当延长。,.,高效减水剂采用后加法，不能与干水泥接触。,.应尽量缩短运输时间，以保证混凝土拌合物有良好的和易性。,.,长距离运输应注意监测混凝土拌合物中的空气含量变化。,.,宜用高频振动器振捣，即使有较大坍落度，也应充分振捣。,.在浇筑后8h内应覆盖并浇水养护，养护时间应不少于14d。,.高强混凝土水化热大，水化热升温较多，避免在炎热条件下施工。,.泵送施工,为改善高强混凝土的泵送性能，可采取下列一些措施：,（）掺加活性矿物掺合料：通过掺加活性矿物掺合料，控制水泥用量，使单位水泥用量不超过500kgm,3,，,(2)掺粉煤灰：掺加水泥质量510的磨细粉煤灰，可有力地改善混凝土的泵送性能。掺粉煤灰还可改善混凝土的和易性，减少泌水率。,(3)选择适宜的外加剂：宜选用减水率高、有一定缓凝作用、有少量引气作用的复合型减水剂。,(4)适当控制砂率，砂率选择要兼顾强度、和易性和泵送施工要求。在满足泵送要求的前提下，砂率宜控制在38以内。,（一）、拌和物试验检测,1.坍落度试验：随时进行，控制在要求的范围内。对泵送混凝土应参考表7的规定控制坍落度。当管路转弯、接头较多，压力损失大时，坍落度宜适当增大。向下泵送时，为了防止混凝土因自重下落而引起堵管，坍落度宜适当减小；向上泵送时，为避免过大的倒流压力，坍落度也不宜过大。,五、试验检测,泵送高度（m）,30以下,3060,60100,100以上,坍落度（mm）,100140,140160,160180,180200,2:泌水及压力泌水试验,混凝土的可泵性包括良好的和易性，不离析、不泌水，一般用压力泌水试验结合施工经验进行控制，即用10s时的相对压力泌水率S,10,控制，S,10,不宜超过40%。计算式如下：,S,10,=V,10,/V,140,式中：S,10,相对压力泌水率；,V,10,、V,140,分别为加压至10s和140s时，测得的压力泌水率。,.含气量试验,：运输过程中混凝土的含气量会增加，开始执行新配合比时，对运输到浇注地点的拌和物应进行此试验。,.抽,检抗压强度：150mm立方体，标准养护，,28d龄期。,2.,.,工艺抗压强度：与构件同条件养护至适当的龄期。,.混凝土构件强度检测,1）.,芯样强度试,圆柱体与立方体抗压强度的换算系数见表8。,（二）、硬化混凝土试验检测,高径比（h/d）,1.0,1.1,1.2,1.3,1.4,1.5,1.6,1.7,1.8,1.9,2.0,系数,1.00,1.04,1.07,1.10,1.13,1.15,1.17,1.19,1.21,1.22,1.24,2）.回弹仪法(JCJ/T232001),回弹法是用弹簧驱动重锤，通过弹击杆弹击混凝土表面，并测出重锤被反弹回来的距离，置以回弹值(反弹距离与弹簧初始长度之比)作为与强度相关的指标，来推定混凝土强度的一种方法。,最新修订的回弹法检测混凝土抗压强度技术规程于2001年10月1日施行，已解决了回弹法使用精度不高和不能普遍推广的关键问题。,过去一致认为回弹仪法测强结果离散，主要是普通混凝土砂浆和石子的强度差别比较大，但对对高强混凝土，由于砂浆的强度高，所以试验结果的可信度相应也高。,混凝土超声检测是混凝土无损检测技术中一项十分重要的检测方法，检测范围非常广泛，探测距离已达20m，是一种极具生命力的检测方法。其用途包括:,a.混凝土的强度；,b.混凝土裂缝；,c.混凝土均匀性；,d.混凝土结合面质量；,e.混凝土中不密实区和空洞；,f.混凝土破坏层厚度；,g.混凝土弹性参数等。,3）超声法（CECS212000）,超声回弹综合法是指采用超声仪和回弹仪，在结构混凝土同一测区分别测量声时值和回弹值，然后利用已建立起来的测强公式推算该测区混凝土强度的一种方法。与单一回弹法或超声法相比，超声回弹综合法具有受混凝土龄期和含水率的影响小、测试精度高、适用范围广、能够较全面地反映结构混凝土的实际质量等优点。,4）超声回弹综合法,(CECS02：88),六、问题与对策,1.外加剂与水泥适应（相容）性,外加剂与水泥适应性是选择外加剂时必须充分考虑的问题，下面两种判断方法可供参考。,1）.标准试验方法GB501192003附录A,该方法将掺外加剂水泥净浆装入截头锥体试模中，测不同时间浆体的流动度，绘制掺量与流动度关系曲线，掺量低、流动度损失小，则外加剂与水泥适应性好。,2）.坍落度法,拌制混凝土拌和物，经常规调整后，测坍落度，如果流动性、保水性、粘聚性均好，说明外加剂与水泥适应性好。如果出现离析，有明显的泌水，甚至粗集料上几乎无水泥浆，坍落度小，说明外加剂与水泥适应性不好。这种判断方法需要有一定经验。,原因：,A.C,3,A、C,4,AF对减水剂过强的吸附作用；,B.气泡外溢，水分蒸发,C.减水剂的分散、湿润等作用，水泥水化速度加快。,对策：,A.配合比设计充分考虑坍落度经时损失。即配合比调整时，拌和,好的拌和物用塑料纸覆盖，放置一定时间（施工时拌和到浇注所需,时间）再测坍落度,B.减水剂采用后掺法或分批添加法。外加剂有3中添加法：,a.先掺法将外加剂与水泥混合后再加入拌和。,2.坍落度经时损失过快,木钙类减水,剂可采用此法，其他减水剂不宜。,b.同掺法将外加剂制成溶液，拌和时同水泥一起加入。,c.后掺法包括滞水法和分批添加法：,a）.滞水法外加剂滞后水13min加入，有溶液滞水法和干粉滞水法两种。,b）.分批添加法经时分批加入外加剂，补偿和恢复坍落度。,C.增大减水剂掺量，并使用缓凝减水剂。,3.减水剂的验收坍落度法,一般推销商在推销时送的样品质量都比较好，减水剂的减水率都比较高，但大批供货时质量有所下降。建议验收时先取样进行混凝土坍落度试验，减水率达到要求验收，否则拒收。,