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1、第第04章章 混凝土混凝土3第第 2页页4.8 特种水泥混凝土特种水泥混凝土n普通水泥混凝土在某些环境下难以满足要求：普通水泥混凝土在某些环境下难以满足要求： n在侵蚀介质环境中使用时难以满足抗侵蚀性要求；用于冲在侵蚀介质环境中使用时难以满足抗侵蚀性要求；用于冲蚀环境中的水工结构物时难以达到较高的防水、抗溶蚀性蚀环境中的水工结构物时难以达到较高的防水、抗溶蚀性能及抗冲耐磨性；在承受冲击与疲劳荷载作用时表现出抗能及抗冲耐磨性；在承受冲击与疲劳荷载作用时表现出抗折强度太低和脆性严重的缺陷；过大的自重难以满足大跨折强度太低和脆性严重的缺陷；过大的自重难以满足大跨度结构等对材料高比强度的要求。度结构等
2、对材料高比强度的要求。 n改善普通水泥混凝土性能的措施：改善普通水泥混凝土性能的措施：n掺入纤维制成纤维混凝土；掺入纤维制成纤维混凝土；n掺入聚合物制成树脂混凝土或聚合物改性混凝土；掺入聚合物制成树脂混凝土或聚合物改性混凝土；n用单体或聚合物浸用单体或聚合物浸渍渍混凝土表面制备聚合物浸渍混凝土；混凝土表面制备聚合物浸渍混凝土；n采用特殊集料配制具有某些物理力学特性的水泥混凝土；采用特殊集料配制具有某些物理力学特性的水泥混凝土；n掺加粉煤灰等混合材料在改善混凝土某些性能。掺加粉煤灰等混合材料在改善混凝土某些性能。n与普通混凝土相比，这些混凝土的某些性能有十分显著的与普通混凝土相比，这些混凝土的某
3、些性能有十分显著的改善，而且更适合于某些特种环境，称之为改善，而且更适合于某些特种环境，称之为特种混凝土特种混凝土。第第 3页页特种混凝土的类别特种混凝土的类别 n根据混凝土的组分与结构不同，可分为：根据混凝土的组分与结构不同，可分为：n轻集料混凝土、多孔混凝土、水泥粉煤灰混凝土、轻集料混凝土、多孔混凝土、水泥粉煤灰混凝土、特细砂混凝土、纤维增强混凝土、聚合物混凝土、特细砂混凝土、纤维增强混凝土、聚合物混凝土、硅酸盐混凝土等。硅酸盐混凝土等。n根据混凝土的流动性分为：根据混凝土的流动性分为：n超干硬混凝土、流态混凝土、自流平和自密实混超干硬混凝土、流态混凝土、自流平和自密实混凝土等；凝土等；n
4、根据硬化混凝土的环境适应性能分为：根据硬化混凝土的环境适应性能分为：n高强混凝土、高性能混凝土、耐海水混凝土、耐高强混凝土、高性能混凝土、耐海水混凝土、耐酸混凝土、耐磨耗混凝土、耐热混凝土等；酸混凝土、耐磨耗混凝土、耐热混凝土等；第第 4页页n根据混凝土的结构特性不同，分为：根据混凝土的结构特性不同，分为：n大体积混凝土、引气混凝土、膨胀混凝土、透水大体积混凝土、引气混凝土、膨胀混凝土、透水性混凝土等；性混凝土等；n根据在工程中的使用功能不同，分为：根据在工程中的使用功能不同，分为：n道路混凝土、装饰混凝土、绿化混凝土等；道路混凝土、装饰混凝土、绿化混凝土等；n根据施工方法不同，分为：根据施工
5、方法不同，分为：n预拌混凝土、碾压混凝土、水下浇筑混凝土、冬预拌混凝土、碾压混凝土、水下浇筑混凝土、冬季施工混凝土、夏季施工混凝土、喷射混凝土、季施工混凝土、夏季施工混凝土、喷射混凝土、真空脱水混凝土、预填集料混凝土等。真空脱水混凝土、预填集料混凝土等。 第第 5页页4.8.1 纤维增强混凝土纤维增强混凝土 n纤维增强混凝土纤维增强混凝土简称纤维混凝土简称纤维混凝土。是由水泥混凝土。是由水泥混凝土为基材与不连续而分散的纤维为增强材料所组成的为基材与不连续而分散的纤维为增强材料所组成的一种复合材料。常作为增强材料的纤维有一种复合材料。常作为增强材料的纤维有钢纤维、钢纤维、玻璃纤维、合成纤维和天然
6、纤维玻璃纤维、合成纤维和天然纤维等。等。 第第 6页页1.钢纤维的构造与性能钢纤维的构造与性能 n钢纤维混凝土用钢纤维，主要是采用钢纤维混凝土用钢纤维，主要是采用碳钢碳钢加工制成加工制成的纤维，对长期处于受潮条件的混凝土，亦有采用的纤维，对长期处于受潮条件的混凝土，亦有采用不锈钢加工制成的纤维。不锈钢加工制成的纤维。n钢纤维的尺寸主要由强化效果和施工难易性决定。钢纤维的尺寸主要由强化效果和施工难易性决定。n钢纤维太粗或太短，其强化效果较差；如过长或过细，施钢纤维太粗或太短，其强化效果较差；如过长或过细，施工时不易拌和、易结团。工时不易拌和、易结团。n为了增加钢纤维和混凝土之间的粘结力，可用增加
