高性能混凝土的制备和质量控制课件

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1、,高性能混凝土的制备 与质量控制,江南大学 环境与土木工程学院 华渊 ,一、概 述,1.结构物采用高性能混凝土的必要性 2.高性能混凝土与普通混凝土的异同点 3.混凝土的发展趋势,据统计：在正常工作条件下，混凝土与预应力混凝土结构桥梁从建成到拆除重建的周期为4045年,共性： 高性能混凝土本质上与普通混凝土没有很大差别 使用的原材料仍然为水泥、砂、石、外加剂 生产工艺过程在宏观上与普通混凝土一致 不同点： 掺加大量活性混合材，养护要求高 对施工单位的管理水平要求高 许多对普通混凝土不敏感的因素变得敏感了 混凝土的发展,二、原材料质量要求,1、水泥,生产：生料粉磨熟料烧制（13001400度）再

2、磨细（石膏） 水泥组成： CaO-6067%; SiO2-1725% Al2O3-38%; Fe2O3-0.56% MgO-0.15.5%; Na2O+K2O-0.51.3% SO3-13%,水泥分类,ASTM C 150根据水泥熟料（C3S、C2S、C3A、C4AF）的组成分成五类：,我国水泥的主要品种（6种）,硅酸盐水泥（波特兰水泥） 普通硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥,（1）水泥宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，混合材宜为矿渣或粉煤灰。有耐硫酸盐侵蚀要求的混凝土也可选用中抗硫酸盐硅酸盐水泥或高抗硫酸盐硅酸盐水泥。不宜使用早强水泥。,（2）

3、除国标外，应满足下表规定,注：1 当骨料具有碱硅酸反应活性时，水泥的碱含量不应超过0.60%。 2 C40及以上混凝土用水泥的碱含量不宜超过0.60%。,（3）检验要求,2、矿物掺和料,主要三类 （1）胶凝作用：矿渣、钢渣、高钙粉煤灰 （2）火山灰材料：天然火山灰、浮石、凝灰岩、硅藻土、低钙粉煤灰、硅灰等 （3）惰性材料：生黏土、石灰石粉、气冷矿渣,21粉煤灰,煤粉燃烧残渣,粉磨加工 磨细灰,设备集尘 原状灰,粉煤灰检验要求,22矿渣粉,矿渣：化学成分与水泥熟料类似，氧化钙含量较低，氧化铝和氧化硅的含量较高。 在碱环境或硫酸盐环境下活性逐步激发,矿渣粉检验要求,23硅灰,石英在2000度条件下

4、蒸发为气体部分氧化凝结为圆球状微珠。 颗粒细小，形状浑圆而且活性高 贮存和运输比较困难,硅灰检验要求,3、外加剂,混凝土外加剂： 减水剂 缓凝剂 引气剂 泵送剂 防冻剂 膨胀剂 速凝剂 早强剂等,（1）外加剂应采用减水率高、坍落度损失小、适量引气、能明显提高混凝土耐久性且质量稳定的产品。外加剂与水泥之间应有良好的相容性。,掺量,流动性,A,B,时间,流动性,A,B,C,外加剂检验要求,41、砂,（1）细骨料应选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净天然中粗河砂，也可选用专门机组生产的人工砂。不宜使用山砂。不得使用海砂。 （2）坚固性：不大于8%；吸水率：不大于2%；优先使用非碱活性

5、骨料,采用人工砂或混合砂时，压碎指标值应小于25%，石粉含量应符合下表规定：,砂检验要求,42、石,（1）粗骨料应选用级配合理、粒形良好、质地均匀坚固、线胀系数小的洁净碎石，也可采用碎卵石，不宜采用砂岩碎石。优先采用非活性骨料。 （2）最大粒径：保护层厚度的2/3，钢筋最小间距的3/4。C50以上时，不应大于25mm。,（3）骨料应采用二级或多级级配，其松散堆积密度应大于1500kg/m3，紧密空隙率宜小于40%，吸水率应小于2%（用于干湿交替或冻融循环下的混凝土应小于1%） （4）粗骨料为碎石时，碎石的强度用岩石抗压强度表示，且岩石抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于1.5。施工过程中碎石的

