现代混凝土的理论要点与技术要求学习教案.pptx
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1、会计学1现代混凝土的理论要点现代混凝土的理论要点(yodin)与技术要与技术要求求第一页,共79页。1 1 1 1、密实堆积、密实堆积、密实堆积、密实堆积(duj)(duj)(duj)(duj)理论理论理论理论 2001年年3月月ACI CONCRETE INTERNATIONAL上上Mehta教教授宣称授宣称:百年来混凝土构造不是健百年来混凝土构造不是健康的。这一震撼性言论康的。这一震撼性言论,点醒了近点醒了近代代(jndi)混凝土的问题混凝土的问题,太重视太重视“人人定胜天定胜天”,而未寻,而未寻“天人合一天人合一,自然自然为重为重”的精神。的精神。第2页/共79页第二页,共79页。如果以
2、骨料致密堆积为主轴,先求出最密实的粒料系统,此方法如同大地土壤的压紧法,在物理学上是愈致密则性质愈佳,这是千真万确的理论,即使由微观结构(jigu)上,原子结构(jigu)上也是这样的。第3页/共79页第三页,共79页。一旦粒料系统,包括砂、石、粉煤灰、磨细矿粉、硅灰等堆积至最大密度后,接着剩下的空间由水泥和水来填充,当然质地密实混凝土健康情况佳。水泥浆是由混凝土工作度和强度决定的,但单位体积用水量绝对限制在150kg/m3以下。原因是避免干缩量过大。这种方法是台湾科技大学黄兆龙教授(jioshu)提出的,被称为“黄氏致密配比法”。第4页/共79页第四页,共79页。需要说明的几个需要说明的几个
3、需要说明的几个需要说明的几个(j(j )问题问题问题问题 、“黄氏致密配比法黄氏致密配比法”的准则的准则是是“混凝土中的水越少越好,而混凝土中的水越少越好,而水泥需要的水越多越佳。水泥需要的水越多越佳。”表面表面看似矛盾,事实上完全完全符合看似矛盾,事实上完全完全符合混凝土结构的健康原则。混凝土结构的健康原则。混凝土中混凝土中1kg1kg的水占的水占1m31m3混凝土的混凝土的体积体积0.1%0.1%,这对混凝土受拉力应,这对混凝土受拉力应变变0.003(0.3%),0.003(0.3%),即会产生拉力破即会产生拉力破坏坏(phui)(phui)的能力而言的能力而言,其实是蛮其实是蛮大的大的,
4、因为只要水量因为只要水量3kg3kg即可达即可达0.3%,0.3%,其拉力甚大其拉力甚大,易使混凝土破易使混凝土破坏坏(phui)(phui)无疑无疑,因此水量愈少愈因此水量愈少愈佳佳.第5页/共79页第五页,共79页。对水泥而言,水量愈多愈好,原因对水泥而言,水量愈多愈好,原因是水泥需要是水泥需要(xyo)(xyo)大于大于0.42(0.42(对对C3SC3S而言,对而言,对C3AC3A则需要则需要(xyo)(xyo)大于大于0.6)0.6)的水量才可以充分水化,况且多余水的水量才可以充分水化,况且多余水还要提供二次水化所用,才能达到膨还要提供二次水化所用,才能达到膨胀填塞的目的,达到抗渗性
5、及其他耐胀填塞的目的,达到抗渗性及其他耐久性的功能。久性的功能。第6页/共79页第六页,共79页。“黄氏致密配比法”可以克服ACI配合比方法(fngf)。依据ACI363“高强度混凝土”的观念,高工作性通常伴随着高拌和水量和高水泥用量的结果,将面临潜在大量变形的危机,使混凝土患上富贵病。需要需要(xyo)说明的几个问题说明的几个问题第7页/共79页第七页,共79页。蒲心诚教授蒲心诚教授蒲心诚教授蒲心诚教授(jioshu)(jioshu)认为认为认为认为 矿物细粉掺和料的掺加对凝胶结构的密实性和品质的提高具有重要意义,这一点(y din)往往被忽略。第8页/共79页第八页,共79页。2 2 2
6、2、中心质假说、中心质假说、中心质假说、中心质假说(ji shu)(ji shu)(ji shu)(ji shu)介绍介绍介绍介绍 把不同尺寸的分散相称为中心质,把把不同尺寸的分散相称为中心质,把连续连续(linx)(linx)相称为介质。如钢筋、相称为介质。如钢筋、集料、纤维等称为大中心质;水化产集料、纤维等称为大中心质;水化产物称为介质;少量空气和水称为负中物称为介质;少量空气和水称为负中心质。心质。第9页/共79页第九页,共79页。各级中心质和介质之间存在过渡层,中心质以外各级中心质和介质之间存在过渡层,中心质以外(ywi)(ywi)所存在的组成、结构和性能的变异范围都属所存在的组成、结
