第28讲：第三章-第一节：建筑结构材料

第28讲：第三章-第一节：建筑结构材料第3章 工程材料 （3）预拌混凝土 运输 在采取商品混凝土时要斟酌混凝土的经济运距，1般以1520km为好，运输时间1般不宜超过1h。 常规品 常规品代号A 特制品 特制品代号B，包括的混凝土种类有高强混凝土、自密实混凝土、纤维混凝土、轻骨料混凝土和重混凝土。 运输量核算 计算单位为m3；预拌混凝土体积应由运输车实际装载的混凝土拌和物资量除以混凝土拌和物的表观密度求得（1辆运输车实际装载量可由用于该车混凝土中全部原材料的质量之和求得，或可由运输车卸料前后的重量差求得）。 如需要以工程实际量（不扣除混凝土结构中的钢筋所占体积）进行复核时，其误差应不超过2%。 （4）特种混凝土 1高性能混凝土，简称HPC 定义 采取常规材料和工艺生产，具有混凝土结构所要求的各项力学性能，具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土。 适用 这类混凝土特别适用于高层建筑、桥梁和暴露在严酷环境中的建筑物。 (1) 高性能混凝土特性 1)自密实性好 高性能混凝土的用水量较低、活动性好、抗离析性高，具有较优良的填充性。因此，配合比恰当的大活动性高性能混凝土有较好的自密实性。 2)体积稳定性好 具有高弹性模量、低收缩与徐变、低温度变形。 采取高弹性模量、高强度的粗集料并下降混凝土中水泥浆体的含量，选用公道的配合比配制的高性能混凝土干缩值低。 3)强度高 高性能混凝土的初期强度发展较快，而后期强度的增长率却低于普通强度混凝土。 4)水化热低 由于高性能混凝土的水灰比较低，会较早的终止水化反应 。 5)收缩量小 强度越高总收缩量越小。 但高性能混凝土的初期收缩率，随着初期强度的提高而增大。相对湿度和环境温度依然是影响高性能混凝土收缩性能的两个主要因素。 6)徐变少 高性能混凝土的徐变变形显著低于普通混凝土，高性能混凝土的徐变总量（基本徐变与干燥徐变之和）有显著减少。 7)耐久性好 具有较高的抗冻性、密实性和抗渗性，其抗化学腐蚀性能显著优于普通强度混凝土。 8）耐高温（火）差 高性能混凝土高温下会爆裂，剥落。加入有机纤维后，高温下溶解挥发，混凝土内压力释放，故能改良耐高温性能 (2)制备高性能混凝土的技术途径。 1）配合比： 单方高性能混凝土用水量不宜大于l75kg/m3。胶凝材料总量宜为450600kg/m3，其中矿物微细粉用量不宜超过胶凝材料总量的30%。水胶比不宜大于0.38。砂率宜为37%44%。 2）材料要求 水泥 选用优良的、符合要求的水泥和粗细集料。水泥应选用不低于42.5MPa的硅酸盐水泥或普硅酸盐水泥。水泥中C3A含量应不大于8%，细度控制在10%之内，碱含量小于0. 8%，氯离子含量小于0.1%。 石子 高性能混凝土应选择级配良好的石灰岩、花岗岩、辉绿岩等碎石，岩石的抗压强度与混凝土的抗压强度等级之比不低于1.5，其压碎值应小于10%，粗骨料中针片状颗粒含量应小于5%，最大粒径宜小于或等于25mm，宜采取1025mm及510mm两级粗骨料配合。 沙子 细骨料应选用途于级配区的中粗河砂，砂的细度模数要求为2. 63.7。 外加剂 选用高效减水剂，并对混凝土及钢筋无害。 选用微细粉 选用具有1定潜伏活性或火山灰活性的矿物搀和料，如硅粉、粉煤灰、磨细矿渣粉及复合微细粉等等 3)改良混凝土的施工工艺。 水泥裹砂混凝土搅拌工艺。 细骨材、水泥、微细粉投入加少许水(搅拌约0.5min)粗骨料投入(搅拌约0.5min)加入拌和用水(搅拌约1min)加入减水剂(搅拌约0.5min)出料。 采取超声波振动或高频振动密实。采取振动频率2万次/min的高频振动器。 对浇筑成型的新拌混凝土进行真空吸水。 在真空吸水的同时，最好采取适当的机械振动从而促使新拌混凝土的“液化”而下降脱水阻力，有益于同相颗粒位置的调剂，有益于气泡的排出。 2高强混凝土 主要依托高效减水剂，或同时外加活性矿物搀和料，硬化后强度等级不低于C60的混凝土。 (1)高强混凝土的特点。 1)优点 高强混凝土可减少结构断面，下降钢筋用量，增加房屋使用面积和有效空间，减轻地基负荷； 高强混凝土致密坚固，其抗渗性、抗冻性、耐蚀性、抗冲击性等诸方面性能均优于普通混凝土； 对预应力钢筋混凝土构件，高强混凝土由于刚度大、变形小，故可以施加更大的预应力和更早地施加预应力，和减少因徐变而致使的预应力损失。 