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1、混凝土工艺学电子课件 混 凝 土 工 艺 学主 讲：侯 伟养养 护护输送输送搅拌搅拌配合比配合比外观外观弊病弊病拌合物性能拌合物性能力学性能力学性能成型成型耐久耐久性能性能原材料原材料1混凝土工艺学电子课件第第10章章 特殊混凝土特殊混凝土技术技术u 10.1 纤维增强混凝土纤维增强混凝土u 10.2 聚合物混凝土聚合物混凝土u 10.3 大体积混凝土大体积混凝土u 10.4 自密实混凝土自密实混凝土u 10.5 清水混凝土清水混凝土u 10.6 透水混凝土透水混凝土u 10.7 透光混凝土透光混凝土u 10.8 3D打印混凝土打印混凝土2混凝土工艺学电子课件10.1 纤维增强混凝土纤维增强混
2、凝土 纤维增强混凝土（纤维增强混凝土（Fiber Reinforced Concrete，简称，简称FRC）也称纤维混凝土，是以水泥浆、砂浆或混凝土为基体）也称纤维混凝土，是以水泥浆、砂浆或混凝土为基体材料，以金属材料、无机纤维或有机纤维为增强材料组成的材料，以金属材料、无机纤维或有机纤维为增强材料组成的一种复合材料。一种复合材料。定义定义3混凝土工艺学电子课件 纤维混凝土纤维混凝土技术于技术于20世纪世纪70年代传入我国，是将纤维加年代传入我国，是将纤维加入高强混凝土基材中，以阻碍混凝土内部微裂缝的发生和扩入高强混凝土基材中，以阻碍混凝土内部微裂缝的发生和扩展而形成的一种高性能混凝土。近代关
3、于纤维混凝土的理论展而形成的一种高性能混凝土。近代关于纤维混凝土的理论研究开始于研究开始于1901年，由美国的年，由美国的Portre首创首创。事实上事实上，利用纤维增强混凝土并非当代的新设想，勤劳，利用纤维增强混凝土并非当代的新设想，勤劳智慧的中华人民早在民间便有了将稻草或毛发混合拌入泥浆智慧的中华人民早在民间便有了将稻草或毛发混合拌入泥浆或土墙的经验，至于利用人造纤维来改善混凝土的性能，则或土墙的经验，至于利用人造纤维来改善混凝土的性能，则还是近十几年才逐渐出现的思路和想法。还是近十几年才逐渐出现的思路和想法。10.1.1 发展历程发展历程4混凝土工艺学电子课件 （1）按纤维混凝土基体的不
4、同可以分为以下几类：）按纤维混凝土基体的不同可以分为以下几类：纤维水泥：纤维水泥：由纤维与水泥浆或掺有细粉活性材料或填料的水由纤维与水泥浆或掺有细粉活性材料或填料的水泥浆组成的复合材料，多用于建筑制品，如石棉水泥瓦、石棉泥浆组成的复合材料，多用于建筑制品，如石棉水泥瓦、石棉水泥板、玻璃纤维水泥板等。水泥板、玻璃纤维水泥板等。纤维砂浆：纤维砂浆：在砂浆中掺入纤维而形成的，多用于防裂、防渗在砂浆中掺入纤维而形成的，多用于防裂、防渗结构，如聚丙烯纤维抹面砂浆、钢纤维防水砂浆等。结构，如聚丙烯纤维抹面砂浆、钢纤维防水砂浆等。狭义的纤维混凝土：狭义的纤维混凝土：专指基体含有粗骨料的混凝土，依基体专指基体
5、含有粗骨料的混凝土，依基体混凝土的特征，又可分为纤维轻质混凝土、纤维膨胀混凝土、混凝土的特征，又可分为纤维轻质混凝土、纤维膨胀混凝土、纤维高强混凝土等。纤维高强混凝土等。10.1.2 性能概述性能概述10.1.2.1 分类分类5混凝土工艺学电子课件（2）按纤维材质可以分为以下列几种：）按纤维材质可以分为以下列几种：金属纤维混凝土金属纤维混凝土（如碳钢纤维、不锈钢纤维等）。（如碳钢纤维、不锈钢纤维等）。无机纤维混凝土无机纤维混凝土，包括天然矿物纤维（如石棉纤维），人造，包括天然矿物纤维（如石棉纤维），人造纤维（如抗碱玻璃纤维、抗碱矿棉纤维、碳纤维、陶瓷纤维等）。纤维（如抗碱玻璃纤维、抗碱矿棉纤维
6、、碳纤维、陶瓷纤维等）。有机纤维混凝土有机纤维混凝土，包括植物纤维（如木纤维、竹纤维、剑麻，包括植物纤维（如木纤维、竹纤维、剑麻纤维等），合成有机纤维（如聚丙烯纤维、芳纶纤维、尼龙纤纤维等），合成有机纤维（如聚丙烯纤维、芳纶纤维、尼龙纤维、聚乙烯纤维、丙烯酸纤维）等。维、聚乙烯纤维、丙烯酸纤维）等。10.1.2 性能概述性能概述10.1.2.1 分类分类6混凝土工艺学电子课件（3）按纤维弹性模量分类，可以分为下列几种：）按纤维弹性模量分类，可以分为下列几种：高弹模纤维混凝土高弹模纤维混凝土，指弹性模量高于混凝土基体者（如钢纤，指弹性模量高于混凝土基体者（如钢纤维、石棉纤维、玻璃纤维、碳纤维、改
