攪拌站實(shí)驗(yàn)員培訓(xùn)課件2

1、裴學(xué)東北京工業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)院 TEL5143613013801065811E-MAIL: l水泥：昨天，今天和明天；水泥：昨天，今天和明天；l混凝土技術(shù)：今天和明天混凝土技術(shù)：今天和明天l混凝土化學(xué)化學(xué)外加劑；混凝土化學(xué)化學(xué)外加劑；l混凝土材料技術(shù)進(jìn)展：普通混凝土現(xiàn)混凝土材料技術(shù)進(jìn)展：普通混凝土現(xiàn)代混凝土高性能混凝土綠色高性能代混凝土高性能混凝土綠色高性能混凝土混凝土現(xiàn)代現(xiàn)代混凝土混凝土水泥水泥0.10.1um-um-80um80um水砂子（粒經(jīng)范圍砂子（粒經(jīng)范圍0.1mm-5mm）石子石子5mm-40mm化學(xué)化學(xué)外加劑外加劑礦物混合材礦物混合材纖維材料纖維材料設(shè)計(jì)時(shí)

2、考慮強(qiáng)度等力學(xué)性能，同時(shí)注重混凝土材料設(shè)計(jì)時(shí)考慮強(qiáng)度等力學(xué)性能，同時(shí)注重混凝土材料的耐久性和工作性，且綜合考慮經(jīng)濟(jì)性要求。的耐久性和工作性，且綜合考慮經(jīng)濟(jì)性要求?，F(xiàn)代混凝土的概念現(xiàn)代混凝土的概念混凝土技術(shù)進(jìn)展混凝土技術(shù)進(jìn)展1、強(qiáng)度：、強(qiáng)度：C20-C30-C50-C60-C80-C1202、流動(dòng)性：干硬性塑性流動(dòng)性自密實(shí)、流動(dòng)性：干硬性塑性流動(dòng)性自密實(shí)3、品種：輕骨料砼重混凝土自密實(shí)混凝土、品種：輕骨料砼重混凝土自密實(shí)混凝土HPC 水下不離散混凝土水下不離散混凝土4、工藝：手工機(jī)械泵送免振搗免蒸養(yǎng)、工藝：手工機(jī)械泵送免振搗免蒸養(yǎng)5、性能：高工作性高力學(xué)性能高耐久性、性能：高工作性高力學(xué)性能高耐

3、久性新拌混凝土的坍落度新拌混凝土的坍落度3030年代年代 干硬、插搗干硬、插搗 0 0 cmcm5050年代年代 干硬、振搗干硬、振搗 0-2 0-2cmcm7070年代年代 塑性、高頻振搗塑性、高頻振搗 5-12 5-12cm cm 8080年代年代 泵送、流態(tài)泵送、流態(tài) 8-20 8-20cmcm9090年代年代 泵送、自密實(shí)泵送、自密實(shí) 10-25 10-25cmcm混凝土施工混凝土施工 早期的澆注的混凝土早期的澆注的混凝土 .19601975. 流態(tài)混凝土流態(tài)混凝土水泥技術(shù)進(jìn)展水泥技術(shù)進(jìn)展l從水泥生產(chǎn)工藝到性能無(wú)太大變化從水泥生產(chǎn)工藝到性能無(wú)太大變化l變化比較明顯的是：變化比較明顯的是

4、：l細(xì)度越來(lái)越細(xì)收縮溫度裂縫早強(qiáng)細(xì)度越來(lái)越細(xì)收縮溫度裂縫早強(qiáng)lC C3 3S S和和C C3 3A A含量提高；含量提高；l助磨劑使用助磨劑使用l混合材品種多混合材品種多l(xiāng)原材料品質(zhì)變化大原材料品質(zhì)變化大l生態(tài)化制備技術(shù)生態(tài)化制備技術(shù)l力學(xué)性能要求，強(qiáng)度，彈性模量等（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方力學(xué)性能要求，強(qiáng)度，彈性模量等（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面）；面）；l耐久性要求，抗凍融、碳化、堿骨料反應(yīng)等（影耐久性要求，抗凍融、碳化、堿骨料反應(yīng)等（影響使用壽命）；響使用壽命）；l施工技術(shù)方面的要求（工作性、凝結(jié)時(shí)間等）；施工技術(shù)方面的要求（工作性、凝結(jié)時(shí)間等）；l對(duì)環(huán)境的影響（氨釋放量、甲醛含量、放射性）；對(duì)環(huán)境的影響（氨釋放量

5、、甲醛含量、放射性）；l經(jīng)濟(jì)方面的要求；經(jīng)濟(jì)方面的要求；l其它要求其它要求l強(qiáng)度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的承載要求，混凝土通強(qiáng)度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的承載要求，混凝土通常以常以28天強(qiáng)度作為標(biāo)準(zhǔn)。在大摻量粉煤天強(qiáng)度作為標(biāo)準(zhǔn)。在大摻量粉煤灰混凝土中，有時(shí)也參考灰混凝土中，有時(shí)也參考56天、天、90天強(qiáng)天強(qiáng)度；度；l彈性模量預(yù)應(yīng)力混凝土中、混凝土開(kāi)彈性模量預(yù)應(yīng)力混凝土中、混凝土開(kāi)裂控制的重要指標(biāo)；裂控制的重要指標(biāo)；l抗凍性北方地區(qū)，特別是市政橋梁、抗凍性北方地區(qū)，特別是市政橋梁、海工、水工建筑；海工、水工建筑；l碳化海工、水工、南方城市、化工廠碳化海工、水工、南方城市、化工廠等；等；l堿骨料反應(yīng)水工、海工、重大工程等，堿骨料

6、反應(yīng)水工、海工、重大工程等，特別是有活性骨料地區(qū)；特別是有活性骨料地區(qū)；l抗?jié)B（裂）性抗?jié)B（裂）性l其它其它l泵送施工工作性l非泵送施工l自密實(shí)性免振搗施工l水下施工l碾壓施工l噴射施工l氨釋放量國(guó)家質(zhì)檢總局、國(guó)家認(rèn)證認(rèn)可監(jiān)督管理委員會(huì)聯(lián)合發(fā)布公告,從2005年8月1日起,溶劑型木器涂料、瓷質(zhì)磚、混凝土防凍劑三類建材如未能獲得強(qiáng)制性產(chǎn)品3C認(rèn)證證書(shū)和未加施中國(guó)強(qiáng)制性認(rèn)證標(biāo)志,這三類建材產(chǎn)品將不得出廠、銷售、進(jìn)口或在其他經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中使用。 GB18588-2001 l民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范（GB503252001） l民用建筑工程中所用的能釋放氨的阻燃劑、混凝土外加劑要進(jìn)行氨的釋放量測(cè)定

7、，混凝土外加劑還要進(jìn)行游離甲醛含量的測(cè)定，并應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求和規(guī)范的規(guī)定。 l采用粉煤灰、礦渣、鋼渣等工業(yè)廢棄物；采用粉煤灰、礦渣、鋼渣等工業(yè)廢棄物；l合理設(shè)計(jì)配合比；合理設(shè)計(jì)配合比；l加強(qiáng)質(zhì)量控制，減少波動(dòng)加強(qiáng)質(zhì)量控制，減少波動(dòng)l 裂縫控制裂縫控制l水化熱水化熱l重混凝土重混凝土l電磁屏蔽電磁屏蔽原材料選擇配合比設(shè)計(jì)攪拌澆注養(yǎng)護(hù)脫模散裝原材料塑性或流動(dòng)性硬化制品無(wú)形不定形定形制品或構(gòu)件質(zhì)量過(guò)程l水泥外加劑水泥外加劑l相容性相容性 相互適應(yīng)相互適應(yīng)l適應(yīng)性適應(yīng)性A適應(yīng)性適應(yīng)性B日本著名的水泥混凝土專家內(nèi)川浩博士：今年來(lái)混凝土技術(shù)的提高主要是依靠混凝土化學(xué)外加劑技術(shù)的進(jìn)步取得的，其效果是幾倍的；水

8、泥對(duì)混凝土的技術(shù)進(jìn)步也有貢獻(xiàn)，但其作用不如混凝土化學(xué)外加劑的貢獻(xiàn)大；混凝土性能主要取決于水泥的概念已經(jīng)改變。 受早期強(qiáng)度發(fā)展快的利益所驅(qū)使，水受早期強(qiáng)度發(fā)展快的利益所驅(qū)使，水泥中泥中C C3 3S S含量越來(lái)越高、粉磨細(xì)度越來(lái)越大。含量越來(lái)越高、粉磨細(xì)度越來(lái)越大。 3030年代以前，普通硅酸鹽水泥的年代以前，普通硅酸鹽水泥的C C3 3S S在在30%30%以下，美國(guó)以下，美國(guó)ASTMASTM允許允許22%22%的顆粒大于的顆粒大于7575mm；自自5050年代開(kāi)始，硅酸三鈣含量超過(guò)年代開(kāi)始，硅酸三鈣含量超過(guò)了了50%50%，而且基本上沒(méi)有大于，而且基本上沒(méi)有大于7575的顆粒。的顆粒。l與水

