混凝土工艺学课件.pptx

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绪论,第,2,章 混凝土的结构和组成材料,第,3,章 混凝土拌合物的性能,第,4,章 混凝土的力学性能,第,5,章 混凝土的配合比设计,第,6,章 混凝土的搅拌工艺,第,7,章 混凝土的输送工艺,第,8,章 混凝土的成型及养护工艺,第,9,章 混凝土的耐久性,第,10,章 特种混凝土,附录,1,混凝土工程常见外观质量弊病,1,第,1,章 绪论,1.1,、混凝土的发展概况及趋势,1.2,、混凝土的基本特征,2,阶段,时间,胶凝材料,天然黏土时期,新石器时代 距今约,4000,10000,年,天然黏土,泥巴墙,不抗水,强度低,1.1.1,混凝土的发展概况,水泥,3,石块、砖用石灰粘结,人们发现石灰岩在火中煅烧脱水、在雨中胶结产生胶凝性，因而可用来调制砌筑砂浆。,阶段,时间,胶凝材料,石膏,石灰时期,公元前,2000,3000,年,石灰、石膏,4,古罗马万神庙,阶段,时间,胶凝材料,石灰一火山灰时期,公元初至,18,世纪,石灰、火山灰,5,阶段,时间,胶凝材料,天然水泥时期,18,世纪下半叶,天然水泥,石灰被人们用了数千年，一直到,1756,年史密顿遇上了“,倒霉事,”（英吉利海峡南端灯塔失火被烧毁）为止，发现了,天然水泥,。,1824,年，英国工匠阿斯普丁在反复试验的基础上，总结出石灰、黏土、矿渣等各种原料之间的比例以及生产这种混合料,“波特兰水泥”的方法。,6,1.1.1,混凝土的发展概况,外加剂,19,世纪中叶，法国人约瑟夫,莫尼哀（,1823-1906,）制造出钢筋混凝土花盆，并在,1867,年获得了专利权。在,1867,年巴黎世博会上，莫尼哀展出了钢筋混凝土制作的花盆、枕木。,1928,年，美国人,Freyssinet,发明了一种新型钢筋混凝土结构形式：预应力钢筋混凝土，并于二次世界大战后被广泛地应用于工程实践。,20,世纪,30,年代年末，美国发明了松脂类引气剂和纸浆废液减水剂，使混凝土的耐久性、和易性得到前所未有的提高，昭示着外加剂使用和流动性混凝土时代的开始。,在混凝土中掺入外加剂的做法并非现代才有，罗马建筑告诉我们，当时的混凝土中经常加入鸡蛋白或动物血，来改善混凝土的工作性和耐久性。唐宋以来用桐油、牛马血、糯米汁、羊桃藤汁掺入石灰砂浆中提高防水与耐久性。,7,1.1.1,混凝土的发展概况,高层建筑,跨入,21,世纪，计算机技术、机械工业技术、先进检测分析研究技术、现代管理技术的飞速进步，我国预拌混凝土技术的发展与时具进，取得了世界瞩目的成就。天津,117,大厦其混凝土泵送高度达,621,米，创下混凝土泵送高度吉尼斯世界纪录。天津,117,大厦建成后将成为中国乃至世界的又一标志性建筑。从混凝土实际泵送高度上，,621,米的泵送高度一举超越了迪拜哈利法塔,601,米的“净身高”，同时也超越了上海中心大厦,606,米的混凝土泵送高度，创造了世界混凝土泵送第一高度。,天津,117,大厦,8,吉隆坡国家石油双子星座大厦,（,452,米）,9,多伦多电视塔,（,549,米）,10,上海环球金融中心（,492,米）,迪拜摩天大楼（,828,米）,国际金融中心,（,415,米）,11,台北,101,大厦,（,508,米）,12,1.1.2,混凝土的发展趋势,（,1,）高性能化,混凝土的高性能主要体现在高工作性、高强度和高耐久性几个方面。,（,2,）智能化,所谓智能化，就是在混凝土原有的组分的基础上复合智能型组分，使混凝土材料成为具有自感知、自记忆、自调节、自修复特性的多功能材料。,（,3,）绿色环保化,以工业废料代替水泥,建筑垃圾循环利用,13,凡由胶凝材料、粗细骨料、水（必要的时候可加入外加剂）按一定比例，均匀搅拌、密实成型，经过一定的时间养护硬化后而制成的一种人造石材，称之为混凝土（也称之为砼）。,商品混凝土，又称预拌混凝土，简称为“商砼”，是由水泥、骨料、水及根据需要掺入的外加剂、矿物掺合料等组分按照一定比例，在搅拌站经计量、拌制后出售并采用运输车，在规定时间内运送到使用地点的混凝土拌合物。