7、性聚乙烯醇纤维、芳基维、石棉纤维、玻璃纤维、碳纤维、改性聚乙烯醇纤维、芳基聚酰亚胺纤维等）。聚酰亚胺纤维等）。低弹模纤维混凝土低弹模纤维混凝土，指弹性模量低于混凝土基体者（如聚丙，指弹性模量低于混凝土基体者（如聚丙烯纤维、聚乙烯纤维和绝大多数植物纤维）。烯纤维、聚乙烯纤维和绝大多数植物纤维）。10.1.2 性能概述性能概述10.1.2.1 分类分类7混凝土工艺学电子课件（4）按纤维长度分类，可以分为下列几种：）按纤维长度分类，可以分为下列几种：非连续的短纤维混凝土非连续的短纤维混凝土（如钢纤维、石棉纤维、短切玻璃纤（如钢纤维、石棉纤维、短切玻璃纤维、短切聚丙烯醇纤维等）。维、短切聚丙烯醇纤维等
8、）。连续长纤维混凝土连续长纤维混凝土（如玻璃纤维网格布、连续的玻璃纤维无（如玻璃纤维网格布、连续的玻璃纤维无捻粗纱、聚丙烯原纤化薄膜等）。捻粗纱、聚丙烯原纤化薄膜等）。10.1.2 性能概述性能概述10.1.2.1 分类分类8混凝土工艺学电子课件（5）按纤维配制方式，纤维混凝土可以分为下列几种：）按纤维配制方式，纤维混凝土可以分为下列几种：乱向短纤维增强混凝土乱向短纤维增强混凝土，其中的短纤维呈乱向二维和三维分，其中的短纤维呈乱向二维和三维分布，如玻璃纤维混凝土、石棉玻璃纤维混凝土、普通钢纤维混布，如玻璃纤维混凝土、石棉玻璃纤维混凝土、普通钢纤维混凝土、短碳纤维混凝土、短芳纶纤维混凝土、短聚丙
9、烯纤维混凝土、短碳纤维混凝土、短芳纶纤维混凝土、短聚丙烯纤维混凝土等。凝土等。连续长纤维（或网布）增强混凝土连续长纤维（或网布）增强混凝土，其中的连续纤维呈一维，其中的连续纤维呈一维或二维定向分布，如长玻璃纤维（或玻璃纤维网格布）混凝土、或二维定向分布，如长玻璃纤维（或玻璃纤维网格布）混凝土、长碳纤维混凝土、长芳纶纤维混凝土、纤维增强树脂筋混凝土长碳纤维混凝土、长芳纶纤维混凝土、纤维增强树脂筋混凝土等。等。连续长纤维和乱向短纤维复合增强混凝土连续长纤维和乱向短纤维复合增强混凝土。10.1.2 性能概述性能概述10.1.2.1 分类分类9混凝土工艺学电子课件钢纤维混凝土盖板专用钢纤钢纤维混凝土盖
10、板专用钢纤端钩型钢纤维端钩型钢纤维玻璃纤维玻璃纤维玻璃玻璃纤维纤维10混凝土工艺学电子课件（1）阻裂作用）阻裂作用纤维可阻碍混凝土中微裂缝的产生与扩展纤维可阻碍混凝土中微裂缝的产生与扩展（2）增强作用）增强作用当混凝土中加入适量的纤维后，可使混凝土当混凝土中加入适量的纤维后，可使混凝土的抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度及抗疲劳的抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度及抗疲劳强度等有一定的提高。强度等有一定的提高。（3）增韧作用）增韧作用纤维混凝土在荷载作用下，即使混凝土发生纤维混凝土在荷载作用下，即使混凝土发生开裂，纤维还可横跨裂缝承受拉应力并可使开裂，纤维还可横跨裂缝承受拉应力并可使混凝土具有良好的韧性。
11、混凝土具有良好的韧性。10.1.2 性能概述性能概述10.1.2.2 作用机理作用机理11混凝土工艺学电子课件10.1 纤维增强混凝土纤维增强混凝土 （1）钢纤维混凝土（平阴黄河公路大桥）钢纤维混凝土（平阴黄河公路大桥）10.1.3 工程应用工程应用12混凝土工艺学电子课件10.1 纤维增强混凝土纤维增强混凝土 （2）聚丙烯纤维混凝土（法门寺合十舍利塔）聚丙烯纤维混凝土（法门寺合十舍利塔）10.1.3 工程应用工程应用13混凝土工艺学电子课件10.1 纤维增强混凝土纤维增强混凝土 （3）玻璃纤维混凝土（上海世博会法国馆）玻璃纤维混凝土（上海世博会法国馆）10.1.3 工程应用工程应用14混凝土
12、工艺学电子课件10.1 纤维增强混凝土纤维增强混凝土 （4）碳纤维混凝土（日本东京）碳纤维混凝土（日本东京ARK大厦）大厦）10.1.3 工程应用工程应用15混凝土工艺学电子课件雕雕塑塑花盆花盆10.1 纤维增强混凝土纤维增强混凝土 （5）其他预制件）其他预制件10.1.3 工程应用工程应用市市政政井井盖盖16混凝土工艺学电子课件10.2 聚合物聚合物混凝土混凝土 聚合物混凝土是由有机聚合物、无机胶凝材料、骨料有聚合物混凝土是由有机聚合物、无机胶凝材料、骨料有效结合而形成的一种新型混凝土材料的总称。效结合而形成的一种新型混凝土材料的总称。确切地说它是确切地说它是混凝土与聚合物的复合材料。它克服