9、泥相比，混凝土化學(xué)外加劑的發(fā)展與水泥相比，混凝土化學(xué)外加劑的發(fā)展歷史較短。如果從歷史較短。如果從2020世紀(jì)世紀(jì)3030年代開(kāi)始，年代開(kāi)始，則發(fā)展只有則發(fā)展只有7070年左右的歷史；而高效減年左右的歷史；而高效減水劑從水劑從2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代開(kāi)始，只有年代開(kāi)始，只有4040多年多年的歷史。的歷史。l但其發(fā)展速度和對(duì)產(chǎn)業(yè)的影響很大。但其發(fā)展速度和對(duì)產(chǎn)業(yè)的影響很大。OCH2OHHOOOHOCH2OHHOOOHOCH2HOOOHOCH2OHHOOHOOHn化學(xué)物質(zhì)化學(xué)物質(zhì) 功能功能 縮聚物 分散 共聚物 (羧酸鹽) 增稠 乳液 粘結(jié) 淀粉-, 纖維素-, 瓜爾膠-衍生物 保水 羥基羧酸 控

10、制凝結(jié) 生物高聚物 引氣 木質(zhì)素磺酸鹽，腐殖酸 疏水 環(huán)氧樹(shù)脂，聚氨酯 減少收縮 表面活性劑 硅樹(shù)脂，硅氧烷 層狀硅酸鹽 混凝土外加劑混凝土外加劑 混凝土外加劑的發(fā)展歷程混凝土外加劑的發(fā)展歷程 1885 氯化鈣（專利）氯化鈣（專利） 1925 水密性外加劑水密性外加劑 1930 鋁鋁 粉粉 1932 萘磺酸甲醛縮合物萘磺酸甲醛縮合物 1938 引氣劑引氣劑 1938 早強(qiáng)劑與緩凝劑早強(qiáng)劑與緩凝劑 1939 木質(zhì)磺酸鹽木質(zhì)磺酸鹽 1950 消泡劑消泡劑 1955 冰點(diǎn)降低劑冰點(diǎn)降低劑 1960 密胺樹(shù)脂密胺樹(shù)脂 1993 聚丙烯酸聚丙烯酸 1997 聚羧酸脂聚羧酸脂l人類嘗試用有機(jī)高分子材料改善

11、無(wú)機(jī)膠凝材料體系的性能已有相當(dāng)長(zhǎng)的歷史了。l當(dāng)時(shí)用作改性的高分子材料包括動(dòng)物血漿、蛋清、桐油、糯米汁等。 l古羅馬：牛血、牛油、牛奶、尿等有機(jī)物摻入火山灰；l中國(guó)秦代（公元前221年）：糯米汁修建長(zhǎng)城；l宋代（公元1170年）修建和州城采用糯米-石灰材料；l三國(guó)時(shí)期：曹操修建“孔雀臺(tái)”用桐油；l明朝：天工開(kāi)物記載：1份石灰+2份黃河沙土+糯米/羊桃藤汁制造蓄水池；l1885年人們開(kāi)始使用氯化鈣作為硬化調(diào)節(jié)劑（陳建奎）；l1895年開(kāi)始有疏水劑、塑化劑（陳建奎） ；l1910年出現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品；l但真正意義上的水泥混凝土外加劑是從20世紀(jì)30年代開(kāi)始使用的。l2020世紀(jì)世紀(jì)3030年代，在美國(guó)的北

12、部公路上發(fā)現(xiàn)凍融和去冰年代，在美國(guó)的北部公路上發(fā)現(xiàn)凍融和去冰鹽破壞作用對(duì)有些路面嚴(yán)重，而有些路面輕些。調(diào)查鹽破壞作用對(duì)有些路面嚴(yán)重，而有些路面輕些。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，耐久路面在水泥粉磨過(guò)程中加入了動(dòng)物脂作為發(fā)現(xiàn)，耐久路面在水泥粉磨過(guò)程中加入了動(dòng)物脂作為助磨劑，而這種助磨劑起到了引氣劑的作用。助磨劑，而這種助磨劑起到了引氣劑的作用。l19391939年公共建設(shè)工程公司年公共建設(shè)工程公司 的紐約部建造了引氣混凝土的紐約部建造了引氣混凝土的馬路；的馬路；l此后外加劑工業(yè)生產(chǎn)出了各種各樣的引氣劑；應(yīng)用于此后外加劑工業(yè)生產(chǎn)出了各種各樣的引氣劑；應(yīng)用于幾千公里有抗凍要求的公路、停車場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)報(bào)道等工幾千公里有抗凍要

13、求的公路、停車場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)報(bào)道等工程；程；l1962年，日本花王堿公司的服部健一博士發(fā)明了-萘磺酸鹽甲醛縮合物高效減水劑；l1964年作為商品出售；l1963年，聯(lián)邦德國(guó)研制出了三聚氰胺磺酸鹽甲醛縮合物；l1963年，多環(huán)芳烴磺酸鹽甲醛縮合物；磺化三聚氰胺甲醛縮合物磺化三聚氰胺甲醛縮合物 (PMS)SKW 1962Dr. AignesbergerNNNNHNHNHCH2CH2H2CSO3Nan O磺化三聚氰胺甲醛樹(shù)脂磺化三聚氰胺甲醛樹(shù)脂PMS的生產(chǎn)的生產(chǎn)NNNNH2NH2H2N+ 3 CH2OpH = 8-10NNNNHNHNHCH2OHCH2OHHOH2COH-NaHSO3NNNNHNHNHCH

14、2OHCH2HOH2CSO3Na-H2OpH = 5-6NNNNHNHNHCH2CH2H2CSO3Nan 磺化三聚氰胺甲醛樹(shù)脂磺化三聚氰胺甲醛樹(shù)脂O三聚氰胺三聚氰胺三羥甲基三聚氰胺三羥甲基三聚氰胺-萘磺酸甲醛縮合物萘磺酸甲醛縮合物 (BNS)Kao Soap 1962Dr. HattoriSO3Nan H2C-萘磺酸甲醛樹(shù)脂萘磺酸甲醛樹(shù)脂花王石鹼l引發(fā)了混凝土技術(shù)上的第三次突破，改變了混凝土發(fā)展歷程；l20世紀(jì)7080年代減水劑應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展和外加劑復(fù)配技術(shù)發(fā)展；l20世紀(jì)80年代末，日本出現(xiàn)了引氣型高效減水劑（AE高效減水劑）；l20世紀(jì)8090年代開(kāi)始出現(xiàn)氨基磺酸鹽高效減水劑；l20世紀(jì)9

15、0年代開(kāi)始研究聚羧酸型高效減水劑，現(xiàn)在國(guó)外已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用；l綠色混凝土外加劑/環(huán)保型混凝土外加劑的研究開(kāi)發(fā) 混凝土外加劑除了必須滿足施工性能外，還應(yīng)該在使用過(guò)程中對(duì)環(huán)境無(wú)污染，對(duì)人體無(wú)危害；生產(chǎn)時(shí)能夠利用化工/制藥行業(yè)的廢棄物，在實(shí)現(xiàn)材料的資源化利用過(guò)程中成為重要的一環(huán)。種類199319951996聚羧酸172727萘系191514氨基磺酸鹽477蜜胺676高效減水劑的種類及其發(fā)展（日本，1997） 70年代后期，我國(guó)研究開(kāi)發(fā)成功三聚氰胺甲醛樹(shù)脂高效減水劑 ;用尿素代替部分三聚氰胺的產(chǎn)品性能不及純?nèi)矍璋樊a(chǎn)品優(yōu)良而未能進(jìn)一步推廣;80年代開(kāi)始，外加劑的復(fù)配技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)研究成為本行業(yè)發(fā)