,1.2.1,混凝土的定义及分类,1.,混凝土的定义,14,混凝土的宏观结构,粗骨料,细骨料,水泥石,过渡区,15,搅拌后的混凝土,施工后的混凝土,16,17,建筑钢筋混凝土施工现场,18,19,各种各样的混凝土,混凝土多孔砖,轻质混凝土隔墙板,20,混凝土,主要用于土木建筑工程,1,、构成了土木建筑工程结构的主体或框架。,是承受荷载和气候环境侵蚀的主体,2,、是目前世界上建筑工程中使用量最大、范围最广的工程材料,。,2012,年我国商品混凝土产量为,88816.92,万立方米；,2013,年中国商品混凝土产量为,116959.63,万立方米；,2014,年中国商品混凝土产量为,155412.74,万立方米。,21,按表观密度分,轻混凝土,普通筋混凝土,重混凝土,2.,混凝土的分类,22,按坍落度 大小分,低塑性混凝土,塑性混凝土,流动性混凝土,流态混凝土,大流动性混凝土,坍落度：测定混凝土拌和物和易性的一种指标，用拌和物在自重作用下向下坍落的高度表示。其单位为,cm,。,2.,混凝土的分类,23,按维勃,稠度分,特干硬性混凝土,半干硬性混凝土,干硬性混凝土,超干硬性混凝土,2.,混凝土的分类,24,塑性混凝土、干硬性混凝土分别按坍落度、维勃稠度分为四级。见下表。,名 称,代号,指标,混凝土拌合物,塑性混凝土,（坍落度,10mm,）,低塑性混凝土,塑性混凝土,流动性混凝土,大流动性混凝土,T,1,T,2,T,3,T,4,10mm40mm,50,m,m,90,m,m,100,m,m,150,m,m,160,m,m,干硬性混凝土,（坍落度,10mm,）,超干硬性混凝土,特干硬性混凝土,干硬性混凝土,半干硬性混凝土,V,0,V,1,V,2,V,3,31s,30s21,s,20,s,11,s,10,s,5,s,25,按施工工艺分,普通浇注混凝土,喷射混,凝土,泵送,混凝土,离心成型混凝土,2.,混凝土的分类,26,超高强混凝土,高强混凝土,低强混凝土,按强度,特征分,中强混凝土,2.,混凝土的分类,27,按配筋情况分,素混凝土,钢筋混凝土,纤维混凝土,2.,混凝土的分类,28,4.,安全性高,3.,经济性好,1.,可塑性好,2.,与钢筋握裹力好,5.,耐火性好,6.,应用范围广,7.,耐久性好,8.,能耗相对较低,1.2.2,混凝土的特点,优点,29,4.,体积稳定性差,3.,自重大,1.,抗拉强度低,2.,延展性差,5.,导热系数大，保温性差,6.,生产周期长,7.,生产工艺复杂，质量难以控制,1.2.2,混凝土的特点,缺点,30,本章结束,混 凝 土 工 艺 学,养 护,输送,搅拌,配合比,外观弊病,拌合物性能,力学性能,成型,耐久性能,原材料,32,第,2,章 混凝土的结构和组成材料,2.1,混凝土的结构特征,2.2,水泥,2.3,矿物掺合料,2.4,骨料,2.5,外加剂,2.6,水,33,1.,普通混凝土组成及其各组分材料,组成成分,水泥净浆胶凝材料,矿物填充材料,水泥胶体,未水化的水泥颗粒,毛细管孔,胶体细孔,空隙,细集料（砂）,粗集料（石）,水泥,水,空气,占混凝土总体积的百分数（,%,）,1015,1520,13,2033,3548,2235,13,6678,2.1,混凝土的结构特点,34,（,1,）骨料的作用,由于骨料比水泥便宜很多，因此可作为廉价的填充材料，节省水泥用量，降低混凝土的成本。,掺入骨料可以减少水泥用量，从而减少混凝土的收缩等不良现象，骨料的存在使混凝土比单纯的水泥浆具有更高的体积稳定性和更好的耐久性。,35,2.,普通混凝土中各组成材料的作用,（,1,）骨料的作用,骨料表观密度要低于水泥表观密度，加入骨料还可以降低混凝土的表观密度，特别是在轻骨料混凝土中，该作用表现更加明显。,由于混凝土的耐磨性取决于骨料的耐磨性，因此，混凝土中掺入耐磨性较高的骨料，便可以改善混凝土的耐磨性。,36,2.,普通混凝土中各组成材料的作用,（,2,）水泥浆,润滑作用。与水形成水泥浆，砂石分散在水泥浆中，从而赋予新拌混凝土以流动性。,填充作用。水泥浆体颗粒较细，可以占据骨料的间隙，从而填充砂和石子的空隙，并包裹砂粒和石子。,胶结作用。水泥浆体能够包裹在所有骨料表面，硬化前赋予混凝土以流动性，后期通过水泥浆的凝结硬化，将砂、石骨料胶结成整体，形成固体。,37,2.,普通混凝土中各组成材料的作用,（,3,）外加剂,改善混凝土拌合物流变性能，主要包括减水剂、引气剂等。