100年耐久性混凝土
一、100年耐久性混凝土定义
1.国家还未发布
2.一般人认为100年耐久性混凝土为高工作性、高耐久性的混凝土
二、改变观念
1.普通混凝土的概念在大家的头脑中根深蒂固
2.不能用普通混凝土的理念来理解100年耐久性混凝土,要以高性能混凝土的理念来认识。
三、100年耐久性混凝土技术路线:“双掺”。 四、100年耐久性混凝土原材料、配合比设计及施工
1.原材料 (1)水泥
6种水泥
水泥品种 100年耐久性混凝土用:普通硅酸盐及硅酸盐水泥
水泥
硬练 300 400 500 600 700
水 泥 强 度 的 演 变 软练 325 425 525 625
(2)细骨料
级配好 中砂(细度模数2.6~2.8最好)
细骨料 含泥量
碱活性
cl含量≤0.02%
1
ISO 32.5 42.5 52.5
比表面积(300m2/kg) 游离氧化钙 ≤1.0% 碱含量≤0.8%
技术要求 C3A(非氯盐环境≤8.0%,氯盐环境≤10%)
cl-含量:钢筋混凝土≧0.10%,预应力混凝土≤0.06%
C30 ≤3.0% C30~C45≤2.5% ≥C50 ≤2.0%
-
(3)粗骨料
碎卵石 压碎指标值:≤16%(<C30),≤12%(≥C30)
16%(石灰岩.砂岩)
砼强度等级<C30 变质岩或深成火成岩≤20% (片麻岩、石英岩、花岗岩)
压碎指标值 30%(玄武岩)
沉积岩(水成岩) ≤10%
砼强度等级≥C30 变质岩或深成火成岩≤12%
火成岩 ≤13% 混凝土结构 ≤8% 坚固性(5 预应力混凝土结构≤5%
粗骨料
粒形好 1500kg/m3
紧密空隙率:<40% 吸水率:<20%
级配:二级或多级级配
粒形 ≤10%(<C30)
针片状 ≤10%(C30~C45) ≤8%(≥C50)
几何性质:圆度(棱角度)、球度(颗粒表面积及其体积比)、表
面组织(表面粗糙度)
园盘状:b/a>2/3,c/b<2/3
球 状:b/a>2/3,c/b>2/3
圆度、球度使用的简单方法 叶片状:b/a<2/3,c/b<2/3
表面组织:探针测深度及高度
棒 状:b/a<2/3,c/b>2/3
碱活性
2
(4)外加剂 第一代 普通减水剂
(木钙)
减水率:8%以上
第二代 高效减水剂 (FDN. UNF)
减水率:15%以上
第三代 聚羧酸
减水率高 30%以上
坍落度损失小(30:180,60:150) 适量引气(非抗冻≥3.0,抗冻≥4.5)
保水性好
(5)矿物外加剂(矿物掺合料) a 粉煤灰
-
350m2/kg
C50以下≤5.0%(8.0%)
烧失量
C50及以上≤3.0%(5.0%)
SO3含量≤3% cl含量≧0.02%
MgO含量≤14%
SO3≤4%
b 磨细矿渣 350~500m2/kg
烧失量≤3.0%
-
cl含量≧0.02%
比表面积18000 m2/kg,
烧失量≤6.0%
c 硅 灰 SiO2含量≥85% cl含量≧0.02%
d 复合增强剂 比表面积800 m2/kg
作用机理:①粉体效应
②火山灰效应 ③滚动效应 ④微填充效应
3
-
(6)水:
a 混凝土拌合水应满足下表要求:
b 用拌合水和蒸馏水(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。
c 拌合水不得采用海水。 2 配合比设计
(1)设计方法:计算试配法 (2)基本步骤 ① 计算骨料用量
掺矿物外加剂混凝土的骨料所占体积与其最大粒径的关系如下表:
注:1)掺有引气型外加剂混凝土取骨料所占体积上限值;
2)上表未列出的骨料最大粒径值,宜插入选用(如30mm或25mm,取40mm与20mm间值)。