7、纤维表为了增加钢纤维和混凝土之间的粘结力，可用增加纤维表面积的方法，将其加工为面积的方法，将其加工为异形纤维异形纤维，如波形、哑铃形、端，如波形、哑铃形、端部带弯钩等形状。部带弯钩等形状。n钢纤维的几何特征，通常用钢纤维的几何特征，通常用长径比长径比表示，即纤维的表示，即纤维的长度与截面当量直径之比。一般纤维的长径比约在长度与截面当量直径之比。一般纤维的长径比约在30150的范围内。一般钢纤维直径为的范围内。一般钢纤维直径为0.250.75mm，长度约为长度约为2060mm。 第第 7页页2.钢纤维混凝土的性能钢纤维混凝土的性能 n钢纤维的掺量以钢纤维的掺量以纤维体积率纤维体积率表示。当钢纤维
8、的形状和尺寸在表示。当钢纤维的形状和尺寸在适合范围内，钢纤维混凝土的强度，随纤维体积率和长径比适合范围内，钢纤维混凝土的强度，随纤维体积率和长径比增加而增加。钢纤维体积率通常为增加而增加。钢纤维体积率通常为0.52.0。n圆形截面钢纤维，直径为圆形截面钢纤维，直径为0.30.6mm，长度为，长度为2040mm，掺量为掺量为2的钢纤维混凝土与普通混凝土比较，见下表。的钢纤维混凝土与普通混凝土比较，见下表。 第第 8页页4.8.2 高性能混凝土高性能混凝土 n高性能混凝土高性能混凝土(High Performance Concrete，简写，简写HPC) 。n许多国家都由国家列项，投入了大量的人力
9、、物力许多国家都由国家列项，投入了大量的人力、物力和材力对高性能混凝土进行研究。和材力对高性能混凝土进行研究。 n1989年加拿大政府成立了关于高性能混凝土（年加拿大政府成立了关于高性能混凝土（HPC）的情）的情报网；报网；n美国美国NSF投资数千万美元，集中了美国著名的混凝土科学投资数千万美元，集中了美国著名的混凝土科学专家，建立了高性能水泥基复合材料研究中心，主攻高性专家，建立了高性能水泥基复合材料研究中心，主攻高性能；能；n1990年年5月在美国马里兰州月在美国马里兰州Gaithersburg城，由美国城，由美国NSF和和ACI主办了关于高性能混凝土的讨论会，高性能混凝土就主办了关于高性
10、能混凝土的讨论会，高性能混凝土就是在这次会议上首先提出来的；是在这次会议上首先提出来的；n1994年在新加坡举办了第一届年在新加坡举办了第一届“高性能混凝土国际学术讨高性能混凝土国际学术讨论会论会”。第第 9页页n对高性能混凝土有以下几点共识：对高性能混凝土有以下几点共识：n（1）混凝土的使用寿命要长；）混凝土的使用寿命要长；n（2）混凝土应具有较高的体积稳定性；）混凝土应具有较高的体积稳定性；n（3）高性能混凝土应具有良好的施工性能；）高性能混凝土应具有良好的施工性能；n（4）具有一定的强度和密实度，但不一定是高强，）具有一定的强度和密实度，但不一定是高强，亦可以是中、低强度高性能。亦可以是
11、中、低强度高性能。n技术手段：技术手段：n使用新型外加剂和超细矿物质掺合料（超细粉）；使用新型外加剂和超细矿物质掺合料（超细粉）；n降低水灰比、增大坍落度和控制坍落度损失；降低水灰比、增大坍落度和控制坍落度损失；n给予混凝土高的密实度和优异的施工性能。给予混凝土高的密实度和优异的施工性能。第第 10页页4.8.3 高强混凝土高强混凝土 n强度等级为强度等级为C60及其以上的混凝土称为及其以上的混凝土称为高强混凝土高强混凝土（high-strength concrete）。）。 n高强混凝土的特点：高强混凝土的特点：强度高、变形小、耐久性好，强度高、变形小、耐久性好，能适应现代工程结构向高耸、大
12、跨和重载方向发展。能适应现代工程结构向高耸、大跨和重载方向发展。能承受恶劣环境的条件，应用中有较好的综合经济能承受恶劣环境的条件，应用中有较好的综合经济效益。效益。n高强混凝土高强混凝土属高性能混凝土属高性能混凝土。n美国西雅图的美国西雅图的“Two Union Squar”大厦应用了强度高达大厦应用了强度高达135MPa的超高强混凝土，混凝土采用泵送施工，混凝土的超高强混凝土，混凝土采用泵送施工，混凝土坍落度高达坍落度高达25cm，输送管长，输送管长122m，混凝土外面为，混凝土外面为16mm厚的钢管，混凝土混合料由下向上沿钢管挤送，混合料未厚的钢管，混凝土混合料由下向上沿钢管挤送，混合料未