7、构和性能的变异范围都属于过渡层。于过渡层。第10页/共79页第十页,共79页。各级中心质和介质都存在相互各级中心质和介质都存在相互的效应,称为的效应,称为“中心质效应中心质效应”。例如混凝土中的集料就是大中心例如混凝土中的集料就是大中心质,它对周围介质所产生的吸附、质,它对周围介质所产生的吸附、化合化合(huh)(huh)、机械咬合、粘接、机械咬合、粘接、稠化、强化、晶核作用、晶体取稠化、强化、晶核作用、晶体取向、晶体连生等一切物理、化学、向、晶体连生等一切物理、化学、物理化学的效应均称为物理化学的效应均称为“大中心大中心质效应质效应”,效应所能达到的范围,效应所能达到的范围称之为称之为“效应
8、圈效应圈”,过渡层是效,过渡层是效应圈的一部分。应圈的一部分。第11页/共79页第十一页,共79页。有利的大中心质效应不仅可改善过有利的大中心质效应不仅可改善过渡层的大小和结构,而且效应圈中的渡层的大小和结构,而且效应圈中的大介质具有大中心质的某些性质,增大介质具有大中心质的某些性质,增加有利的效应,减少加有利的效应,减少(jinsho)(jinsho)不利不利的效应,对改善混凝土的宏观行为能的效应,对改善混凝土的宏观行为能起重要的作用。起重要的作用。第12页/共79页第十二页,共79页。中心质假说早就提出,但不能对传统混凝土结构进行中心质假说早就提出,但不能对传统混凝土结构进行中心质假说早就
9、提出,但不能对传统混凝土结构进行中心质假说早就提出,但不能对传统混凝土结构进行(jnxng)(jnxng)很好的解释;但对高性能混凝土的解释很有说服很好的解释;但对高性能混凝土的解释很有说服很好的解释;但对高性能混凝土的解释很有说服很好的解释;但对高性能混凝土的解释很有说服力,为越来越多的学者接受。力,为越来越多的学者接受。力,为越来越多的学者接受。力,为越来越多的学者接受。第13页/共79页第十三页,共79页。HPC HPC HPC HPC按照中心质假说属次中心质的未水化水泥颗粒、粉按照中心质假说属次中心质的未水化水泥颗粒、粉按照中心质假说属次中心质的未水化水泥颗粒、粉按照中心质假说属次中心
10、质的未水化水泥颗粒、粉煤灰颗粒(煤灰颗粒(煤灰颗粒(煤灰颗粒(H H H H粒子)属于次介质的水泥凝胶(粒子)属于次介质的水泥凝胶(粒子)属于次介质的水泥凝胶(粒子)属于次介质的水泥凝胶(L L L L粒子)和属粒子)和属粒子)和属粒子)和属于负中心质的毛细孔组成水泥石。以下三点解释很重要于负中心质的毛细孔组成水泥石。以下三点解释很重要于负中心质的毛细孔组成水泥石。以下三点解释很重要于负中心质的毛细孔组成水泥石。以下三点解释很重要:从强度的角度看孔隙率一定时,从强度的角度看孔隙率一定时,从强度的角度看孔隙率一定时,从强度的角度看孔隙率一定时,H/LH/LH/LH/L粒子比值粒子比值粒子比值粒子
11、比值(bzh)(bzh)(bzh)(bzh)越大,水泥石强度越高;但有个最佳值,超过后随其提高越大,水泥石强度越高;但有个最佳值,超过后随其提高越大,水泥石强度越高;但有个最佳值,超过后随其提高越大,水泥石强度越高;但有个最佳值,超过后随其提高而下降。而下降。而下降。而下降。第14页/共79页第十四页,共79页。在一定范围内,在一定范围内,H/LH/L最佳值随孔隙率下降而最佳值随孔隙率下降而提高。也就是说在次中心质的尺度上,一提高。也就是说在次中心质的尺度上,一定量的孔隙率需要一定量的次中心质以形定量的孔隙率需要一定量的次中心质以形成足够的效应圈,起到效应叠加的作用成足够的效应圈,起到效应叠加
12、的作用(zuyng)(zuyng),改善次介质。,改善次介质。第15页/共79页第十五页,共79页。在水胶比很低的高性能混凝土在水胶比很低的高性能混凝土中水泥石的孔隙率很低,在一中水泥石的孔隙率很低,在一定的定的H/LH/L粒子比值下,强度粒子比值下,强度(qingd)(qingd)随孔隙率的减少而提随孔隙率的减少而提高。因此,尽管水泥的水化程高。因此,尽管水泥的水化程度比较低,水泥石中保留了很度比较低,水泥石中保留了很大的大的H/LH/L粒子比值,但与很低的粒子比值,但与很低的孔隙率和良好的孔结构相配合孔隙率和良好的孔结构相配合形成微结构,可获得高强度形成微结构,可获得高强度(qingd)(
13、qingd)。第16页/共79页第十六页,共79页。3 3 3 3、低水胶比带来了什么、低水胶比带来了什么、低水胶比带来了什么、低水胶比带来了什么(shn me)(shn me)(shn me)(shn me)?首先,需要说明的是低水胶比并不意味着低水灰比,首先,需要说明的是低水胶比并不意味着低水灰比,首先,需要说明的是低水胶比并不意味着低水灰比,首先,需要说明的是低水胶比并不意味着低水灰比,由于掺用了矿物细粉掺合料,胶凝材料的组分不再由于掺用了矿物细粉掺合料,胶凝材料的组分不再由于掺用了矿物细粉掺合料,胶凝材料的组分不再由于掺用了矿物细粉掺合料,胶凝材料的组分不再(b(b zi)zi)只有水
