混凝土配合比设计及调整.ppt
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1、混混 凝凝 土土配合比设计及调整混凝土概述混凝土概述一、定义:一、定义:混凝土是由胶凝材料、粗细骨料、活性矿物掺合料、外加剂及空气混合、通过一定的工艺成型后、硬化而形成的一种复合材料 二、混凝土的组成二、混凝土的组成石子砂子水胶凝材料新新拌拌混混凝凝土土混凝土外加剂搅拌掺合料三、混凝土与日常工作关系三、混凝土与日常工作关系水泥GB175-2007石子GB/T14685-2011 砂子GB/T14684-2011 水 JGJ 63-2006 矿粉GB/T18046-2000粉煤灰GB/T 1596-2005其他活性矿物掺合料混凝土用外加剂砼设计规程 JGJ 55-2011 砼拌合物 GB/T 5
2、0080-2002 硬化混凝土GB50081-2002GB50107-2010GB50082-2009实体工程GB50204-2002 (2011年版)预拌混凝土 GB/T14902-2012 混凝土质量控制标准GB50164-2011四、混凝土与我们的日常工作四、混凝土与我们的日常工作-水泥水泥 1、水泥 GB175-2007通用硅酸盐水泥 GB1346-2011水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法 2、水泥为配比提供哪些参数:a、抗压强度(抗折强度)b、凝结时间 c、安定性v安定性不合格对工程的危害 水泥安定性不良会产生水泥与混凝土不同步膨胀,从而破坏混凝土结构,导致强度破坏,同时
3、混凝土会出现不同程度的龟裂,有的甚至膨胀溃散,个别水泥安定性不良会导致水泥根本无法产生胶凝功能从而无法提供强度 常规水泥种类1、硅酸盐水泥特点:优点(1)凝结硬化快:早期强度及后期强度高 (2)抗冻性好 (3)抗碳化性好 (4)干缩小:可用于干燥环下的混凝土工程。(5)耐磨性好缺点(1)水化热大:不易用于大体积砼 (2)耐腐蚀性差:不易用于经常流动的淡水、海水 矿物水等腐蚀介质接触的工程。(3)耐热性差:不易用于有耐热的工程中 2、普通硅酸盐水泥 特点:适合绝大部分的工业与民用建筑 3、矿渣硅酸盐水泥(PSA、PSB)优点(1)水化热较低,砼后期强度增长性好 (2)抗腐蚀,耐热性较好缺点(1)
4、耐磨性差 (2)低温环境下强度增长较慢 (3)抗渗性能差4、火山灰质硅酸盐水泥优点(1)保水性、抗渗性能好 (2)水化热较小 (3)耐腐蚀性好缺点(1)耐磨性差 (2)抗冻性较差 (3)抗碳化性较差 火山灰水泥适用于有抗渗要求的混凝土工程,不宜用于干燥环境中的地上混凝土工程,也不宜用于有耐磨性要求的混凝土工程中。5、粉煤灰硅酸盐水泥 优点(1)水化热较小 (2)耐腐蚀性好 (3)硬化混凝土后期强度增长性好 缺点(1)耐磨性差 (2)抗冻性较差 (3)抗碳化性较差 (4)保水性、抗渗性能差 粉煤灰水泥适用于承载较晚的混凝土工程,不宜用于有抗渗性要求的混凝工程,及有耐磨性要求的混凝土工程中6、复合
5、硅酸盐水泥 特点:由于掺入两种以上的混合料,起到了相互取长补短的作用,效果大大优于只掺一种混合材料的水泥,其早期强度高于矿渣、粉煤灰、火山灰水泥,并且水化热较低、耐腐蚀、抗渗透性、抗冻性较好,因而是一种很有发展前途的胶凝材料。五、活性矿物掺合料-粉煤灰v在混凝土中应用的历史v 1914年,首先发现粉煤灰中氧化物具有火山灰特性v 1920年后的电厂大型锅炉改造,从此开始有人研究粉煤灰的综合利用v 1933年后美国伯克利加州理工学院的R.E.维斯对粉煤灰在混凝土中应用做了比较系统的研究工作v 二战结束之后,尤其是冷战时期爆发的石油危机之后,许多国家发电厂的燃料结构都发生变化,都加快转向以煤炭为主要