,调节混凝土凝结时间和硬化性能，主要包括缓凝剂、速凝剂及早强剂等。,改善混凝土耐久性能，主要包括引气剂、膨胀剂、防水剂及防锈剂等。,改善其他性能，如加气剂、防冻剂及着色剂等。,38,2.,普通混凝土中各组成材料的作用,（,4,）矿物掺合料,减少水泥用量。矿物掺合料取代部分水泥，不仅能够降低水化热，而且掺合料具有一定的活性，能够保证混凝土的后期强度，因此，掺合料的掺入，能够降低水泥用量。,改善混凝土性能。矿物掺合料的形态效应可以改善混凝土拌合物的和易性，提高混凝土的流动度，加入掺合料一般可以减少混凝土的用水量，但硅灰但需水量大，加入之后反而提高混凝土的用水量；矿物掺合料的火山灰效应和微集料填充效应可以提高混凝土的力学性能和耐久性等性能。,39,2.,普通混凝土中各组成材料的作用,（,5,）水,混凝土拌合物中加入的水为水泥的水化反应提供所需水化用水，由于水泥水化用水一般不超过水泥质量的,25%,，多余的水分有一部分被蒸发掉，还有一部分留在混凝土的孔（空）隙中，对混凝土的强度、抗渗性等耐久性产生不利影响。因此，高性能混凝土中必须掺入高效减水剂，降低混凝土的水胶比。,赋予混凝土和易性。混凝土拌合用水在混凝土硬化前能够使水泥形成水泥浆体，从而使混凝土拌合物具有一定的流动性。,40,2.,普通混凝土中各组成材料的作用,（,1,）借鉴沥青拌合物的物理结构，可用两种方式理解混凝土物理结构的形成原理。,表面胶结原理,多级分散原理,41,2.1.1,混凝土内部结构概述,混凝土,骨料骨架,胶结料,水泥石,细骨料,粗骨料,混凝土,（粗分散系）,分散相：粗骨料,连续相：砂浆,（细分散系）,分散相：细骨料,连续相：水泥石,（微分散系）,分散相：晶体、颗粒等,连续相：,C-S-H,凝胶,（,2,）按照表面胶结原理和多级分散原理，为了形象地理解，又可以将混凝土的内部结构分为三类：,悬浮,-,密实结构（,a,）,骨架,-,空隙结构（,b,）,密实,-,骨架结构（,c,）,42,2.1.1,混凝土内部结构概述,水泥石作为混凝土中重要的组成部分，它由固、液、气三相组成。水泥石孔中的水溶液构成液相；当孔中不含溶液时，则为气相。固相则主要由,C-S-H,凝胶、氢氧化钙（,CH,）、高硫型水化硫铝酸钙（也称钙矾石，,AFt,）、单硫型水化硫铝酸钙（,AFm,）、未水化的水泥颗粒以及混合材和掺合料中尚未水化的或惰性颗粒组成。,43,2.1.2,水泥石的组成,界面过渡区是指硬化水泥浆（水泥基相）和骨料（分散基相）之间的薄层部分，也称为混凝土的第,3,相。通常，其厚度约为,10-50m,，存在于骨料的外围，约占全部水泥浆体的,1/3,。该区域的密实性和强度都远小于硬化水泥石本体，是混凝土结构中最薄弱的环节，该过渡区的结构与性能在很大程度上制约了水泥混凝土整体的结构性能。,44,2.1.3,混凝土的界面过渡区,45,C-S-H,AFt,CH,骨料,过渡区,水泥石本体,骨料,混凝土过渡区结构,凡细磨成粉末状，加入适量水后成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石等散粒或纤维材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称水泥（,cement,）。,2.2,水泥,46,2.2.1,水泥的组成与分类,通用水泥：,用于大量土木建筑工程一般用途的水泥，如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥等。,专用水泥：,指有专门用途的水泥，如油井水泥、砌筑水泥,特性水泥：,某种性能比较突出的一类水泥，如快硬硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥、自应力铝酸盐水泥等。,47,通用硅酸盐水泥按混合材料的品种和掺量分类：,硅酸盐系水泥,铝酸盐系水泥,硫酸盐系水泥,硫铝酸盐系水泥,磷酸盐系水泥等,目前，水泥品种已达,100,余种，其中硅酸盐系水泥用途最广，本章即重点介绍。,48,硅酸盐水泥为什么又叫波特兰水泥,?,19,世纪初期（,1810-1825,年），英国人,Aspdin,用人工配合原料，再经煅烧、磨细以制造水硬性胶凝材料。