13、了普通水泥混凝土抗拉混凝土与聚合物的复合材料。它克服了普通水泥混凝土抗拉强度低、脆性大、易开裂、耐化学腐蚀性差等缺点，扩大了强度低、脆性大、易开裂、耐化学腐蚀性差等缺点，扩大了混凝土的使用范围，是国内外大力研究和发展的新型混凝土。混凝土的使用范围，是国内外大力研究和发展的新型混凝土。定义定义17混凝土工艺学电子课件 我国古代工匠们常常将糯米和黏土混合用于城墙建设，我国古代工匠们常常将糯米和黏土混合用于城墙建设，许多建筑物至今仍保持很高的强度与承载力。万里长城的建许多建筑物至今仍保持很高的强度与承载力。万里长城的建筑者还将天然的聚合物与石灰混合做为胶结料，并将米汤掺筑者还将天然的聚合物与石灰混合
14、做为胶结料，并将米汤掺进石灰砂浆中进行抹面与钩缝，黏结力相比普通石灰砂浆大进石灰砂浆中进行抹面与钩缝，黏结力相比普通石灰砂浆大有提高。有提高。真正真正意义上的聚合物改性水泥砂浆和混凝土的研究与应意义上的聚合物改性水泥砂浆和混凝土的研究与应用开始于近代用开始于近代，当时，当时所用的聚合物主要为天然胶乳。所用的聚合物主要为天然胶乳。1923年，年，Cresson采用天然胶乳改性得到了聚合物混凝土材料方面的采用天然胶乳改性得到了聚合物混凝土材料方面的第一个第一个专利。专利。美国在美国在20世纪世纪50年代开始了聚合物混凝土的商年代开始了聚合物混凝土的商业应用，最初是用于生产人造大理石，接着用于生产建
15、筑墙业应用，最初是用于生产人造大理石，接着用于生产建筑墙面板。面板。10.2.1 发展历程发展历程18混凝土工艺学电子课件 在混凝土中加入聚合物乳液能够起到在混凝土中加入聚合物乳液能够起到“填充效应填充效应”、“密封效应密封效应”、“黏结效应黏结效应”、“滚珠效应滚珠效应”等作用等作用，因此，因此，通常会在以下几个方面对混凝土材料的性能产生影响：通常会在以下几个方面对混凝土材料的性能产生影响：（1）和易性：）和易性：混凝土中加入聚合物后其和易性均有较大提混凝土中加入聚合物后其和易性均有较大提高，这是由于聚合物粒子极小，能起到高，这是由于聚合物粒子极小，能起到“滚珠效应滚珠效应”而降低拌而降低拌
16、合阻力，且聚合物乳液里面含有的表面活性物质能够起到引合阻力，且聚合物乳液里面含有的表面活性物质能够起到引气的作用，这同样能够提高和易性。气的作用，这同样能够提高和易性。10.2.2 性能概述性能概述10.2.2.1 特点特点优点优点19混凝土工艺学电子课件（2）蓄水性能：）蓄水性能：聚合物粒子在水泥混凝土的毛细孔以及微聚合物粒子在水泥混凝土的毛细孔以及微孔中起到的填充以及密封效应，能够防止混凝土中的水分蒸孔中起到的填充以及密封效应，能够防止混凝土中的水分蒸发出去，同时，若采用的是自乳化的聚合物乳液，由于其具发出去，同时，若采用的是自乳化的聚合物乳液，由于其具有亲水基团，能够促进吸收空气中的水分
17、，这些均有利于混有亲水基团，能够促进吸收空气中的水分，这些均有利于混凝土的水化。在干燥环境下，混凝土中的聚合物所起到的保凝土的水化。在干燥环境下，混凝土中的聚合物所起到的保水作用更具有重大意义。水作用更具有重大意义。10.2.2 性能概述性能概述10.2.2.1 特点特点优点优点20混凝土工艺学电子课件（3）黏结性能：）黏结性能：聚合物改性混凝土材料对于基材的黏结能聚合物改性混凝土材料对于基材的黏结能力远大于单一的混凝土材料，这种现象归因于聚合物本身所力远大于单一的混凝土材料，这种现象归因于聚合物本身所具有的黏结性能具有的黏结性能。（4）力学性能：）力学性能：拉伸强度和弯曲强度拉伸强度和弯曲强
18、度：聚合物聚合物改性混凝土材料的拉伸强度改性混凝土材料的拉伸强度和弯曲强度较纯水泥混凝土大。和弯曲强度较纯水泥混凝土大。弹性模量弹性模量：聚合物聚合物改性混凝土材料的弹性模量较小。改性混凝土材料的弹性模量较小。抗压强度：抗压强度：水泥混凝土在加入聚合物形成复合材料后，其水泥混凝土在加入聚合物形成复合材料后，其抗压强度一般不会增加，甚至出现降低抗压强度一般不会增加，甚至出现降低。10.2.2 性能概述性能概述10.2.2.1 特点特点优点优点21混凝土工艺学电子课件（5）耐久性）耐久性：在聚合物混凝土中，用作胶凝材料的聚合在聚合物混凝土中，用作胶凝材料的聚合物组分最终全部参与固化反应，因而聚合物
19、混凝土中没有物组分最终全部参与固化反应，因而聚合物混凝土中没有连通的毛细孔，使得聚合物混凝土抗渗透性比水泥混凝土连通的毛细孔，使得聚合物混凝土抗渗透性比水泥混凝土高得多，因而具有优良的耐久性（包括耐水、耐冻融、耐高得多，因而具有优良的耐久性（包括耐水、耐冻融、耐腐蚀等）。腐蚀等）。10.2.2 性能概述性能概述10.2.2.1 特点特点优点优点22混凝土工艺学电子课件（1）使用寿命方面：）使用寿命方面：对于聚合物混凝土的施工仍处于探索阶段，对于聚合物混凝土的施工仍处于探索阶段，其使用寿命并没有充分可靠的数据保证，仍在研究探索中。其使用寿命并没有充分可靠的数据保证，仍在研究探索中。（2）成本方面
