第2讲客运专线高强混凝土.ppt

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1、高高 强强 混混 凝凝 土土一、概述一、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、原材料二、原材料（一）水泥（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：C3A 的含量不宜超过8%，C3S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

2、的水泥。.作用作用：增加强度，延缓凝结或提高混凝土耐久性。.品种品种：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：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（

3、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高效减水剂高效

4、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

5、引气剂引气剂 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早强剂早强剂外加剂的匀质性指标（外加剂的匀质性指标（GB80761997)表表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/m3之内氯离子含量应在生产厂所控制值的

6、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（Na2O+0.658K2O）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（三）矿物掺合料作用：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

7、。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。粉煤灰的质量标准粉煤灰的质量标准 表表2序号指标级别1细度（0.045mm方孔筛）（%）不大于1220452需水比（%）不大于951051153烧失量（%）不大于58154含水量（%）不大于11不规定5三氧化硫（%）不大于333特性：特性：硅灰含有90以上的SiO2，细度约为20m2g25m2g，粒径比水泥小两个数量级，掺硅灰混凝土抗压强度可达

8、80MPa120MPa。作用：作用：增强、改善微观结构，提高耐久性。掺量掺量：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硅灰硅灰不同产地硅灰的化学成分（不同产地硅灰的化学成分（%）表表3产地SiO2Al2O3Fe2O3TiO2DaOMgO烧失量西宁90.990.992.010.150.811.172.95唐山92.160.440.27 0

9、.940.370.63北京90.100.900.94 0.650.113.54上海94.500.270.83 0.540.971.90 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8000cm2/g12000cm2/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.磨细矿物粉料磨细矿物粉料 沸石粉的质量要求（沸石粉的质量要求

10、（GB）表表4序号指标级别1吸 铵 值（meq/g）不小于1301009020.08mm方孔筛筛余（%）不大于410153水泥胶砂需水比（%）不大于125120120428d水泥胶砂抗压强度比（%）不小于757062 高炉矿渣的技术要求（高炉矿渣的技术要求（GB/T180462000）表表5项目级别S105S95S75密度（g/cm3）不小于2.8比表面积（m2/kg）不小于350活性指数（%）不小于7d95755528d1059575流动度比（%）不小于859095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3.01细集料 细集料的粗细种类、

11、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（四）集 料料 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。

12、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

13、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%

14、。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/m3。以试配强度为75MPa说明计算方法。（1）.计算胶结材料用量计算胶结材料用量：试配强度为75MPa，用水量取160kg/m3，其体积为0.16m3，若浆体中约有2的空气，其体积为0.02m3，这样在35体积（或0.35m3）的浆体中，胶结材料总体积为0.17m3；将胶结料总体积的25用粉

15、煤灰代替，则粉煤灰体积为0.0425m3，乘粉煤灰的密度2500kgm3，得粉煤灰质量为106kgm3，水泥占胶结料 75%，其体积为0.1275m3，乘水泥密度3140kgm3，得水泥质量为400kgm3；配合比设计方法配合比设计方法（2）计算集料用量：）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0.26m3，乘细集料的表观密度2654 kgm3，得细集料的质量为690kgm3，粗集料体积为0.39m3，乘粗集料的表观密度2692 kgm3，得粗集料的质量为1050kgm3。（3）.高效减水剂掺量：高效减水剂掺量：胶结料总量为506

16、kgm3，取高效减水剂掺量为胶结料的1%，即5kgm3。（4）.水灰（胶）比：水灰（胶）比：水胶比为0.316，水灰比0.43.配合比实验室调整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1210121066泌水率比（%）不小于90951007080含气量（%）344.53凝结时间差（min）初凝+90+120+90-90+120终凝-抗压强度比（%）不小于1d-3d11511012512095807d115110125115958028d1101051201109080收缩率比（%）不大于28d135135135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掺外加剂混凝土性能试验项目（GB 80761997）表表6四、高强混凝土施工四、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