这种胶凝材料凝结后的外观颜色与当时建筑上常用的英国波特兰岛出产的石灰石相似，故称之为,波特兰水泥,，我国称为,硅酸盐水泥,。,Portland Cement,Silicate Cement,49,通用硅酸盐水泥（,GB175-2007,）,（,common portland cement,）,以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏，及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。,按照混合材料的品种和掺量分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。,硅酸盐水泥熟料：由主要含,CaO,、,SiO,2,、,Al,2,O,3,、,Fe,2,O,3,的原料，按适当比例磨成细粉烧至部分熔融所得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质。,50,（,1,）硅酸盐水泥的构成和类别,硅酸盐水泥,=,水泥熟料,+,石膏,+,混合材,P,（,型硅酸盐水泥）,=,硅酸盐水泥熟料,+,石膏,+O,P,（,型硅酸盐水泥）,=,硅酸盐水泥熟料,+,石膏,+,5%,石灰石或粒状高炉矿渣,51,（,2,）硅酸盐水泥的生产过程可以概括为“两磨一烧”。,石灰石,粘 土,铁矿石,生料磨,熟料磨,烧成设备,水泥产品,52,（,3,）熟料的矿物组成,名称 分子式 简写 含量,硅酸三钙,3CaOSiO2 C3S 3760%,硅酸二钙,2CaOSiO2 C2S 1537%,铝酸三钙,3CaOAl2O3 C3A 715%,铁铝酸四钙,4CaOAl2O3Fe2O3 C4AF 1018%,次要成分：游离氧化钙、游离氧化镁、碱,10%,53,（,4,）各熟料矿物单独与水作用的性质,C,3,S,C,2,S,C,3,A,C,4,AF,凝结硬化速度,28d,水化放热量,强度,干燥、收缩,抗腐蚀能力,快,多,高,较大,较差,慢,少,早期低、后期高,小,好,最快,最多,低,最大,最差,快,多,低,小,最好,54,（,5,）熟料单矿物水化程度,(%),3,天,7,天,28,天,3,月,6,月,C,3,A,71.8,76.4,79.7,88.3,90.8,C,3,S,33.2,42.3,65.5,92.2,93.1,C,4,AF,64.3,66.0,68.8,86.5,89.4,C,2,S,6.7,9.6,10.3,27.0,27.4,55,凝结时间分初凝和终凝。,初凝时间,是指水泥从开始加水拌和起至水泥浆开始失去可塑性所需的时间；,终凝时间,是指从水泥开始加水拌和起至水泥浆完全失去可塑性，并开始产生强度所需的时间。,水泥的凝结时间是按,水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法,(GB 13462011),规定的方法测定的。国家标准规定:普通硅酸盐水泥初凝时间不得早于45,min,终凝时间不得迟于,600min。,（,1,）,凝结时间,2.2.2,水泥的质量标准,56,水泥浆体屈服值与凝结时间的关系,屈服值,钙矾石形成,（或二水石膏形成）,初凝,终凝,C-S-H,形成,水化时间,Ca,2+,、,OH,-,Al(OH),4,-,SO,4,2-,C-S-H,Aft,CSH,2,初凝时间取决于,C,3,A,、,C,4,AF,及,C,3,S,的水化；,终凝时间主要受,C,3,S,水化控制。,57,凝结时间的测定,维卡仪,试针支架,试杆,圆模,试杆沉至底板,3-5mm,时，即为初凝状态；当下沉,0.5mm,，没有压痕时即为终凝状态。,影响凝结时间的因素：,C3A,含量；,水泥的细度；,水灰比；,混合材掺量。,58,水泥在调水和凝结以后，必须不产生任何显著的体积变化。体积安定性不良的水泥，在凝结硬化过程中产生不均匀的膨胀，从而导致硬化浆体的开裂。,安定性不良的原因：熟料中,f-CaO,、,f-MgO,，及水泥中石膏掺量过多,f-CaO,、,f-MgO,是过烧的，结构致密，水化很慢，膨胀；过量石膏与硬化体中的水化铝酸钙作用生成钙矾石，体积膨胀,1.5,倍，引起不均匀体积变化，造成破坏。