13、经振动，强度达到了设计要求。经振动，强度达到了设计要求。 第第 11页页为使混凝土高强主要可采用的方法为使混凝土高强主要可采用的方法n（1）改善水泥的水化条件）改善水泥的水化条件 n增加水泥中早强和高强的矿物成分的含量。增加水泥中早强和高强的矿物成分的含量。 n提高水泥的磨细度。提高水泥的磨细度。 n（2）掺加各种高聚物）掺加各种高聚物 n（3）增强集料和水泥的粘附性）增强集料和水泥的粘附性 n曾有研究者采用水泥熟料作为混凝土的集料，制成所谓曾有研究者采用水泥熟料作为混凝土的集料，制成所谓“熟料混凝土熟料混凝土”。n还有的研究者采用环氧树脂处理集料表面，亦得到良好的还有的研究者采用环氧树脂处理
14、集料表面，亦得到良好的高强效果。高强效果。 n（4）掺加高效外加剂）掺加高效外加剂 n（5）增加混凝土的密实度）增加混凝土的密实度 n（6）采用纤维增强）采用纤维增强 第第 12页页 4.8.4 水泥粉煤灰混凝土水泥粉煤灰混凝土 n水泥粉煤灰混凝土水泥粉煤灰混凝土是在普通水泥混凝土中掺加粉煤灰以取代是在普通水泥混凝土中掺加粉煤灰以取代部分水泥或细集料的混凝土。部分水泥或细集料的混凝土。n1.粉煤灰的物理性质和质量要求粉煤灰的物理性质和质量要求n粉煤灰特有的粉煤灰特有的球形玻璃微珠球形玻璃微珠（图）（图）第第 13页页n火山灰效应：火山灰效应：粉煤灰在形成过程中产生的大量非晶相玻璃体粉煤灰在形成
15、过程中产生的大量非晶相玻璃体中含有较高比例的活性中含有较高比例的活性SiO2 和和Al203，它们能够与水泥的水化，它们能够与水泥的水化产物产生有利于内部结构改善的火山灰反应，这不仅会使粉产物产生有利于内部结构改善的火山灰反应，这不仅会使粉煤灰产生明显的胶凝性，也使水泥的活性得以充分发挥，从煤灰产生明显的胶凝性，也使水泥的活性得以充分发挥，从而表现出较强的火山灰效应。而表现出较强的火山灰效应。 n微集料效应：微集料效应：粉煤灰中通常含有大量强度高、堆积状态稳定粉煤灰中通常含有大量强度高、堆积状态稳定的玻璃微珠颗粒，当其嵌固于水泥混凝土内部结构中时，不的玻璃微珠颗粒，当其嵌固于水泥混凝土内部结构
16、中时，不仅可以改善其构成颗粒的级配，还可提高水泥浆基体的强度仅可以改善其构成颗粒的级配，还可提高水泥浆基体的强度和耐久性，从而产生有利于混凝土结构的微集料效应。和耐久性，从而产生有利于混凝土结构的微集料效应。n形态减水效应：形态减水效应：由于粉煤灰具有上述结构及性能特点，使其由于粉煤灰具有上述结构及性能特点，使其在水泥混凝土中能够发挥某些特殊的作用。当粉煤灰掺加到在水泥混凝土中能够发挥某些特殊的作用。当粉煤灰掺加到水泥混凝土中后，其特殊的球形物理状态可在混凝土中产生水泥混凝土中后，其特殊的球形物理状态可在混凝土中产生滚珠作用，使新拌混凝土具有更高的流动性，这赋予了水泥滚珠作用，使新拌混凝土具有
17、更高的流动性，这赋予了水泥粉煤灰混凝土具有明显的形态减水效应。粉煤灰混凝土具有明显的形态减水效应。 第第 14页页n粉煤灰的品质取决于所燃煤的品种、烧结程度和形粉煤灰的品质取决于所燃煤的品种、烧结程度和形成状态等因素。成状态等因素。n有些粉煤灰的有些粉煤灰的CaO含量高于含量高于10，通常将其称为，通常将其称为高钙粉煤高钙粉煤灰灰(C级灰级灰)。它多呈黄色至浅黄色，除具有火山灰活性外，。它多呈黄色至浅黄色，除具有火山灰活性外，同时还具有自硬性。同时还具有自硬性。n有些粉煤灰的氧化钙含量较低，被称为有些粉煤灰的氧化钙含量较低，被称为低钙粉煤灰低钙粉煤灰(F级级灰灰)，它常呈灰色或暗灰色，它虽然具
18、有火山灰活性，但，它常呈灰色或暗灰色，它虽然具有火山灰活性，但不具有自硬性。不具有自硬性。n有些电厂在燃煤过程中会添加部分石灰石粉以达到脱硫的有些电厂在燃煤过程中会添加部分石灰石粉以达到脱硫的目的，这也使粉煤灰的目的，这也使粉煤灰的CaO含量较高，但一般不认为是高含量较高，但一般不认为是高钙粉煤灰，常将其称为钙粉煤灰，常将其称为“增钙粉煤灰增钙粉煤灰”或或“改性粉煤灰改性粉煤灰”。 n我国的粉煤灰多为低钙粉煤灰，其密度一般为我国的粉煤灰多为低钙粉煤灰，其密度一般为1.952.40g/cm3，干松堆积密度为，干松堆积密度为550800kg/m3。第第 15页页nGB1596-91用于水泥和混凝土
19、中的粉煤灰用于水泥和混凝土中的粉煤灰，根，根据细度、需水量比、烧失量、含水量和三氧化硫含据细度、需水量比、烧失量、含水量和三氧化硫含量等指标将粉煤灰划分为量等指标将粉煤灰划分为，个级别。个级别。指指 标标级级 别别I I级级IIII级级级级细度（细度（0.045mm0.045mm方孔筛筛余）（），方孔筛筛余）（），不大于不大于121220204545需水量比（），不大于需水量比（），不大于9595105105115115烧失量烧失量(%)(%)，不大于，不大于5 58 81515含水量含水量(%)(%)，不大于，不大于1 11 1三氧化硫三氧化硫(%)(%)，不大于，不大于3 33 33 3第
