砼2.ppt

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隧道中的喷射混凝土使用速凝剂固粉外加剂液体外加剂增稠剂、砂浆剂、养护剂、粘结剂、增强剂、堵漏剂、流平剂。

外加剂按作用分为五类：

（1）改善新拌混凝土工作性（和易性），如减水剂；

（2）调节混凝土凝结硬化性能，如早强剂、速凝剂；（3）调节混凝土含气量，如引气剂、消泡剂；（4）改善混凝土耐久性，如防冻剂、阻锈剂；（5）为混凝土提供特殊性能，如防水剂、膨胀剂。

其中复合型的高效减水剂应用最多，例：

缓凝型高效减水剂早强型高效减水剂减水剂的作用机理：

使水泥颗粒带相同电荷相斥，絮凝结构拆散，释放出水。

减水剂的作用简图减水剂的作用：

、配比不变，流动性增大，强度不变、流动性不变，不变，则小，水灰比小，强度高，耐久性好；、流动性不变，不变，则小，从而小，强度基本不变。

掺外加剂的混凝土，从混凝土初凝24小时内，混凝土收缩很大，是不掺外加剂的混凝土收缩的三倍。

掺外加剂同时水泥用量又大，则混凝土收缩更大。

不掺外加剂混凝土出现首条裂缝的时间（如：

20小时）通常为掺外加剂混凝土出现首条裂缝的时间（如：

5小时）的4倍。

但掺外加剂的混凝土当养护的相对湿度90时，则混凝土收缩比不掺外加剂的小。

应用注意事项：

1、应考虑与水泥的相相容容性性或或适适应应性性（减水效果不同，甚至砼会开裂），另外外加剂与砂石材料有时也存在适应性问题，如一外加剂，用两种砂配制混凝土，测得含气量分别为7.4%和2.7%，重复测试几次均为该结果。

后来又用该砂子测其它外加剂含气量,含气量很小。

例如:

有些水泥厂为节约生产成本,用硬石膏（无水石膏）或工业副产品石膏（也是无水石膏）代替二水石膏作为水泥调凝剂,当使用木钙或糖钙减水剂时,会产生严重的不相容性,不仅达不到预期的减水效果,而且往往会引起流动度损失过快甚至异常凝结（速凝、假凝）。

中国建材报2007年8月28日有一地的砂子用所有的外加剂配制混凝土，含气量都很高（这些外加剂用其它砂子配制混凝土含气量正常），只得使用消泡剂（一种外加剂）。

砂子的粒径对混凝土的含气量和外加剂的减水率有影响，这是由于砂子表面不平，易聚存气体。

砂子粒径在0.30.6含气量最大（粒径太大则砂子比表面积小,含气量也小;砂子太细则拌和物易凝聚成团,阻碍了气体的进入）。

砂子粒径在0.31.2范围内出现减水剂减水的峰值（大致与含气量峰值对应）。

这说明混凝土的减水率随含气量的增加而提高。

在相同流动性的情况下，含气量越大则混凝土用水量越小，含气量每增加1%，混凝土单位用水量可减5。

如果用了几种外加剂，还应考虑外加剂间的相容性；2、用前测有害物质含量（如Cl-）对砼物理力学性能的改善情况，3、掺量要准确，尤其是液体的，沉淀后上稀下稠，4、确保在砼中均匀分布，5、宜使用低铝水泥，效果好（C3A、C4AF易吸附外加剂分子，影响效果），6、后掺法（搅三分钟后加外加剂）的0.2相当于同掺的0.5，7、尽量使用旋窑水泥，少用立窑水泥。

外加剂与水泥相容性测试：

1、饱和点（拐点）掺量低则好；2、30分钟和60分钟流淌度损失小则好。

满足以上两条，则外加剂掺量小，混凝土不易开裂（掺量越大越易开裂）。

掺外加剂的混凝土测凝结时间掺外加剂的混凝土测含气量：

第六组分：

掺合料要求其成分以SiO2Al2O3为主，且是玻璃体结构。

提高强度的机理：

1、和f-CaO反应生成C-S-H2、和界面区富集的定向排列的六角片状晶体CH反应生成C-S-H界面区富集CH界面区富集CH3、和高碱C-S-H反应生成低碱C-S-H，一方面高碱C-S-H强度低，生成低碱C-S-H强度提高；另一方面，高碱C-S-H在后期会分解出低碱C-S-H和CaO，如不转化成CH则混凝土酥松，如转化成CH则混凝土膨胀，都不利。

由于这些反应的发生，水泥石强度提高，界面粘结强度提高，从而砼强度提高。

使用掺合料的混凝土，在早期由于掺合料基本没有水化，混凝土强度与水灰比成反比（此时水灰比较大，所以强度较低）；后期由于掺合料的水化，混凝土强度与水胶比成反比（由于水胶比较小，所以强度较高）。

