高强混凝土施工工艺课件.ppt
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1、第七节第七节 高强混凝土施工工艺高强混凝土施工工艺一、高强度混凝土概述一、高强度混凝土概述 随着高层建筑的发展,高强混凝土的应用也越来随着高层建筑的发展,高强混凝土的应用也越来越广泛。它是在大幅度提高常规混凝土性能的基越广泛。它是在大幅度提高常规混凝土性能的基础上,采用现代混凝土技术,选用优质原材料,础上,采用现代混凝土技术,选用优质原材料,在妥善的质量控制下制成的,除了对水泥、骨料在妥善的质量控制下制成的,除了对水泥、骨料和水的质量进行有效的控制外,配置高强混凝土和水的质量进行有效的控制外,配置高强混凝土还必须采用低水胶比和掺加足量的矿物细掺料与还必须采用低水胶比和掺加足量的矿物细掺料与高效
2、外加剂,以保证混凝土的耐久性、工作性、高效外加剂,以保证混凝土的耐久性、工作性、各种力学性能、实用性、体积稳定性和经济合理各种力学性能、实用性、体积稳定性和经济合理性。性。提高混凝土的性能是当今混凝土技术发展的提高混凝土的性能是当今混凝土技术发展的主要方向之一。随着混凝土结构物的大型化、高主要方向之一。随着混凝土结构物的大型化、高层化及使用机械的大型化,对混凝土的性能也提层化及使用机械的大型化,对混凝土的性能也提出了更高的要求。出了更高的要求。1.高强混凝土的定义高强混凝土的定义高强混凝土的概念,并没有一个确切的定义,在不高强混凝土的概念,并没有一个确切的定义,在不同的历史发展阶段,高强混凝土
3、的涵义是不同的。同的历史发展阶段,高强混凝土的涵义是不同的。由于各国之间的混凝土技术发展不平衡,其高强混由于各国之间的混凝土技术发展不平衡,其高强混凝土的定义也不尽相同;即使在同一个国家,因各凝土的定义也不尽相同;即使在同一个国家,因各个地区的高强混凝土发展程度不同,其定义也随之个地区的高强混凝土发展程度不同,其定义也随之改变。在我国以前高强混凝土一般是指强度等级在改变。在我国以前高强混凝土一般是指强度等级在C45级以上的混凝土,但随着科学技术的进步,当今级以上的混凝土,但随着科学技术的进步,当今高强混凝土是指强度等级在高强混凝土是指强度等级在C60级以上的混凝土。级以上的混凝土。2.高强混凝
4、土的四大优越性高强混凝土的四大优越性(1)在一般情况下,混凝土强度等级从)在一般情况下,混凝土强度等级从C30提高到提高到C60,对受压构件可节省混凝土,对受压构件可节省混凝土30%40%,受弯,受弯构件可节省混凝土构件可节省混凝土10%20%;(2)虽然高强混凝土比普通混凝土成本要高一些,)虽然高强混凝土比普通混凝土成本要高一些,但由于结构自重减轻,这对自重占荷载主要部分的但由于结构自重减轻,这对自重占荷载主要部分的建筑物具有特别重要意义。再者,由于梁柱截面缩建筑物具有特别重要意义。再者,由于梁柱截面缩小,不但在建筑上改变了肥梁胖柱的不美观的问题,小,不但在建筑上改变了肥梁胖柱的不美观的问题
5、,而且可增加使用面积;而且可增加使用面积;(3)由于高强混凝土的密实性能好,抗渗、抗冻性)由于高强混凝土的密实性能好,抗渗、抗冻性能均优于普通混凝土,因此,国外高强混凝土除高能均优于普通混凝土,因此,国外高强混凝土除高层和大跨度工程外,还大量用于海洋和港口工程,层和大跨度工程外,还大量用于海洋和港口工程,它们耐海水侵蚀和海浪冲刷的能力大大优于普通混它们耐海水侵蚀和海浪冲刷的能力大大优于普通混凝土,可以提高工程使用寿命;凝土,可以提高工程使用寿命;(4)高强混凝土变形小,从而使构件的刚度得以提)高强混凝土变形小,从而使构件的刚度得以提高,大大改善了建筑物的变形性能。高,大大改善了建筑物的变形性能
6、。二、高强度混凝土的原材料二、高强度混凝土的原材料高强度混凝土所用的原材料主要包括水泥、砂高强度混凝土所用的原材料主要包括水泥、砂石骨料、化学外加剂、矿物掺合料和水等。石骨料、化学外加剂、矿物掺合料和水等。1.水泥水泥水泥是高强混凝土中的主要凝结材料,也是决水泥是高强混凝土中的主要凝结材料,也是决定混凝土强度高低的首要因素,因此,在选择定混凝土强度高低的首要因素,因此,在选择水泥时,必须根据高强混凝土的使用要求。主水泥时,必须根据高强混凝土的使用要求。主要考虑如下技术条件:水泥品种和水泥标号;要考虑如下技术条件:水泥品种和水泥标号;在正常养护条件下,水泥早期和后期强度的发在正常养护条件下,水泥
