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1、新型混凝土结构林晓东莆田学院土建系Content?混凝土的定义混凝土的定义?混凝土结构的形式混凝土结构的形式?普通混凝土用原材料普通混凝土用原材料?混凝土技术的发展过程混凝土技术的发展过程?混凝土结构的耐久性混凝土结构的耐久性?高性能混凝土高性能混凝土?其它类型混凝土其它类型混凝土1. 混凝土的定义、特点及发展趋向1. 混凝土的定义、特点及发展趋向1.1 混凝土的定义1.1 混凝土的定义混凝土混凝土：是由胶凝材料、状粒材 料、水及其他外加剂按照适量的比例配 制而成的一种建筑材料。普通混凝土普通混凝土：以水泥为胶凝材料， 砂子和石子为骨料，以及根据需要掺入 的外加剂、矿物掺合料等组分按一定比 例
2、，经加水搅拌、浇筑成型、凝结固化 成具有一定强度的“人工石材”，也就是 水泥混凝土，“混凝土”一词通常可简作 “砼”。?1、原材料来源丰富?2、施工方便?3、性能可根据需要设计调整?4、抗压强度高?5、耐久性好混凝土的优点混凝土的缺点混凝土的优点混凝土的缺点?1、自重大?2、抗拉强度低，抗裂性差?3、收缩变形大1.2 混凝土的特点1.2 混凝土的特点?1、高性能混凝土（HPC）1、高性能混凝土（HPC）要求有高强度等级（fcu60Mpa）和良好的工作性、体积 稳定性和耐久性。?2、绿色高性能混凝土（GHPC）绿色高性能混凝土（GHPC）大量使用的矿粉和粉煤灰是符合绿色高性能混凝土技术途径 的，
3、也符合我国环境保护和可持续发展的战略要求。?3、其它新技术混凝土3、其它新技术混凝土灭菌、环境调节、变色、智能、生态混凝土等。1.3 混凝土的发展趋向1.3 混凝土的发展趋向1 1.混凝土结构混凝土结构?主要以混凝土材料，并根据需要配置钢筋、预应力筋、钢骨、钢管等，作为主要承重材料的结构，均可称为混凝土结构(Concrete Structure)。混凝土结构的形式：混凝土结构的形式：?素混凝土结构素混凝土结构?钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构?预应力混凝土结构预应力混凝土结构?钢骨混凝土结构钢骨混凝土结构?钢管混凝土结构钢管混凝土结构?FRP筋混凝土筋混凝土?钢混凝土混合结构钢混凝土混合结构?钢骨
4、钢管混凝土结构钢骨钢管混凝土结构素混凝土基础第1章绪论1.1 混凝土结构一般概念和特点素混凝土结构素混凝土结构素混凝土结构素混凝土结构（Plain Concrete StructurePlain Concrete Structure) )钢筋混凝土梁第1章绪论1.1 混凝土结构一般概念和特点钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构（Reinforced Concrete StructureReinforced Concrete Structure) )第1章绪论1.1 混凝土结构一般概念和特点钢筋混凝土结构（钢筋混凝土结构（钢筋混凝土结构（钢筋混凝土结构（Reinforced
5、Concrete StructureReinforced Concrete Structure) )预应力混凝土空心楼板第1章绪论1.1 混凝土结构一般概念和特点预应力混凝土结构预应力混凝土结构预应力混凝土结构预应力混凝土结构（PrestressedPrestressed Concrete StructureConcrete Structure) )第1章绪论1.1 混凝土结构一般概念和特点预应力混凝土结构预应力混凝土结构预应力混凝土结构预应力混凝土结构（PrestressedPrestressed Concrete StructureConcrete Structure) )钢骨混凝土柱第1