20、：）成本方面：聚合物混凝土性能比普通混凝土有很大提高，但聚合物混凝土性能比普通混凝土有很大提高，但它的价格比普通混凝土它的价格比普通混凝土高。高。（3）相互混合方面：）相互混合方面：聚合物水泥基复合材料的黏度大，需要强有聚合物水泥基复合材料的黏度大，需要强有力的搅拌机进行拌力的搅拌机进行拌合。合。（4）施工方面：）施工方面：聚合物混凝土要求骨料的含水率极小，这对于现聚合物混凝土要求骨料的含水率极小，这对于现场施工来说就存在一定困难场施工来说就存在一定困难。10.2.2 性能概述性能概述10.2.2.1 特点特点缺点缺点23混凝土工艺学电子课件（1）聚合物分类）聚合物分类聚合物乳液聚合物乳液：常
21、用的有丁苯橡胶、氯丁橡胶、天然橡胶等胶乳，：常用的有丁苯橡胶、氯丁橡胶、天然橡胶等胶乳，聚丙烯酸酯、聚丙烯酸酯聚丙烯酸酯、聚丙烯酸酯-苯乙烯共聚物、水溶性环氧树脂等高分子苯乙烯共聚物、水溶性环氧树脂等高分子乳液等。乳液等。可再分散性聚合物粉末可再分散性聚合物粉末：通常是将聚合物乳液通过喷雾干燥制得。：通常是将聚合物乳液通过喷雾干燥制得。其优点在于可以与混凝土产品预先混合甚至是实现预先混合包装，而其优点在于可以与混凝土产品预先混合甚至是实现预先混合包装，而在加水拌合时可以再次分散于水中，减少工艺的复杂性。常用的可再在加水拌合时可以再次分散于水中，减少工艺的复杂性。常用的可再分散性聚合物粉末有聚丙
22、烯酸酯、乙烯分散性聚合物粉末有聚丙烯酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物等。醋酸乙烯共聚物等。水溶性聚合物水溶性聚合物：主要有甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙烯醇、：主要有甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙烯醇、丙烯酸盐等。丙烯酸盐等。10.2.2 性能概述性能概述10.2.2.2 分类分类24混凝土工艺学电子课件（2）聚合物基混凝土分类）聚合物基混凝土分类纯聚合物混凝土纯聚合物混凝土（Polymer concrete，简称，简称PC），也称），也称树脂混凝土。树脂混凝土。聚合物浸渍混凝土聚合物浸渍混凝土（Polymer impregnated concrete，简称简称PIC）。）。聚合物改性混凝土聚合物改
23、性混凝土（Polymer modified concrete，简称，简称PMC），也称聚合物水泥混凝土（），也称聚合物水泥混凝土（Polymer cement concrete，简称，简称PCC）。10.2.2 性能概述性能概述10.2.2.2 分类分类25混凝土工艺学电子课件 在在聚合物改性胶结料内部结构的形成过程方面，对于不聚合物改性胶结料内部结构的形成过程方面，对于不同的聚合物品种有着不同的解释。比较成熟的有同的聚合物品种有着不同的解释。比较成熟的有Ohama聚合聚合物成网模型和物成网模型和Konietzko双重网双重网模型模型（1）Ohama聚合物成网聚合物成网模型模型（2）Konie
24、tzko双重网模型双重网模型10.2.2 性能概述性能概述10.2.2.3 聚合物改性机理聚合物改性机理26混凝土工艺学电子课件（1）预制预制件领域件领域10.2.3 工程应用工程应用图108聚合物基混凝土井盖 图109玻璃钢聚合物夹砂管道27混凝土工艺学电子课件10.2.3 工程应用工程应用修复后的美国布鲁克林大桥重庆市聚合物混凝土透水降噪彩色路面秦山核电站三期28混凝土工艺学电子课件10.3 大体积混凝土大体积混凝土 国内对于大体积混凝土（国内对于大体积混凝土（Mass concrete）的定义为：）的定义为：混凝土混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量
25、混凝土，的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土称为大体积混凝土。导致有害裂缝产生的混凝土称为大体积混凝土。日本建筑学会标准（日本建筑学会标准（JASS5）规定）规定：结构断面最小厚度：结构断面最小厚度在在80cm以上以上，同时，同时水化热引起混凝土内部的最高温度与外水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温之差预计超过界气温之差预计超过25的混凝土的混凝土，称为大体积混凝土。，称为大体积混凝土。定义定义29混凝土工艺学电子课件 1915年美国年美国Arrow Rock大坝在施工中出现了大量的