16、展的大趨勢(shì);l20世紀(jì)90年代開(kāi)始，相繼研究成功了氨基磺酸鹽高效減水劑，脂肪族磺酸鹽高效減水劑、聚苯乙烯磺酸鹽高效減水劑等;l 共聚羧酸系高效減水劑成為目前國(guó)內(nèi)外高效減水劑研究的焦點(diǎn), 代表著高效減水劑今后的發(fā)展方向;l萘系高效減水劑的改性工作; 高效減水劑的應(yīng)用，成為混凝土技術(shù)發(fā)展高效減水劑的應(yīng)用，成為混凝土技術(shù)發(fā)展里程一個(gè)重要的里程碑，應(yīng)用它可以配制出流里程一個(gè)重要的里程碑，應(yīng)用它可以配制出流動(dòng)性滿足施工需要且水灰比低，因此強(qiáng)度很高動(dòng)性滿足施工需要且水灰比低，因此強(qiáng)度很高的高強(qiáng)混凝土；可以自行流動(dòng)成型密實(shí)的自密的高強(qiáng)混凝土；可以自行流動(dòng)成型密實(shí)的自密實(shí)混凝土，以及充分滿足不同工程特定性能需

17、實(shí)混凝土，以及充分滿足不同工程特定性能需要和勻質(zhì)性良好的高性能混凝土。要和勻質(zhì)性良好的高性能混凝土。高效減水劑（超塑化劑）高效減水劑（超塑化劑） 自七十年代初，德國(guó)就在路面工程中采用摻有密胺自七十年代初，德國(guó)就在路面工程中采用摻有密胺類高效減水劑的流態(tài)混凝土澆注路面板；日本則在結(jié)構(gòu)類高效減水劑的流態(tài)混凝土澆注路面板；日本則在結(jié)構(gòu)混凝土里摻用萘系減水劑配制流態(tài)混凝土?；炷晾飺接幂料禍p水劑配制流態(tài)混凝土。 在八十年代，美國(guó)在高層建筑施工中用高效減水劑在八十年代，美國(guó)在高層建筑施工中用高效減水劑配制高強(qiáng)混凝土澆注鋼管混凝土柱，提高在水平荷載下配制高強(qiáng)混凝土澆注鋼管混凝土柱，提高在水平荷載下的穩(wěn)定性

18、；一些北歐國(guó)家，如丹麥、挪威、冰島等國(guó)則的穩(wěn)定性；一些北歐國(guó)家，如丹麥、挪威、冰島等國(guó)則以以90150MPa的高強(qiáng)混凝土鋪筑路面和港口的道面，以的高強(qiáng)混凝土鋪筑路面和港口的道面，以大幅度改善其耐磨耗、耐鹽凍的性能。因?yàn)楸睔W國(guó)家的大幅度改善其耐磨耗、耐鹽凍的性能。因?yàn)楸睔W國(guó)家的冬季大雪紛飛，為行車安全起見(jiàn)，允許帶釘輪胎的車輛冬季大雪紛飛，為行車安全起見(jiàn)，允許帶釘輪胎的車輛上路，這種車輛的行駛使普通混凝土路面的磨耗非常快，上路，這種車輛的行駛使普通混凝土路面的磨耗非?？欤邚?qiáng)混凝土路面板的耐磨耗能力可以與花崗巖媲美。而高強(qiáng)混凝土路面板的耐磨耗能力可以與花崗巖媲美。在在20002000年法國(guó)召開(kāi)的

19、第六屆年法國(guó)召開(kāi)的第六屆CANMET/ACICANMET/ACI國(guó)際超塑化劑和其國(guó)際超塑化劑和其它化學(xué)外加劑的國(guó)際會(huì)議上，它化學(xué)外加劑的國(guó)際會(huì)議上，N. N. SpiratosSpiratos等提出等提出“理想的高理想的高效減水劑效減水劑”性能要求應(yīng)該滿足：減水率高、對(duì)混凝土性能副性能要求應(yīng)該滿足：減水率高、對(duì)混凝土性能副作用小等特點(diǎn)作用小等特點(diǎn)。具體應(yīng)滿足下列要求：具體應(yīng)滿足下列要求： 能夠應(yīng)用于各種不同的潛在用戶（適用范圍盡量廣泛）；能夠應(yīng)用于各種不同的潛在用戶（適用范圍盡量廣泛）； 易于生產(chǎn)和供應(yīng)；易于生產(chǎn)和供應(yīng)； 易于計(jì)量和使用；易于計(jì)量和使用； 與其他常用的各種外加劑適應(yīng)性好；與其他

20、常用的各種外加劑適應(yīng)性好； 對(duì)應(yīng)用不當(dāng)（或過(guò)量使用）可能產(chǎn)生的問(wèn)題有適當(dāng)了解；對(duì)應(yīng)用不當(dāng)（或過(guò)量使用）可能產(chǎn)生的問(wèn)題有適當(dāng)了解； 實(shí)驗(yàn)參數(shù)在不可避免的波動(dòng)時(shí)，可預(yù)測(cè)其性能；實(shí)驗(yàn)參數(shù)在不可避免的波動(dòng)時(shí)，可預(yù)測(cè)其性能； 所有組成和工藝對(duì)環(huán)境影響盡量??；所有組成和工藝對(duì)環(huán)境影響盡量??； 經(jīng)濟(jì)效益良好。經(jīng)濟(jì)效益良好。對(duì)今后高效減水劑的性能要求對(duì)今后高效減水劑的性能要求全球外加劑銷售額：約全球外加劑銷售額：約80億歐元億歐元干拌砂漿干拌砂漿外加劑外加劑 25億歐元億歐元混凝土混凝土外加劑外加劑50億歐元億歐元其它應(yīng)用其它應(yīng)用 5億歐元億歐元四、混凝土外加劑在歐洲的最新進(jìn)展四、混凝土外加劑在歐洲的最新進(jìn)展

21、Johann Plank，博士，教授，建筑化博士，教授，建筑化學(xué)部主席學(xué)部主席慕尼黑技術(shù)大學(xué)，德國(guó)慕尼黑技術(shù)大學(xué)，德國(guó)超塑化劑超塑化劑 超塑化劑在世界范圍的用量超塑化劑在世界范圍的用量主要用途主要用途 超塑化劑的減水率超塑化劑的減水率產(chǎn)品化學(xué)成份產(chǎn)品化學(xué)成份 分類分類 減水性能減水性能 平均平均 最大最大 木質(zhì)素磺酸鹽 減水劑 5-15% 20% BNS 高效減水劑 10-25% 30% PMS 高效減水劑 10-25% 30% PCE 和小分子 高效減水劑 20-30% 40% 兩性 PCE 超級(jí)減水劑 30-45% 60% 產(chǎn)產(chǎn)品品類類型型 年年消消耗耗量量 (公公噸噸) BNS 450,

22、000 PMS 100,000 聚羧酸鹽 150,000 小分子 10,000 產(chǎn)產(chǎn)品品類類型型 主主要要用用途途 BNS 預(yù)拌混凝土 石膏墻板 PMS 預(yù)制混凝土 無(wú)水石膏基地面找平層 PCE聚羧酸系高性能減水劑聚羧酸系高性能減水劑l性能好，摻量低；l坍落度損失??；l分子結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性l不使用甲醛，無(wú)污染l混凝土收縮小，減小開(kāi)裂危險(xiǎn)；l外觀整潔美觀，適宜于建筑裝飾混凝土構(gòu)件；l是未來(lái)高性能減水劑的發(fā)展趨勢(shì). . 聚羧酸鹽超塑化劑分子結(jié)構(gòu)聚羧酸鹽超塑化劑分子結(jié)構(gòu).水中的聚羧酸鹽水中的聚羧酸鹽7 nm 20 nmRh 15 nm. .自密實(shí)混凝土自密實(shí)混凝土.聚羧酸鹽聚羧酸鹽 第一代第一代甲基丙烯

23、酸甲基丙烯酸 甲基丙烯酸甲酯型聚羧酸鹽甲基丙烯酸甲酯型聚羧酸鹽Nippon Shokubai/NMB 1986(日本觸媒日本觸媒)聚羧酸鹽聚羧酸鹽 第二代第二代Nippon Oil & Fats(日本油脂日本油脂)烯丙醚型聚羧酸鹽烯丙醚型聚羧酸鹽聚羧酸鹽聚羧酸鹽 第三代第三代W. R. Grace, USA(格雷斯，美國(guó)格雷斯，美國(guó))酰胺酰胺/酰亞胺型聚羧酸鹽酰亞胺型聚羧酸鹽聚羧酸鹽分子與性能聚羧酸鹽分子與性能預(yù)拌混凝土預(yù)拌混凝土預(yù)制混凝土預(yù)制混凝土 用于預(yù)拌混凝土的坍落度用于預(yù)拌混凝土的坍落度 用于預(yù)制混凝土的高早強(qiáng)分子用于預(yù)制混凝土的高早強(qiáng)分子 保持分子保持分子 - 高密度支鏈 -