6、章绪论1.1 混凝土结构一般概念和特点钢骨混凝土结构（钢骨混凝土结构（钢骨混凝土结构（钢骨混凝土结构（Steel Reinforced ConcreteSteel Reinforced Concrete) ) ( (Encased ConcreteEncased Concrete) )第1章绪论1.1 混凝土结构一般概念和特点钢骨混凝土结构（钢骨混凝土结构（钢骨混凝土结构（钢骨混凝土结构（Steel Reinforced ConcreteSteel Reinforced Concrete) ) ( (Encased ConcreteEncased Concrete) )第1章绪论1.1 混凝土
7、结构一般概念和特点钢管混凝土结构（钢管混凝土结构（钢管混凝土结构（钢管混凝土结构（Concrete Filled Steel TubeConcrete Filled Steel Tube) )第1章绪论1.1 混凝土结构一般概念和特点FRP筋混凝土筋混凝土（FRP Bar Reinforced Concrete )第1章绪论1.1 混凝土结构一般概念和特点钢钢钢钢- -混凝土组合（混合）结构混凝土组合（混合）结构混凝土组合（混合）结构混凝土组合（混合）结构( (Composite StructureComposite Structure or or Hybrid StructureHybrid
8、 Structure) )第1章绪论1.1 混凝土结构一般概念和特点钢钢钢钢- -混凝土组合（混合）结构混凝土组合（混合）结构混凝土组合（混合）结构混凝土组合（混合）结构( (Composite StructureComposite Structure or or Hybrid StructureHybrid Structure) )3. 普通混凝土用原材料3. 普通混凝土用原材料各成分的作用：各成分的作用：?1、水泥浆能充填砂的空隙， 起润滑作用，赋予混凝土拌合物 一定的流动性。?2、水泥砂浆能充填石子的空 隙，起润滑作用，也能流动。?3、水泥浆在砼硬化后起胶结 作用，将砂石胶结成整体，产生
9、 强度，成为坚硬的水泥石。粗集料细集料水泥浆孔 隙泌水形成 的孔隙普通混凝土组成材料是水泥、天然砂、石、水、掺合料和外水泥、天然砂、石、水、掺合料和外 加剂加剂，其组成过程为： 水水泥掺合料水泥浆砂水泥砂浆粗骨料混凝土。3.1 水泥3.1 水泥?水泥是商品混凝土的最重要原材料之一，也是决定混凝土 性能的最重要部分。?通用水泥一般有五种，分别是硅酸盐水泥、普通硅酸盐水 泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水 泥。?P2O 425以上的水泥，325，425，525，625等级别。3.2 掺合料3.2 掺合料?粉煤灰（FA）：发电厂煤粉燃烧后的未燃尽无机残渣。粉煤灰（FA）：发电厂煤
10、粉燃烧后的未燃尽无机残渣。?磨细矿渣粉（BFS）：主要成份为CaO2、Al2O3和SiO2等。来 自于铁矿石炼铁高炉。磨细矿渣粉（BFS）：主要成份为CaO2、Al2O3和SiO2等。来 自于铁矿石炼铁高炉。?硅粉（SF）：硅和含硅合金时所产生的副产品。硅粉（SF）：硅和含硅合金时所产生的副产品。?偏高岭土粉（MK）：黏土经煅烧生成的无定形铝硅酸盐。偏高岭土粉（MK）：黏土经煅烧生成的无定形铝硅酸盐。?天然沸石粉（NZ）：天然沸石粉（NZ）：骨料（也称集料）总体积占混凝土体积的6080，根据粒径大小 分为粗骨料（粒径4.75mm）和细骨料（粒径为0.154.75mm）。3.3 骨料3.3 骨料
11、图2-2 砂、石表观图1、种类1、种类 河砂、海砂、江砂、山砂、人工砂等。 2、混凝土用砂质量要求2、混凝土用砂质量要求 一般要求：质地坚实、清洁、有害杂质含量少。3.3.1 细骨料（砂）3.3.1 细骨料（砂）图2-3 江 砂图2-4 河 砂砂的颗粒级配是指不同粒径砂颗粒的分布情况。在混凝土中砂粒之间的空隙是由水泥浆所填充，为节省水泥和提高混凝土的强度，就应尽量减少砂粒之间的空隙。要减少砂粒之间的空隙，就必须有大小不同的颗粒合理搭配。（粗骨料的颗粒级配也如此。）如下图所示的三种级配，图（a）为单粒级级配，图（c）为连续级配，级配良好。3、砂的颗粒级配3、砂的颗粒级配1、粗骨料的种类1、粗骨料