骨料所占体积 × 混合密度 = 骨料用量(kg/m3) ② 确定砂率,计算砂用量 ③ 计算碎石用量 ④ 计算浆体用量
浆体用量= 2400 kg/m3-骨料用量
4
⑤ 计算配制强度 ⑥ f配=1.645+f设 ⑦ W/C
Af灰f配+ABf灰
来源f配=Af灰⑧ 计算用水量
B
⑨ 确定胶凝材料用量
C30:水泥强度等级32.5,用量不超过400kg/m3
C35~C40:水泥强度等级32.5、42.5,用量不超过450 kg/m3 C50:水泥强度等级42.5,用量不超过500 kg/m3
矿物外加剂掺量≦胶凝材料总量20%;当粉煤灰掺量≧30%时,混凝土水胶比≧0.45;预应力混凝土及抗冻混凝土中粉煤灰掺量≧30%。
100年耐久性混凝土最大水胶比和最小胶凝材料用量(kg/m3)
(钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土结构)
5
100年耐久性混凝土最大水胶比和最小胶凝材料用量(kg/m3)
(素混凝土结构)
3)
6
⑩ 试拌校正 3 配合比设计举例
例C50混凝土 砂率40% 粉煤灰掺量30% 取骨料体积700L
粗骨料表观密度2.7,细骨料表观密度2.65,混合表观密度2.675
700×2.675=1873kg 1873×0.38=749kg 1873-749=1124kg 2400-1873=527kg 527×0.33=174kg(水) 527-174=353kg
353×0.3=106kg(粉煤灰) 353-106=247kg(水泥)
4、混凝土检测项目
① 混凝土拌合物:水胶比、坍落度、坍落度损失、含气量、自然泌水率、压力泌 水率、凝结时间;
② 混凝土力学及耐久性:抗压、静压弹性模量、抗折、钢筋握裹力、碳化、收缩、抗渗、抗裂、抗冻、电通量。
5、施工
混凝土施工的基本要求:
① 备料足够 ② 计量准确 ③ 搅拌均匀
7
④ 运输不离析 ⑤ 布料合理 ⑥ 捣固密实 ⑦ 养护充分
混凝土施工流程
(1)材料场
(2) 拌合站
350L 500L
15~20m3/时/台 20~30m3/时/台 90~120m3/时/台 体积法 部分重量法 全部重量法 (3) 搅拌
混凝土最短搅拌时间(min)
8
场地足够大
水泥库:先来先用,注意静停时间和水泥温度 砂石波动大,分仓,抽检合格后使用
建站计量(砝码校验) 运行中校准
(4)计量偏差:砂、碎石为±2%
胶凝材料(水泥、矿物外加剂)、外加剂、水为±1%
混凝土凝结时间
(5) 运输
坍落度损失 不得随意加水
混凝土罐车:2~4r/min,到施工现场后高速运转20~30s
泵砂浆(布置在新老混凝土接茬) 最好汽车泵,布料
(6)泵送 目前最主要解决隧道二衬布料问题 布料
入模温度:炎热气候 ≧30℃
冬 期 ≦5℃
混凝土的浇筑层厚度
梅花型布置
(7)捣固 快进慢出
插入式移动间距 ≧作用半径1.5倍
埋入下层混凝土5~100mm 捣棒距模板距离100mm 每点振捣时间≧20~30s
9
振捣充分的标志:混凝土拌合物不沉落,不出现气泡,表面呈现浮浆 (8)养生
节水养护膜 塑料膜 浇水 喷养护剂
蒸汽养护(静停、升温、恒温、降温)
(9)拆模
a 侧模应在混凝土强度达到2.5MPa以上,且其表面及棱角不因拆模而受损,方可拆除;
b 底模应在混凝土强度符合下表规定后方可拆除。
拆除底模时混凝土所需达到的强度
10
(10) 测温:桥墩、隧道、洞口、预制梁注意测温
(11) 混凝土表面处理:起砂、色斑、裂缝
(12) 对高性能混凝土评价
