补偿收缩混凝土

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,*,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,*,补偿收缩混凝土的开发应用,1,前言,建筑结构产生裂缝的原因及其对策,补偿收缩材料的研究,如何正确使用混凝土膨胀剂,补偿收缩混凝土的应用,2,前 言,裂缝控制的含义,:,通过设计、材料、施工的技术措施，控制有害裂缝的出现,混凝土最大裂缝控制标准,:,无侵蚀介质，无防渗要求，,0.3mm,轻微侵蚀,无防渗要求，,0.2mm,严重侵蚀，有防渗要求，,0.1mm,现状,:,结构的超大化、复杂化，使裂缝出现几率增加,;,ISO,水泥标准的实施，部分水泥厂的水泥细度提高，对结构的裂缝控制不利,;,高效减水剂的影响经常被忽视,。,3,建筑结构产生裂缝的原因及其对策,建筑结构产生裂缝的主要原因：,荷载裂缝，几率,20%,变形裂缝，几率,80%,荷载裂缝、结构不均匀沉降和气候温差引起的裂缝可由结构设计师解决。,混凝土的变形裂缝由材料、施工和技术人员解决。,4,混凝土收缩裂缝产生的原因,化学减缩,:,100g,水泥,+33ml,水，减缩值,79ml,混凝土,C=300kg/,m,3,，减缩值,2127L/,m,3,干燥收缩,100g,水泥浆体，可蒸发水分约,6ml,混凝土,C=300kg/,m,3,，可蒸发水分约,18ml,水泥砂浆干缩值约,0.10.2%,水泥混凝土,180,天自由干缩值约,0.040.06%,自收缩,:,由于自干燥作用引起的混凝土的自身体积收缩,OPC: Sf100 (,微应变,),W/B=0.3,，,Sf200 (,微应变,),W/B=0.2,，,Sf300 (,微应变,),5,混凝土收缩裂缝产生的原因,温差收缩,水泥水化热，,300350 kJ/kg,；,混凝土的绝热温升,4055,C,；,T=10,，,=110,-5,/,，,冷缩值,S,T,=T/110,-4,；,T25,，则,S,T,=22.5 10,-4,。,徐变,拉徐变：能缓解混凝土内部应力，有利于抗裂；,压徐变：预应力损失，不利于抗裂。,6,混凝土后期膨胀产生裂缝的原因,水泥中游离,CaO,过高，,Ca(OH),2,体积膨胀，,f,CaO,1.0%,水泥中,MgO,过高，,Mg(OH),2,体积膨胀，,MgO4.5%,水泥和外加剂的碱含量过高，与集料中的活性硅等发生碱,-,集料反应，重要工程，,R,2,O3kg/m,3,延迟钙矾石的生成；,有害离子，如,Cl,、,SO,4,2 -,、,Mg,2+,等侵入混凝土内部，导致钢筋锈蚀或形成钙矾石膨胀破坏,。,7,混凝土的主要变形,自由收缩，相向变形，不裂,限制收缩，背向变形，开裂,自由膨胀，背向变形，开裂,限制膨胀，形向变形，不裂,8,混凝土不裂的条件,限制膨胀补偿限制收缩,限制收缩,S,m,；,限制膨胀,2,混凝土不裂的条件：,S,m,- ,2,p,(,混凝土的极限延伸率,),9,混凝土不裂的条件,限制收缩,(,S,m,)=,干燥收缩（,Sy(t),）,+,自收缩（,Sg(t),）,+,冷缩（,S,T,(t),）,约束系数（,R,）,一般情况下，,S,m,=2.4410,-4,S,m,与混凝土的原材料性能及配合比、混凝土结构尺寸、配筋率、环境温度、湿度、养护等因素有关。