20、第 16页页2.粉煤灰在混凝土中的应用粉煤灰在混凝土中的应用n用粉煤灰水泥混凝土可配制多种具有特殊性能的混凝土，如：用粉煤灰水泥混凝土可配制多种具有特殊性能的混凝土，如：n高性能混凝土、高强混凝土、泵送混凝土、大体积混凝土、抗渗混凝高性能混凝土、高强混凝土、泵送混凝土、大体积混凝土、抗渗混凝土、碾压混凝土、水下混凝土、抗软水和抗硫酸盐侵蚀混凝土等。土、碾压混凝土、水下混凝土、抗软水和抗硫酸盐侵蚀混凝土等。 粉煤灰取代水泥的最大限量粉煤灰取代水泥的最大限量 混凝土种类混凝土种类粉煤灰取代水泥最大限量粉煤灰取代水泥最大限量(%)(%)硅酸盐水泥硅酸盐水泥普通水普通水泥泥矿渣水泥矿渣水泥火山灰水泥火
21、山灰水泥预应力钢筋混凝土预应力钢筋混凝土252515151010 钢筋混凝土、高强混凝土、钢筋混凝土、高强混凝土、耐冻混凝土、蒸养混凝土耐冻混凝土、蒸养混凝土3030252520201515中、低强度混凝土、泵送混中、低强度混凝土、泵送混凝土、大体积混凝土、地下凝土、大体积混凝土、地下和水下混凝土和水下混凝土5050404030302020碾压混凝土碾压混凝土6565555545453535第第 17页页3.水泥粉煤灰混凝土配合比设计的基本要求水泥粉煤灰混凝土配合比设计的基本要求 n在配合比设计中必须以满足在配合比设计中必须以满足强度等级、和易性与耐强度等级、和易性与耐久性要求久性要求为基本前
22、提，并适当考虑对为基本前提，并适当考虑对施工工艺和施施工工艺和施工成本工成本的影响。的影响。n水泥粉煤灰混凝土的配合比设计通常采用水泥粉煤灰混凝土的配合比设计通常采用绝对体积绝对体积法法计算。计算。 n掺粉煤灰混凝土的配比设计应掺粉煤灰混凝土的配比设计应以不掺粉煤灰时的混以不掺粉煤灰时的混凝土配合比为基准凝土配合比为基准，再根据不同使用的情况，采用，再根据不同使用的情况，采用等量取代法、超量取代法或外加法选择粉煤灰的掺等量取代法、超量取代法或外加法选择粉煤灰的掺量。量。n等量取代法等量取代法是指利用所掺加粉煤灰取代等数量的水泥；是指利用所掺加粉煤灰取代等数量的水泥；n外加法外加法是指所加粉煤灰
23、全部用来取代等体积的细集料；是指所加粉煤灰全部用来取代等体积的细集料；n超量取代法超量取代法是以所掺加的部分粉煤灰取代等体积水泥，而是以所掺加的部分粉煤灰取代等体积水泥，而剩余部分则取代等体积的细集料。剩余部分则取代等体积的细集料。第第 18页页粉煤灰超量系数粉煤灰超量系数 n粉煤灰在混凝土中超量取代水泥的原则：粉煤灰在混凝土中超量取代水泥的原则：就是掺加就是掺加粉煤灰后混凝土应达到相应基准混凝土的强度等级粉煤灰后混凝土应达到相应基准混凝土的强度等级及流动性指标。及流动性指标。n所掺入粉煤灰量与所取代水泥量的质量之比称为所掺入粉煤灰量与所取代水泥量的质量之比称为粉粉煤灰超量系数煤灰超量系数。
24、粉煤灰等级粉煤灰等级超量系数超量系数K KI I1.11.11.41.4IIII1.31.31.71.71.51.52.02.0第第 19页页4.等量取代法配合比计算等量取代法配合比计算P139 n(1)根据基准混凝土中各材料的用量根据基准混凝土中各材料的用量C0、W0、S0、G0选定与基选定与基准混凝土相同或稍低的水灰比；准混凝土相同或稍低的水灰比； n(2)根据确定的粉煤灰等量取代水泥率根据确定的粉煤灰等量取代水泥率(f）和基准混凝土水）和基准混凝土水泥用量泥用量(C0)，按下式计算粉煤灰用量，按下式计算粉煤灰用量(F)和水泥用量（和水泥用量（C）：）： FC0f () CC0Fn(3)粉
25、煤灰混凝土的用水量粉煤灰混凝土的用水量(W)：n (4)水泥和粉煤灰的浆体体积水泥和粉煤灰的浆体体积(VP)：00WWCFC()PcfCFVW第第 20页页n(5)砂和石子的总体积砂和石子的总体积(VA)： VA1000（1）VP 式中式中 混凝土含气量百分数（）混凝土含气量百分数（）n(6)选用与基准混凝土相同或稍低的砂率（选用与基准混凝土相同或稍低的砂率（SP），则粉煤灰混），则粉煤灰混凝土的砂凝土的砂(S)和石子和石子(G)的用量可解下列方程求得：的用量可解下列方程求得：n式中式中 s 砂的颗粒密度（砂的颗粒密度（g/cm3）；）； g 石子的颗粒密度（石子的颗粒密度（g/cm3）。）。