12、的种类 粗骨料为粒径4.75mm的岩石颗粒，分为卵石和碎石两类。 卵石：卵石：光滑少棱角，孔隙率及总表面积小，混凝土拌和物和易性 好，水泥用量少，但粘结力差，强度低。 碎石：碎石：表面较粗糙，多棱角，孔隙率及总表面积大，拌制混凝土时 的性能较好，水泥用量多，但粘结力强，强度高。在相同条件下，碎石 混凝土比卵石混凝土的强度约高10左右。3.3.2 粗骨料（石）3.3.2 粗骨料（石）图2-6 卵石图2-7 碎石减水剂是最常用的一类化学外加剂，在混凝土中使用减水剂主 要有以下几个作用：?1、在保持用水量不变的情况下，改善新拌混凝土的工作度，提 高流动性：?2、在保持新拌混凝土工作度不变的情况下，减
13、少用水量，以 提高混凝土的强度；?3、在保持新拌混凝土一定强度前提情况下，减少水泥用量，以 改善硬化混凝土的体积稳定性，提高抗裂性；?4、改善新拌混凝土的可泵性，提高施工速度。3.4 外 加 剂3.4 外 加 剂目前减水剂主要有萘系减水剂萘系减水剂与聚羧酸减水剂聚羧酸减水剂两种。图2-9 萘系减水剂图2-10 聚羧酸减水剂萘萘系减水剂是我国目前生产量最大，使用最广的高效减水剂（占减水剂用量的70%以上），其特点是：?1、减水率较高（15%25%），不引气，对凝结时间影响小。?2、与水泥适应性相对较好，能与其他各种外加剂复合使用，价格也相对便宜。萘系减水剂常被用于配制大流动性、高强、高性能混凝土
14、。3.4.1 萘系减水剂3.4.1 萘系减水剂?3、单纯掺加萘系减水剂的混凝土坍落度损失较快。为了解决这个问题，通常在减水剂体系中复合一定量的缓凝组分，但是掺加了缓凝组分，一旦掺量偏高，很容易出现混凝土长期不凝结的现象，发生工程事故。另外，萘系减水剂与某些水泥适应性不好，会增加减水剂的用量。3.4.1 萘系减水剂3.4.1 萘系减水剂聚羧酸盐系高效减水剂与萘系高效减水剂相比，其突出优点主要表现为：?1、优良的保塑性能，能够保持混凝土坍落度在12h内不损失；?2、掺量低，减水率高，其最高减水率可达40；?3、对混凝土的早强及增强效果明显高于其它类型的高效减水剂；?4、能够提高抗压、抗弯和抗拉强度
15、；3.4.2 聚羧酸减水剂3.4.2 聚羧酸减水剂?5、大幅提高混凝土耐久性，降低混凝土碱-骨料反应，提高混凝土的抗冻融能力；?6、优异的保水性能，掺用该产品后的混凝土，比基础产品混凝土泌水明显减少，且无离析；更容易实现施工作业；?7、降低混凝土的单方成本；?8、合成中不使用甲醛，对环境不造成污染，属于绿色环保产品。3.4.2 聚羧酸减水剂3.4.2 聚羧酸减水剂3.5 水3.5 水水是混凝土的主要组成材料之一，水中的某些杂质（如油水中的某些杂质（如油类、酸、碱、糖、有机杂质等）会影响混凝土的正常凝结时间类、酸、碱、糖、有机杂质等）会影响混凝土的正常凝结时间与硬化，影响混凝土的强度发展和耐久性
16、，加快钢筋的锈蚀，与硬化，影响混凝土的强度发展和耐久性，加快钢筋的锈蚀，污染混凝土表面，影响表面装饰。水中含泥会增大减水剂、水污染混凝土表面，影响表面装饰。水中含泥会增大减水剂、水的用量，增加混凝土的成本；泥粒会妨碍水泥与骨料的粘结，的用量，增加混凝土的成本；泥粒会妨碍水泥与骨料的粘结，形成混凝土的薄弱环节，降低混凝土的强度。形成混凝土的薄弱环节，降低混凝土的强度。3.6新拌混凝土的性能3.6新拌混凝土的性能混凝土原材料加水拌合后形成混凝土拌和物，这一拌和物具有一定的流动性、粘聚性和可塑性。随着时间的推移，胶凝材料的反应不断进行，水化产物不断增加，形成凝聚结构。此时混凝土开始凝结硬化，逐步失去流动性和可塑性，最终形成具有一定强度的水泥石。凝结硬化以前的混凝土拌和物通常称为新拌混凝新拌混凝土土，凝结硬化以后的混凝土称为硬化混凝土硬化混凝土。新拌混凝土的性能包括和易性、凝结时间、含气量、塑性收缩和塑性沉降等。3.6.1 新拌混凝土的和易性3.6