,10,混凝土裂缝控制采取的对策,材料方面,掺加膨胀剂配制补偿收缩混凝土；,优化混凝土配合比；,在混凝土中掺加纤维；,在混凝土中掺加减缩剂,。,大比例掺加粉煤灰,设计方面,适当提高水平温度钢筋的配筋率，,P0.5%,；,适当减少钢筋直径,d,；,截面尺寸差异大部位，增设加强筋；,合理设置沉降缝、后浇缝。,11,补偿收缩材料的研究,膨胀剂和膨胀水泥概述,膨胀水泥,始于,1935,年法国，有,60,年的历史,中国始于,1956,年，品种近,10,个,膨胀剂,：,1962,年始于日本，,CSA,系，石灰系；,中国始于,1980,年，品种近,10,个,UEA,，,AEA,，,CEA,，,EA-L,，,HEA,，,PNS,，,PPT,，,FS,优点：使用灵活方便，保存期长，可替代水泥，价格较低。,12,我国混凝土膨胀剂简介,发展阶段,：,1986,年以前，高碱高掺量膨胀剂，如,EA-L,，现已被淘汰；,1986-1992,，高碱中掺膨胀剂，如,UEA-,、,；,1992-1998,，低碱中掺膨胀剂，如,UEA-,、,AEA,、,CEA,；,1998,年以后，低碱中掺膨胀剂，如,UEA-H,、,ZY,。,混凝土膨胀剂带入混凝土中的碱量,1kg/m,3,膨胀源：,UEA,、,CEA,与水泥水化形成钙矾石，固相体积增加,125%,；,CEA,与水泥水化形成,Ca(OH),2,和钙矾石。,13,我国混凝土膨胀剂年销售量的发展情况,20,年来，累计销售量,250,余万吨，折合补偿收缩混凝土,5500,万吨；,1998,年销售量突破,30,万吨，其中，,UEA,占,80%,。,日本膨胀剂用量约,5,万吨,/,年，我国混凝土膨胀剂用量居世界之首。,14,UEA,和,AEA,膨胀剂的膨胀特性,15,如何正确使用膨胀剂,怎样选用膨胀剂,使用膨胀剂的注意事项,设计中注意的问题,施工中注意的问题,16,怎样选用膨胀剂,混凝土膨胀剂,建材行业标准,JC476-2001,主要有三项：,碱含量（,Na2O+0.658K2O,）,0.75%,，外观灰白色,7d,水中限制膨胀率,2,0.025%,，空气中,21d ,2,-0.02%,膨胀剂掺量,12%,（北京市规定,8%,）,膨胀剂的种类：,硫铝酸钙型膨胀剂，如,UEA,、,AEA,、,PNC,、,HEA,水化产物：钙矾石，体积增大,125%,氧化钙类膨胀剂，如,CEA,，化学稳定性差，抗水性差。,膨胀源：,Ca(OH),2,，体积增大,150%,17,使用膨胀剂的注意事项（之一）,掺加膨胀剂的补偿收缩混凝土的配合比设计,按,GBJ119,规定，,EA,掺量（,k,）,按等量取代胶凝材料（,B,）,混凝土中,B 300 kg/m,3,，当,胶凝材料为水泥,C,时。,膨胀剂,E=C,K,（,kg/m,3,）,水泥,C= C,-E,（,kg/m,3,）,化学外加剂,=,（,C+E,）,MA%,（,kg/m,3,）,水胶比,W/,（,C+E,）,当混凝土胶凝材料为水泥和掺合料（,FA,）时，,膨胀剂,E=,（,C,+ FA,）,K,（,kg/m,3,）,掺合料,F=FA,（,1-K,）（,kg/m,3,）,水泥,C= C,（,1-K,） （,kg/m,3,）,化学外加剂,M=,（,C+E+F,）,MA%,（,kg/m,3,）,水胶比,W/,（,C+E+F,）,18,使用膨胀剂的注意事项（之二）,重视监测掺膨胀剂的混凝土的限制膨胀率,混凝土限制膨胀率（,2,）的测定方法（见下图）,试件尺寸,100100 