6、燃料的进程。随之而来的是大量灰渣的排放,这进一步促进人们重视粉煤灰资源的综合利用。于是在一些工业发达国家里,粉煤灰的综合利用逐渐形成了一个新兴产业。粉煤灰的化学成分 粉煤灰的三大效应 1、形态效应:显微镜下观察,粉煤灰是晶体、玻璃体及少量未燃炭组成的一个复合结构的混合体,其中含有70%以上的玻璃微珠结构,粒形完整,表面光滑,质地致密。2、粉煤灰的活性效应 因粉煤灰系人工火山灰质材料,所以又称之为“火山灰效应”因粉煤灰中的化学成份含有大量活性SiO2及Al2O3,与砼中的游离Ca(OH)2等碱性物质发生化学反应,生成二次水化硅酸钙、二次水化铝酸钙等胶凝物质,因此在混凝土能起到增强作用和堵塞混凝土
7、中的毛细孔隙,提高混凝土的抗渗能力 3、微集料效应 粉煤灰中粒径很小的微珠和晶体,在水泥石中可以相当于未水化的水泥颗粒,极细小的微珠相当于活泼的纳米材料,能明显的改善和增强混凝土及制品的结构强度,提高匀质性和致密性 小结:在上述粉煤灰的三大效应中,形态效应是物理效应,活性效应是化学效应,而微集料效应既有物理效应又有化学效应。这三种效应相互关联,互为补充。粉煤灰的品质越高,效应越大。所以我们在配置粉煤灰混凝土、粉煤灰制品时针对不同要求选用适宜和定量的粉煤灰4、粉煤灰对混凝土的影响(1)减少水泥用料,节约成本(2)提高砼密实性,以及砼抗渗性能(3)减少泌水与离析,改善砼泵送性(4)增加砼后期强度(
8、5)提高砼抗碱集料反应,增强砼耐久性(6)降低水化热,使得大体积砼不易开裂 讲延期养护的原因5 5、混凝土对粉煤灰种类的选择GB/1596-2005用于水泥和混凝土中的粉煤灰F类:由无烟煤或烟煤煅烧收集的粉煤灰;C类:由褐煤或次烟煤煅烧收集的粉煤灰,氧化钙含量一般大于10%小结:两类三级小结:两类三级级粉煤灰可等量代替水泥(高性能及预应力混凝土则宜采用)级粉煤灰可超量代替水泥级粉煤灰不易应用于混凝土六、活性矿物掺合料-粒化高炉矿渣粉1、历史 粒化高炉矿渣粉:上世纪70年代,英国、德国等发达国家开始将超细矿渣粉应用的混凝土当中 上世纪90年代起,我国开始了矿渣粉的应用研究工作 2、矿粉与粉煤灰的
9、不同点 (1)来源不同 粉煤灰:电厂排放烟气处理回收后得到的烟灰,矿粉:炼铁高炉排放的熔融状矿渣经水淬后干燥磨细加工而得的超细粉末 (2)各组分含量不同 粉煤灰SiO2、Al2O3含量很高 而CaO 含量很低 矿粉CaO 含量较高 30-45%Al2O3含量较低一般10-15%左右 (3)二者活性不同 粉煤灰不具有自身水化硬化特点 只有在活性激发剂的作用下才能产生强度 而矿粉却具备自身水化硬化特点,能在与水接触后硬化的特点,当有活性激发剂的时候强度增长更为显著粒化高炉矿渣粉3、矿粉的技术指标4、矿粉的活性指标 A 矿粉的活性指数%r 掺加矿粉的胶砂 R 不掺加矿粉的胶砂胶砂种类水泥g矿粉g标准
10、砂g水ml基准胶砂(R)4501350225对比胶砂(r)22522513502255 5、其他矿物掺合料、其他矿物掺合料 现代混凝土发展日新月异,各种新性能的混凝土不断发展,除粉煤灰矿粉外,还有很多种活性矿物材料应用到各种性能的混凝土中,如磷渣粉、钢渣粉、硅灰等等七、混凝土与我们日常工作七、混凝土与我们日常工作-骨料骨料 在混凝土拌合物中砂、石的用量约占混凝土总重量的75%以上,因此砂石的质量对混凝土来说相当重要,它不仅影响混凝土的强度,也影响混凝土的工作性能、耐久性1、细骨料 a、按形成条件 天然砂:河砂 山砂 湖砂 淡化海砂 人工砂:机制砂 混合砂 尾矿砂 b、按粗细程度 粗砂3.13.