24、 低密度支鏈 - MAA:MPEG 酯比為 1,5:1 - MAA:MPEG 酯比為 3-5:1 - 卷曲分子 - 伸展分子 - 低初始吸附量 - 高初始吸附量 - 摻量較高 - 摻量低 最新進(jìn)展最新進(jìn)展 兩性兩性PCE 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： w/c = 0.15時(shí)具有塑化性能時(shí)具有塑化性能 Sarratokan作用作用 用于用于PCE的消泡劑的消泡劑問(wèn)題問(wèn)題： - 消泡劑從消泡劑從PCE溶液中分離溶液中分離 - 消泡劑的工作時(shí)間不夠長(zhǎng)消泡劑的工作時(shí)間不夠長(zhǎng) (預(yù)拌混凝土中的螺旋效應(yīng)預(yù)拌混凝土中的螺旋效應(yīng)) 方案：方案： - 使用組合消泡劑使用組合消泡劑 (一種用于早期消泡，一種用于延遲消一種用于早期

25、消泡，一種用于延遲消 泡泡) - 通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將消泡劑接到通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將消泡劑接到PCE上上PCE = 高分子表面活性劑高分子表面活性劑水泥對(duì)水泥對(duì)PCE的適應(yīng)性的適應(yīng)性 最低摻量最低摻量相對(duì)流動(dòng)度相對(duì)流動(dòng)度 聚羧酸鹽摻量聚羧酸鹽摻量 %最大流動(dòng)度最大流動(dòng)度飽和摻量飽和摻量增加增加SO42-濃度濃度PCE的硫酸鹽效應(yīng)的硫酸鹽效應(yīng)小分子超塑化劑小分子超塑化劑超塑化劑在水泥表面的基本吸附模式超塑化劑在水泥表面的基本吸附模式小分子的概念：小分子的概念：陰離子錨定基團(tuán)陰離子錨定基團(tuán) (價(jià)格高價(jià)格高) 非離子支鏈非離子支鏈 (價(jià)格便宜價(jià)格便宜)錨定基團(tuán)被吸附錨定基團(tuán)被吸附 支鏈不吸附支鏈不吸附+拖地型

26、環(huán)曲型 甩尾型小分子超塑化劑小分子超塑化劑收縮收縮 化學(xué)收縮化學(xué)收縮干縮干縮新拌混凝土新拌混凝土硬化混凝土硬化混凝土孔隙孔隙水份蒸發(fā)水份蒸發(fā)毛細(xì)毛細(xì)張力張力化學(xué)收縮和干縮化學(xué)收縮和干縮化學(xué)收縮化學(xué)收縮化學(xué)收縮和干縮化學(xué)收縮和干縮時(shí)間（天）時(shí)間（天）化學(xué)收縮 在23C覆蓋薄膜養(yǎng)護(hù)的砂漿試件（僅有化學(xué)收縮）總收縮 將砂漿試件在23C和65%相對(duì)濕度下養(yǎng)護(hù)，表面未覆蓋（化學(xué)收縮和干縮）減縮劑減縮劑 新戊二醇新戊二醇氨甲基封端的聚乙二醇氨甲基封端的聚乙二醇二丙二醇單丁酯二丙二醇單丁酯聚丙烯醇聚丙烯醇 (MW=424)丙三醇丙三醇2-甲基甲基-2,4戊醇戊醇使用使用PCE減縮減縮早期收縮早期收縮長(zhǎng)期收縮

27、長(zhǎng)期收縮減縮減縮 目的：目的：外加劑需要較低的摻量外加劑需要較低的摻量 (水泥重量的水泥重量的0.2 %)趨勢(shì)：趨勢(shì)： 同一分子中帶有不同長(zhǎng)度支鏈的同一分子中帶有不同長(zhǎng)度支鏈的PCE采用優(yōu)化粒徑、空隙和減縮劑的綜合措施采用優(yōu)化粒徑、空隙和減縮劑的綜合措施_ _ _20 EO100 EO趨勢(shì)趨勢(shì) . . 更高效能的更高效能的PCE. 降低混凝土供應(yīng)商的成本降低混凝土供應(yīng)商的成本. 提高減縮劑的性能提高減縮劑的性能 . 自養(yǎng)護(hù)混凝土自養(yǎng)護(hù)混凝土五、普通混凝土的微結(jié)構(gòu) 及其與性能的關(guān)系組成結(jié)構(gòu)過(guò)渡層結(jié)構(gòu)性能大顆粒粗骨料的間隙由小顆粒填充大顆粒粗骨料的間隙由小顆粒填充小顆粒粗骨料的間隙由細(xì)骨料填充小顆

28、粒粗骨料的間隙由細(xì)骨料填充漿體填充骨料堆積體的空隙并在其漿體填充骨料堆積體的空隙并在其表面形成潤(rùn)滑層，使拌合物具有滿表面形成潤(rùn)滑層，使拌合物具有滿足施工需要的工作度足施工需要的工作度新拌混凝土的結(jié)構(gòu)：新拌混凝土的結(jié)構(gòu)：水泥漿水泥漿大顆粒粗骨料大顆粒粗骨料小小顆粒粗骨料顆粒粗骨料細(xì)骨料細(xì)骨料顆粒的緊密堆積模型顆粒的緊密堆積模型混凝土的過(guò)渡層結(jié)構(gòu)混凝土的過(guò)渡層結(jié)構(gòu)（ITZ) 70年代，年代，日本的桶口芳郎做了一個(gè)試日本的桶口芳郎做了一個(gè)試驗(yàn)：將坍落度為驗(yàn)：將坍落度為8cm的拌合物澆注在一透的拌合物澆注在一透明塑料管內(nèi)，驚奇地發(fā)現(xiàn)在粗骨料下方普明塑料管內(nèi)，驚奇地發(fā)現(xiàn)在粗骨料下方普遍形成水囊；混凝土硬

29、化后抗彎拉強(qiáng)度明遍形成水囊；混凝土硬化后抗彎拉強(qiáng)度明顯下降。顯下降。骨料骨料水水外泌水外泌水內(nèi)泌水內(nèi)泌水硬化混凝土的結(jié)構(gòu)硬化混凝土的結(jié)構(gòu) 復(fù)雜而不均勻復(fù)雜而不均勻可以看成由三相組成：可以看成由三相組成： 1）骨料相骨料相 2 2）硬化水泥漿體相）硬化水泥漿體相 3 3）過(guò)渡區(qū)相）過(guò)渡區(qū)相l(xiāng)宏觀層次上，混凝土由粗集料鑲嵌于砂漿基體中形成。宏觀層次上，混凝土由粗集料鑲嵌于砂漿基體中形成。l稍細(xì)層次上，砂漿由砂粒鑲嵌于硬化水泥漿基體中形成。稍細(xì)層次上，砂漿由砂粒鑲嵌于硬化水泥漿基體中形成。l微觀層次上，硬化水泥漿體由無(wú)定形的微觀層次上，硬化水泥漿體由無(wú)定形的C-S-HC-S-H和氫氧化鈣和氫氧化鈣晶

30、體及孔加上未水化的水泥顆粒及硫鋁酸鈣水化物晶體組成。晶體及孔加上未水化的水泥顆粒及硫鋁酸鈣水化物晶體組成。l亞微觀上，亞微觀上，C-S-HC-S-H是由各種各樣形狀和化學(xué)成分的結(jié)晶不是由各種各樣形狀和化學(xué)成分的結(jié)晶不良的顆粒組成，具有或多或少連續(xù)的膠孔體系。良的顆粒組成，具有或多或少連續(xù)的膠孔體系。l界面過(guò)渡區(qū)界面過(guò)渡區(qū)界面過(guò)渡區(qū)（界面過(guò)渡區(qū)（ITZITZ）l未水化水泥比較少；未水化水泥比較少；l孔隙率較高，孔的直徑通常比本體漿體中的更大；孔隙率較高，孔的直徑通常比本體漿體中的更大；lC-S-H較少；較少；l存在大的、定向生長(zhǎng)的氫氧化鈣晶體；存在大的、定向生長(zhǎng)的氫氧化鈣晶體；l鈣礬石的濃度通常