14、泥,而是水泥和矿物细粉掺合料共同组成。只有水泥,而是水泥和矿物细粉掺合料共同组成。只有水泥,而是水泥和矿物细粉掺合料共同组成。只有水泥,而是水泥和矿物细粉掺合料共同组成。第17页/共79页第十七页,共79页。低水胶比带来的影响低水胶比带来的影响低水胶比带来的影响低水胶比带来的影响(y(y ngxingxi ng)ng)反映在:反映在:反映在:反映在:1.1.结构密实、孔隙率低;结构密实、孔隙率低;2.2.保证了混凝土的强度保证了混凝土的强度(qingd),尤其是,尤其是长期强度长期强度(qingd);3.3.使混凝土走出单纯依靠水泥和高水泥用量使混凝土走出单纯依靠水泥和高水泥用量的误区,逐渐形
15、成合理结构的胶凝材料组的误区,逐渐形成合理结构的胶凝材料组成;成;第18页/共79页第十八页,共79页。4.4.使水化物的组成、结构和形貌发生使水化物的组成、结构和形貌发生使水化物的组成、结构和形貌发生使水化物的组成、结构和形貌发生(fshng)(fshng)了变化;了变化;了变化;了变化;5.5.使水泥基材料的水化进程发生使水泥基材料的水化进程发生使水泥基材料的水化进程发生使水泥基材料的水化进程发生(fshng)(fshng)很大变化;很大变化;很大变化;很大变化;6.6.从根本上提升了混凝土耐久性。从根本上提升了混凝土耐久性。从根本上提升了混凝土耐久性。从根本上提升了混凝土耐久性。第19页
16、/共79页第十九页,共79页。用用“水胶比水胶比”替换替换“水灰比水灰比”标志标志(biozh)着混凝土技术开始从传统理着混凝土技术开始从传统理念向现代理念过渡,意味着混凝土高念向现代理念过渡,意味着混凝土高性能的进程开始进行。性能的进程开始进行。第20页/共79页第二十页,共79页。4 4 4 4、超细粉在混凝土中的功能、超细粉在混凝土中的功能、超细粉在混凝土中的功能、超细粉在混凝土中的功能(gngnng)(gngnng)(gngnng)(gngnng)和机理和机理和机理和机理填充(tinchng)效应流化效应增强效应耐久性效应第21页/共79页第二十一页,共79页。(1 1)超细粉的填充)
17、超细粉的填充(tinchng)(tinchng)效应效应图图2-1 2-1 超细粉的填充超细粉的填充(tinchng)(tinchng)效应效应第22页/共79页第二十二页,共79页。图图2-2 2-2 粒子组合粒子组合(zh)(zh)与空隙率的变化与空隙率的变化 第23页/共79页第二十三页,共79页。(2 2)超细粉的流化效应)超细粉的流化效应水胶比水胶比29%29%,外掺萘系高效,外掺萘系高效(o xio)(o xio)减减水剂水剂NF0.9%NF0.9%,测定净浆流动性,测定净浆流动性水泥:超细粉水泥:超细粉超细粉品种超细粉品种100100:0 09595:5 59090:101080
18、80:20207070:3030100%100%超细粉超细粉*不掺不掺NFNF掺掺NFNFNZNZ(7000cm7000cm2 2/g/g)/255255242242不流不流动动不流动不流动 不流动不流动不流不流动动BFSBFS(6820cm6820cm2 2/g/g)/2602602652652702702802808080285285PSPS(6800cm6800cm2 2/g/g)/2652652702702752752852858585280280NZ-SFNZ-SF/250250260260170170不流动不流动NZ-NZ-BFSBFS(7000cm7000cm2 2/g/g)/2
19、65265258258246246215215水泥水泥(2800cm2800cm2 2/g/g)240240/第24页/共79页第二十四页,共79页。图图2-3 2-3 高效高效(o xio)(o xio)减水剂固定掺量(减水剂固定掺量(0.9%0.9%)超细粉掺量对浆体流动性的影响)超细粉掺量对浆体流动性的影响第25页/共79页第二十五页,共79页。不同不同不同不同(b tn(b tn)减水剂掺量下的净浆流动度减水剂掺量下的净浆流动度减水剂掺量下的净浆流动度减水剂掺量下的净浆流动度 NO.NO.胶结材料的组成胶结材料的组成(%)高效减水剂掺量(高效减水剂掺量(%)0.40.40.50.50.