26、施工温度裂大坝在施工中出现了大量的施工温度裂缝，这引起了众多学者的关注，研究人员意识到水泥水化热引发的温缝，这引起了众多学者的关注，研究人员意识到水泥水化热引发的温度应力可能是混凝土内部产生温度裂缝的直接原因。度应力可能是混凝土内部产生温度裂缝的直接原因。美国加州大学美国加州大学的的Wilson在在1968年开发出了二维有限元程序年开发出了二维有限元程序DOT-DICE，把时间过程分析法引入了混凝土温度应力分析，可以模拟不，把时间过程分析法引入了混凝土温度应力分析，可以模拟不同时间段施工的大体积混凝土结构温度场，并在同时间段施工的大体积混凝土结构温度场，并在Dwor Shak大坝温度大坝温度场
27、的计算中获得了成功应用场的计算中获得了成功应用。中国中国水利水电科学研究院朱伯芳院士在水利水电科学研究院朱伯芳院士在20世纪世纪50年代，率先研究年代，率先研究大体积混凝土温度及温度应力问题，发表了混凝土坝的温度计算大体积混凝土温度及温度应力问题，发表了混凝土坝的温度计算等一系列著作，填补了中国在该领域系统研究的空白。等一系列著作，填补了中国在该领域系统研究的空白。10.3.1 发展历程发展历程30混凝土工艺学电子课件（1）工程条件复杂。）工程条件复杂。大体积混凝土结构物或者构件体积庞大体积混凝土结构物或者构件体积庞大、混凝土用量大，由此导致工程条件复杂多样大、混凝土用量大，由此导致工程条件复
28、杂多样。（2）对裂缝的控制要求高。）对裂缝的控制要求高。大体积混凝土多用于坝体、基大体积混凝土多用于坝体、基础等，对构件的要求除了一般的强度、刚度、稳定性等之外，础等，对构件的要求除了一般的强度、刚度、稳定性等之外，还有整体性、防水性、抗渗性等诸多要求还有整体性、防水性、抗渗性等诸多要求。（3）抗拉强度低。）抗拉强度低。大体积混凝土结构设计中通常要求不出大体积混凝土结构设计中通常要求不出现拉应力或出现很小的拉应力，但混凝土是脆性材料，其抗现拉应力或出现很小的拉应力，但混凝土是脆性材料，其抗拉强度只有抗压强度的拉强度只有抗压强度的1/201/10左右左右。10.3.2 性能概述性能概述10.3.
29、2.1 特点特点31混凝土工艺学电子课件（4）温度应力大。）温度应力大。大体积混凝土在浇筑的初期，水泥在水化过大体积混凝土在浇筑的初期，水泥在水化过程中将释放出大量的水化程中将释放出大量的水化热，热，导致大体积混凝土内部中心温度导致大体积混凝土内部中心温度很很高高。（5）配筋率偏低）配筋率偏低。大坝大坝、水工结构等大体积混凝土通常不配筋，、水工结构等大体积混凝土通常不配筋，或只在表面配置少量钢筋，温度裂缝产生的巨大拉应力主要靠或只在表面配置少量钢筋，温度裂缝产生的巨大拉应力主要靠混凝土承担，抗拉性能差的混凝土很容易产生裂缝混凝土承担，抗拉性能差的混凝土很容易产生裂缝。（6）暴露于周围环境。）暴
30、露于周围环境。大体积混凝土结构通常是暴露于周围环大体积混凝土结构通常是暴露于周围环境中境中，外界，外界的温度和湿度变化会在结构内部产生拉应力，从而的温度和湿度变化会在结构内部产生拉应力，从而影响结构的安全。影响结构的安全。10.3.2 性能概述性能概述10.3.2.1 特点特点32混凝土工艺学电子课件（1）水泥品种选择及用量）水泥品种选择及用量控制控制。选择中低热水泥，降低水。选择中低热水泥，降低水泥用量泥用量。（2）掺入缓凝剂）掺入缓凝剂（3）合理选用掺合料）合理选用掺合料（4）正确选择用砂石骨料正确选择用砂石骨料（5）控制混凝土出机温度和浇筑温度）控制混凝土出机温度和浇筑温度（6）设计措施
31、）设计措施：地基处理、分层分块浇筑：地基处理、分层分块浇筑（7）预埋冷却水管法、保温材料覆盖法以及相变材料预埋冷却水管法、保温材料覆盖法以及相变材料（PCM）控制法等）控制法等10.3.2 性能概述性能概述10.3.2.2 温度裂缝控制温度裂缝控制33混凝土工艺学电子课件（1）表面涂抹法。如图所示，这是一种在微小裂缝（缝）表面涂抹法。如图所示，这是一种在微小裂缝（缝宽宽0.2mm）表面涂膜从而达到补缝目的的方法。）表面涂膜从而达到补缝目的的方法。10.3.2 性能概述性能概述10.3.2.3 裂缝修补措施裂缝修补措施34混凝土工艺学电子课件（2）低压灌浆法。如图所示，此法一般用于修补）低压灌浆
