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1、本文格式为Word版，下载可任意编辑混凝土工程新材料设计与施工讲义（终稿） 混凝土工程新材料设计与施工讲义 课程编号：081811404 第一章 概述（2学时） 1.1混凝土根本理论 1.1.1混凝土定义 有时缩写为砼（tong），用胶凝材料（水泥或胶结料）将集料胶结成整体的复合固体材料的总称。通常用水泥、水、砂、石子以及外加剂按设计比例配制，经搅拌、成形、养护而得的水泥混凝土，成为普遍混凝土，简称混凝土。是一种原料易得、施工便利、具有较好耐久性和强度的建筑材料，应用极为广泛。 1.1.2砼的组成及组成作用介绍 （1）混凝土组成： 水泥、水（胶凝、粘结作用，形成水泥浆，包裹在粗细骨料外观并填充
2、骨料间的空隙）； 石、砂子（骨料，石子可称为粗骨料，起骨架作用；砂子可称为细骨料，起填充孔隙作用）； 处理剂（分为添加剂和外加剂两种，其中，添加剂不与水泥发生化学回响，起从填作用，可裁减水泥用量，如超细矿粉等；外加剂与 水泥发生化学回响，从而变更砼性能，如早强剂、速凝剂、缓凝剂等）。 （2）水泥：胶凝作用。 凝聚硬化过程：水泥的硬化过程是一个繁杂的物理化学过程，其根本理由在于构成水泥熟料的矿物成分本身的特性。水泥熟料矿物遇水后会发生水解或水化回响而变成水化物，由这些水化物按照确定的方式靠多种引力相互搭接和联结形成水泥石的布局，从而产生强度。 水泥水化回响一般由硅酸二钙、三钙生成含水硅酸钙；由铝
3、酸三钙生成含水铝酸钙；含水铝酸钙与石膏回响生成含水硫铝酸钙；铁铝酸四钙与水回响生成含水铝酸钙和含水铁酸钙。 1 （3）石子、砂等骨料： 启骨架作用，对混凝土的抗压强度及弹性模量能起到抉择性作用。砂子还具有充填作用，可以较少水泥用量，充填砼中孔隙，从而增加砼的密度，供给砼力学强度。 1.2水泥种类及特点 1.2.1水泥分类 （1）按化学成份分为：硅酸盐类水泥、铝酸盐类水泥、无熟料（少熟料）类水泥。 （2）硅酸盐类水泥有六大类：硅酸盐水泥、普遍硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥。 其中，凡由硅酸盐水泥熟料、0.5石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水
4、硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥（即国外通称的波特兰水泥）。硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的类硅酸盐水泥，P.；在硅酸盐水泥粉磨时掺加不超过水泥质量5石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称型硅酸盐水泥，P.。 （3）混合水泥：为改善硅酸盐水泥水泥的某些性能，增加水泥品种，扩大水泥使用范围，并达成降低本金，增加产量的目的，可以在硬硅酸盐水泥熟料中掺入适量的混合料，与石膏共同磨细制成的不同品种的硅酸盐水泥，称为掺混合料的硅酸盐水泥，简称混合水泥。 混合水泥分为： 矿渣硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。 火山灰水泥：由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合料，适量石膏磨
5、细制成的水硬性胶凝材料。 粉煤灰硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。 2 1.2.2 水泥的特点分析 （1）硅酸盐水泥和普遍硅酸盐水泥（简称普遍水泥）的对比 共同特点： a) 早期强度较高；凝聚硬化速度快（前者比后者还要快）； b) 水化热较大(前者比后者还要大得多)； c) 耐冻性差； d) 耐热性较差； e) 耐腐蚀及耐水性较差。 不同点： a) 硅酸盐水泥适用于快硬早强的工程、高强度等级的砼。不适用于大体积砼工程（发热量比普遍水泥大得多，不用）、受化学侵蚀、压力水（软水）作用及海水侵蚀的工程。 b) 普遍硅酸盐水泥适用于地上、地下及水中的大片面砼布局工
