混凝土礦物外加劑和高性能混凝土2021推薦課件

混凝土礦物外加劑和高性能混凝土混凝土礦物外加劑和高性能混凝土1凡具有輕質(zhì)高強(qiáng)和多功能的建筑材料，均屬新型建筑材料。即使是傳統(tǒng)建筑材料，為滿足某種建筑功能需要而再復(fù)合或組合所制成的材料，也屬新型建筑材料。新型建筑材料分類(1)按用途分類中國新型建材(集團(tuán))公司和中國建材工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究會新型建材專業(yè)委員會編著的《新型建筑材料實(shí)用手冊》(第二版)，凡具有輕質(zhì)高強(qiáng)和多功能的建筑材料，均屬新型建筑材料。即使是傳2把建材分為十六類：墻體材料，屋面和樓板構(gòu)件，混凝土外加劑，建筑防水材料，建筑密封材料，絕熱、吸聲材料，墻面裝飾材料，頂棚裝飾材料，地面裝飾材料，衛(wèi)生潔具，門窗、玻璃及配件，給排水管道、工業(yè)管道及其配件，膠結(jié)劑，燈飾和燈具，其他。（2）按建筑各部位使用建筑材料的狀況來分類（12種）外墻材料；屋面材料；保溫隔熱材料；防水密封材料；外門窗；外墻裝飾材料；內(nèi)墻隔斷與壁柜：內(nèi)門；室內(nèi)裝飾材料；衛(wèi)生設(shè)備；門鎖及其他建筑五金；其他：如管道、室外鋪地材料等把建材分為十六類：墻體材料，屋面和樓板構(gòu)件，混凝土外加劑，建3(3)按原材料來源分類以基本建設(shè)的主要材料水泥、玻璃、鋼材、木材為原料的新產(chǎn)品，如各種新型水泥制品、新型玻璃制品等。以傳統(tǒng)的磚瓦灰砂石為原料推出的新品種，如各種加氣混凝土制品、各種砌塊等，以無機(jī)非金屬新材料為原料生產(chǎn)的各種制品，如各種玻璃鋼制品、玻璃纖維制品等。采用各種新的原材料制作的各種建筑制品，如鋁合金門窗、各種化學(xué)建材產(chǎn)品、各種保溫隔聲材料制品、各種防水材料制品等均屬新型建筑材料。發(fā)展新型建筑材料的必要性(1)節(jié)約耕地，有利于農(nóng)業(yè)的發(fā)展(3)按原材料來源分類4(2)節(jié)約能源，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展(3)降低建材運(yùn)輸量，減輕運(yùn)輸?shù)膲毫?4)綜合利用工業(yè)廢渣，有利環(huán)境保護(hù)(5)促進(jìn)建筑技術(shù)進(jìn)步，推動建筑業(yè)現(xiàn)代化(6)改善工作、學(xué)習(xí)、生活環(huán)境，適應(yīng)人們生活水平的不斷提高。新型建筑材料教學(xué)要求和目的