32、法。如图所示，此法一般用于修补0.20.5mm的裂缝。的裂缝。10.3.2 性能概述性能概述10.3.2.3 裂缝修补措施裂缝修补措施35混凝土工艺学电子课件（3）开槽法。如图所示，它适用于修补缝宽大于）开槽法。如图所示，它适用于修补缝宽大于0.5mm的较宽裂缝。的较宽裂缝。10.3.2 性能概述性能概述10.3.2.3 裂缝修补措施裂缝修补措施36混凝土工艺学电子课件（4）结构补强法。）结构补强法。“结构补强结构补强”是指对目前可靠性不足的是指对目前可靠性不足的承重结构、构件及其相关部分采取增强、局部更换或调整承重结构、构件及其相关部分采取增强、局部更换或调整其内力的措施，使其具有现行设计规
33、范所要求的安全性、其内力的措施，使其具有现行设计规范所要求的安全性、耐久性和适用性。耐久性和适用性。10.3.2 性能概述性能概述10.3.2.3 裂缝修补措施裂缝修补措施37混凝土工艺学电子课件10.3.3 工程应用工程应用上海金茂大厦三峡大坝38混凝土工艺学电子课件10.4 自密实混凝土自密实混凝土 自密实混凝土（自密实混凝土（Self Compacting Concrete，简称，简称SCC）又称自流平混凝土或免振捣混凝土，是一种具有高流）又称自流平混凝土或免振捣混凝土，是一种具有高流动性、良好间隙通过性、抗离析性，在浇筑时靠自重作用而动性、良好间隙通过性、抗离析性，在浇筑时靠自重作用而
34、无需振捣便能均匀密实成型的高性能混凝土。无需振捣便能均匀密实成型的高性能混凝土。定义定义39混凝土工艺学电子课件 由于日本缺乏熟练工人，使得混凝土结构在施工成型过由于日本缺乏熟练工人，使得混凝土结构在施工成型过程中缺乏充分的振捣，不能达到设计要求，从而引发了一系程中缺乏充分的振捣，不能达到设计要求，从而引发了一系列混凝土耐久性问题。列混凝土耐久性问题。1988年夏天，东京大学冈村甫教授第年夏天，东京大学冈村甫教授第一次成功地配制出自密实混凝土。一次成功地配制出自密实混凝土。国内对自密实混凝土的研究与应用开始于国内对自密实混凝土的研究与应用开始于20世纪世纪90年代年代初期，初期，1987年清华
35、大学冯乃谦教授提出了流态混凝土概念，年清华大学冯乃谦教授提出了流态混凝土概念，奠定了这一研究的基础。奠定了这一研究的基础。1993年，北京城建集团构件厂在研年，北京城建集团构件厂在研制出制出C60C80大流动性高强度混凝土的基础上开始着手于大流动性高强度混凝土的基础上开始着手于免振捣自密实高性能混凝土的研制，于免振捣自密实高性能混凝土的研制，于1996年获得了免振捣年获得了免振捣自密实混凝土的国家专利。自密实混凝土的国家专利。10.4.1 发展历程发展历程40混凝土工艺学电子课件（1）与普通混凝土相比，自密实混凝土具有以下特点：）与普通混凝土相比，自密实混凝土具有以下特点：高流动性高流动性：保
36、证混凝土能够在自重作用下克服内部阻力（包括胶：保证混凝土能够在自重作用下克服内部阻力（包括胶凝材料的黏滞性与内聚力以及骨料颗粒间的摩擦力）以及混凝土与模凝材料的黏滞性与内聚力以及骨料颗粒间的摩擦力）以及混凝土与模板、混凝土与钢筋间的黏附性，产生流动并填充模板与钢筋周围。板、混凝土与钢筋间的黏附性，产生流动并填充模板与钢筋周围。高稳定性：高稳定性：保证混凝土质量均匀一致，在浇筑过程中砂浆与骨料保证混凝土质量均匀一致，在浇筑过程中砂浆与骨料不会离析，浇筑后既不会泌水也不会沉降分层。不会离析，浇筑后既不会泌水也不会沉降分层。高间隙通过性：高间隙通过性：保证混凝土穿越钢筋间隙时不发生阻塞等现象。保证混
37、凝土穿越钢筋间隙时不发生阻塞等现象。高填充密实性：高填充密实性：保证混凝土能够完全填充模板，并自行排出浇筑保证混凝土能够完全填充模板，并自行排出浇筑过程中带入的气泡达到密实成型效果，密实填充性是流动性、稳定性过程中带入的气泡达到密实成型效果，密实填充性是流动性、稳定性和间隙通过性的综合表现。和间隙通过性的综合表现。10.4.2 性能概述性能概述41混凝土工艺学电子课件（2）自密实）自密实混凝土综合混凝土综合效益如下：效益如下：降低劳动强度降低劳动强度。提高生产效率提高生产效率。改善工作环境和安全性改善工作环境和安全性。改善混凝土的表面质量改善混凝土的表面质量。增加结构设计的自由度增加结构设计的