2)缺点 高强混凝土容易遭到施工各环节中环境条件的影响，所以对其施工进程的质量管理水平要求高； 高强混凝土的延性比普通混凝土差。 (2)高强混凝土的物理力学性能。 1)抗压性能 更接近匀质材料，使得高强混凝土的抗压性能更好 2)初期与后期强度 初期强度发展较快，特别是加入高效减水剂增进水化，初期强度更高，初期强度高的后期增长较小，掺高效减水剂的混凝土后期强度增长幅度要低于没有掺减水剂的混凝土。 3)抗拉强度 混凝土的抗拉强度虽然随着抗压强度的提高而提高，但它们之间的比值却随着强度的增加而下降。 4)收缩 高强混凝土的早期收缩大，但终究收缩量与普通混凝土大体相同，用活性矿物搀和料代替部份水泥还可进1步减小混凝土的收缩。 5)耐久性 明显优于普通混凝土，特别是外加矿物搀和料的高强度混凝土。 (3)对高强混凝土组成材料的要求。 1)应选用质量稳定的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。 2)粗骨料应采取连续级配，其最大公称粒径不应大于25. Omm。 3)细骨料的细度模数2. 63.O，含泥量不大于2.0%。 4)高强度混凝土的水泥用量不应大于550kg/m3。 【2011】高强混凝土组成材料应满足的要求是( )。 A水泥等级不低于325R B宜用粉煤灰硅酸盐水泥 C水泥用量不小于500kgm3 D水泥用量不大于550kgm3 【答案】D 【解析】A、B毛病，应选用质量稳定的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。C毛病，D正确，高强度混凝土的水泥用量不应大于550kg/m3。 3轻骨料混凝土（干表观密度小于1950kg/m3的混凝土） (1) 分类 按干表观密度及用处分：保温轻骨料混凝土，干表观密度等级小于或等于0.8t/m3；结构保温轻骨料混凝土，干表观密度等级为0.81.4t/m3；结构轻骨料混凝土，干表观密度等级为1.42.Ot/m3。 (2)物理力学性质 轻骨料本身强度较低，结构多孔，表面粗糙，具有较高吸水率，故轻骨料混凝土的性质在很大程度上受轻骨料性能的制约。 耐久性：因轻骨料混凝土中的水泥水化充分，毛细孔少，与同强度等级的普通混凝土相比，耐久性明显改良，如抗渗等级可达SD25、抗冻等级可达D150。 轻骨料混凝土的弹性模量比普通混凝土低20%50%，保温隔热性能较好，导热系数相当于烧结普通砖的导热系数 4多孔混凝土 (1)加气混凝土 材质 硅质材料（砂、粉煤灰及含硅尾矿等）和钙质材料（石灰、水泥）制成的轻质多孔硅酸盐制品。因其掺加发气剂（铝粉）经发气后含有大量均匀而细小的气孔，故名加气混凝土。 分类 加气混凝土按用处可分为非承重砌块、承重砌块、保温块、墙板与屋面板5种。 优点 1)质轻。与木质差不多，能浮于水。 2)保温、隔声。 3)抗震、耐久。 4)具有1定的强度和可加工性 (2)泡沫混凝土 凡在配制好的含有胶凝物资的料浆中加入泡沫而构成多孔的坯体，并经养护构成的多孔混凝土，称为泡沫混凝土。泡沫的构成可以通过化学发泡剂发泡，紧缩空气弥散及天然沸石粉吸附空气（载气）等方法来完成。松香皂发泡剂是目前最经常使用的发泡剂。 充气型泡沫混凝土 紧缩空气弥散构成气泡制得的泡沫混凝土可称为充气型泡沫混凝土 载气型泡沫混凝土 天然沸石吸附空气构成气泡制得的混凝土可称为载气型泡沫混凝土 泡沫混凝土的利用范围及有关注意事项与加气混凝土基本相同，但强度低，所以只能作为围护材料和隔热保温材料。 (3)大孔混凝土 大孔混凝土指无细骨料的混凝土，对水泥浆体量加以控制，水泥浆体只作为粗集料之间的胶结料而没有过剩的料浆对粗集料之间的孔隙进行填充，粗集料之间的孔隙就成为混凝土的大孔。大孔混凝土的孔隙率和孔尺寸与粗集料的粒径与级配有关。级配越均匀，即级配越少；孔越多，孔隙率也就越高。孔径尺寸从理论上说应接近粗集料的粒径。 分类 普通无砂大孔混凝土 用碎石、卵石、重矿渣等配制而成 轻骨料大孔混凝土 轻骨料大孔混凝土则是用陶粒、浮石、碎砖、煤渣等配制而成。 