31、較大。鈣礬石的濃度通常較大。界面區(qū)的典型厚度為界面區(qū)的典型厚度為2040m。特點(diǎn)：特點(diǎn)：界面過(guò)渡區(qū)的模型界面過(guò)渡區(qū)的模型裂縫擴(kuò)展的裂縫擴(kuò)展的路徑和方向路徑和方向骨料骨料水泥石水泥石骨料骨料周圍周圍的過(guò)的過(guò)渡區(qū)渡區(qū)薄弱的過(guò)渡區(qū)相薄弱的過(guò)渡區(qū)相鋼筋鋼筋沉降裂縫沉降裂縫水囊水囊混凝土表面混凝土表面鋼纖維鋼纖維雙膜雙膜氫氧化鈣氫氧化鈣水泥漿本體水泥漿本體多孔層多孔層 多相且不均勻，骨料與硬化水泥多相且不均勻，骨料與硬化水泥漿體界面存在著薄弱的過(guò)渡區(qū)，是普漿體界面存在著薄弱的過(guò)渡區(qū)，是普通混凝土微結(jié)構(gòu)的特征，決定了其強(qiáng)通混凝土微結(jié)構(gòu)的特征，決定了其強(qiáng)度和耐久性能。因此，為了提高混凝度和耐久性能。因此，為

32、了提高混凝土的性能，關(guān)鍵在加強(qiáng)過(guò)渡區(qū)和改善土的性能，關(guān)鍵在加強(qiáng)過(guò)渡區(qū)和改善均勻性。均勻性。 20世紀(jì)世紀(jì)8080年代，美國(guó)國(guó)家材料委員會(huì)提年代，美國(guó)國(guó)家材料委員會(huì)提出：要為新世紀(jì)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)開(kāi)發(fā)高性能出：要為新世紀(jì)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)開(kāi)發(fā)高性能的建筑材料，包括鋼材、混凝土、塑料等。的建筑材料，包括鋼材、混凝土、塑料等。 19901990年年5 5月，在美國(guó)馬里蘭州月，在美國(guó)馬里蘭州Gaithers-burg 城由城由 NIST 和和 ACI 主辦了第一次關(guān)于主辦了第一次關(guān)于HPC的國(guó)際研討會(huì)，會(huì)議首次提出關(guān)于高性的國(guó)際研討會(huì)，會(huì)議首次提出關(guān)于高性能混凝土的定義。能混凝土的定義。高性能混凝土高性能混

33、凝土 高性能混凝土高性能混凝土具備需要的性能和具備需要的性能和勻質(zhì)性的混凝土。按常規(guī)靠采用傳統(tǒng)的組勻質(zhì)性的混凝土。按常規(guī)靠采用傳統(tǒng)的組分材料、普通的攪拌、澆注與養(yǎng)護(hù)操作，分材料、普通的攪拌、澆注與養(yǎng)護(hù)操作，是不可能得到這種混凝土的。這些性能，是不可能得到這種混凝土的。這些性能，例如易于澆注和壓實(shí)而不離析、高長(zhǎng)期力例如易于澆注和壓實(shí)而不離析、高長(zhǎng)期力學(xué)性能、高早強(qiáng)、高韌性、體積穩(wěn)定、嚴(yán)學(xué)性能、高早強(qiáng)、高韌性、體積穩(wěn)定、嚴(yán)酷環(huán)境中使用壽命長(zhǎng)?？岘h(huán)境中使用壽命長(zhǎng)。 高性能混凝土國(guó)際研討會(huì)高性能混凝土國(guó)際研討會(huì)（1990） 高性能混凝土高性能混凝土滿足特定功能滿足特定功能與勻質(zhì)性綜合需要的混凝土。按慣

34、常與勻質(zhì)性綜合需要的混凝土。按慣常做法，用普通的組分材料和一般的攪做法，用普通的組分材料和一般的攪拌、澆注與養(yǎng)護(hù)操作，未必能得到這拌、澆注與養(yǎng)護(hù)操作，未必能得到這種混凝土。種混凝土。 美國(guó)混凝土學(xué)會(huì)技術(shù)委員會(huì)美國(guó)混凝土學(xué)會(huì)技術(shù)委員會(huì) （1998）l易于澆注易于澆注 l早期強(qiáng)度早期強(qiáng)度 l滲透性滲透性 l水化熱水化熱 l體積穩(wěn)定性體積穩(wěn)定性 l可搗實(shí)、不離析可搗實(shí)、不離析l長(zhǎng)期力學(xué)性質(zhì)長(zhǎng)期力學(xué)性質(zhì)l密度密度 l韌性韌性l在服務(wù)環(huán)境中運(yùn)行在服務(wù)環(huán)境中運(yùn)行壽命長(zhǎng)久壽命長(zhǎng)久 高性能混凝土的許多特性是高性能混凝土的許多特性是相互關(guān)聯(lián)的，改變其中一個(gè)常牽相互關(guān)聯(lián)的，改變其中一個(gè)常牽扯到一或多個(gè)其他特性發(fā)生

35、變化。扯到一或多個(gè)其他特性發(fā)生變化。因此，如果對(duì)某一應(yīng)用提供的混因此，如果對(duì)某一應(yīng)用提供的混凝土有若干特性必須同時(shí)滿足，凝土有若干特性必須同時(shí)滿足，則必須將其中每一項(xiàng)都在合同書(shū)則必須將其中每一項(xiàng)都在合同書(shū)上規(guī)定清楚。上規(guī)定清楚。 美國(guó)混凝土學(xué)會(huì)美國(guó)混凝土學(xué)會(huì) 1998 高性能混凝土為一種新型高技術(shù)混凝土，高性能混凝土為一種新型高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上采用是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的混凝土，是以耐久性作現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的混凝土，是以耐久性作為設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)，針對(duì)不同用途的要求，對(duì)為設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)，針對(duì)不同用途的要求，對(duì)下列性能有重點(diǎn)的加

36、以保證：耐久性、施工性、下列性能有重點(diǎn)的加以保證：耐久性、施工性、適用性、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。適用性、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。 吳中偉吳中偉 高性能混凝土的定義高性能混凝土的定義 高工作度高工作度 高強(qiáng)度高強(qiáng)度 高耐久性高耐久性 可泵送的高強(qiáng)混凝土可泵送的高強(qiáng)混凝土高性能混凝土高性能混凝土高工作度高工作度1 1）碾壓混凝土碾壓混凝土 拌合物需要足夠地干硬以支撐非常沉重的拌合物需要足夠地干硬以支撐非常沉重的振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械不致下陷而正常地行進(jìn)和工作。振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械不致下陷而正常地行進(jìn)和工作。2 2）滑模混凝土滑?；炷?拌合物需要具備適當(dāng)?shù)奶涠龋ò韬衔镄枰邆溥m當(dāng)?shù)奶涠龋?5cm），），使

37、攤鋪機(jī)使攤鋪機(jī)正常地行進(jìn)和工作正常地行進(jìn)和工作。3 3）自密實(shí)混凝土自密實(shí)混凝土 拌合物需要有足夠大的流動(dòng)性和粘聚性，拌合物需要有足夠大的流動(dòng)性和粘聚性，在沒(méi)有外加振搗的條件下能夠成型密實(shí)。在沒(méi)有外加振搗的條件下能夠成型密實(shí)。高強(qiáng)度高強(qiáng)度 高強(qiáng)混凝土：高強(qiáng)混凝土：C50C50的混凝土。的混凝土。 局限性：局限性： 1 1）2828d d齡期；齡期； 2 2）僅指抗壓強(qiáng)度，應(yīng)用范圍窄；）僅指抗壓強(qiáng)度，應(yīng)用范圍窄； 3 3）溫度收縮和自生收縮大。）溫度收縮和自生收縮大。 建議將建議將HPC的強(qiáng)度下限降低到的強(qiáng)度下限降低到C30左右，左右，以不損及混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如孔結(jié)構(gòu)、水化以不損及混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)

38、（如孔結(jié)構(gòu)、水化物結(jié)構(gòu)、界面區(qū)結(jié)構(gòu)等）為度，以保證其耐物結(jié)構(gòu)、界面區(qū)結(jié)構(gòu)等）為度，以保證其耐久性與體積穩(wěn)定性。久性與體積穩(wěn)定性。許多大體積水工建許多大體積水工建筑、基礎(chǔ)等對(duì)強(qiáng)度要求不高，但對(duì)耐久性、筑、基礎(chǔ)等對(duì)強(qiáng)度要求不高，但對(duì)耐久性、工作性、均勻性、體積穩(wěn)定性、低水化熱等工作性、均勻性、體積穩(wěn)定性、低水化熱等有很高要求，都必須采用有很高要求，都必須采用HPC。日本明石大日本明石大橋采用橋采用20MPa的的HPC是很正確的是很正確的。 吳中偉吳中偉 綠色高性能混凝土與科技創(chuàng)新綠色高性能混凝土與科技創(chuàng)新 建筑材料學(xué)報(bào)建筑材料學(xué)報(bào) 1998 1998年第一期（創(chuàng)刊號(hào)年第一期（創(chuàng)刊號(hào)）高性能混凝土高