300,，配筋率,=0.79%,GBJ119,规范,水中,14d,2,0.015%,空气中,28d,2,-0.03%,底板,2,0.015%,边墙,2,0.025%,后浇带,2,0.035%,19,使用膨胀剂的注意事项（之三）,膨胀剂对强度的影响,膨胀作用主要发生在,17d,，占膨胀总量的,7080%,7d,龄期混凝土自由强度下降,10%,属正常现象，,28d,时，抗压强度持平,混凝土限制强度比自由强度提高,1015%,膨胀剂掺量与混凝土的膨胀率和强度之间的关系图下图所示：,20,使用膨胀剂的注意事项（之四）,膨胀剂与水泥、掺合料、化学外加剂的适应性,掺合料,粉煤灰、矿渣、硅灰、沸石粉、活性、比表面积,水泥,矿物组成，掺合料品种数量、比表面积,减水剂,萘系，,Na,2,SO,4,=325%,，减水率、坍落度损失不同,膨胀剂,膨胀率的大小、掺量,砂、石子质量、颗粒大小级配含泥量的影响,水胶比、水的温度、施工时环境温度的影响,现代商品混凝土是一种水泥基复合材料，叠加效应，,因此，补偿收缩混凝土配合比设计要通过试验确定，,除了满足坍落度、凝结时间、强度及抗渗指标外，,还要达到设定的限制膨胀率。,21,使用膨胀剂的注意事项（之五）,按混凝土配合比掺足膨胀剂,怕强度下降，少掺膨胀剂,缺乏监督，少掺膨胀剂,偷工减料，少掺膨胀剂,厂家误导，少掺膨胀剂,结构开裂原因之一：,补偿收缩能力低膨胀率小膨胀剂掺量不足,22,设计中应注意的问题,按,GBJ119,规范，设计图纸上应注明：采用补偿收缩混凝土,强度等级、抗渗标号、水中,14d,限制膨胀率,0.015%,，,或根据不同结构部位提出更高的限制膨胀率；,砼变形与限制是个矛盾的统一体，膨胀要通过钢筋和邻位的约束,才能建立预压应力；,构造筋采用细而密的配筋原则；,开口和墙柱连接处应增添附加钢筋（见下图）。,23,设计中应注意的问题,墙体配筋原则,水平构造筋，配筋率,0.5%,，间距,150,提高钢筋极限延伸率 ，增加抗裂能力,-截面配筋率,-钢筋直径（,cm,）,墙体中部设,m,米宽 “暗梁”,调整内应力；,水平筋放在受力竖筋外侧，改善混凝土保护层的胀缩应力；,重要的或特殊部位，表面加一层钢丝网,适当的设置膨胀加强带、后浇加强带、沉降缝。,24,25,施工中注意的问题,保证施工中混凝土的膨胀剂掺量足够；,延长混凝土搅拌时间：,现场搅拌,30s,，商品混凝土,10s,；,混凝土的布料、震捣严格按施工规范进行；,终凝前要多次模压，防止出现沉缩裂缝和塑性收缩裂缝；,加强养护：冬季，夏季；,边墙施工中应注意：,混凝土分层浇筑，震捣到位而不过震；,混凝土浇筑,12d,后松动模板螺丝，从上部浇水养护；,拆模后浇水养护,14,天；,日照墙面，挂黑塑料薄膜档阳光。,26,施工中注意的问题,裂缝处理：,表面裂缝宽度小于,0.2mm,，可不处理,大于,0.2mm,的裂缝，凿缝后用掺膨胀剂的,1:2,砂浆修补,或用两层聚氨酯涂料和玻纤布封缝；,贯穿裂缝可采用化学灌浆修补；,为了双保险，墙外侧涂刷一层防水涂料,结构维护：,尽快回填土，保温保湿；楼层尽快做，墙体维护结构、,屋顶、尽快做防水保护层。,27,补偿收缩混凝土的应用技术成果,结构自防水技术,超长钢筋混凝土结构无缝设计和施工方法,大体积混凝土裂缝控制新方法,补偿收缩混凝土的施工要点,工程实例,28,结构自防水技术,防水新概念,:,结构防水是治本，防裂比抗渗更重要,;,防裂要补偿混凝土的收缩；,混凝土膨胀剂是补偿收缩的最佳材料。