38、自由度。降低施工成本降低施工成本。10.4.2 性能概述性能概述42混凝土工艺学电子课件（3）前）前自密实混凝土面临的问题主要有：自密实混凝土面临的问题主要有：自密实混凝土的工作性内涵较广，目前的自密实混凝土的工作性内涵较广，目前的测试方法及量化指标还测试方法及量化指标还不成熟不成熟。对原材料要求高对原材料要求高，砂石含泥量对自密实混凝土性能影响较大，并，砂石含泥量对自密实混凝土性能影响较大，并且胶凝材料用量大，必须掺入高效减水剂，成本高。且胶凝材料用量大，必须掺入高效减水剂，成本高。自密实混凝土虽然节约了人工，但是自密实混凝土虽然节约了人工，但是对设计人员的技术要求则相对设计人员的技术要求则
39、相应提高应提高了，应加强相关的理论知识学习，才能确保施工质量。了，应加强相关的理论知识学习，才能确保施工质量。尚未能在中低强度等级混凝土中广泛应用。尚未能在中低强度等级混凝土中广泛应用。组成上的差异导致性能上与普通混凝土的差异，组成上的差异导致性能上与普通混凝土的差异，尤其是耐久性能尤其是耐久性能还需进一步研究。还需进一步研究。10.4.2 性能概述性能概述43混凝土工艺学电子课件（4）测试）测试方法方法V型漏斗法Orimet流速仪法T500扩展度法倒坍落度筒法U型箱法J型环法L型箱法10.4.2 性能概述性能概述44混凝土工艺学电子课件10.4.3 工程应用工程应用明石海峡大桥西雅图双联广场
40、国家体育场“鸟巢”拉萨河特大桥45混凝土工艺学电子课件10.5 清水混凝土清水混凝土 清水混凝土又称装饰混凝土，它属于一次浇筑成型，不清水混凝土又称装饰混凝土，它属于一次浇筑成型，不做任何外装饰，直接采用现浇混凝土的自然表面效果作为饰做任何外装饰，直接采用现浇混凝土的自然表面效果作为饰面。面。清水混凝土表面平整光滑，色泽均匀，棱角分明，无碰清水混凝土表面平整光滑，色泽均匀，棱角分明，无碰损和污染，只是在表面涂一层或两层透明的保护剂，显得十损和污染，只是在表面涂一层或两层透明的保护剂，显得十分天然、庄重。分天然、庄重。定义定义46混凝土工艺学电子课件 清水混凝土产生于清水混凝土产生于20世纪世纪
41、20年代，在二次世界大战以后，年代，在二次世界大战以后，由于二战的破坏，需要建造大量的住宅和校舍，如由于二战的破坏，需要建造大量的住宅和校舍，如19471952年间，法国建筑家鲁格（年间，法国建筑家鲁格（Lugol）设计建造了大片的清水混凝）设计建造了大片的清水混凝土住宅，以满足当时许多无家可归的人群的住宿问题。土住宅，以满足当时许多无家可归的人群的住宿问题。20世纪世纪60年代，日本著名建筑师安藤忠雄在日本奥林匹克年代，日本著名建筑师安藤忠雄在日本奥林匹克体育场中首次使用了清水混凝土，从此，清水混凝土作为一种体育场中首次使用了清水混凝土，从此，清水混凝土作为一种新型的建筑形式，以其细腻精致的
42、纹理，质密、近乎匀质的质新型的建筑形式，以其细腻精致的纹理，质密、近乎匀质的质感形成了其独特的美感，为越来越多的建筑师所接受感形成了其独特的美感，为越来越多的建筑师所接受。10.5.1 发展历程发展历程47混凝土工艺学电子课件 我国我国清水混凝土技术于清水混凝土技术于20世纪世纪70年代后期开始试用，最早年代后期开始试用，最早主要应用在预制混凝土外墙板、桥梁、市政工程中，并取得了主要应用在预制混凝土外墙板、桥梁、市政工程中，并取得了一定进展。后来，由于人们将外装饰的目光都投诸于面砖、玻一定进展。后来，由于人们将外装饰的目光都投诸于面砖、玻璃幕墙等装饰材料上，清水混凝土的应用和实践几乎处于停滞璃
43、幕墙等装饰材料上，清水混凝土的应用和实践几乎处于停滞状态状态。直至直至1997年，北京市设立了年，北京市设立了“结构长城杯结构长城杯”工程奖，推广清工程奖，推广清水混凝土技术，才使得清水混凝土重获生机与发展。此时，国水混凝土技术，才使得清水混凝土重获生机与发展。此时，国内越来越多的建筑师们开始认识到清水混凝土的优点，并致力内越来越多的建筑师们开始认识到清水混凝土的优点，并致力于该施工技术的研究，并广泛的应用于市政工程、工业与民用于该施工技术的研究，并广泛的应用于市政工程、工业与民用建筑等领域。建筑等领域。10.5.1 发展历程发展历程48混凝土工艺学电子课件 我国我国清水混凝土技术于清水混凝土
44、技术于20世纪世纪70年代后期开始试用，最早年代后期开始试用，最早主要应用在预制混凝土外墙板、桥梁、市政工程中，并取得了主要应用在预制混凝土外墙板、桥梁、市政工程中，并取得了一定进展。后来，由于人们将外装饰的目光都投诸于面砖、玻一定进展。后来，由于人们将外装饰的目光都投诸于面砖、玻璃幕墙等装饰材料上，清水混凝土的应用和实践几乎处于停滞璃幕墙等装饰材料上，清水混凝土的应用和实践几乎处于停滞状态状态，直至直至1997年，北京市设立了年，北京市设立了“结构长城杯结构长城杯”工程奖，推广工程奖，推广清水混凝土技术，才使得清水混凝土重获生机与发展清水混凝土技术，才使得清水混凝土重获生机与发展。总体总体来