其任務(wù)是擴(kuò)大關(guān)于新型建筑材料和新型裝修材料方面的知識，通過對新型建材的生產(chǎn)工藝、性能特點(diǎn)，選擇使用及施工要點(diǎn)等內(nèi)容的介紹，培養(yǎng)學(xué)生在今后的工作實(shí)踐中能合理選用各種新型建材的能力。(2)節(jié)約能源，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展5第2章混凝土礦物外加劑和高性能混凝土2混凝土礦物外加劑主要功能有（1）改善混凝土和易性（2）降低混凝土水化溫升（3）提高混凝土早期或后期強(qiáng)度（4）改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高抗腐蝕能力（5）提高混凝土抗裂性能（6）提高混凝土的耐久性粉煤灰粉煤灰的技術(shù)性能和作用機(jī)理第2章混凝土礦物外加劑和高性能混凝土6FlyAshFlyAsh71.火山灰效應(yīng)2.微骨料效應(yīng)3.形態(tài)效應(yīng)2.1.2粉煤灰的質(zhì)量指標(biāo)等級細(xì)度燒失量需水量比SO3含量Ⅰ級≤12≤5≤95≤3Ⅱ級≤20≤8≤105≤3Ⅲ級≤45≤15≤115≤31.火山灰效應(yīng)等級細(xì)度燒失量需水量比SO3含量Ⅰ級≤12≤582.1.3粉煤灰對混凝土性能的影響1.對新拌混凝土性能的影響一級二級三級相對塌落度粉煤灰摻量2.1.3粉煤灰對混凝土性能的影響一級二級三級相對塌落度粉92.對混凝土強(qiáng)度的影響3.對混凝土耐久性的影響4.對混凝土水化熱的影響5.對混凝土收縮和抗裂性的影響2.2?；郀t礦渣粉2.2.1礦粉的技術(shù)性能和質(zhì)量指標(biāo)礦渣有堿性、中性、酸性之分，以礦渣中堿性氧化物和酸性氧化物含量的比值M大小來區(qū)分：2.對混凝土強(qiáng)度的影響10?；郀t礦渣粉?；郀t礦渣粉11M＞1為堿性礦渣，M＜1為酸性礦渣，M=1為中性礦渣。、礦粉的作用機(jī)理1.膠凝效應(yīng)2.微骨料效應(yīng)、礦粉對混凝土性能的影響(1)對混凝土和易性的影響(2)對混凝土強(qiáng)度的影響(3)對混凝土耐久性的影響(4)對混凝土水化熱的影響(5)對收縮和抗裂性的影響M＞1為堿性礦渣，M＜1為酸性礦渣，M=1為中性礦渣。122.3硅灰硅灰是指在冶煉硅鐵合金或工業(yè)硅時，通過煙道排出的硅蒸氣氧化后，經(jīng)收塵器收集到的以無定型二氧化硅為主要成分的粉末狀產(chǎn)品。在冶煉硅鐵合金或工業(yè)硅時，高純度的石英在2000左右的高溫下，石英被還原成硅，生產(chǎn)過程中約有10％～15％的硅以蒸氣狀態(tài)進(jìn)入煙道，與空氣中的氧重新結(jié)合成二氧化硅，絕大部分為無定型二氧化硅，含量達(dá)90％左右。其他為少量的氧化鐵、氧化鈣。一般呈青灰色或銀白色，表面光滑。硅灰的相對密度約為～／cm3，堆積密度約為200～300kg／m3。用勃氏法測得的比表面積為3400～4700m2／kg，用氮吸附法測得的比表面積為18000～22000m2／kg。2.3硅灰13硅灰硅灰14硅灰對混凝土性能的影響2.4沸石粉沸石巖及沸石粉的特性沸石粉是指以一定品位純度的天然沸石巖為原料，經(jīng)粉磨至規(guī)定細(xì)度的粉末。粉磨時可添加適量的助磨劑。沸石粉屬火山灰質(zhì)硅鋁酸鹽礦物外加劑，在我國的蘊(yùn)藏量很大，分布面廣，開采加工簡便，目前應(yīng)用較普遍。沸石粉的主要化學(xué)成分為SiO2和A12O3，分別為65％～70％和10％～15％左右。其中可溶性硅及鋁的含量分別不低于10％和8％。沸石粉的密度為～／cm3，堆積密度700～800kg／m3。硅灰對混凝土性能的影響15沸石粉沸石粉16與其他礦物外加劑不同的是，沸石粉的吸銨值是評價綜合性能的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)。該值反映沸石的總交換容量，而沸石巖中的沸石含量等于銨離子交換容量與理論交換容量之比。吸銨值越大，表示沸石巖的強(qiáng)度活性越高。2.5偏高嶺土偏高嶺土是指由高嶺土(A12O3·2SiO2·2H2O)在700～800℃條件下輕燒脫水，再經(jīng)粉磨制得的白色粉末，平均粒徑1～2μm，SiO2和A12O3含量90％以上，特別是A12O3