掺掺合料的砼试件，在试验室标养后测得早期强度（通常28天前）比基准砼强度低，后期有些能赶上。

在实际结构物中，由于水化热大，水化温升大，掺加掺合料的砼通常3天强度就高于基准砼。

因此，在试验室研究掺掺合料的砼，不应使用标养，而应采用与结构物温升过程相匹配的养护方式（现场同条件养护也不能反映结构砼的强度，因为试件尺寸与结构上混凝土的尺寸不相等，内部因水化产生的温度也不相等）。

应用于砼中的掺合料主要有：

1、硅粉（SF）：

硅铁合金厂，高温时Si蒸发到空气中，与O2反应生成SiO2，收集此尘埃即得。

平均SiO290，全国年产量30004000吨。

硅灰硅灰的粒形硅灰的粒形硅灰的粒径硅灰的粒径水泥水泥硅灰硅灰平均粒径0.160.18m（约为水泥粒径的1501100）比表面积20000m2密度为2.02.2gcm3堆积密度为250300m3由于太细，会长期悬浮在空气中，即使带口罩也会吸入肺腑中，要带防毒面具。

在砼中的掺量为8-10，对提高砼强度十分有效。

但新拌砼稠度（黏）。

掺硅灰混凝土密实，抗渗性、抗冻性及抗腐蚀性好，因此上海洋山港国际深海码头（100年设计年限）硅灰掺量8%，杭州湾大桥和上海东海大桥（100年设计年限）硅灰掺量13%，香港青马跨海大桥（125年设计年限）硅灰掺量13%。

云南的漫湾电站使用硅灰，混凝土强度在C100以上。

漫湾电站掺硅灰混凝土的缺点：

该砼耐热（火）性差（原因是太致密，高温时水蒸气出不来而胀裂）。

在喷射混凝土中掺入硅灰，可以克服回弹量大、粉尘多、强度低等不足（喷射混凝土过去大都掺速凝剂，但会使混凝土后期强度降低）。

、粉煤灰（FA）每万吨粉煤灰需堆场45亩，我国年产粉煤灰约2亿吨，灰场附近晴天灰尘飞扬、雨天污水横流。

A：

一部分取代水泥-强度降低。

超量部分取代砂-强度提高。

（超量取代系数K=1.12.0，多掺的粉煤灰从砂中减掉）。

例：

水泥用量400，取代30%，超量取代系数K=1.3。

水泥用量为280，粉煤灰用量为40030%1.3=156，砂子用量减少156120=36。

B：

细粒胶凝材料增多-流动性降低。

粉煤灰球形滚珠效应-流动性增加。

A、B都基本不受影响。

优质粉煤灰：

烧失量2，比表面积大于水泥，10m的颗粒占50，取代部分水泥，可配出C70C80砼。

粉煤灰有三种效应：

活性效应、形态效应、微集料效应。

未经磨细的粉煤灰表面有惰性，经磨细后的活性提高，但形态效应不存在了。

另、粉煤灰经1450煅烧，经磨细使比表面积达1万m2/，其效果接近硅灰。

有害离子在该砼中的扩散系数是硅酸盐水泥砼的1/13，耐腐蚀能力强。

三峡水电站（19932006年建成）设计使用年限为500年，钢筋保护层厚度为6，使用了全国最好的粉煤灰，即内蒙古元宝山电厂粉煤灰。

青藏铁路（经过13万名建设者5年的奋力拼搏，世界海拔最高、线路最长的高原铁路青藏铁路，于2006年7月1日全线开通）轨枕、桥梁的混凝土（受干湿循环、冻融循环及盐碱地有害盐的侵蚀）使用了粉煤灰。

东海大桥即上海洋山码关（洋山为一小岛，在此建深水码关），全长36公里，设计使用年限为100年，2005年底建成通车，8000多桥墩处海水中，钢筋保护层厚度为7.5，混凝土添加了粉煤灰。

东海大桥（保护层厚度7.5）上海洋山码头掺粉煤灰混凝土裂缝宽度变小，掺量越大则效果越好。

粉煤灰砼后期强度发展大，一年的强度是28天的1.62.0倍。

粉煤灰混凝土适合用于水化热大的混凝土，当水化温度从20升到40，粉煤灰水化时间从28天提前到7天。

该砼的缺点是：

易碳化，抗冻性差。

粉煤灰用前要测：

细度（45方孔筛）、烧失量、需水量比、SO3含量。

粉煤灰按氧化钙含量分为高钙灰，CaO10（C类灰）和低钙灰CaO10（F类灰）。

按质量等级又分为级灰、级灰、级灰。

级粉煤灰适用于钢筋混凝土和跨度小于6的预应力砼，K=1.11.4；级粉煤灰适用于钢筋混凝土和素混凝土，K=1.31.7；级粉煤灰适用于C30的素混凝土，K=1.52.0。