,（,2,）,安定性,59,安定性的检验方法,f-CaO,：沸煮法,(,饼法,),或雷氏法检验；,MgO,：,216,，,20atm3h,，试体膨胀率不超过,0.5%,。检测烦琐，故规定,f-MgO5.0%,。,SO,3,：试饼试验：将试饼置于潮湿环境或浸入水中经过,28d,或更长时间观察有无明显变形。其检测烦琐，规定,SO,3,C,4,AFC,3,SC,2,S,水泥熟料中四种矿物使自收缩产生的幅度，其大小仍按下列次序排列：,C,3,AC,4,AFC,3,SC,2,S,水泥矿物组成对混凝土渗透性和抗冻性的影响,2.2.4.3,水泥组成对混凝土耐久性的影响,79,（,2,）水泥混合材组成对混凝土耐久性的影响,混合材酸碱性、活性对化学收缩和自收缩的影响,混合材吸水性对干燥收缩和自收缩的影响,混合材组成对混凝土渗透性和抗冻性的影响,2.2.4.3,水泥组成对混凝土耐久性的影响,80,（,3,）水泥颗粒组成对混凝土耐久性的影响,水泥颗粒组成对混凝土孔结构和抗冻、腐蚀等性能的影响,水泥颗粒组成对混凝土毛细孔压力渗透性的影响,水泥颗粒组成对混凝土干燥收缩、自收缩和水压力渗透性的影响,2.2.4.3,水泥组成对混凝土耐久性的影响,81,2.3,矿物掺合料,82,以,硅、铝、钙等一种或多种氧化物,为主要成分，掺入混凝土中代替部分水泥、,改善新拌混凝土和硬化混凝土性能,，且,掺量一般不小于,5%,的,具有火山灰活性或潜在水硬性的粉体材料,。,什么是混凝土矿物细粉掺和料？,83,（,1,）按矿物掺合料的化学活性分,1,）,有胶凝性,（或称潜在水硬活性）的。如粒化高炉矿渣、高钙粉煤灰或增钙液渣、沸腾炉燃煤脱硫排放的废渣等。,2,）,有火山灰活性的。,如粉煤灰、原状的或焙烧的酸性火山玻璃和硅藻土、某些烧页岩和粘土，以及某些工业废渣（如硅灰）等。,3,）,惰性掺合料。,如细磨的石灰岩、石英砂、白云岩以及各种硅质岩石的产物。,矿物掺合料的分类,84,（,3,）按矿物掺合料的来源,可分为天然、人工和工业废料三大类。,类别,品 种,天然类,火山灰、凝灰岩、沸石粉、硅质页岩等,人工类,水淬高炉矿渣、烧页岩、偏高岭土等,工业废料类,粉煤灰、硅灰等,85,（,2,）按矿物掺合料的化学成分,根据碱性系数可分为碱性、中性、酸性掺合料三大类。,矿物掺合料的分类,86,常用的矿物掺合料有：粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰、沸石粉、燃烧煤矸石等。,粒化高炉矿渣粉和粉煤灰应用最普遍,。,87,粉煤灰又称飞灰，是由燃烧煤粉的锅炉烟气中收集到的细粉末，其颗粒多呈球形，表面光滑，大部分由直径以,计的实心和,(,或,),中空玻璃微珠以及少量的莫来石、石英等结晶物质所组成。,2.3.1,粉煤灰,从化学成分上，粉煤灰有高钙灰（,C,类，一般,CaO10%,）和低钙灰（,F,类，,CaO10%,）之分。,F,类粉煤灰是指由无烟煤或烟煤煅烧收集的粉灰，,C,类粉煤灰是由褐煤或次烟煤煅烧收集的粉煤灰。,88,2.3.1.1,粉煤灰的分类及技术要求,低钙粉煤灰的密度一般为,1.8,2.6g/cm,3,，松散容重为,600,1000kg/m,3,，粉煤灰成品根据,细度,、,需水量比,、,烧失量,、,含水量,和,三氧化硫,含量划分为,I,、,II,、,III,个级别，各项物理性能指标应满足下表的要求。,2.3.1.1,粉煤灰的分类及技术要求,89,粉煤灰物理性质指标和要求,指标,级别,I,II,III,细度（,0.045mm,方孔筛筛余），不大于,12,25,45,需水量比，不大于,95,105,115,烧失量，不大于,5,8,15,含水量，不大于,1,三氧化硫，不大于,3,游离氧化钙，不大于,F,类，,1,C,类，,4,安定性（雷氏夹沸煮后增加距离），,mm,不大于,5.0,90,粉煤灰的化学成分因煤的品种及燃烧条件而异。一般来说，粉煤灰化学成分的变动范围为：,SiO,2,含量约为,40,60,；,Al,2,O,3,含量为,20,30,，,Fe,2,0,3,含量为,5,10,，,CaO,含量,2%,8%,，烧失量,0.2,8,，,SiO,2,和,Al,2,O,3,是粉煤灰中的主要活性成分,，粉煤灰的烧失量主要是,未燃尽碳,，其混凝土吸水量大，强度低，易风化，抗冻性差，为粉煤灰中的有害成分。