，含量較高，達(dá)30％～45％。在混凝土中的作用機(jī)理與硅灰、礦粉和粉煤灰等其他火山灰相似。除了填充效應(yīng)和對水泥的加速水化作用外，與其他礦物外加劑不同的是，沸石粉的吸銨值是評價綜合性能的一項(xiàng)17主要是活性SiO2和A12O3與Ca(OH)2作用生成CSH凝膠和水化鋁酸鈣、水化硫鋁酸鈣。由于其極高的火山灰活性，故有超級火山灰之稱。自20世紀(jì)80年代末以來，國外對偏高嶺土作為高強(qiáng)高性能混凝土的礦物外加劑的研究和應(yīng)用已較普遍，我國則起步于20世紀(jì)90年代中后期。研究結(jié)果表明，摻入偏高嶺土能顯著提高混凝土的早期強(qiáng)度和長期抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度及劈裂抗拉強(qiáng)度。主要是活性SiO2和A12O3與Ca(OH)2作用生成CSH18由于高活性偏高嶺土對鉀、鈉和氯離子的強(qiáng)吸附作用和對水化產(chǎn)物的改善作用，故能抑制混凝土的堿—骨料反應(yīng)和提高抗硫酸鹽腐蝕能力，這一點(diǎn)與沸石粉和礦粉的作用機(jī)理非常相似。研究結(jié)果表明，摻入偏高嶺土對混凝土的坍落度影響小于硅灰，只需適當(dāng)增加高效減水劑的用量即可?；炷林袚饺敫呋钚云邘X土能有效改善混凝土的沖擊韌性和耐久性。由于高活性偏高嶺土對鉀、鈉和氯離子的強(qiáng)吸附作用和對水化產(chǎn)物的193.高性能混凝土定義：高性能混凝土是從20世紀(jì)80年代末90年代初才出現(xiàn)的，是一種新型高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的混凝土，以耐久性作為設(shè)計的主要指標(biāo)。重點(diǎn)保證混凝土的耐久性、工作性、適用性、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性。3.高性能混凝土20.高性能混凝土需進(jìn)一步研究的問題

(1)

水泥基材料的組成結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系為使高性能混凝土的各種性能得以進(jìn)一步提高，必須對材料組分的粒子尺寸、級配、孔結(jié)構(gòu)、集料界面區(qū)結(jié)構(gòu)以至組分間的相互作用、物理力學(xué)、熱學(xué)性質(zhì)的差別等進(jìn)行研究。(2)超塑化劑與復(fù)合外加劑超塑化劑解決了高性能混凝土的低水膠比和低用水量與工作性之間的矛盾，因而成為高性能混凝土不可缺少的組分。

.高性能混凝土需進(jìn)一步研究的問題21(3)礦物細(xì)摻料礦物細(xì)摻料不僅有利于水化作用和強(qiáng)度、密實(shí)度和工作性，增加粒子密集堆積，減低孔隙率，改善孔結(jié)構(gòu)，而且對抵抗侵蝕和延緩性能退化等都有較大作用。擴(kuò)大穩(wěn)定礦物細(xì)摻料的來源，充分發(fā)揮其有利作用(例如減少水泥的水化熱，降低混凝土溫升)，將有利于擴(kuò)大高性能混凝土的應(yīng)用范圍。(3)礦物細(xì)摻料22

(4)復(fù)合化超疊加效應(yīng)的研究與應(yīng)用高性能混凝土是一種多組分復(fù)合材料，各組分性能的疊加甚至超疊加效應(yīng)表現(xiàn)得十分明顯。因此，可選用兩種以上礦物細(xì)摻料加上兩種以上外加劑(包括礦物外加劑，如膨脹劑)同時摻加，以進(jìn)一步改進(jìn)性能和取得某種特性。(4)復(fù)合化超疊加效應(yīng)的研究與應(yīng)用23(5)對波特蘭水泥熟料進(jìn)行改革，發(fā)展環(huán)保型膠凝材料