粉煤灰在各种水泥混凝土中的掺量规定：

（掺量大小与混凝土种类即是素混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土有关）。

硅酸盐水泥：

2565%普通水泥：

1555%矿渣水泥：

1045%火山灰水泥：

1535%掺粉煤灰混凝土强度随水的用量增加而降低很敏感，应降低水的用量。

粉煤灰最适合用于配制泵送混凝土、大体积混凝土、抗渗结构混凝土、抗硫酸盐和抗水溶解侵蚀混凝土、蒸养混凝土、轻集料混凝土、地下工程混凝土、水下工程混凝土及碾压混凝土。

、超细矿渣粉（FS）矿渣的活性与细度关系很大，在矿渣水泥中的矿渣粉粒径较粗，当矿渣水泥的比表面积为300/时，矿渣粉的比表面积为220，因此矿渣水泥在做细度试验时，留在筛子上的基本上都是矿渣颗粒。

（矿渣粉超量取代效果较好）比表面积应该大于400,比表面积达600700效果最好。

也有人认为磨细矿渣粉的理想细度为400500。

太细则对降低砼水化温升及防止开裂作用削弱。

矿渣取代水泥量在30左右为好，不超过50。

取代率越大，砼早期强度越低，但抗渗性越好，抗Cl-及腐蚀性越好。

粉煤灰矿渣粉复合掺合料抗Cl-渗透性是单一掺合料的47倍.粉煤灰矿渣粉对提高混凝土后期强度特别有利,因此有人称其为活的材料.云南省地方规程审定会袋装矿渣微粉、磷渣粉生产黄磷的付产品。

磷渣取代水泥的砼早期强度低于掺矿渣、粉煤灰的砼，但90天以后的强度可赶上掺矿渣、粉煤灰的砼。

掺磷渣的混凝土水化热很低。

早期对混凝土有缓凝作用，但混凝土的抗冲磨性能好，适用于道路，机场跑道等。

东川：

在废磷矿堆上刨磷铁、沸石粉（M2Me）OAl2O3nSiO2mH2OM为碱金属，Me为碱土金属。

沸石内部结构疏松、多孔、吸水多。

沸石的增强作用主要是在后期，沸石中的水释放出来，促进砼水化。

尤其适合高强砼。

沸石能发生离子交换反应，吸收Na、K，释放Me2，因此能抑制碱集料反应。

掺入沸石粉，会降低砼的流动性。

此外、经700800煅烧后的偏高岭土（经煅烧除碳和脱水后的煤矸石即转变为偏高岭土）的需水量小于硅灰，而增强效果与硅灰接近。

、经磨细后的硅藻土以及稻谷灰也可用作混凝土的掺合料。

掺合料复合使用比单一使用效果好-叠加效应。

掺配比例由试验确定。

偏高岭土作混凝土掺合料在在高高性性能能混混凝凝土土中中，矿矿物物微微粉粉取取代代水水泥泥的的最最大大用用量量：

硅硅粉粉不不大大于于10%；粉粉煤煤灰灰不不大大于于30%（超超量量值值不不宜宜大大于于25%，即即超超量量系系数数不不宜宜大大于于1.25）；天天然然沸沸石石粉粉不不大大于于10%；偏偏高高岭岭土土粉粉不大于不大于15%；复合微细粉不大于；复合微细粉不大于40%。

掺合料掺量对砼早期强度有影响：

第七组分：

纤维主要有：

钢纤维、石棉、玻纤、植物纤维、有机合成纤维。

应用较多的是合成纤维和钢纤维，合成纤维有：

江苏丹阳的丹强丝纤维；上海的路得聚丙烯抗裂纤维；福建的克列丝纤维；北京的福丝达纤维；江苏宜兴的防裂纤维；辽宁辽阳的阻裂纤维；深圳的建必特纤维、维克纤维合成纤维抗拉强度：

310900MPa、单丝直径0.0250.062、长度为320、断裂伸长28、初始弹性模量5356MPa、掺量通常为0.71.03砼。

缺点：

合成纤维的熔点160，混凝土不耐高温，另外合成纤维高温干燥处易老化。

因此掺合成纤维的混凝土宜用于水工混凝土。

钢纤维：

单丝直径0.250.64、抗拉强度：

3451380MPa。

掺量通常为（12）33砼；钢纤维有机合成聚丙烯纤维混凝土中的纤维混凝土中的纤维纤维表面经亲水处理后，界面黏结性能好。

纤维在砼中数量多、均匀分布，当裂缝延伸到纤维时即停止发展可使裂缝减少约5090钢筋锈蚀时间延长约1.5倍抗裂性提高约70抗渗性提高约65耐火性测试基准试件基准试件大量可见微细裂缝大量可见微细裂缝掺纤维试件掺纤维试件无可见微细裂缝无可见微细裂缝钢纤维的缺点：

有时钢纤维易成团吸附在一起，在搅拌混凝土时不易打散，从而在混凝土中形成大的缺陷，反而使混凝土强度降低；另外在路桥混凝土上使用钢纤维，钢