,2.3.1.2,粉煤灰的成分,91,火山灰效应（活性效应）,形态效应,微集料效应,92,2.3.1.3,粉煤灰的三大效应,（,1,）火山灰效应（活性效应）,粉煤灰的火山灰效应是指粉煤灰中的活性二氧化硅、活性氧化铝等活性组分与氢氧化钙反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙或水化硫铝酸钙等反应产物。其中，氢氧化钙可以来源于外掺的石灰，也可以来源于水泥水化时所放出的氢氧化钙。,93,（,2,）形态效应,由外观形貌、表面性质、颗粒级配等产生的效应。,FA,中的球形颗粒含量较高时，可增大混凝土的流动性。,尖角状颗粒含量很多，易导致混凝土泌水。,94,（,3,）微集料效应,掺和料中的微细颗粒均匀分布在水泥浆内，填充毛细孔，改善混凝土孔结构和增大密实度的效应。,混凝土中掺入,适量,的矿物掺合料,混合均匀,之后，粉体的颗粒级配更为合理，密实度提高。,提高混凝土的抗渗性与抗,Cl,-,的侵蚀能力。,95,（,1,）对新拌混凝土和易性的影响,FA,掺量越高，拌合物坍落度越大，坍落度损失速率相应有所降低。,96,2.3.1.4,粉煤灰对混凝土性能的影响,（,2,）对混凝土不同龄期抗压强度的影响,早期强度均低于基准混凝土,FA,掺量合适，,28d,强度略高于基准混凝土,FA,掺量过大，各龄期的强度均低于基准混凝土,97,（,3,）对浆体凝结时间的影响,FA,掺量越大，浆体的凝结时间越长,FA,掺量超过,30%,，浆体的凝结时间涨幅增大。,98,（,4,）对混凝土塑性收缩的影响,FA,混凝土的塑性收缩低于不掺,FA,混凝土,高钙灰更有利于降低混凝土的塑性收缩,99,（,5,）对混凝土抗冻融性能的影响,在经历相同的冻融循环次数后，,FA,混凝土的相对动弹模量低于基准混凝土，说明掺加,FA,后不利于混凝土的抗冻融性能,100,（,6,）对混凝土抗碳化性能的影响,加入掺合料消耗掉混凝土中的部分,Ca(OH),2,，使混凝土的总体碱度降低，继而加速碳化进程,粉煤灰掺量,30%,之内对混凝土的碳化性能影响幅度较低,混凝土碳化后失去对钢筋的保护作用，对钢筋混凝土结构的耐久性不利。,101,2.3.1.5,粉煤灰在混凝土中应用的问题与对策,问题,改善拌和物施工性，但坍落度太大时，,(I,级,),粉煤灰颗粒易上浮发生泌浆；,早期强度较低；大掺量时在较低气温下凝结缓慢；,早期孔隙率大，碳化问题较突出,(,需采取对策,),；,对水敏感，在无保湿的条件下，因内部黏度增加，阻碍持续泌水而会加剧塑性开裂。,102,2.3.1.5,粉煤灰在混凝土中应用的问题与对策,对策,要控制,坍落度尽可能小,。因为试验表明大掺量粉煤灰混凝土坍落度为,125mm,时，可相当于,180mm,的普通混凝土,注意,不要过度振捣,，防止粉煤灰上浮。,要,降低水胶比,，保证大掺量粉煤灰混凝土强度，尤其是早期强度。,注意及早、,有效的养护以及足够的湿养护时间,。,103,2.3.2,磨细矿渣粉,通称的“磨细矿渣”，全名应是“粒化高炉磨细矿渣粉”，是高炉炼铁得到的以硅铝酸钙为主的熔融物，经淬冷成粒的副产品。（一般比表面积为,400600m,2,/kg,）。,指标,级别,S105,S95,S75,表面积，,m,2,/kg,500,400,300,活性指数，,7d,28d,95,105,75,95,55,75,流动度比，,95,104,2.3.2.1,磨细矿渣的化学成分和物理性质,（,1,）对新拌混凝土出机坍落度的影响,矿粉掺量较低时，新拌混凝土出机坍落度增加。,矿粉掺量较高时，新拌混凝土出机坍落度随掺量的增大变化不大。,105,2.3.2.2,磨细矿渣,对混凝土性能的影响,（,2,）对混凝土拌合物凝结时间的影响,矿粉掺量越大，浆体的凝结时间越长,浆体的凝结时间的延长与,KF,的掺量基本呈线性增长关系。,106,（,3,）对混凝土抗压强度的影响,KF,的活性比,FA,大，仅从强度的角度考虑可实现更大掺量。,早期强度高，掺量较低时强度高于基准混凝土。