6、程。不适用于大体积砼、受化学侵蚀、压力水（软水）作用及海水侵蚀的工程。 （2）粉煤灰水泥特点： a）早期强度低后期强度增进率大：粉煤灰水泥的早期强度低，随着粉煤灰掺加量的增多早期强度展现较大幅度下降。由于粉煤灰中的玻璃体极其稳定，在粉煤灰水泥水化过程中其粉煤灰颗粒被Ca(OH)2侵蚀和破坏的速度很慢，所以粉煤灰水泥的强度发育主要反映在后期，其后期强度增进率大，甚至可以超过相应硅酸盐水泥的后期强度。 b）和易性好，干缩性小：由于粉煤灰颗粒大都呈封闭坚固的球形，且内外观积和单分子吸附水小，使粉煤灰水泥的和易性好，干缩性小，具有抗拉强度高，抗裂性能好的特点。这是粉煤灰水泥的明显优点。 c）耐腐蚀性好
7、：粉煤灰水泥具有较高抗淡水和抗硫酸盐的腐蚀才能，由于粉煤灰中的活性SiO2与Ca(OH)2结合生成的水化硅酸钙，平衡时所需的极限浓度（即液相碱度）比普遍硅酸盐水泥中水化硅酸钙平衡时所需的极限浓度低得多，所以在淡水中浸析速度显著降低， 3 从而提高了水泥耐淡水腐蚀才能和抗硫酸盐的破坏才能。 d）水化热低：粉煤灰水泥的水化速度缓慢，水化热低，尤其是粉煤灰掺加量较大时水化热降低特别明显。 （3）矿渣硅酸盐水泥特点： 与普遍水泥对比有如下特点： a）矿渣硅酸盐水泥水化热低，适用大体积混凝土工程。由于硅酸盐水泥中铝酸三钙、硅酸三钙水化时放热量最大，而硅酸二钙放热量较小。矿渣中多为低碱度的硅酸盐，水化时放
8、热量很小，由于这个特性，这种水泥适用于大体积混凝土构筑物中。此外，矿渣硅酸盐水泥早期强度低，而后期强度增长率高。所以施工中，应留神早期养护 b）矿渣硅酸盐抗蚀性强，抗碳化才能差。故适用于水上工程、海港及地下工程等，但在酸性水及含镁盐的水中，矿渣水泥的抗侵蚀性较普遍水泥差，不适用于CO2浓度高的工业厂房（如铸造翻砂车间） c）耐热性好，适用于有耐热要求的混凝土工程。 d）干缩大，抗渗性差。由于混合材料掺量大，而且高炉矿渣有尖锐棱角，拌和用水量大，保水性差，易产生泌水通道。 e）抗冻性差：早期强度低，且火山灰需水量大；此外，该水泥温度敏感性大适合高温养护。 （4）火山灰水泥特点： 抗渗性好，从用于
9、要求抗渗抗的工程，以及软水、酸类侵蚀的工程。 1.3 砼的分类 （1）按胶凝材料分类：有水泥混凝土、硅酸盐混凝土、聚合物混凝土、沥青混凝土等 （2）按容重分类：有普遍混凝土、轻混凝土、重混凝土等 （3）按强度标号分类：有低标号混凝土、高标号混凝土、超高标号混凝土等 （4）按其功能分类：有水工混凝土、耐火混凝土、防辐射混凝土等 4 （5）其它： 为了抑制混凝土抗拉强度低的缺陷，人们还将水泥混凝土与其他材料复合，展现了钢筋混凝土，预应力混凝土，各种纤维巩固混凝土及聚合物浸渍混凝土等。 随着混凝土的进展和工程的需要，还展现了膨胀混凝土，加气混凝土，纤维混凝土等各种特殊功能的混凝土。 1.4 混凝土技
10、术进展现状及进展趋势 1.4.1混凝土进展现状 1.4.2进展趋势 a) 耐久、高强、变形小的高强混凝土，能适应现代工程布局向大跨度、重载、高耸进展和承受恶劣环境条件的需要。 b) 混凝土外加剂进展方向 （1）高效减水剂：萘系及三聚氰胺系高效减水剂的改性、聚丙烯酸盐超塑化剂、聚丙烯酸接支共聚物超塑化剂、氨基磺酸盐超塑化剂、磺化酮醛缩聚物、木质素磺酸盐高效化、工业废料生产超塑化剂。 （2）复合外加剂：低碱低掺量液体复合外加剂、复合超塑化剂及其配方设计、低碱低掺量液体复合防冻剂、微膨胀多功能防水剂、液体膨胀剂、液体速凝剂、超缓凝剂 （3）其它外加剂：减缩剂、碱骨料回响抑止剂、外观硬化剂、高效脱模剂 5 7