,国家级工法,:,UEA,补偿收缩混凝土防水工法,YJGF22-92,补偿收缩混凝土结构防水工法,YJGF22-2001,这是我国结构自防水技术的重大突破，已列入,地下工程防水技术规范,结构自防水技术发展,:,29,对于大型建筑，,底板结构自防水，边墙结构自防水加建筑外防水,的技术经济分析,对于,C30P8,防水混凝土,：,设胶材总量：,400kg/m,3,；,UEA,（掺量,12%,）,:48kg/m,3,； 水泥：,352kg/m,3,525,#,水泥运到工地的价格,400,元,/,吨，,UEA,到工地,800,元,/,吨。膨胀剂与水泥差价,0.4,元,/,公斤,用,UEA,替代水泥，,C30,混凝土单方成本增加,0.448=19.2,元,按混凝土平均厚度,50cm,计算：,防水费：,19.2/2=9.6,元,/m,2,卷材防水综合费：,30-50,元,工期缩短,1/3-1/2,永久防水，节省防水维修费,30,超长钢筋混凝土结构无缝设计和施工方法,无缝设计和施工方法,：,专利技术，专利号：,93117132.6,普通混凝土结构后浇缝间距,30-40,米，,42-60,天填缝，清理困难，延长工期，防水质量难以保证；,补偿收缩混凝土底板后浇缝间距,60,米左右，楼板边墙后浇缝间距,40,米左右，,14,天填缝，,超长结构可用膨胀加强带取代，连续浇筑混凝土,31,超长钢筋混凝土结构无缝设计和施工方法,32,33,大体积混凝土裂渗控制新方法,大体积混凝土，一般混凝土厚度大于,1m,，强度等级：,C20-C40,，规范要求,T25(,普通混凝土,),；,补偿收缩混凝土，,T=30-35,；,原理：,设限制膨胀率,2,=1.510,-4,混凝土膨胀当量温度,T,=,2,/=1.510,-4,/110,-5,=15,；,T=25+ T,40,三掺技术：粉煤灰，缓凝剂，膨胀剂,34,工程实例,北京建华花园,105,82m,，厚,2-3.5m,，,C40S8,混凝土，混凝土用量,V=1.3,万,m,3,掺入,UEA,、缓凝剂、矿渣粉,湖南国际贸易金融中心,底板厚,3m,，地下,4,层，防水面积,S=11000m,2,C40S8,混凝土，掺入,EA-L,、粉煤灰、缓凝剂,深圳彭年广场,主楼,53,层，底板厚,1.8,、,2.0,、,2.9,、,6.5m,，混凝土用量,V=2.08,万,m,3,，掺,UEA,、缓凝减水剂,35,北京庄胜广场,底板,266118m,，厚,1.5-2.5m,，,C30S8,混凝土，混凝土用量,V=5,万,m,3,掺入,UEA,、粉煤灰、缓凝减水剂,首都国际机场新航站楼,650,320 m,，,C40,混凝土,85000,m,3,C60,混凝土,12000 m,3,深圳华为科研中心,420250m,，,C40,混凝土,30000 m,3,C50,混凝土,12000 m,3,工程实例,36,珠海拱北口岸广场（,1,）,37,珠海拱北口岸广场（,2,）,38,北京西客站地下工程用,UEA,补偿收缩混凝土约,100,万立方米。,39,深圳华为国际会展中心,420,250m,C40,混凝土,30000 m,3,C50,混凝土,12000 m,3,40,武汉国际会展中心（,1,）,41,武汉国际会展中心（,2,）,42,首都国际机场新航站楼,650,320 m,C40,混凝土,85000,m,3,C60,混凝土,12000 m,3,43,福州长乐国际机场,44,山东青岛新世界大厦,45,北京蓝岛大厦,46,