26、n(7) 1m3粉煤灰混凝土中各材料用量为：粉煤灰混凝土中各材料用量为：C、F、W、S、G。然后再通过试验对其配比进行调整，以满足工程设计要求。然后再通过试验对其配比进行调整，以满足工程设计要求。AsgSGVPSSSG第第 21页页5.超量取代法配合比计算超量取代法配合比计算P140 n(1)根据基准混凝土的各种材料用量根据基准混凝土的各种材料用量(C0、W0、S0、G0），选），选取粉煤灰取代水泥率取粉煤灰取代水泥率(f ）和超量系数）和超量系数(K) 。 n(2)粉煤灰取代水泥量粉煤灰取代水泥量(F)、总掺量、总掺量(Ft)及超量部分质量及超量部分质量(Fe)： F C0f () FtKF
27、 Fe（K1）Fn (3)水泥的质量水泥的质量(C)： CC0Fn (4)调整后砂的质量调整后砂的质量(Se)：n(5) 1m3粉煤灰混凝土各种材料用量为：粉煤灰混凝土各种材料用量为：C、Ft、W0、Se、G0。 0eesfFSS第第 22页页6. 外加法配合比计算外加法配合比计算P140n(1)根据基准混凝土计算出的各种材料用量根据基准混凝土计算出的各种材料用量(C0、W0、S0、G0)，选定外加粉煤灰掺入率，选定外加粉煤灰掺入率( fm）。）。 n(2)外加粉煤灰的质量外加粉煤灰的质量(Fm)，按下式计算：，按下式计算： n(3)调整后砂的质量调整后砂的质量(Sm)： n(4) 1m3粉煤
28、灰混凝土中各种材料用量为：粉煤灰混凝土中各种材料用量为：C0、Fm, Sm, W0、G0。 0mmFCf(%)0mmsfFSS第第 23页页4.8.5 轻集料混凝土轻集料混凝土 n轻集料混凝土轻集料混凝土是指用轻粗集料、轻砂（或普是指用轻粗集料、轻砂（或普通砂）等为集料配制而成的干表观密度不大通砂）等为集料配制而成的干表观密度不大于于1950kg/m3的水泥混凝土。的水泥混凝土。n全部由轻（粗、细）集料配制而成的混凝土称为全部由轻（粗、细）集料配制而成的混凝土称为全轻混凝土全轻混凝土；n由普通砂（或部分轻砂）及轻粗集料配制而成的由普通砂（或部分轻砂）及轻粗集料配制而成的混凝土称为混凝土称为砂轻
29、混凝土砂轻混凝土。n用轻粗集料、水泥和水配制而成的混凝土称为用轻粗集料、水泥和水配制而成的混凝土称为无无砂大孔轻集料混凝土砂大孔轻集料混凝土。第第 24页页1.轻集料的种类和技术性质轻集料的种类和技术性质 n轻集料轻集料是指堆积密度不大于是指堆积密度不大于1100kg/m3的轻粗集料或的轻粗集料或堆积密度不大于堆积密度不大于1200kg/m3的轻细集料。的轻细集料。 n按照轻集料的按照轻集料的强度强度可分为：可分为：n普通轻集料：普通轻集料：强度低于强度低于25MPa的轻粗集料；的轻粗集料；n高强轻集料：高强轻集料：指强度不低于指强度不低于25MPa的轻粗集料。的轻粗集料。n按照轻集料的按照轻
30、集料的堆积密度堆积密度可分为：可分为：n普通轻集料：普通轻集料：堆积密度为堆积密度为5101100kg/m3的轻粗集料；的轻粗集料；n超轻集料：超轻集料：堆积密度不大于堆积密度不大于500kg/m3的轻粗集料。的轻粗集料。 n轻集料的技术性主要包括颗粒级配、堆积密度、筒轻集料的技术性主要包括颗粒级配、堆积密度、筒压强度与强度等级、吸水率、软化系数、粒型系数压强度与强度等级、吸水率、软化系数、粒型系数和有害物质含量等。和有害物质含量等。 第第 25页页（1）轻集料的颗粒级配）轻集料的颗粒级配 n540mm，531.5mm粒级的轻集料主要适用于配制结构保温用粒级的轻集料主要适用于配制结构保温用混凝
31、土；混凝土；520mm，516mm粒级的轻集料主要适用于结构用混粒级的轻集料主要适用于结构用混凝土；凝土；510mm粒级的轻集料主要适用于生产混凝土空心砌块；粒级的轻集料主要适用于生产混凝土空心砌块；1016mm粒级的轻集料属单粒级级配，主要用于无砂大孔混凝土。粒级的轻集料属单粒级级配，主要用于无砂大孔混凝土。 第第 26页页（2）轻集料的颗粒强度）轻集料的颗粒强度 n测定方法主要有两种：测定方法主要有两种：n筒压强度法：筒压强度法：将将1020mm的轻集料装入标准承的轻集料装入标准承压筒中，以集料被压入压筒中，以集料被压入20mm深时的平均抵抗应深时的平均抵抗应力作为筒压强度值。力作为筒压强