7、早期和后期强度的发展规律;在混凝土的使用环境中,水泥的稳定展规律;在混凝土的使用环境中,水泥的稳定性;水泥的其他特殊要求,如水化热的限制、性;水泥的其他特殊要求,如水化热的限制、凝结时间、耐久性等。凝结时间、耐久性等。(1)水泥的品种和标号)水泥的品种和标号配制配制 C60 等级及以上的高强混凝土,应至少采用等级及以上的高强混凝土,应至少采用42.5MPa的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。宜选用的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。宜选用52.2MPa或更高标号的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水或更高标号的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。并且这些水泥都必须达到强度满足、质量稳定、泥。并且这些水泥都必须达到强度满足、质
8、量稳定、需水量低、流动性好、活性较高的要求。需水量低、流动性好、活性较高的要求。(2)水泥的矿物成分)水泥的矿物成分水泥熟料的矿物成分和细度是影响高强度混凝土早水泥熟料的矿物成分和细度是影响高强度混凝土早期强度和后期强度的主要因素。对硅酸盐系列来讲,期强度和后期强度的主要因素。对硅酸盐系列来讲,其熟料中的主要矿物成分为其熟料中的主要矿物成分为C3S、C2S、C3A和和C4AF。C3S对早期和后期强度发展都有利;对早期和后期强度发展都有利;C2S的的水化速度较慢,但对后期强度起相当大的作用;水化速度较慢,但对后期强度起相当大的作用;C3A的水化速度最快,主要影响混凝土的早期强度;的水化速度最快,
9、主要影响混凝土的早期强度;C4AF的水化速度虽较快,但早期和后期的强度都较的水化速度虽较快,但早期和后期的强度都较低。低。(3)水泥的用量)水泥的用量高强混凝土的水泥用量主要与水泥的品种、细度、高强混凝土的水泥用量主要与水泥的品种、细度、标号、质量有关,另外还与混凝土的坍落度大小、标号、质量有关,另外还与混凝土的坍落度大小、混凝土强度等级、外加剂种类、骨料的级配与形状、混凝土强度等级、外加剂种类、骨料的级配与形状、矿物掺合料等密切相关,一般在矿物掺合料等密切相关,一般在500kg/m3左右,最左右,最多不超过多不超过550 kg/m3。当采用高效减水剂高强混凝土。当采用高效减水剂高强混凝土时,
10、如果水泥用量超过时,如果水泥用量超过450kg/m3,对混凝土强度增,对混凝土强度增长的作用并不显著。混凝土中掺加水泥过多,不仅长的作用并不显著。混凝土中掺加水泥过多,不仅使其产生大量的水化热和较大的温度应力,而且还使其产生大量的水化热和较大的温度应力,而且还会使高强混凝土的强度等级较低(会使高强混凝土的强度等级较低(C60C80),水),水泥用量宜控制在泥用量宜控制在450550kg/m3;如果混凝土的强;如果混凝土的强度等级大于度等级大于C80,水泥用量宜控制在,水泥用量宜控制在500550 kg/m3,另外可通过掺加硅粉等矿物料来提高混凝土,另外可通过掺加硅粉等矿物料来提高混凝土强度(硅
11、粉可充分利用水泥水化物强度(硅粉可充分利用水泥水化物Ca(OH)2)。)。2.骨料骨料混凝土性质与骨料的性质密切相关,骨料的强度、孔混凝土性质与骨料的性质密切相关,骨料的强度、孔结构、颗粒形状和尺寸、骨料的弹性模量等都直接影结构、颗粒形状和尺寸、骨料的弹性模量等都直接影响该混凝土的相关性质。大体上,混凝土强度上限随响该混凝土的相关性质。大体上,混凝土强度上限随石料的强度成正比例提高。因此在配制高强混凝土时,石料的强度成正比例提高。因此在配制高强混凝土时,对骨料的选择和要求是比较严格的。对骨料的选择和要求是比较严格的。(1)粗骨料粗骨料粗骨料是混凝土中骨料的主要成分,一般占骨料的粗骨料是混凝土中