有时为了提高大孔混凝土的强度，也可掺入少许细骨料，这类混凝土称为少砂混凝土。 配比 大孔混凝土的表观密度取决于所选用的集料表观密度、粒径和级配。 特点 大孔混凝土的表观密度低，强度低，导热系数小，抗冻性良好，收缩较小， 适用 大孔混凝土适用于制作墙体小型空心砌块、砖和各种板材，也可用于现浇墙体。普通大孔混凝土还可制成滤水管、滤水板等，广泛用于市政工程。 5防水混凝土 （1）防水混凝土又叫抗渗混凝土，防水混凝土的抗渗性能不得小于P6，结构混凝土抗渗等级是根据其工程埋置深度来肯定的。设计抗渗等级有P6、P8、Pl0、P12。 （2）技术途径 (1)提高混凝土的密实度。 1)调剂混凝土的配合比提高密实度。减小水灰比，下降孔隙率，减少渗水通道。适当提高水泥用量、砂率和灰砂比，改良骨料颗粒级配 。 2)掺入化学外加剂提高密实度。减水剂、3乙醇胺早强剂或氯化铁防水剂都可提高密实度，增加抗渗性。氯化铁防水剂可与水泥水化产物中的Ca(OH)2生成不溶于水的胶体，填塞孔隙，从而配制出高密度、高抗渗的防水混凝土。 3)使用膨胀水泥（或掺用膨胀剂）提高混凝土密实度，提高抗渗性。 (2)改良混凝土内部孔隙结构。 在混凝土中掺入适当引气剂或引气减水剂，可以构成大量封闭微吝啬泡，这些气泡相互独立，既不渗水，又使水路变得曲折、细小、分散，可显著提高混凝土的抗渗性。 防水混凝土施工技术要求较高，施工中应尽可能少留或不留施工缝，必须留施工缝时需设止水带。 6碾压混凝土 碾压混凝土是由级配良好的骨料、较低的水泥用量和用水量、较多的混合材料（常常加入适当的缓凝剂、减水剂或引气剂）制成的超干硬性混凝土拌和物，经振动碾压等工艺到达高密度、高强度的混凝土，是道路工程、机场工程和水利工程中性能好、本钱低的新型混凝土材料。 (1)对碾压混凝土组成材料的要求。 1)骨料 最大粒径以20mm为好，当碾压混凝土分两层摊铺时，其下层集料最大粒径采取40mm。 应使用较大的砂率，必要时应多种骨料掺配使用。 2)混合料 常加入缓凝剂；减水剂；为改良混凝土的抗渗性和抗冻性可引气剂。 3)水泥 当混合材料掺量较高时宜选用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，以便混凝土尽早取得强度； 当不用混合材料或用量很少时，宜选用矿渣水泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥，使混凝土获得良好的耐久性。 (2) 碾压混凝土的特点 1)内部结构密实、强度高。 2)干缩性小、耐久性好。3)节俭水泥、水化热低。 【2006】碾压混凝土的主要特点是（ ）。 A.水泥用量小 B.和易性好 C.水化热高 D.干缩性大 【答案】A 【解析】碾压混凝土的特点为：1)内部结构密实、强度高。 2)干缩性小、耐久性好。3)节俭水泥、水化热低。 7纤维混凝土 品种 有高弹性模量纤维（如钢纤维、碳纤维、玻璃纤维等）和低弹性模量纤维（如尼龙纤维、聚丙烯纤维）两类。 作用 (1)很好地控制混凝土的非结构性裂缝。 (2)对混凝土具有微观补强的作用。 (3)利用纤维束减少塑性裂缝和混凝土的渗透性。 (4)增强混凝土的抗磨损能力。 (5)静载实验表明纤维混凝土可替换焊接钢丝网。 (6)增加混凝土的抗破损能力。 (7)增加混凝土的抗冲击能力。 8聚合物混凝土 聚合物混凝土是由有机聚合物、无机胶凝材料、集料有效结合而构成的1种新型混凝土材料的总称。克服了普通混凝土抗拉强度低、脆性大、易开裂、耐化学腐蚀性差等缺点，扩大了混凝土的使用范围 分类 聚合物浸渍混凝土、聚合物水泥混凝土和聚合物胶结混凝土（树脂混凝土）3类。 聚合物浸渍混凝土 可作为高效能结构材料利用于特种工程，例如腐蚀介质中的管、桩、柱、地面砖、海洋构筑物和路面、桥面板，和水利工程中对抗冲、耐磨、抗冻要求高的部位。也可利用于现场修补构筑物的表面和缺点，以提高其使用性能。 聚合物水泥混凝土 可利用于现场灌筑构筑物、路面及桥面修补，混凝土储罐的耐蚀面层，新老混凝土的黏结和其他特殊用处的预制品。 聚合物胶结混凝土 又称：树脂混凝土。可在工厂预制。与水泥混凝土相比，具有快硬、高强和显著改良抗渗、耐蚀、耐磨、抗冻融和黏结等性能，可现场利用于混凝土工程快速修补、地下管线工程快速修建、隧道衬里等。