,后期强度的增长低于同等掺量的粉煤灰混凝土,107,（,4,）矿粉对混凝土塑性收缩的影响,掺量在,25%,以内，混凝土的塑性收缩略有增大，但增大幅度很小,掺量超过,25%,，混凝土的塑性增长幅度很大，易导致裂缝的产生,108,粉煤灰与矿粉对混凝土塑性收缩的影响对比,109,（,5,）对混凝土耐久性影响,1,、抗硫酸盐侵蚀性能显著提高，因为在水泥石中缺乏或不存在游离石灰时形成具有膨胀作用的钙矾石反应不能进行；,2,、在有碱集料反应产生的条件下矿物细粉掺合料能吸收和固定大量的钠、钾离子从而使混凝土中的有效碱含量大大减少，极大地减少了碱集料反应的危害性。,110,3,、矿物细粉掺合料的掺加它们填充集料和水泥颗粒的孔隙，使混凝土结构和,界面更为致密,，阻断了可能形成的渗透通路，使混凝土抗渗性大为提高。,4,、在,低水胶比,情况下，掺加矿物细粉掺合料，抗冻性大幅度提高。例如，水科院李金玉等人研究同为,0.26,的水胶比，不掺加矿物细粉掺合料的,C60,混凝土其抗冻融循环只达到,F250,，而掺加矿物细粉掺合料的混凝土抗冻融循环可达,F1000,以上。,111,5,、对于碳化和钢筋锈蚀的担忧。,掺加矿物细粉掺合料的可能带来的负面影响是混凝土的碱度降低，抗碳化能力减弱，引起保护钢筋的能力减弱。,但是在低水胶比下，混凝土的碱度下降并不十分急剧。,112,蒲心诚等人对大掺量粉煤灰水泥的碱度研究表明粉煤灰掺量从,0,提高至,70%,时,PH,值仅由,12.6,下降至,12.06,，说明粉煤灰掺加,70%,时，水泥胶砂的,PH,值仍然高于,12,，高于配筋结构允许的最低碱度,11.5,。,除此之外，掺加矿物细粉掺合料，在低水胶比时密实性很高，水分甚至氧和二氧化碳都难以进入，这同样增大了混凝土的护筋性。,113,2.3.2.3,磨细矿渣在混凝土中应用时注意的问题,（,1,）严格控制矿粉的细度和掺量：不宜太细。不宜太粗，会使混凝土粘聚性下降，出现离析和泌水，粘结时间延长，早期强度下降。,（,2,）注意养护：对养护条件要求苛刻，需要加强养护，充分发挥掺合料的作用。,（,3,）注意调整混凝土的凝结时间：矿粉对混凝土凝结时间与不掺矿粉混凝土相比，具有一定的缓凝效果。初凝、终凝时间比基准混凝土推迟,1,2h,。冬季施工时，控制矿粉掺量和使用早强型减水剂。,（,4,）注意调整混凝土用水量：与高效减水剂复合使用时，具有辅助减水功能，所以在保证混凝土初始坍落度相同情况下，可以减水用水量。,114,2.3.3,硅灰,硅灰又称硅粉或硅烟灰，是从生产硅铁合金或硅钢等所排放的烟气中收集到的颗粒极细的烟尘，色呈浅灰到深灰。硅灰的颗粒是微细的玻璃球体，部分粒子凝聚成片或球状的粒子。,115,2.3.3.1,硅灰的物理性质和化学成分,硅灰的颗粒是微细的玻璃球体，部分粒子凝聚成片或球状的粒子。其,平均粒径为,0.1,0.2,，是水泥颗粒粒径的,1/50,1/100,比表面积高达,2.0104m,2,/kg,。其主要成分是,SiO,2,（占,90,以上），,它的活性要比水泥高,1,3,倍,。,以,10,硅灰等量取代水泥，混凝土强度可提高,25,以上,。,硅粉的火山灰活性指标高达,110%,，这与其化学成分有关。硅粉的,SiO,2,含量很高，在,80%,以上，这种,SiO,2,是非晶态、无定形的,，易溶于碱溶液中，在早期即可与,CH,反应，可以提高混凝土的早期强度。生成的,水化硅酸钙凝胶钙硅比,小，组织结构致密。,116,硅灰可以提高混凝土的早期和后期强度，耐磨性，抗腐蚀性提高。但自干燥收缩大，且不利于降低混凝土温升。因此，复掺时，可充分发挥他们的各自优点，取长补短。例如，可复掺粉煤灰和硅灰，用硅灰提高混凝土的早期强度，用优质粉煤灰降低混凝土需水量和自干燥收缩，在加之颗粒的填充作用，使混凝土更密实。,117,2.3.3.2,硅灰对混凝土性能的影响,由于硅灰具有高比表面积，因而其需水量很大，将其作为混凝土掺合料，须配以减水剂，方可保证混凝土的和易性。硅粉混凝土的特点是特别早强和耐磨，很容易获得早强，而且耐磨性优良。,硅粉使用时掺量较少，一般为胶凝材料总重的,5,10,，,且不高于,15,，通常与其它矿物掺合料复合使用。在我国，因其产量低，目前价格很高，处于价格考虑，,一般混凝土强度低于,80MPa,时，都不考虑掺加硅粉,。