12、骨料的主要成分,一般占骨料的60%70%,其性能对高强混凝土的抗压强度及弹性,其性能对高强混凝土的抗压强度及弹性模量起决定性的作用。如果粗骨料的强度不足,其他模量起决定性的作用。如果粗骨料的强度不足,其他任何采取提高混凝土强度的措施都将成为空谈。目前,任何采取提高混凝土强度的措施都将成为空谈。目前,粗骨料多采用坚固石灰岩粗骨料多采用坚固石灰岩(抗压强度抗压强度 100120MPa)和花岗岩和花岗岩(抗压强度抗压强度 120140MPa)。)。1)粗骨料强度粗骨料强度混凝土在其他条件相同的情况下,粗骨料的强度混凝土在其他条件相同的情况下,粗骨料的强度越高,配制的混凝土的强度也越高。粗骨料的强越高
13、,配制的混凝土的强度也越高。粗骨料的强度可用母岩立方体抗压强度和压碎指标值表示。度可用母岩立方体抗压强度和压碎指标值表示。立方体抗压强度,即用粗骨料的母岩制成立方体抗压强度,即用粗骨料的母岩制成50mm50mm50mm的立方体,在水中浸泡的立方体,在水中浸泡48小时(达饱和状态)后,测其极限抗压强度。配小时(达饱和状态)后,测其极限抗压强度。配制高强混凝土所用的粗骨料,一般要求标准立方制高强混凝土所用的粗骨料,一般要求标准立方体的骨料抗压强度与混凝土的设计强度之比值,体的骨料抗压强度与混凝土的设计强度之比值,对于高强混凝土应大于对于高强混凝土应大于2.0。压碎指标值,即在规范规定的试验方法条件
14、下,压碎指标值,即在规范规定的试验方法条件下,测定粗骨料抵抗压碎的能力,从而间接推测其相测定粗骨料抵抗压碎的能力,从而间接推测其相应的强度。在实际操作上,对经常性的工程及生应的强度。在实际操作上,对经常性的工程及生产质量控制,采用压碎指标值比立方体抗压强度产质量控制,采用压碎指标值比立方体抗压强度更为方便。粗骨料的压碎指标值可参考表更为方便。粗骨料的压碎指标值可参考表7-2。2)粗骨料的最大粒径粗骨料的最大粒径在普通混凝土施工中,在施工条件允许和强度满足的在普通混凝土施工中,在施工条件允许和强度满足的前提下,粗骨料的粒径可以尽量选的大些,不仅可降前提下,粗骨料的粒径可以尽量选的大些,不仅可降低
15、水化热和水泥用量,而且可以对提高混凝土强度有低水化热和水泥用量,而且可以对提高混凝土强度有利。但是,对高强混凝土来讲,颗粒大小宜选用小粒利。但是,对高强混凝土来讲,颗粒大小宜选用小粒径骨料,且粒度分布应尽可能达到密实填充,这是因径骨料,且粒度分布应尽可能达到密实填充,这是因为粗骨料是脆性材料,大颗粒骨料存在薄弱端,加大为粗骨料是脆性材料,大颗粒骨料存在薄弱端,加大骨料尺寸反而降低混凝土强度,小粒径的粗骨料与水骨料尺寸反而降低混凝土强度,小粒径的粗骨料与水泥浆接触界面相对狭窄,过渡层更窄,其间不易形成泥浆接触界面相对狭窄,过渡层更窄,其间不易形成大的缺陷,更有利于混凝土强度的提高。大的缺陷,更有
16、利于混凝土强度的提高。国外一般认为高强混凝土粗骨料的最大粒径不宜超过国外一般认为高强混凝土粗骨料的最大粒径不宜超过10mm,我国现行规范规定对,我国现行规范规定对C60及及C60以上强度等以上强度等级的混凝土,其粗骨料的最大粒径不宜超过级的混凝土,其粗骨料的最大粒径不宜超过31.5mm,通常取,通常取2025mm。工程试验表明,大于。工程试验表明,大于25mm的的粗骨料不能用于配制抗压强度粗骨料不能用于配制抗压强度70MPa以上的高墙混凝以上的高墙混凝土,骨料的最大粒径为土,骨料的最大粒径为1220mm时能获得最高的混时能获得最高的混凝土强度。因此,配置高强混凝土的粗骨料最大粒径凝土强度。因此