32、度值。n强度等级法：强度等级法：按规定的配合比制成混凝土（或砂按规定的配合比制成混凝土（或砂浆）试件，以所检验轻集料混凝土强度来确定轻浆）试件，以所检验轻集料混凝土强度来确定轻集料强度等级。集料强度等级。n在工程实际中进行配比设计时，多采用在工程实际中进行配比设计时，多采用以筒以筒压强度法为主，以强度等级法为辅压强度法为主，以强度等级法为辅的方法来的方法来确定或检验轻集料的颗粒强度。确定或检验轻集料的颗粒强度。 第第 27页页第第 28页页第第 29页页（3）轻集料的吸水率）轻集料的吸水率 n混凝土用轻集料的吸水率混凝土用轻集料的吸水率一般是指其一般是指其1h吸水率吸水率。 n施工中必须对轻集
33、料进行饱和预湿尤其是采用泵送混凝土时。施工中必须对轻集料进行饱和预湿尤其是采用泵送混凝土时。第第 30页页（4）轻集料的粒型系数）轻集料的粒型系数 n粒型系数粒型系数是表征轻粒集料外观几何特征的技术指标。是表征轻粒集料外观几何特征的技术指标。它可用轻粗集料颗粒的长向最大尺寸与中间截面最它可用轻粗集料颗粒的长向最大尺寸与中间截面最小尺寸的比值来表示。常用轻粗集料的粒型有三类：小尺寸的比值来表示。常用轻粗集料的粒型有三类： n圆球型。圆球型。如粉煤灰陶粒、粘土陶粒和页岩陶粒等；如粉煤灰陶粒、粘土陶粒和页岩陶粒等；n普通型。普通型。如页岩陶粒、大颗粒膨胀珍珠岩等；如页岩陶粒、大颗粒膨胀珍珠岩等；n碎
34、石型。碎石型。如破碎浮石、自燃煤矸石、煤渣或页岩陶粒。如破碎浮石、自燃煤矸石、煤渣或页岩陶粒。第第 31页页2.轻集料混凝土的强度等级与密度等级轻集料混凝土的强度等级与密度等级 n依据轻集料混凝土的依据轻集料混凝土的立方体抗压强度标准值立方体抗压强度标准值划分强度等级：划分强度等级：nLC5.0, LC7.5,LC10，LC15，LC20，LC25，LC30，LC35，LC40，LC45，LC50，LC55和和LC60等等13个级别。个级别。n根据硬化混凝土的干表观密度又可划分为根据硬化混凝土的干表观密度又可划分为14个不同的密度等级。个不同的密度等级。n不同强度等级或密度等级轻集料混凝土的主
35、不同强度等级或密度等级轻集料混凝土的主要用途也有所不同。要用途也有所不同。第第 32页页第第 33页页3.轻集料混凝土的特性及其应用轻集料混凝土的特性及其应用 n（1）具有较高的比强度。）具有较高的比强度。与普通混凝土相比，轻集料混凝土与普通混凝土相比，轻集料混凝土的表观密度明显较小，但其强度却比较接近。当其他因素控的表观密度明显较小，但其强度却比较接近。当其他因素控制较好的情况下，利用高强轻集料可以配制出强度等级为制较好的情况下，利用高强轻集料可以配制出强度等级为LC30以上的轻集料混凝土。以上的轻集料混凝土。n（2）收缩和徐变较大。）收缩和徐变较大。轻集料混凝土的收缩变形要比普通混轻集料混
36、凝土的收缩变形要比普通混凝土大凝土大2050，徐变变形要比普通混凝土大，徐变变形要比普通混凝土大3069，热膨胀系数比普通混凝土小热膨胀系数比普通混凝土小20左右。左右。 n（3）具有优良的保温性能。）具有优良的保温性能。当其表观密度为当其表观密度为1860 kg/m3时，时，相应的导热系数约为相应的导热系数约为0.87 W/(mK)；当表观密度为；当表观密度为1409 kg/m3时，相应的导热系数约为时，相应的导热系数约为0.49 W/(mK)；当其表观密度；当其表观密度为为l000kg/m3时，相应的导热系数下降为约时，相应的导热系数下降为约0.28W（mK）。）。n（4）力学变形性较大。
37、）力学变形性较大。轻集料混凝土的弹性模量较小，一般轻集料混凝土的弹性模量较小，一般为同强度等级普通混凝土的为同强度等级普通混凝土的3070。n（5）具有更好的抗渗性、抗冻性和耐火性。）具有更好的抗渗性、抗冻性和耐火性。 第第 34页页n请观察等量的水倒入等体积陶粒与普通碎石中有何请观察等量的水倒入等体积陶粒与普通碎石中有何区别。区别。 图图4-29 4-29 等量的水倒入等体积陶粒与普通碎石等量的水倒入等体积陶粒与普通碎石放放碎碎石石杯杯放放陶陶粒粒杯杯第第 35页页4.8.6 泵送混凝土泵送混凝土 n泵送混凝土泵送混凝土（pumped concrete）是指混凝土拌合物）是指混凝土拌合物的坍
38、落度不低于的坍落度不低于100 mm并用泵送施工的混凝土。其并用泵送施工的混凝土。其所采用的原材料应符合下列要求：所采用的原材料应符合下列要求： n（1）泵送混凝土应选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、）泵送混凝土应选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥，不宜采用火山灰质矿渣硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥，不宜采用火山灰质硅酸盐水泥；硅酸盐水泥；n（2）泵送混凝土宜采用中砂，其通过）泵送混凝土宜采用中砂，其通过0.315mm筛孔的颗筛孔的颗粒含量不应小于粒含量不应小于15；n（3）泵送混凝土应掺用泵送剂或减水剂，并宜掺用粉煤）泵送混凝土应掺用泵送剂或减水剂，并宜掺用粉煤灰或