,118,2.3.3.2,硅灰对混凝土性能的影响,119,2.4,骨料,骨料相对而言比较便宜而且不会与水发生复杂的化学反应，因此传统观念上人们把它作为混凝土的惰性填充料。然而，由于人们日益认识到,骨料对混凝土和易性、尺寸稳？定性、耐久性、强度以及经济性方面的重要作用,。因此我们必须,象重视水泥那样重视骨料。,4.75,2.36,1.18,0.60,0.30,0.15,90.0,75.0,63.0,53.0,37.5,31.5,26.5,19.0,16.0,9.50,4.75,120,2.4.1,骨料的定义与分类,碎,石,卵,石,天,然,砂,人,工,砂,混,合,砂,粗骨料,细骨料,mm,mm,定义：粗骨料是指,粒径大于,4.75mm,的岩石颗粒,。,分类：有,碎石,和,卵石,。,卵石又称砾石，它是由天然岩石经自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的，按其产源可分为河卵石、海卵石及山卵石等几种，其中以河卵石应用较多。,碎石：经破碎、冲洗、筛分制成的骨料,相关规范：,GB/T14685-2011,建筑用卵石、碎石,JGJ52-2006,普通混凝土用砂、石质量及检测方法,121,根据,GB/T14685-2011,建筑用卵石、碎石,按卵石、碎石技术要求，石子分为三类，,类宜用于,强度等级大于,C60,的混凝土；,类宜用于,强度等级为,C30,C60,及抗冻、,抗渗或其他要求的混凝土；,类宜用于,强度等级小于,C30,的混凝土。,122,123,卵石,124,碎石,125,2.4.2,骨料的作用,由于骨料比水泥便宜很多，因此可作为廉价的填充材料，节省水泥用量，降低混凝土的成本。,掺入骨料可以减少水泥用量，从而减少混凝土的收缩等不良现象，骨料的存在使混凝土比单纯的水泥浆具有更高的体积稳定性和更好的耐久性。,骨料表观密度要低于水泥表观密度，加入骨料还可以降低混凝土的表观密度，特别是在轻骨料混凝土中，该作用表现更加明显。,由于混凝土的耐磨性取决于骨料的耐磨性，因此，混凝土中掺入耐磨性较高的骨料，便可以改善混凝土的耐磨性。,为什么把砂石称为骨料？,在传统观念中把砂石叫做骨料的原因是,认为骨料起强度作用而作为混凝土的骨架，这是针对于传统低塑性混凝土的理解。,骨料的骨架作用主要是稳定混凝土的体积而不是强度。,纯的水泥浆体硬化后收缩过大，无法用于结构，必须有骨料对水泥浆体的收缩起约束作用，而且骨料在混凝土中必须占据大部分体积。,126,127,2.4.3,骨料的质量与性能,（,1,）泥和泥块含量,含泥量是指骨料中粒径小于,0.075mm,颗粒的含量。,需注意的是，泥块含量在粗骨料和细骨料中定义不同，应当区分开。泥块含量是指在细骨料中粒径大于,1.18mm,，经水洗、手捏后变成小于,0.60mm,的颗粒的含量；在粗骨料中则指粒径大于,4.75mm,，经水洗、手捏后变成小于,2.36mm,的颗粒的含量。,表,218,砂石含泥量和泥块含量规定,项目,指标,I,含泥量（按质量计，,%,）,砂,1.0,3.0,5.0,石,0.5,1.0,1.5,泥块含量（按质量计，,%,）,砂,0,1.0,2.0,石,0,0.5,0.7,128,2.4.3,骨料的质量与性能,（,2,）有害物质含量,为保证混凝土的质量，混凝土用砂和石不应混有草根、树叶、树枝、塑料品、煤块、炉渣等杂物。砂中常含有如云母、有机物、硫化物及硫酸盐、氯盐、黏土、淤泥等杂质。,表,2-19,砂中有害物质限量,类别,I,云母（按质量计，,%,）,1.0,2.0,轻物质（按质量计，,%,）,1.0,有机物,合格,硫化物及硫酸盐（按,SO,3,质量计，,%,）,0.5,氯化物（以氯离子质量计，,%,）,0.01,0.02,0.06,贝壳（按质量计,1,，,%,）,3.0,5.0,8.0,注：,1,该指标仅适用于海砂，其他砂种不作要求。,129,2.4.3,骨料的质量与性能,（,2,）有害物质含量,为保证混凝土的质量，混凝土用砂和石不应混有草根、树叶、树枝、塑料品、煤块、炉渣等杂物。砂中常含有如云母、有机物、硫化物及硫酸盐、氯盐、黏土、淤泥等杂质。,表,2-20,石子中有害物质限量,类别,I,II,有机物,合格,硫化物及硫酸盐（按,SO,3,质量计，）,0.5,1.0,130,碱骨料反应：,水泥中的碱性