39、性能混凝土六、強(qiáng)度六、強(qiáng)度水灰比水灰比水化活性關(guān)系水化活性關(guān)系混凝土技術(shù)的進(jìn)展混凝土技術(shù)的進(jìn)展 多年來(lái)混凝土技術(shù)只有少數(shù)幾次重要的突多年來(lái)混凝土技術(shù)只有少數(shù)幾次重要的突破。破。4040年代開(kāi)發(fā)的引氣作用是其中之一，它改年代開(kāi)發(fā)的引氣作用是其中之一，它改變了北美混凝土技術(shù)的面貌；高效減水劑是另變了北美混凝土技術(shù)的面貌；高效減水劑是另一次重大突破，它在今后許多年里將對(duì)混凝土一次重大突破，它在今后許多年里將對(duì)混凝土的生產(chǎn)與應(yīng)用帶來(lái)巨大的影響。的生產(chǎn)與應(yīng)用帶來(lái)巨大的影響。 V.M.Malhotra. Superplasticizer: their effect on fresh and hardene

40、d concrete(1981) 在保證工作度適宜的前提下，在保證工作度適宜的前提下，水灰比（水膠比水灰比（水膠比) )大幅度地降低，是大幅度地降低，是高性能混凝土高性能混凝土( (或高強(qiáng)混凝土）與普或高強(qiáng)混凝土）與普通混凝土的主要區(qū)別所在。通混凝土的主要區(qū)別所在。1) 水灰比降低水灰比降低 fc K1 / K2w/c1918年年Abrams 提出的水灰比定則提出的水灰比定則： 該定則原本是在該定則原本是在W/C= 2的前提下提出的。的前提下提出的。 高效減水劑與礦物摻合料的應(yīng)用，使新拌高效減水劑與礦物摻合料的應(yīng)用，使新拌混凝土可以在遠(yuǎn)低于水泥能充分水化的水灰比混凝土可以在遠(yuǎn)低于水泥能充分水化

41、的水灰比（水膠比）條件下配制，并能借助普通的施工（水膠比）條件下配制，并能借助普通的施工設(shè)施澆注和成型密實(shí)。設(shè)施澆注和成型密實(shí)。強(qiáng)度強(qiáng)度水灰比水灰比水化活性水化活性 高水灰比條件下，水泥的水化活高水灰比條件下，水泥的水化活性（填充空隙能力）越大，即標(biāo)號(hào)越性（填充空隙能力）越大，即標(biāo)號(hào)越高，用其配制的混凝土強(qiáng)度和抗?jié)B透高，用其配制的混凝土強(qiáng)度和抗?jié)B透性（耐久性）越好。性（耐久性）越好。 高效減水劑與礦物摻合料的應(yīng)用，使高效減水劑與礦物摻合料的應(yīng)用，使新拌混凝土可以在遠(yuǎn)低于水泥能充分水化新拌混凝土可以在遠(yuǎn)低于水泥能充分水化的水灰比（水膠比）條件下配制，并能借的水灰比（水膠比）條件下配制，并能借助普

42、通的施工設(shè)施澆注和成型密實(shí)。助普通的施工設(shè)施澆注和成型密實(shí)。低低水灰比水灰比水化活性水化活性混凝土性能關(guān)系混凝土性能關(guān)系 新拌水泥漿新拌水泥漿 硬化水泥漿硬化水泥漿 “水灰比為水灰比為0.22或或0.23，水水泥可以全部水化泥可以全部水化”的說(shuō)法，只有的說(shuō)法，只有理論意義，而沒(méi)有實(shí)際意義。理論意義，而沒(méi)有實(shí)際意義。水泥充分水化的最小水灰比水泥充分水化的最小水灰比凝膠孔凝膠孔毛細(xì)孔毛細(xì)孔凝膠凝膠孔隙孔隙T.C.Hansen（1970）未水化未水化水泥水泥毛細(xì)孔毛細(xì)孔水泥凝膠水泥凝膠體積比體積比水灰比水灰比長(zhǎng)時(shí)間放長(zhǎng)時(shí)間放置在水中置在水中的水泥漿的水泥漿體水化最體水化最終生成物終生成物體積比體積比

43、未水化未水化水泥水泥水泥凝膠水泥凝膠毛細(xì)孔毛細(xì)孔長(zhǎng)時(shí)間密長(zhǎng)時(shí)間密封放置的封放置的水泥漿體水泥漿體水化最終水化最終生成物生成物水灰比水灰比 只有當(dāng)水灰比只有當(dāng)水灰比0.5 時(shí)，路面混凝土?xí)r，路面混凝土攤鋪后不必進(jìn)行濕養(yǎng)護(hù)，但需要及時(shí)覆攤鋪后不必進(jìn)行濕養(yǎng)護(hù)，但需要及時(shí)覆蓋，以免水分蒸發(fā)。蓋，以免水分蒸發(fā)。 ACPA（美國(guó)混凝土路面學(xué)會(huì)）美國(guó)混凝土路面學(xué)會(huì)） 低水灰比低水灰比( (水膠比）條件下，水泥水水膠比）條件下，水泥水化程度減小，速率減慢，但較少的生成化程度減小，速率減慢，但較少的生成物就可填充空隙，粘結(jié)骨料形成整體，物就可填充空隙，粘結(jié)骨料形成整體，使強(qiáng)度迅速增長(zhǎng)使強(qiáng)度迅速增長(zhǎng)。 2) 水泥

44、（膠凝材料）水化活性影響的變化水泥（膠凝材料）水化活性影響的變化我國(guó)水泥生產(chǎn)與供應(yīng)的發(fā)展我國(guó)水泥生產(chǎn)與供應(yīng)的發(fā)展1）熟料中早強(qiáng)礦物熟料中早強(qiáng)礦物C3S含量增多含量增多；2）水泥）水泥粉磨細(xì)度加大；粉磨細(xì)度加大；3 3）助磨劑品種繁多，成分復(fù)雜；）助磨劑品種繁多，成分復(fù)雜；4 4）混合材摻量增多）混合材摻量增多; ; 隨著水灰比（水膠比）降低，水泥或其隨著水灰比（水膠比）降低，水泥或其它膠凝材料需要填充的空隙減小，達(dá)到密實(shí)它膠凝材料需要填充的空隙減小，達(dá)到密實(shí)填充效果對(duì)膠凝材料的水化活性要求也隨之填充效果對(duì)膠凝材料的水化活性要求也隨之降低。反之，當(dāng)水泥的水化活性越高、粉磨降低。反之，當(dāng)水泥的水化

45、活性越高、粉磨越細(xì)，拌合時(shí)的需水量就會(huì)越大，結(jié)果是水越細(xì)，拌合時(shí)的需水量就會(huì)越大，結(jié)果是水膠比的降低（從而混凝土的強(qiáng)度及其它性能）膠比的降低（從而混凝土的強(qiáng)度及其它性能）受到影響。受到影響。強(qiáng)度強(qiáng)度水灰比水灰比水化活性水化活性強(qiáng)度方程強(qiáng)度方程 fcu.k = A fce ( C/W B )fcu.k混凝土配制強(qiáng)度混凝土配制強(qiáng)度f(wàn)ce 水泥標(biāo)號(hào)水泥標(biāo)號(hào)C/W灰水比灰水比A,B 系數(shù)：系數(shù)： 有人用有人用425#(32.5級(jí)）與級(jí)）與525#水泥，也有人用水泥，也有人用525#與與625#水泥分別配制高強(qiáng)混凝土，得到的結(jié)水泥分別配制高強(qiáng)混凝土，得到的結(jié)果都顯示不出差異。果都顯示不出差異。 同時(shí)，用

46、同時(shí)，用525#水泥能配制出水泥能配制出28d強(qiáng)度為強(qiáng)度為125 130MPa的高強(qiáng)混凝土，而的高強(qiáng)混凝土，而725#水泥反而不行。水泥反而不行。說(shuō)明：低水灰比時(shí)說(shuō)明：低水灰比時(shí)，水泥標(biāo)號(hào)（水化活性）水泥標(biāo)號(hào)（水化活性）的與配制混凝土強(qiáng)度的關(guān)系發(fā)生變化。的與配制混凝土強(qiáng)度的關(guān)系發(fā)生變化。3) 溫升的影響溫升的影響 結(jié)構(gòu)物斷面加大結(jié)構(gòu)物斷面加大、強(qiáng)度設(shè)計(jì)等級(jí)強(qiáng)度設(shè)計(jì)等級(jí)提高提高、水泥用量增加、水化活性的提、水泥用量增加、水化活性的提高以及散裝水泥供應(yīng)方式的發(fā)展高以及散裝水泥供應(yīng)方式的發(fā)展，這，這些都使得混凝土溫升加劇。些都使得混凝土溫升加劇。3020水化速率水化速率加快一倍加快一倍40加快加快2