100年耐久性混凝土
一、100年耐久性混凝土定义
1.国家还未发布
2.一般人认为100年耐久性混凝土为高工作性、高耐久性的混凝土
二、改变观念
1.普通混凝土的概念在大家的头脑中根深蒂固
2.不能用普通混凝土的理念来理解100年耐久性混凝土,要以高性能混凝土的理念来认识。
三、100年耐久性混凝土技术路线:“双掺”。 四、100年耐久性混凝土原材料、配合比设计及施工
1.原材料 (1)水泥
6种水泥
水泥品种 100年耐久性混凝土用:普通硅酸盐及硅酸盐水泥
水泥
硬练 300 400 500 600 700
水 泥 强 度 的 演 变 软练 325 425 525 625
(2)细骨料
级配好 中砂(细度模数2.6~2.8最好)
细骨料 含泥量
碱活性
cl含量≤0.02%
1
ISO 32.5 42.5 52.5
比表面积(300m2/kg) 游离氧化钙 ≤1.0% 碱含量≤0.8%
技术要求 C3A(非氯盐环境≤8.0%,氯盐环境≤10%)
cl-含量:钢筋混凝土≧0.10%,预应力混凝土≤0.06%
C30 ≤3.0% C30~C45≤2.5% ≥C50 ≤2.0%
-
(3)粗骨料
碎卵石 压碎指标值:≤16%(<C30),≤12%(≥C30)
16%(石灰岩.砂岩)
砼强度等级<C30 变质岩或深成火成岩≤20% (片麻岩、石英岩、花岗岩)
压碎指标值 30%(玄武岩)
沉积岩(水成岩) ≤10%
砼强度等级≥C30 变质岩或深成火成岩≤12%
火成岩 ≤13% 混凝土结构 ≤8% 坚固性(5 预应力混凝土结构≤5%
粗骨料
粒形好 1500kg/m3
紧密空隙率:<40% 吸水率:<20%
级配:二级或多级级配
粒形 ≤10%(<C30)
针片状 ≤10%(C30~C45) ≤8%(≥C50)
几何性质:圆度(棱角度)、球度(颗粒表面积及其体积比)、表
面组织(表面粗糙度)
园盘状:b/a>2/3,c/b<2/3
球 状:b/a>2/3,c/b>2/3
圆度、球度使用的简单方法 叶片状:b/a<2/3,c/b<2/3
表面组织:探针测深度及高度
棒 状:b/a<2/3,c/b>2/3
碱活性
2
(4)外加剂 第一代 普通减水剂
(木钙)
减水率:8%以上
第二代 高效减水剂 (FDN. UNF)
减水率:15%以上
第三代 聚羧酸
减水率高 30%以上
坍落度损失小(30:180,60:150) 适量引气(非抗冻≥3.0,抗冻≥4.5)
保水性好
(5)矿物外加剂(矿物掺合料) a 粉煤灰
-
350m2/kg
C50以下≤5.0%(8.0%)
烧失量
C50及以上≤3.0%(5.0%)
SO3含量≤3% cl含量≧0.02%
MgO含量≤14%
SO3≤4%
b 磨细矿渣 350~500m2/kg
烧失量≤3.0%
-
cl含量≧0.02%
比表面积18000 m2/kg,
烧失量≤6.0%
c 硅 灰 SiO2含量≥85% cl含量≧0.02%
d 复合增强剂 比表面积800 m2/kg
作用机理:①粉体效应
②火山灰效应 ③滚动效应 ④微填充效应
3
-
(6)水:
a 混凝土拌合水应满足下表要求:
b 用拌合水和蒸馏水(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。
c 拌合水不得采用海水。 2 配合比设计
(1)设计方法:计算试配法 (2)基本步骤 ① 计算骨料用量
掺矿物外加剂混凝土的骨料所占体积与其最大粒径的关系如下表:
注:1)掺有引气型外加剂混凝土取骨料所占体积上限值;
2)上表未列出的骨料最大粒径值,宜插入选用(如30mm或25mm,取40mm与20mm间值)。
