水工混凝土新材料与新技术一讲

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,水工混凝土新材料与新技术,（第一讲）,韩菊红 教授,1,学什么,？,为何学,？,如何学,？,2,目的,和,任务,：,学习和掌握水利工程中的新型混凝土材料和技术，并大力推广应用和发展混凝土新技术，为水利工程建设服务,。,3,需要,-混凝土是水工结构中用途最广、用量,最大,的建筑材料之一，随着现代科学技术的迅猛发展，水工结构中对混凝土的材料性能及施工技术要求也更加多样化,。,4,三峡水利枢纽工程,世界防洪效益最为显著的水利工程-总库容亿m,3,。,世界最大的电站-总装机万千瓦，年发电量.亿千瓦时。,世界建筑规模最大的水利工程-大坝坝轴线全长. m，泄流坝段长m，水电站机组万千瓦台，双线级船闸和升船机，无论单项、总体都是世界建筑规模最大的水利工程。,世界工程量最大的水利工程-工程主体建筑土石方挖填量约.亿m,3,，混凝土浇筑量万m,3,，钢筋.万吨。,世界施工难度最大的水利工程。三峡工程年混凝土浇筑量为.万m,3,，月浇筑量最高达万m,3,，创造了混凝土浇筑的世界记录。,5,三 峡,6,1 、水工混凝土结构特点和要求,受,水,影响,（1）水压力作用静水、动水,（2）水环境作用渗透、冻融、腐蚀,（3）施工条件 水下浇筑、碾压、免振,对水工混凝土,结构,要求,强度、刚度、稳定、耐久性,7,2、 水工混凝土特点和要求,好,性能 适应水环境对水工混凝土结构的要求,（1）水压力作用高强、高性能,（2）水环境作用抗渗、抗冻、抗冲磨,、,耐腐蚀,（3）施工条件水下不分散、可碾、自流平、大体积、,8,3、,水工混凝土新技术内容,（1）泵送混凝土,（2）水下灌注混凝土,（3）流态混凝土,（4）大体积混凝土,（5）补偿收缩混凝土,（6）纤维混凝土,（7）喷射混凝土,（8）高性能混凝土,（9）聚合物混凝土 （10）耐腐蚀混凝土,（11）抗冲耐磨混凝土,（12）沥青混凝土,（13）轻骨料混凝土,（,？,）,9,4 、,混凝土材料基本性能和理论体系,混凝土,合理组配,水泥,外加剂,骨料,（粗、细）,水,掺合料,前提条件,已掌握本科,建筑材料学等相关知识,10,4.1 混凝土,基本性能,工作性,1,和易性,流动性,粘聚性,保水性,凝结特性,2,抗压,：,f,cu,f,c,抗拉 ：,f,t,抗折,:,水工混凝土已无此设计指标,抗剪,:,需要，但无成熟指标,3,物理化学变形,干缩,温度变形,自生体积变形,荷载变形,，,E,徐变与松弛,强 度,变 形,评价方法,f,c,=,？,f,cu,f,t,=,？,f,cu,断裂韧度,K,1c,/,MPa,4,抗渗,W10,抗冻,F100,抗冲磨,抗侵蚀,抗碳化,抗碱,-,骨料反 应,耐久性,弹性，塑性,裂缝 破坏,11,4.2 混凝土理论体系,4.2.1 混凝土混合料流变学理论,混凝土混合料是水和分散粒子组成的体系,流变学是研究物质流动和变形的科学近代力学分支,物质在外力作用下流动和变形的性能流变性,弹性、塑性、粘性和强度是四个基本流变特性,H-模型、Stv-模型、N-模型（,？,）,12,4.2.2 统计模型和随机过程学,最薄弱环节学串联模型,纤维束学并联模型,随机过程概率转移,13,4.2.3 力学新进展,断裂力学,损伤力学,非平衡与不可逆固体热力学,分形理论,14,4.3 混凝土耐久性,混凝土结构耐久性,构件层次,材 料 层 次,结构层次,碱,|,集料反应,粘结退化,耐久性,设计,耐久性,评估,二氧化碳,海洋环境,土壤环境,大气环境,冻融破坏,环 境 层 次,工业环境,构件承载力退化,混凝土锈胀开裂,混凝土锈胀开裂,氯盐腐蚀,混凝土碳化,氯离子,有害离子微生物,废渣废水,验算构造措施,经验法,模糊数学法神经网络法,专家系统法,可靠度法,15,4.3.1混凝土碳化,混 凝 土,+,酸 性 物 质 中性化,（碱性） （,CO,2,、,SO,2,、,Cl,2,）,复杂物理化学过程,混 凝 土,+,CO,2,碳化,（,1,） 混凝土中性化原因,酸性气体,酸性水,酸性固体物,微生物,（,2,） 混凝土中性化危害,降低混凝土碱度 破坏钢筋表面钝化膜 锈蚀,加剧混凝土收缩,裂缝,失效,16,（3） 碳化机理,混凝土硬化 氢氧化钙 PH,12.5,二氧化碳 碳酸盐等 PH,8.5,碳化,（4）碳化影响因素,CO,2,浓度,混凝土密实性,环境湿度和压力,混凝土含水率,晶体硬化水泥浆体中,饱和水溶液混凝土空隙中,17,（5） 碳化模型,碳化深度与碳化时间的关系,：,碳化速度系数，,与,水灰比、水泥品种、水泥用量,养护方法、孔尺寸及分布、环境湿度温度、 CO2浓度相关,神经网络、灰色理论、化学动力学等方法预测碳化深度,18,（6） 碳化深度与混凝土强度的关系,碳化龄期与混凝土抗压强度的关系,：,19,碳化深度与混凝土抗压强度的关系,：,20,碳化龄期与混凝土劈拉强度的关系,：,21,碳化深度与混凝土劈拉强度的关系,：,碳化对混凝土强度本身没有破坏作用,22,4.3.2 氯盐腐蚀,（1） 腐蚀源,海洋环境 ：海水中盐含量3%-氯离子Cl,-,为19,000mg/L ;,海风、海雾、海砂,道路除冰盐：,工业环境：酸、碱、盐；液、气、固态等,火：热分解 酸,（2）危害,范围最广，危害最严重，损失最大,23,（3）腐蚀机理, Cl,-,侵入途径：混入，渗入,Fick第二定律假定混凝土中的孔隙均匀分布， Cl,-,在混凝土中的扩散是一维的，浓度梯度仅沿暴露表面到钢筋表面方向变化。, 对钢筋的锈蚀,破坏钝化膜,形成腐蚀电池：铁基体为阳极，大面积钝化膜为阴极，,蚀坑 ，迅速,去极化作用：加速阳极化作用,导电作用：加速腐蚀,24,