47、.4倍倍影響水泥水化的因素影響水泥水化的因素礦物組成及其含量、粉磨細(xì)度、溫度礦物組成及其含量、粉磨細(xì)度、溫度和和水灰比水灰比 R(t) = f(C3S)f(fineness)f(T)f(W/C) 水化加快，放熱速率加速，升溫并膨脹，水化加快，放熱速率加速，升溫并膨脹，凝結(jié)硬化形成的微結(jié)構(gòu)體積較大，相對(duì)疏松，凝結(jié)硬化形成的微結(jié)構(gòu)體積較大，相對(duì)疏松，影響結(jié)構(gòu)混凝土的強(qiáng)度和滲透性影響結(jié)構(gòu)混凝土的強(qiáng)度和滲透性 。圖3-46 硬化水泥漿體與混凝土的絕熱溫升水化熱的影響水化熱的影響混凝土溫度隨水泥用量增加而上升混凝土溫度隨水泥用量增加而上升圖3-47 混凝土澆注厚度對(duì)溫升的影響（澆注溫度20C，水泥用量4

48、00kg/m3）混凝土的溫升隨結(jié)構(gòu)物斷面尺寸增大而加劇混凝土的溫升隨結(jié)構(gòu)物斷面尺寸增大而加劇 圖3-48 2.5 m厚混凝土中點(diǎn)溫度的變化Bamforth的實(shí)驗(yàn)（厚的實(shí)驗(yàn)（厚2.5m結(jié)構(gòu)物中部的溫度變化）結(jié)構(gòu)物中部的溫度變化）70%硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥+30%粉煤灰粉煤灰100%硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥25%硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥+75%磨細(xì)礦渣磨細(xì)礦渣硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥水泥水泥/ /礦渣礦渣水泥水泥/ /粉煤灰粉煤灰水泥水泥/ /粉煤灰粉煤灰水泥水泥/ /礦渣礦渣硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥齡期齡期 長(zhǎng)期以來(lái)沿用的以標(biāo)長(zhǎng)期以來(lái)沿用的以標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)的試件強(qiáng)度準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)的試件強(qiáng)度作為工程選擇原材料和配作

49、為工程選擇原材料和配合比的基準(zhǔn)，這種方法在合比的基準(zhǔn)，這種方法在如今配制高性能混凝土?xí)r如今配制高性能混凝土?xí)r已經(jīng)不再適用，并常造成已經(jīng)不再適用，并常造成誤導(dǎo)，給工程，尤其是大誤導(dǎo)，給工程，尤其是大型基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)帶來(lái)?yè)p型基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)帶來(lái)?yè)p失，迫切需要引起重視和失，迫切需要引起重視和改變。改變。強(qiáng)度評(píng)價(jià)強(qiáng)度評(píng)價(jià)七、強(qiáng)度七、強(qiáng)度耐久性關(guān)系耐久性關(guān)系 長(zhǎng)期以來(lái)，混凝土是在高水灰比條長(zhǎng)期以來(lái)，混凝土是在高水灰比條件下拌合、澆注與水化硬化的，過(guò)渡區(qū)件下拌合、澆注與水化硬化的，過(guò)渡區(qū)薄弱、強(qiáng)度低、抗?jié)B透性能力差，因此薄弱、強(qiáng)度低、抗?jié)B透性能力差，因此耐久性，尤其是實(shí)驗(yàn)室快速評(píng)價(jià)試驗(yàn)的耐久性，尤其是實(shí)驗(yàn)室

50、快速評(píng)價(jià)試驗(yàn)的耐久性結(jié)果較差。從而得出強(qiáng)度越高、耐久性結(jié)果較差。從而得出強(qiáng)度越高、耐久性就越好的結(jié)論。耐久性就越好的結(jié)論。 上述結(jié)論近年遇到嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。上述結(jié)論近年遇到嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。高強(qiáng)混凝土的耐久性高強(qiáng)混凝土的耐久性 19871987年美國(guó)材料顧問(wèn)委員會(huì)提交的一篇報(bào)年美國(guó)材料顧問(wèn)委員會(huì)提交的一篇報(bào)告引起了轟動(dòng)：約告引起了轟動(dòng)：約25.325.3萬(wàn)座橋梁的混凝土橋面萬(wàn)座橋梁的混凝土橋面板，其中部分使用不到板，其中部分使用不到2020年，就已不同程度地年，就已不同程度地破壞，且每年還將新增破壞，且每年還將新增3.53.5萬(wàn)座。萬(wàn)座。 由于混凝土橋面板開(kāi)裂普遍，因此轉(zhuǎn)向使由于混凝土橋面板開(kāi)裂普遍，因

51、此轉(zhuǎn)向使用高強(qiáng)混凝土，但是看來(lái)這無(wú)濟(jì)于事：根據(jù)國(guó)用高強(qiáng)混凝土，但是看來(lái)這無(wú)濟(jì)于事：根據(jù)國(guó)家公路合作研究計(jì)劃家公路合作研究計(jì)劃19951995年檢查的結(jié)果表明：年檢查的結(jié)果表明：1010萬(wàn)座混凝土橋面板是在混凝土澆筑后一個(gè)月萬(wàn)座混凝土橋面板是在混凝土澆筑后一個(gè)月內(nèi)就出現(xiàn)間隔內(nèi)就出現(xiàn)間隔13米的貫穿性裂縫。米的貫穿性裂縫。 開(kāi)裂的原因有很多，然而，其中有一開(kāi)裂的原因有很多，然而，其中有一個(gè)使混凝土結(jié)構(gòu)在早期開(kāi)裂起主導(dǎo)地位的個(gè)使混凝土結(jié)構(gòu)在早期開(kāi)裂起主導(dǎo)地位的原因，那就是為滿足現(xiàn)代高速施工所采用原因，那就是為滿足現(xiàn)代高速施工所采用的高早強(qiáng)水泥及其混凝土拌合物。的高早強(qiáng)水泥及其混凝土拌合物。湖南某大橋

52、湖南某大橋 近年來(lái)，高強(qiáng)混凝土已被證明是對(duì)早期近年來(lái)，高強(qiáng)混凝土已被證明是對(duì)早期開(kāi)裂非常敏感的材料。這不僅是水化熱的結(jié)開(kāi)裂非常敏感的材料。這不僅是水化熱的結(jié)果，由于自干燥作用產(chǎn)生的果，由于自干燥作用產(chǎn)生的自身收縮自身收縮和和硫酸硫酸鹽相的化學(xué)反應(yīng)鹽相的化學(xué)反應(yīng)，可能也是重要起因。結(jié)構(gòu)，可能也是重要起因。結(jié)構(gòu)混凝土或大體積混凝土意外地出現(xiàn)開(kāi)裂，不混凝土或大體積混凝土意外地出現(xiàn)開(kāi)裂，不能總是歸因于現(xiàn)場(chǎng)工程師缺乏經(jīng)驗(yàn)，該領(lǐng)域能總是歸因于現(xiàn)場(chǎng)工程師缺乏經(jīng)驗(yàn)，該領(lǐng)域里許多問(wèn)題尚缺乏了解，激發(fā)全世界許多人里許多問(wèn)題尚缺乏了解，激發(fā)全世界許多人去進(jìn)一步開(kāi)展研究。去進(jìn)一步開(kāi)展研究。 Thermal Crack

53、ing in Concrete at Early Ages. E & FN SPON 1994. 高強(qiáng)混凝土與早期開(kāi)裂敏感性高強(qiáng)混凝土與早期開(kāi)裂敏感性延伸性與開(kāi)裂延伸性與開(kāi)裂 收縮應(yīng)變大小僅是引起混凝土開(kāi)裂的一方面收縮應(yīng)變大小僅是引起混凝土開(kāi)裂的一方面原因，另一方面還有：原因，另一方面還有： 彈性模量彈性模量 彈性模量越小，產(chǎn)生一定量收縮引彈性模量越小，產(chǎn)生一定量收縮引起的彈性拉應(yīng)力越?。黄鸬膹椥岳瓚?yīng)力越?。?徐變徐變 徐變?cè)酱?，?yīng)力松弛越顯著，殘余拉應(yīng)徐變?cè)酱?，?yīng)力松弛越顯著，殘余拉應(yīng)力就越小；力就越?。?抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度越高，拉應(yīng)力使材料開(kāi)抗拉強(qiáng)度越高，拉應(yīng)力使材料開(kāi)裂的