11、7 中砂2.33.0 细砂1.62.2 特细砂0.71.5 c、按技术要求类、类、类 类适用于强度大于C60的混凝土 类适用于强度C30-C60抗冻、抗渗及其他性能的混凝土 类宜用于强度等级小于C30的混凝土及建筑砂浆 2、细骨料对混凝土的影响 a、细度模数对混凝土的影响 经实践证明,在水泥用量、水胶比、砂率一定的前提下,细度模数与混凝土塌落度成正比关系,细度模数每降低0.1塌落度便降低510mm;在塌落度一定的前提下,细度模数与胶凝材料用量成反比关系。当砂较粗时,由于砂的比表面积减小因而水泥浆体富余量较大使得新拌混凝土宜泌水。因此在配置普通混凝土时应当选用级配合理的中砂,在配制高强混凝土时宜
12、选用细度模数在2.83.3的中粗砂 在配制泵送混凝土时0.315mm粒级通过率不应小于15%b、混凝土对含泥量的要求 c、混凝土对泥块量含量的要求 d、混凝土对机制砂及混合砂石粉含量的要求 石粉是加工机制砂的废料,在混凝土组成中,充当着微集料的角色,根据岩石成分的不同石粉也具有一定的活性,因此其具体含量及掺量应经过实验验证e、为什么要控制骨料中含泥及泥块含量?v 首先,含泥量及泥块过高会降低新拌混凝土的塌落度,使混凝土拌合物粘聚性降低v 其次,混凝土在搅拌过程中,搅拌机无法完全打散骨料中的泥及泥块,因此在混凝土硬化后,泥块在硬化混凝土中形成不稳定结构,不稳定结构会相互串联形成空隙,因而降低混凝
13、土的抗渗性及耐久性v 因此,对有抗渗性能的混凝土要严格控制其含泥及泥块含量 3、粗骨料 a、按分类 卵石:自然风化水流搬运分选堆积形成 碎石:天然石、矿山废石机械破碎筛分 制成 b、按级配 连续粒级、单粒级 c、按分类 类、类、类 d、混凝土与石子的各项检测参数 e、碎石与卵石各自的特点 碎石:较卵石强度高、表面粗糙、针片状多,需浆量大,界面粘结好 卵石:表面光滑、针片状少,需浆量小,但界面粘结差 f、混凝土对石子的选用原则 因单粒级配制混凝土会加大胶凝材料用量,对混凝土 的收缩等性能造成不利影响,所以应优先选用连续级配 泵送混凝土宜选用525mm 531.5mm 抗渗混凝土宜选用525mm
14、细石混凝土宜选用516mm 高强高性能混凝土宜选用520mm(碎石)自流平、自密实混凝土宜选用516mm、520mm卵石 碎石应控制针片状含量 八、混凝土用水八、混凝土用水 JGJ63-2006混凝土用水标准1、混凝土中的拌和水有两个作用:a、供水泥的水化反应 b、赋予混凝土的流动性 2、混凝土拌合物用水原则 a、饮用水可直接用于混凝土的拌制 b、拌合用水不应有飘浮明显的油脂和气泡 c、拌合用水不应有明显的颜色和异味 d、混凝土设备洗刷用水不宜预应力、加气及暴露在腐蚀环境下的混凝土 e、未经处理的海水严禁用于钢筋及预应力混凝土,但可用于素混凝土中。九、混凝土用外加剂九、混凝土用外加剂 外加剂对
15、现代混凝土的发展起着推波助澜的作用,其能赋予新拌混凝土各项性能使之满足不同工程的需求。外加剂品种繁多,按使用功能大致分为以下几类:改善和易性:减水剂、泵送剂、保塑剂等 提高耐久性:引气剂、阻锈剂、防水剂等 调节凝结时间:速凝剂、缓凝剂、早强剂等 减少塑性收缩:减缩剂、膨胀剂等 其他:防冻剂、增稠剂、消泡剂、絮凝剂等等1、常用外加剂的组成 常用外加剂是以减水剂为母料,添加一种或几种不同功能的活性剂复配制成的2、减水剂的机理 水泥水化时,由于离子间的范德华力作用以及水泥主要矿物在水化过程中带不同电荷而产生凝聚,这种絮凝结构将一部分自由水包裹其中,使之不能参与流动(15-30%)简单的说减水剂的机理
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