39、其他活性矿物掺合料，其质量应符合国家现行有关标灰或其他活性矿物掺合料，其质量应符合国家现行有关标准的规定；准的规定； n（4）粗集料宜采用连续级配，其针片状颗粒含量不宜大）粗集料宜采用连续级配，其针片状颗粒含量不宜大于于10；粗集料的最大粒径与输送管径之比宜符合表；粗集料的最大粒径与输送管径之比宜符合表430规定。规定。第第 36页页粗集料的最大粒径与输送管径之比粗集料的最大粒径与输送管径之比 石子品种石子品种泵送高度泵送高度/m/m粗集料的最大粒径与输送管径之比粗集料的最大粒径与输送管径之比碎石碎石50501:3.01:3.01001001:5.01:5.050501001001:4.01:
40、4.0卵石卵石50501:2.51:2.550501001001:3.01:3.01001001:4.01:4.0第第 37页页n泵送混凝土配合比的计算和试配步骤除应遵泵送混凝土配合比的计算和试配步骤除应遵照普通混凝土的配制规范外，尚应符合下列照普通混凝土的配制规范外，尚应符合下列规定：规定：n泵送混凝土的用水量与水泥和矿物掺合料的总泵送混凝土的用水量与水泥和矿物掺合料的总量之比不宜大于量之比不宜大于0.60；n泵送混凝土的水泥和矿物掺合料的总量不宜小泵送混凝土的水泥和矿物掺合料的总量不宜小于于300 kg/m3；n泵送混凝土的砂率宜为泵送混凝土的砂率宜为3545；n掺用引气型外加剂时，其混凝
41、土含气量不宜大掺用引气型外加剂时，其混凝土含气量不宜大于于4。第第 38页页泵送混凝土第第 39页页泵送混凝土第第 40页页泵送混凝土第第 41页页泵送混凝土第第 42页页泵送混凝土第第 43页页4.8.7 聚合物混凝土聚合物混凝土 n聚合物水泥混凝土聚合物水泥混凝土 n是用聚合物乳液（和水分散体）拌合水泥，并掺是用聚合物乳液（和水分散体）拌合水泥，并掺入砂或其他集料而制成的。入砂或其他集料而制成的。 n聚合物浸渍混凝土聚合物浸渍混凝土 n是以混凝土为基材，而将有机单体渗入混凝土中，是以混凝土为基材，而将有机单体渗入混凝土中，然后再用加热或放射线照射的方法使其聚合，使然后再用加热或放射线照射的
42、方法使其聚合，使混凝土与聚合物形成一个整体。混凝土与聚合物形成一个整体。 n聚合物胶结混凝土聚合物胶结混凝土 n是一种完全没有矿物胶凝材料而以合成树脂为胶是一种完全没有矿物胶凝材料而以合成树脂为胶结材料的混凝土，也称树脂混凝土。结材料的混凝土，也称树脂混凝土。第第 44页页4.8.8 喷射混凝土喷射混凝土 n喷射混凝土喷射混凝土是用压缩空气喷射施工的混凝土。是用压缩空气喷射施工的混凝土。n它是将一定配合比的水泥、砂、石子和速凝剂等混合物，它是将一定配合比的水泥、砂、石子和速凝剂等混合物，借助于压缩空气输送到喷射机的喷嘴处，在喷嘴处与压力借助于压缩空气输送到喷射机的喷嘴处，在喷嘴处与压力水混合，
43、并高速喷射到受喷面（岩石或混凝土等），层层水混合，并高速喷射到受喷面（岩石或混凝土等），层层喷射密实，凝结硬化而成。喷射密实，凝结硬化而成。n喷射混凝土要求能在几分钟内凝结，故：喷射混凝土要求能在几分钟内凝结，故：n常使用速凝剂；常使用速凝剂；n要求所用水泥凝结硬化快，早期强度高，保水性好，不得要求所用水泥凝结硬化快，早期强度高，保水性好，不得有受潮结块现象，多采用强度等级有受潮结块现象，多采用强度等级42.5以上的新鲜普通水以上的新鲜普通水泥。泥。n所用骨料要求质地坚硬，以免喷射时被打碎，而影响与水所用骨料要求质地坚硬，以免喷射时被打碎，而影响与水泥的胶结。砂子以中砂、粗砂为好，细砂容易产生
44、收缩裂泥的胶结。砂子以中砂、粗砂为好，细砂容易产生收缩裂缝，为了减少石子的回弹损失，最大粒径应不超过缝，为了减少石子的回弹损失，最大粒径应不超过25mm。第第 45页页n喷射混凝土的配合比：喷射混凝土的配合比：n装入喷射机时一般采用水泥：砂：石子装入喷射机时一般采用水泥：砂：石子1：（：（2.02.5）：）：（1.52.5），经回弹脱落后，所得混凝土的实际配合比），经回弹脱落后，所得混凝土的实际配合比接近于接近于1：1.9：1.5，水泥用量为，水泥用量为375400kg/m3。n喷射混凝土的加水量，是由操作人员在喷嘴处凭经验来控喷射混凝土的加水量，是由操作人员在喷嘴处凭经验来控制的。水灰比适宜