54、危險(xiǎn)越小。裂的危險(xiǎn)越小。 P.K.Mehta. Concrete:Structures, Properties and Materials 無(wú)松弛作用時(shí)出現(xiàn)開(kāi)裂無(wú)松弛作用時(shí)出現(xiàn)開(kāi)裂混凝土的混凝土的抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度開(kāi)裂延遲開(kāi)裂延遲應(yīng)力應(yīng)力松弛后的實(shí)際應(yīng)力松弛后的實(shí)際應(yīng)力應(yīng)力松弛應(yīng)力松弛時(shí)間時(shí)間收縮應(yīng)變受約束時(shí)收縮應(yīng)變受約束時(shí)產(chǎn)生的彈性拉應(yīng)力產(chǎn)生的彈性拉應(yīng)力圖3-24 硬化水泥漿體滲透性與水灰比的關(guān)系（93%水化度）硬化水泥漿體（硬化水泥漿體（93%水化度）的滲水化度）的滲透性透性水灰比關(guān)系存在臨界區(qū)域水灰比關(guān)系存在臨界區(qū)域 適當(dāng)?shù)脑牧辖M分、澆筑和養(yǎng)護(hù)的混適當(dāng)?shù)脑牧辖M分、澆筑和養(yǎng)護(hù)的混凝土基本

55、上是不透水的，應(yīng)該在大部分環(huán)凝土基本上是不透水的，應(yīng)該在大部分環(huán)境條件下具有足夠長(zhǎng)的使用壽命。然而，境條件下具有足夠長(zhǎng)的使用壽命。然而，由于環(huán)境的作用，出現(xiàn)開(kāi)裂，結(jié)構(gòu)物因此由于環(huán)境的作用，出現(xiàn)開(kāi)裂，結(jié)構(gòu)物因此喪失了運(yùn)行時(shí)的水密性，也就是對(duì)于上述喪失了運(yùn)行時(shí)的水密性，也就是對(duì)于上述劣化過(guò)程的抵抗力?，F(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂劣化過(guò)程的抵抗力。現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂的事實(shí)說(shuō)明：人們沒(méi)有對(duì)混凝土技術(shù)中控的事實(shí)說(shuō)明：人們沒(méi)有對(duì)混凝土技術(shù)中控制開(kāi)裂的基本道理給予足夠的重視。制開(kāi)裂的基本道理給予足夠的重視。 采用適宜的原材料及良好的生產(chǎn)、采用適宜的原材料及良好的生產(chǎn)、澆筑與養(yǎng)護(hù)操作，當(dāng)水泥用量為澆筑與養(yǎng)護(hù)操作，當(dāng)水泥

56、用量為300300350350Kg/m3、水灰比水灰比0.450.55，制備出，制備出2828d d抗壓強(qiáng)度為抗壓強(qiáng)度為3540MPa的混凝土，的混凝土，在大多數(shù)環(huán)境條件下可以呈現(xiàn)足夠低的在大多數(shù)環(huán)境條件下可以呈現(xiàn)足夠低的滲透性能。滲透性能。 水灰比與滲透性水灰比與滲透性 不是強(qiáng)度，而是混凝土的堅(jiān)固性不是強(qiáng)度，而是混凝土的堅(jiān)固性（沒(méi)有裂縫）對(duì)其運(yùn)行條件下保證混凝（沒(méi)有裂縫）對(duì)其運(yùn)行條件下保證混凝土的水密性和耐久性起關(guān)鍵的作用。土的水密性和耐久性起關(guān)鍵的作用。 P.K.Mehta 耐久性耐久性影響未來(lái)的關(guān)鍵問(wèn)題影響未來(lái)的關(guān)鍵問(wèn)題西直門立交橋西直門立交橋一個(gè)不透水，但存在非一個(gè)不透水，但存在非連續(xù)

57、微裂縫，且多孔的連續(xù)微裂縫，且多孔的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境作用（第一階段）環(huán)境作用（第一階段）（無(wú)可見(jiàn)損傷）（無(wú)可見(jiàn)損傷）1. 1. 侵蝕作用侵蝕作用（冷熱循環(huán)、干濕循環(huán)）（冷熱循環(huán)、干濕循環(huán)）2. 2. 荷載作用荷載作用（循環(huán)荷載、沖擊荷載（循環(huán)荷載、沖擊荷載） 由于微裂縫和孔隙由于微裂縫和孔隙連通起來(lái)，不透水性逐連通起來(lái)，不透水性逐漸喪失漸喪失環(huán)境作用（第二階段）環(huán)境作用（第二階段）（損傷的開(kāi)始與擴(kuò)展）（損傷的開(kāi)始與擴(kuò)展）水的滲入水的滲入O O2 2、COCO2 2滲入滲入酸性離子（酸性離子（ClCl- , - , SOSO4 4- -) )滲入滲入A：以下原因使孔隙內(nèi)靜水以下原

58、因使孔隙內(nèi)靜水壓增大、混凝土膨脹：鋼筋壓增大、混凝土膨脹：鋼筋銹蝕、堿銹蝕、堿-骨料反應(yīng)、水結(jié)骨料反應(yīng)、水結(jié)冰、硫酸鹽侵蝕冰、硫酸鹽侵蝕B：混凝土強(qiáng)度與剛度降低混凝土強(qiáng)度與剛度降低開(kāi)裂、剝落與整體性喪失開(kāi)裂、剝落與整體性喪失混凝土受環(huán)境作用產(chǎn)生劣化的混凝土受環(huán)境作用產(chǎn)生劣化的“整體性整體性”模型模型高性能混凝土的耐久性高性能混凝土的耐久性 與普通混凝土不同，高強(qiáng)混凝土與高與普通混凝土不同，高強(qiáng)混凝土與高性能混凝土（低水膠比）獲得耐久性優(yōu)異性能混凝土（低水膠比）獲得耐久性優(yōu)異的技術(shù)途徑，要從提高混凝土體的抗?jié)B透的技術(shù)途徑，要從提高混凝土體的抗?jié)B透性向改善抗裂性能轉(zhuǎn)化。長(zhǎng)期以來(lái)形成的性向改善抗裂性

59、能轉(zhuǎn)化。長(zhǎng)期以來(lái)形成的原材料選擇、配合比設(shè)計(jì)與生產(chǎn)澆注與養(yǎng)原材料選擇、配合比設(shè)計(jì)與生產(chǎn)澆注與養(yǎng)護(hù)的傳統(tǒng)方式，是使它們的耐久性常常反護(hù)的傳統(tǒng)方式，是使它們的耐久性常常反而不如普通混凝土的重要原因。而不如普通混凝土的重要原因。八、八、高性能混凝土的配制與施工高性能混凝土的配制與施工1. 原原材料選擇與配合比設(shè)計(jì)材料選擇與配合比設(shè)計(jì)2. 2. 生產(chǎn)、澆注與養(yǎng)護(hù)生產(chǎn)、澆注與養(yǎng)護(hù)3. 3. 質(zhì)量保證質(zhì)量保證勻質(zhì)性勻質(zhì)性 按慣常做法，按慣常做法，用普通的組分材料用普通的組分材料和一般的攪拌、澆和一般的攪拌、澆注與養(yǎng)護(hù)操作，未注與養(yǎng)護(hù)操作，未必能得到這種混凝必能得到這種混凝土。土。1. 原原材料選擇與配合比

60、設(shè)計(jì)材料選擇與配合比設(shè)計(jì)1）強(qiáng)調(diào)以降低混凝土水膠比，而不是原材料的）強(qiáng)調(diào)以降低混凝土水膠比，而不是原材料的高活性為選用原則；高活性為選用原則；2）強(qiáng)調(diào)組分材料品質(zhì)的勻質(zhì)性、穩(wěn)定性；強(qiáng)調(diào)）強(qiáng)調(diào)組分材料品質(zhì)的勻質(zhì)性、穩(wěn)定性；強(qiáng)調(diào)不同組分之間的相容性和超疊效應(yīng)，而不是單不同組分之間的相容性和超疊效應(yīng)，而不是單個(gè)組分的品質(zhì)；個(gè)組分的品質(zhì)；3）以溫度匹配養(yǎng)護(hù)方式評(píng)價(jià)強(qiáng)度發(fā)展速率為選）以溫度匹配養(yǎng)護(hù)方式評(píng)價(jià)強(qiáng)度發(fā)展速率為選用基準(zhǔn)。用基準(zhǔn)。溫度匹配養(yǎng)護(hù)溫度匹配養(yǎng)護(hù) Temperature Match CuringTt構(gòu)件構(gòu)件試件試件加熱裝置加熱裝置骨料骨料的的選用選用1）粒形、級(jí)配與粒形、級(jí)配與空隙率空隙率2 2）含泥量