6、强度可用压碎指标值进行控制，且应符合下表的规定。,石检验要求,5、拌合用水,（1）拌合用水可采用饮用水。当采用其他来源的水时，水的品质应符合下表的要求,（2）用拌合用水和蒸馏水（或符合国家标准的生活饮用水）进行水泥净浆试验所得的水泥初凝时间差及终凝时间差均不得大于30min，其初凝和终凝时间尚应符合水泥国家标准的规定 （3）用拌合用水配制的水泥砂浆或混凝土的28d抗压强度不得低于用蒸馏水（或符合国家标准的生活饮用水）拌制的对应砂浆或混凝土抗压强度的90% （4）拌合用水不得采用海水。当混凝土处于氯盐环境时，拌合水氯离子含量应不大于200mg/L。对于使用钢丝或经热处理钢筋的预应力混凝土，拌合水

7、氯离子含量不得超过350mg/L,搅拌用水中有害物含量,三、力学性能要求, 预应力混凝土梁混凝土强度设计等级C50 桥梁墩台、桩基混凝土强度设计等级C30 预应力混凝土轨枕混凝土强度设计等级C60 预应力混凝土轨道板强度设计等级C60,四、耐久性能要求,抗冻性 墩台、桩基300次，桥梁、轨枕 200250次 2 抗渗性 S1220 3 抗裂性 0.20mm 4 抗Cl-渗透性 C 1000库仑 抗碱骨料反应性 碱硅酸盐反应砂浆棒 膨胀率 0.10% 6 护筋性 无锈蚀,五、混凝土配合比要求,1、需考虑的因素,结构部位 施工方法 环境条件 材料性能 设计要求,2、配合比参数的选择,（1）、C30

8、及以下混凝土的胶凝材料总量不宜高于400 kg/m3，C35C40混凝土不宜高于450 kg/m3，C50及以上混凝土不宜高于500 kg/m3。 （2）、混凝土中宜适量掺加优质的粉煤灰、矿渣粉或硅灰等矿物掺合料。混凝土中粉煤灰掺量大于30%时，混凝土的水胶比不得大于0.45。预应力混凝土以及处于冻融环境的混凝土中粉煤灰的掺量不宜大于30%,（3）混凝土中应掺加适量符合技术条件要求的混凝土外加剂，优先选用多功能复合外加剂。 （4）混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量应满足设计要求，当设计无要求时，钢筋混凝土及预应力混凝土应满足相应的要求；素混凝土应满足相应的要求。,（5）对于硫酸盐侵蚀环境中的

9、混凝土结构，混凝土的胶凝材料组成还应满足下表的要求，胶凝材料的抗蚀系数应不小于0.80。,（6）当骨料的碱硅酸反应砂浆棒膨胀率在0.100.20%时，混凝土的碱含量应满足下表的规定；当骨料的碱硅酸反应砂浆棒膨胀率在0.200.30%时，除了混凝土的碱含量应满足下表的规定外，还应在混凝土中掺加具有明显抑制效能的矿物掺合料和复合外加剂，并应通过试验证明抑制有效。,（7）钢筋混凝土中氯离子总含量（包括水泥、矿物掺合料、粗骨料、细骨料、水、外加剂等所含氯离子含量之和）不应超过胶凝材料总量的0.10%，预应力混凝土的氯离子总含量不应超过胶凝材料总量的0.06。 （8）无抗冻要求的混凝土含气量不应小于2.

10、0%（干硬性混凝土除外）。当混凝土有抗冻要求时，混凝土的含气量应根据抗冻等级的要求经试验确定。,3、测算与试拌,（1）氯离子与碱含量的测算 （2）根据估计用水量、水泥用量和矿物掺和料用量估算强度 （3）通过外加剂调整混凝土坍落度 （4）通过外加剂、用水量和胶凝材料用量调整含气量,4、配合比参数调整 进行胶凝材料用量及组成变化进行试拌，测试坍落度、含气量、早龄期强度与弹性模量。 确定多个基本配合比，进行有害物含量测算和抗裂性对比试验,4、硬化混凝土参数测试,（1）立方体抗压强度 一般可采用100100100mm的试件，C50以上强度等级混凝土应采用150150150mm的试件。 （2）静力弹性模