45、看，我国清水混凝土发展过程可概括为来看，我国清水混凝土发展过程可概括为原始清水混原始清水混凝土、普通清水混凝土、饰面清水混凝土和装饰清水混凝土凝土、普通清水混凝土、饰面清水混凝土和装饰清水混凝土四四个阶段。个阶段。10.5.1 发展历程发展历程49混凝土工艺学电子课件（1）优点优点社会经济效益显著社会经济效益显著清水混凝土的观感质量达到了较高的艺术境界，不需做任何装饰，取消清水混凝土的观感质量达到了较高的艺术境界，不需做任何装饰，取消了抹灰层和面层，可直接刮腻子、涂刷面漆等，因此节约了大量资金，了抹灰层和面层，可直接刮腻子、涂刷面漆等，因此节约了大量资金，降低了工程成本降低了工程成本。消除质量
46、通病消除质量通病清水混凝土技术由于取消了抹灰工程，从而避免了抹灰开裂、空鼓甚至清水混凝土技术由于取消了抹灰工程，从而避免了抹灰开裂、空鼓甚至脱落的质量隐患，减轻了结构施工的漏浆、楼板裂缝等质量通病。脱落的质量隐患，减轻了结构施工的漏浆、楼板裂缝等质量通病。有利于环保有利于环保清水混凝土技术既取消抹灰又取消了湿作业，提高了现场文明施工程度，清水混凝土技术既取消抹灰又取消了湿作业，提高了现场文明施工程度，减少了冬施装修，同时也减少了建筑垃圾产生减少了冬施装修，同时也减少了建筑垃圾产生。10.5.2 性能概述性能概述50混凝土工艺学电子课件（2）现存）现存问题问题整体饰面效果差整体饰面效果差：拆拆模
47、后明缝和蝉缝不交圈，表面色差较明显。模后明缝和蝉缝不交圈，表面色差较明显。普遍存在外观质量缺陷与通病普遍存在外观质量缺陷与通病：施工施工人员施工工艺不合理、落后，人员施工工艺不合理、落后，相应的保护养护措施不到位相应的保护养护措施不到位，清水，清水混凝土工程质量缺陷和通病混凝土工程质量缺陷和通病普遍普遍。清水构件的细部不够美观和精细：清水构件的细部不够美观和精细：由于模板细部存在设计不合理之由于模板细部存在设计不合理之处、施工单位重视度不够，导致滴水线、阳角线条、过渡缝等部位的质处、施工单位重视度不够，导致滴水线、阳角线条、过渡缝等部位的质量不够精细、量不够精细、完美完美。模板的专业化发展不够
48、模板的专业化发展不够：与与清水混凝土相适应的新型模板技术的开清水混凝土相适应的新型模板技术的开发、研制力度发、研制力度不够不够。清水混凝土钢筋保护层施工问题：清水混凝土钢筋保护层施工问题：在在安装垫块的部位引起清水混凝安装垫块的部位引起清水混凝土出现如土出现如“补丁补丁”般的质量缺陷，影响其美观效果般的质量缺陷，影响其美观效果。10.5.2 性能概述性能概述51混凝土工艺学电子课件10.5.3 工程应用工程应用悉尼歌剧院日本神户兵库县立美术馆联想研发中心清水混凝土桥墩上海西岸龙美术馆河南沁北电厂52混凝土工艺学电子课件10.6 透水透水混凝土混凝土53混凝土工艺学电子课件10.6 透水透水混凝
49、土混凝土透水混凝土又称多孔混凝土，它是由骨料、水泥和水经过特透水混凝土又称多孔混凝土，它是由骨料、水泥和水经过特殊工艺拌制而成的一种多孔环保混凝土。殊工艺拌制而成的一种多孔环保混凝土。它自身不含（或含它自身不含（或含少量）细骨料，以粗骨料为骨架，水泥净浆（或含少量细骨少量）细骨料，以粗骨料为骨架，水泥净浆（或含少量细骨料的砂浆）包裹其上，相互黏结而形成的孔洞随机分布的类料的砂浆）包裹其上，相互黏结而形成的孔洞随机分布的类蜂窝状结构，具有透气、透水和重量轻的良好特性。蜂窝状结构，具有透气、透水和重量轻的良好特性。定义定义54混凝土工艺学电子课件 据记载，1852年英国在建造工程中因为细骨料短缺，
50、研发了不含细骨料的混凝土，即透水混凝土。20世纪中叶，美国将透水混凝土用到公路与机场跑道建设工程，用来改善其排水能力和安全性能。到了60年代美国便启动了对透水混凝土设计方法的研究工作。我国首次使用透水混凝土是在20世纪70年代，为了使树木根系充分吸收地面水分，北京市园林局开发了具有透水、透气性的混凝土砌块，用于铺装皇家园林的道路和广场。10.6.1 发展历程发展历程55混凝土工艺学电子课件（1）分类）分类 根据根据实际使用情况，透水混凝土可分为实际使用情况，透水混凝土可分为现浇透水混凝土现浇透水混凝土和和预制透预制透水砖水砖两类。而现浇透水混凝土又有两类。而现浇透水混凝土又有水泥透水混凝土水泥