骨料所占体积 × 混合密度 = 骨料用量(kg/m3) ② 确定砂率,计算砂用量 ③ 计算碎石用量 ④ 计算浆体用量
浆体用量= 2400 kg/m3-骨料用量
4
⑤ 计算配制强度 ⑥ f配=1.645+f设 ⑦ W/C
Af灰f配+ABf灰
来源f配=Af灰⑧ 计算用水量
B
⑨ 确定胶凝材料用量
C30:水泥强度等级32.5,用量不超过400kg/m3
C35~C40:水泥强度等级32.5、42.5,用量不超过450 kg/m3 C50:水泥强度等级42.5,用量不超过500 kg/m3
矿物外加剂掺量≦胶凝材料总量20%;当粉煤灰掺量≧30%时,混凝土水胶比≧0.45;预应力混凝土及抗冻混凝土中粉煤灰掺量≧30%。
100年耐久性混凝土最大水胶比和最小胶凝材料用量(kg/m3)
(钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土结构)
5
100年耐久性混凝土最大水胶比和最小胶凝材料用量(kg/m3)
(素混凝土结构)
3)
6
⑩ 试拌校正 3 配合比设计举例
例C50混凝土 砂率40% 粉煤灰掺量30% 取骨料体积700L
粗骨料表观密度2.7,细骨料表观密度2.65,混合表观密度2.675
700×2.675=1873kg 1873×0.38=749kg 1873-749=1124kg 2400-1873=527kg 527×0.33=174kg(水) 527-174=353kg
353×0.3=106kg(粉煤灰) 353-106=247kg(水泥)
4、混凝土检测项目
① 混凝土拌合物:水胶比、坍落度、坍落度损失、含气量、自然泌水率、压力泌 水率、凝结时间;
② 混凝土力学及耐久性:抗压、静压弹性模量、抗折、钢筋握裹力、碳化、收缩、抗渗、抗裂、抗冻、电通量。
5、施工
混凝土施工的基本要求:
① 备料足够 ② 计量准确 ③ 搅拌均匀
7
④ 运输不离析 ⑤ 布料合理 ⑥ 捣固密实 ⑦ 养护充分
混凝土施工流程
(1)材料场
(2) 拌合站
350L 500L
15~20m3/时/台 20~30m3/时/台 90~120m3/时/台 体积法 部分重量法 全部重量法 (3) 搅拌
混凝土最短搅拌时间(min)
8
场地足够大
水泥库:先来先用,注意静停时间和水泥温度 砂石波动大,分仓,抽检合格后使用
建站计量(砝码校验) 运行中校准
(4)计量偏差:砂、碎石为±2%
胶凝材料(水泥、矿物外加剂)、外加剂、水为±1%
混凝土凝结时间
(5) 运输
坍落度损失 不得随意加水
混凝土罐车:2~4r/min,到施工现场后高速运转20~30s
泵砂浆(布置在新老混凝土接茬) 最好汽车泵,布料
(6)泵送 目前最主要解决隧道二衬布料问题 布料
入模温度:炎热气候 ≧30℃
冬 期 ≦5℃
混凝土的浇筑层厚度
梅花型布置
(7)捣固 快进慢出
插入式移动间距 ≧作用半径1.5倍
埋入下层混凝土5~100mm 捣棒距模板距离100mm 每点振捣时间≧20~30s
9
振捣充分的标志:混凝土拌合物不沉落,不出现气泡,表面呈现浮浆 (8)养生
节水养护膜 塑料膜 浇水 喷养护剂
蒸汽养护(静停、升温、恒温、降温)
(9)拆模
a 侧模应在混凝土强度达到2.5MPa以上,且其表面及棱角不因拆模而受损,方可拆除;
b 底模应在混凝土强度符合下表规定后方可拆除。
拆除底模时混凝土所需达到的强度
10
(10) 测温:桥墩、隧道、洞口、预制梁注意测温
(11) 混凝土表面处理:起砂、色斑、裂缝
(12) 对高性能混凝土评价