17、,配置高强混凝土的粗骨料最大粒径一般应控制在一般应控制在20mm以内。以内。3)异形颗粒的含量异形颗粒的含量异形颗粒的骨料主要指针、片状骨料。对于中、低异形颗粒的骨料主要指针、片状骨料。对于中、低强度的混凝土,异形颗粒的含量要求较低,一般不强度的混凝土,异形颗粒的含量要求较低,一般不超过超过15%25%,但对高强混凝土要求很高,一般,但对高强混凝土要求很高,一般不宜超过不宜超过5%。4)各种杂质的含量各种杂质的含量各种杂质的含量主要包括粘土、云母、轻物质、硫各种杂质的含量主要包括粘土、云母、轻物质、硫化物及硫酸盐、活性氧化硅等。粘土附着于粗骨料化物及硫酸盐、活性氧化硅等。粘土附着于粗骨料的表面
18、,不仅会降低混凝土拌合物的流动性或增加的表面,不仅会降低混凝土拌合物的流动性或增加用水量,而且大大降低骨料与水泥石间的界面粘结用水量,而且大大降低骨料与水泥石间的界面粘结强度,从而使混凝土的强度和耐久性降低。所以,强度,从而使混凝土的强度和耐久性降低。所以,在配制高强混凝土时,要认真对粗骨料进行冲洗,在配制高强混凝土时,要认真对粗骨料进行冲洗,严格控制含泥量在严格控制含泥量在1%以内。以内。5)粗骨料的坚固性粗骨料的坚固性粗骨料的坚固性是反映骨料在气候、环境变粗骨料的坚固性是反映骨料在气候、环境变化或其他物理因素作用下抵抗破坏的能力。化或其他物理因素作用下抵抗破坏的能力。骨料的坚固性是用硫酸钠
19、饱和溶液法检验,骨料的坚固性是用硫酸钠饱和溶液法检验,即以试棒经过即以试棒经过5次循环浸渍后,骨料的损失质次循环浸渍后,骨料的损失质量占原试棒质量的百分率。粗骨料的坚固性量占原试棒质量的百分率。粗骨料的坚固性要求与混凝土所处的环境有关,具体标准见要求与混凝土所处的环境有关,具体标准见表表7-3。6)颗粒级配颗粒级配骨料的颗粒级配是否良好,对混凝土拌骨料的颗粒级配是否良好,对混凝土拌合物的工作性能和混凝土强度有着重要合物的工作性能和混凝土强度有着重要的影响。良好的颗粒级配可用较少的加的影响。良好的颗粒级配可用较少的加水量制得流动性好、离析泌水少的混凝水量制得流动性好、离析泌水少的混凝土混合物,并
20、能在相应的施工条件下,土混合物,并能在相应的施工条件下,得到均匀致密、强度较高的混凝土,达得到均匀致密、强度较高的混凝土,达到提高混凝土强度和节约水泥用量的效到提高混凝土强度和节约水泥用量的效果。果。(2)细骨料细骨料高强混凝土对细骨料的要求与普通混凝土基本高强混凝土对细骨料的要求与普通混凝土基本相同,在某些方面稍高于普通混凝土对细骨料的相同,在某些方面稍高于普通混凝土对细骨料的要求。砂中的有害物质主要有:粘土、淤泥、云要求。砂中的有害物质主要有:粘土、淤泥、云母、硫化物、硫酸盐、有机质以及贝壳、煤屑等母、硫化物、硫酸盐、有机质以及贝壳、煤屑等轻物质。粘土、淤泥及云母影响水泥与骨料的胶轻物质。
21、粘土、淤泥及云母影响水泥与骨料的胶结,含量多时使混凝土的强度降低,硫化物、硫结,含量多时使混凝土的强度降低,硫化物、硫酸盐、有机物对水泥均有侵蚀作用;轻物质本身酸盐、有机物对水泥均有侵蚀作用;轻物质本身的强度较低;会影响混凝土的强度和耐久性。因的强度较低;会影响混凝土的强度和耐久性。因此,配制高强混凝土最好用纯净的砂、有害杂质此,配制高强混凝土最好用纯净的砂、有害杂质的含量不能超过规范规定的限量。的含量不能超过规范规定的限量。3.外加剂外加剂配制高强混凝土掺加一定量的高效减水剂,这是改善混凝配制高强混凝土掺加一定量的高效减水剂,这是改善混凝土性能不可缺少的重要措施之一。大量的工程实践证明,土性
22、能不可缺少的重要措施之一。大量的工程实践证明,高效减水剂掺量虽较少,在按要求改善混凝土性能,尤其高效减水剂掺量虽较少,在按要求改善混凝土性能,尤其在混凝土强度增长方面,显示出十分显著的效果,已成为在混凝土强度增长方面,显示出十分显著的效果,已成为高强混凝土中重要的材料。高强混凝土中重要的材料。(1)高效减水剂的类型)高效减水剂的类型根据我国混凝土外加剂的质量标准,高效减水剂的减水率根据我国混凝土外加剂的质量标准,高效减水剂的减水率必须大于必须大于12%。按化学成分不同,高效减水剂可分为萘系、。按化学成分不同,高效减水剂可分为萘系、多羧酸系、三聚氰胺系和氨基磺酸盐系四大类,目前最常多羧酸系、三聚
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