11、量 一般可采用100100300mm或 150150300mm的试件进行测试 （3）耐久性能：电通量、抗冻性、抗渗性、防腐性等,六、生产工艺要求,1、施工前准备 2、原材料储存与管理 3、搅拌 4、运输 5、浇筑 6、振捣 7、养护 8、拆模 9、实体结构核查,1、施工前准备 （1）施工和监理单位应确定并培训专门从事混凝土关键工序施工的操作人员和试验检验人员。 （2）应针对设计要求、施工工艺和施工环境等因素的特点，会同设计、监理各方，共同制定施工全过程的质量控制与保证措施。 （3）应制定严密的施工技术方案，特别应制定明确的混凝土养护措施方案。 （4）应建立完善的质量保证体系和健全的施工质量检验

12、制度，加强对施工过程每道工序的检验，发现与规定不符的问题应及时纠正，并按规定作好记录。,（5）应明确施工质量检验方法。质量检验方法和手段应符合本技术条件的规定以及国家和铁道部的相关标准要求，检验结果应真实可靠。 （6）应针对不同混凝土结构的特点和施工季节、环境条件特点进行混凝土试浇筑，验证并完善混凝土的施工工艺，发现问题及时调整。 （7）应根据设计要求、工程性质以及施工管理要求，在施工现场建立具有相应资质的实验室。 （8）施工前形成的主要施工技术文件至少应包含以下内容：,1） 混凝土耐久性的施工组织设计。 2） 混凝土施工质量保证体系及其验证制度。 3） 混凝土原材料的质量要求及其检验方法。

13、4） 落实混凝土配合比设计所提出的特殊要求的具体措施。 5） 按照混凝土验收标准的要求对施工试件做出的具体规定。 6） 混凝土搅拌、运输、浇筑、振捣、养护等工序的施工质量控制措施及其检验方法。 7） 预应力混凝土结构及其连接缝施工的专门操作细则和质量检验方法。 8） 实体混凝土质量检验评定方法。 9） 设计和施工技术文件未明确的混凝土专项检查的方法、设备及标准,2、原材料存储及管理 （1）原材料进厂（场）后，应对原材料的品种、规格、数量以及质量证明书等进行验收核查，并按有关标准的规定取样和复验。 （2）原材料进场（厂）后，应及时建立“原材料管理台帐”，台帐内容包括进货日期、材料名称、品种、规格

14、、数量、生产单位、供货单位、“质量证明书”编号、“复试检验报告”编号及检验结果等。“原材料管理台帐”应填写正确、真实、项目齐全，并经监理工程师签认。,（3）水泥、矿物掺合料等应采用散料仓分别存储。袋装粉状材料在运输和存放期间应用专用库房存放，不得露天堆放，且应特别注意防潮。水泥储运过程中，还应符合下列规定： 1） 装运水泥的车、船应有棚盖。 2） 贮存水泥的仓库应设在地势较高处，周围应设排水沟。 3） 在装卸、搬移过程中不得抛掷袋装水泥。 4） 应按品种、强度等级分批堆垛，堆垛高度不宜大于1.5m。堆垛应架离地面0.2m以上，并距离四周墙壁0.20.3m，或预留通道。 5） 临时露天堆放时应上

15、盖下垫。 6） 储存散装水泥过程中,应采取措施降低水泥的温度或防止水泥升温。,（4）粗骨料应按要求分级采购、分级运输、分级堆放、分级计量 （5）不同混凝土原材料应有固定的堆放地点和明确的标识，标明材料名称、品种、生产厂家、生产日期和进厂（场）日期。原材料堆放时应有堆放分界标识，以免误用。骨料堆场应事先进行硬化处理，并设置必要的排水设施。,3、搅拌 （1）搅拌设备 大型混凝土搅拌站 现场混凝土搅拌站 搅拌机选型：应采用卧轴式、行星式或逆流式强制搅拌机。 搅拌站应采用计算机控制技术，现场关键部位采用监控系统。,（2）搅拌工艺要求 搅拌站必须严格掌握混凝土材料配合比，并在搅拌机旁挂牌公布，便于检查。 混凝土原材料按重量计的允许偏差，应符合下列规定： 水泥、矿物掺合料、外加剂：1； 粗、细骨料：2； 拌合水：1。,投料顺序：混凝土原材料计量后，宜先向搅拌机投入细骨料、水泥和矿物掺和料，搅拌均匀后，加水并将其搅拌成砂浆，再向搅拌机投入粗骨料，充分搅拌后，再投入外加剂，并搅拌均匀为止。 季节施工： 雨季骨料含水率测试 夏季施工 冬季施工,（3）搅拌质量控制 混凝土拌制是否均匀，混凝土的拌合物质量是否满足设计要求，一般通过检测其工作性来控制。