20、60.60.70.70.80.81 1水泥水泥1001001291291381381551551901902352352 2水泥水泥8080,矿渣,矿渣20201251251361361851852302302652653 3水泥水泥8080,磷渣,磷渣20201321321701702152152502502702704 4水泥水泥8080,沸石,沸石2020/130130195195237237第26页/共79页第二十六页,共79页。图图图图2-4 2-4 2-4 2-4 双重的双电层作用水泥双重的双电层作用水泥双重的双电层作用水泥双重的双电层作用水泥(shun)(shun)(shun)(
21、shun)易于分易于分易于分易于分散散散散 第27页/共79页第二十七页,共79页。图图图图2-5 2-5 2-5 2-5 胶凝材料胶凝材料胶凝材料胶凝材料(cilio)(cilio)(cilio)(cilio)的分散状态的分散状态的分散状态的分散状态第28页/共79页第二十八页,共79页。(3 3 3 3)超细粉的强度)超细粉的强度)超细粉的强度)超细粉的强度(qingd)(qingd)(qingd)(qingd)效应效应效应效应NO.NO.W/BW/B单方混凝土材料用量(单方混凝土材料用量(Kg/mKg/m3 3)水泥水泥水水超细粉超细粉砂砂碎石碎石高效减水剂高效减水剂1 14242400
22、400168168/800800100010008 82 2424234034016816860MK60MK800800100010008.88.83 3424234034016816860SF60SF800800100010001010NO.NO.混凝土拌合物性能混凝土拌合物性能抗压强度(抗压强度(MPaMPa)3d3d7d7d28d28d1 1坍落度坍落度19cm19cm,泌水,板结,泌水,板结20.120.1(100100%)35.335.3(100%100%)37.437.4(100%100%)2 2坍落度坍落度16cm16cm,稍泌水,无板结,稍泌水,无板结28.528.5(1421
23、42%)47.747.7(135%135%)61.161.1(163%163%)3 3坍落度坍落度5cm5cm,无泌水,板结,无泌水,板结26.426.4(131131%)42.342.3(120%120%)52.452.4(140%140%)第29页/共79页第二十九页,共79页。(4 4 4 4)超细粉的耐久性效应)超细粉的耐久性效应)超细粉的耐久性效应)超细粉的耐久性效应(xioyng)(xioyng)(xioyng)(xioyng)n n含含含含MKMKMKMK(偏高岭土超细粉(偏高岭土超细粉(偏高岭土超细粉(偏高岭土超细粉)15%)15%)15%)15%的混凝土的混凝土的混凝土的混凝
24、土56d56d56d56d导电量,导电量,导电量,导电量,比基准混凝土明显下降比基准混凝土明显下降比基准混凝土明显下降比基准混凝土明显下降(xijing)(xijing)(xijing)(xijing),约为基准混凝,约为基准混凝,约为基准混凝,约为基准混凝土导电量一半左右。说明掺入超细粉混凝土耐久性土导电量一半左右。说明掺入超细粉混凝土耐久性土导电量一半左右。说明掺入超细粉混凝土耐久性土导电量一半左右。说明掺入超细粉混凝土耐久性提高。提高。提高。提高。W/BW/B(%)代号代号ASTMC1202 6hASTMC1202 6h总导电量(库伦)总导电量(库伦)28d28d56d56d3030纯水
25、泥纯水泥1751175112841284MKMK(15%15%)8748747177174040纯水泥纯水泥2660266021932193MKMK(15%15%)15001500123412345050纯水泥纯水泥3296329627002700MKMK(15%15%)1950195014501450第30页/共79页第三十页,共79页。n n以往在高性能混凝土研究中忽略以往在高性能混凝土研究中忽略了材料颗粒级配、粒度分布的问了材料颗粒级配、粒度分布的问题,特别是粉体材料的粒度分布题,特别是粉体材料的粒度分布未引起足够的重视未引起足够的重视(zhngsh)(zhngsh)。这样配制的混凝土中
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