45、时，混凝土表面平整，呈水亮光泽，粉制的。水灰比适宜时，混凝土表面平整，呈水亮光泽，粉尘和回弹都较小。水灰比的正常值为尘和回弹都较小。水灰比的正常值为0.40.5。偏离这一。偏离这一范围，喷射混凝土的强度降低，回弹率增大。范围，喷射混凝土的强度降低，回弹率增大。 n喷射混凝土的强度及密实性均较高，一般喷射混凝土的强度及密实性均较高，一般28d抗压强抗压强度均在度均在20MPa以上，抗拉强度在以上，抗拉强度在1.5MPa以上。以上。n近年来喷射混凝土广泛地应用于近年来喷射混凝土广泛地应用于隧洞、地下建筑的隧洞、地下建筑的混凝土衬砌及岸坡岩体加固混凝土衬砌及岸坡岩体加固等工程。等工程。第第 46页页
46、第第 47页页喷射混凝土第第 48页页喷射混凝土第第 49页页喷射混凝土第第 50页页喷射混凝土第第 51页页喷射混凝土第第 52页页喷射混凝土第第 53页页喷混凝土边破防护喷混凝土边破防护第第 54页页喷混凝土边破防护喷混凝土边破防护第第 55页页4.9 砂浆砂浆 n砂浆砂浆是由胶凝材料、细集料、混合材料及水等配制是由胶凝材料、细集料、混合材料及水等配制而成的材料，在土木工程中起粘结、衬垫和传递应而成的材料，在土木工程中起粘结、衬垫和传递应力的作用。与混凝土相比，砂浆又可视为细集料混力的作用。与混凝土相比，砂浆又可视为细集料混凝土。凝土。n根据砂浆的根据砂浆的用途不同用途不同可分为：可分为：
47、n砌筑砂浆砌筑砂浆n抹面砂浆抹面砂浆n根据根据胶凝材料种类的不同胶凝材料种类的不同可分为：可分为：n水泥砂浆水泥砂浆n石膏砂浆石膏砂浆n石灰砂浆石灰砂浆n混合砂浆（包括水泥石灰砂浆、水泥粘土砂浆、石灰粉煤混合砂浆（包括水泥石灰砂浆、水泥粘土砂浆、石灰粉煤灰砂浆、石灰粘土砂浆）。灰砂浆、石灰粘土砂浆）。第第 56页页4.9.1 砌筑砂浆砌筑砂浆 n1.砌筑砂浆对组成材料的要求砌筑砂浆对组成材料的要求 n（1）水泥。）水泥。要尽量选用低强度等级水泥或砌筑水泥。砌筑用要尽量选用低强度等级水泥或砌筑水泥。砌筑用水泥砂浆通常采用强度等级不大于水泥砂浆通常采用强度等级不大于32.5的水泥。砂浆对于水的水泥
48、。砂浆对于水泥的技术指标要求与混凝土相同。泥的技术指标要求与混凝土相同。 n（2）细集料。）细集料。对于细集料的要求主要有级配、杂质含量等指对于细集料的要求主要有级配、杂质含量等指标。通常，毛石砌体宜选用粗砂，料石或砖的砌体多采用中、标。通常，毛石砌体宜选用粗砂，料石或砖的砌体多采用中、细砂。所用砂子的含泥量应符合规定。细砂。所用砂子的含泥量应符合规定。 n（3）混合材料。）混合材料。水泥混合砂浆中掺加的石灰膏、粘土膏、电水泥混合砂浆中掺加的石灰膏、粘土膏、电石膏、粉煤灰或炉灰应以不影响其稳定性及耐久性为前提。石膏、粉煤灰或炉灰应以不影响其稳定性及耐久性为前提。n（4）外加剂。）外加剂。可在砂
49、浆中掺入适当的外加剂。如有机塑化剂、可在砂浆中掺入适当的外加剂。如有机塑化剂、早强剂、缓凝剂、防冻剂等。早强剂、缓凝剂、防冻剂等。n（5）拌和用水。）拌和用水。砂浆用水的水质应符合砂浆用水的水质应符合混凝土拌合用水标混凝土拌合用水标准准(JGJ63)的各项技术指标要求。的各项技术指标要求。 第第 57页页2.砌筑砂浆的技术性质砌筑砂浆的技术性质 n（1）新拌砂浆的表观密度）新拌砂浆的表观密度n为保证砂浆的质量，通常要求水泥砂浆拌合物的为保证砂浆的质量，通常要求水泥砂浆拌合物的表观密度不小于表观密度不小于1900kg/m3，水泥混合砂浆拌合物，水泥混合砂浆拌合物的表观密度不小于的表观密度不小于1
50、800kg/m3。 n（2）新拌砂装的和易性）新拌砂装的和易性n砂浆的和易性主要包括砂浆的和易性主要包括流动性和保水性流动性和保水性。它们是。它们是反映新拌砂浆施工操作难易程度及质量稳定性的反映新拌砂浆施工操作难易程度及质量稳定性的重要技术指标。和易性良好的砂浆易在粗糙的砖、重要技术指标。和易性良好的砂浆易在粗糙的砖、石表面铺成均匀的薄层，且能与基层紧密粘结，石表面铺成均匀的薄层，且能与基层紧密粘结，从而既便于施工操作，提高劳动生产率，又能保从而既便于施工操作，提高劳动生产率，又能保证施工质量。证施工质量。第第 58页页流动性流动性n砂浆流动性砂浆流动性是指砂浆在自重或外力作用下产生流动的性质