在熟料燒成上向低鈣化發(fā)展，減少C3S和C3A等在耐久性，能耗和環(huán)境保護(hù)方面的缺陷，提高膠凝材料的綠色度。(6)加強(qiáng)對高強(qiáng)度高性能混凝土韌性的研究

隨著混凝土強(qiáng)度的提高，其斷裂韌性降低，結(jié)構(gòu)的延性降低，抗震性能降低。超高性能混凝土(RPC)可使混凝土的斷裂能提高2個數(shù)量級。

(5)對波特蘭水泥熟料進(jìn)行改革，發(fā)展環(huán)保型膠凝材料24其研究開發(fā)包括原材料、工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用等方面，并且需研究降低其材料成本。針對現(xiàn)狀，對于基本使用普通混凝土的原材料和制作工藝的高性能混凝土，則需研究如何在很少增加成本和基本不影響現(xiàn)有工藝的前提下明顯提高其斷裂能和極限壓應(yīng)變。(7)配合比選擇和施工質(zhì)量控制的計算機(jī)化(8)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)程等的制訂與完善其研究開發(fā)包括原材料、工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用等方面，并253.4確定高性能混凝土配合比的簡易方法吳中偉在50年代初研究的混凝土配合比簡易設(shè)計法被編入中央重工業(yè)部基建司的《混凝土配合比設(shè)計》中。高性能混凝土采用簡易法的有利條件是：高性能混凝土配合比參數(shù):砂；～級水泥，磨細(xì)礦渣(比表面積為4000～5000cm2／g)摻量為30％～50％，粉煤灰(I、Ⅱ級)摻量大于等于20％，等等；該設(shè)計法的基本原則是要求砂石有最小的混合空隙率，按絕對體積法原理計算。具體步驟和實(shí)例如下：3.4確定高性能混凝土配合比的簡易方法26

(1)首先選擇高性能混凝土平均或常用性能指標(biāo)作為基準(zhǔn)，或選用本工程要求的性能為基準(zhǔn)，然后再試配調(diào)整，滿足其他條件或要求。例如要求耐久性為低滲透性，要求用Nemst-Einstein法測定的氯離子擴(kuò)散系數(shù)為(50～100)×10m2／s，配制強(qiáng)度為40~50MPa，工作性要求坍落度為180～200mm，1h坍落度損失不大于10％，無離析等。(2)求砂石混合空隙率選擇最小值?？上葟纳奥?8％～40％開始，將不同砂石比的砂石混合，分三次裝入一個15～20L的(1)首先選擇高性能混凝土平均或常用性能指標(biāo)作為基準(zhǔn)，或選27不變形的鋼筒中，用直徑為15mm的圓頭搗棒各插搗30下(或在振動臺上振動至試料不再下沉為止)，刮平表面后稱量，并換算成松堆密度ρo(kg／m3)；測出砂石混合料的混合表觀密度ρ(kg／m3)，一般為／Cm3左右。計算α。=(ρ

–ρo)

／ρ

，最經(jīng)濟(jì)的混合空隙率約為16％，一般為20％～22％。

(3)計算膠凝材料漿量。膠凝材料漿量等于砂石混合空隙體積加富余量。膠凝材料漿富余量取決于工作性要求和外加劑性質(zhì)和摻量，不變形的鋼筒中，用直徑為15mm的圓頭搗棒各插搗30下(或在28可先按坍落度180～200mm估計為8％～10％，由試拌決定。假設(shè)為8％，α為20％，則漿體積為：α十8％=28％，即280L／m3。

(4)計算各組分用量。設(shè)選用水膠比為，摻入磨細(xì)礦渣30％，水泥密度為／cm3，磨細(xì)礦渣密度為／cm3，則(膠凝材料用量/漿體積即1L漿用膠凝材料。膠凝材料總用量=280×1.35=378kg／m3可先按坍落度180～200mm估計為8％～10％，由試拌決定29水泥用量=378×0.7=265kS／m3

礦渣用量／m3

水用量／m3

集料總用量=(1000-280)×2.65=1908kg／m3砂用量=1908×40％=763kg／m3石用量=1908-763=1145kg／m3

因引入了漿體積富余量，總體積略超過1m3，故所計算的各材料用量總和需按實(shí)測的表觀密度校正。水泥用量=378×0.7=265kS／m330

(5)或按15L筒試配的砂石量+以上膠凝材料和水各量的％，摻入外加劑試拌，測坍落度和流動度。如不符，則調(diào)整富余量或外加劑摻量。達(dá)到要求后，再裝入筒中稱量筒中混凝土和多余混凝土拌和物質(zhì)量，求出混凝土表觀密度，并校正各計算量。一般允許坍落度誤差為±40mm，富余量誤差為％。在以上基礎(chǔ)上，經(jīng)多次試拌，求得符合要求的合理、經(jīng)濟(jì)的配合比。(5)或按15L筒試配的砂石量+以上膠凝材料和水各31.高性能混凝土工程應(yīng)用實(shí)例日本明石海峽大橋?yàn)橹骺缇?990m的長跨橋，其大體積混凝土基礎(chǔ)91d圓柱體標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為50MPa的大體積水下澆筑高強(qiáng)纜索錨基和低強(qiáng)度(20MPa)柱基(橋墩)。該工程的主要特點(diǎn)是要求混凝土溫升很低、流動性很大、流動性保持時間很長，澆筑量很大。.高性能混凝土工程應(yīng)用實(shí)例32日本明石海峽大橋日本明石海峽大橋33日本明石海峽大橋日本明石海峽大橋34北京航華科貿(mào)中心為高層民用建筑，C60泵送混凝土柱和340大型厚基礎(chǔ)底板。該工程底層高強(qiáng)混凝土柱斷面較大，不摻防凍劑，在冬季施工；基礎(chǔ)底板混凝土在夏季一次連續(xù)澆筑，無施工縫，也不設(shè)伸縮縫，要求控制混凝土的內(nèi)外溫差和收縮開裂。美國西雅圖雙聯(lián)廣場和太平洋第一中心為超高層建筑，由于剛度的要求而采用超高強(qiáng)(28d圓柱體強(qiáng)度為115MPa)混凝土。北京航華科貿(mào)中心為高層民用建筑，C60泵送混凝土柱和340大35北京航華科貿(mào)中心北京航華科貿(mào)中心36北京恒基中心地下通道和方形廳因在地下暗挖，混凝土無法振搗而采用C30全免振混凝土。上海南浦大橋的混凝土是C40橋梁結(jié)構(gòu)混凝土，是我國最早泵送高度達(dá)154m的工程。挪威特若爾采油(氣)平臺混凝土重力式結(jié)構(gòu)是使用了部分輕集料的高強(qiáng)混凝土(設(shè)計抗壓強(qiáng)度高于75MPa)。北京恒基中心地下通道和方形廳因在地下暗挖，混凝土無法37北京恒基中心北京恒基中心38上海南浦大橋上海南浦大橋39法國西瓦克斯(Civaux)核能電站的反應(yīng)堆外殼內(nèi)壁采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，功能是當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重事故時限制放射線的泄露，要求硬化后的混凝土具有高抗拉強(qiáng)度、高氣密性和低徐變。這些實(shí)例表明，各強(qiáng)度等級的混凝土都能按其工程特點(diǎn)達(dá)到高性能，以保證混凝土的耐久性。根據(jù)要解決的主要矛盾，高性能混凝土在性能上可有不同的側(cè)重點(diǎn)。法國西瓦克斯(Civaux)核能電站的反應(yīng)堆外殼內(nèi)壁40混凝土礦物外加劑和高性能混凝土2021推薦課件41(4)綜合利用工業(yè)廢渣，有利環(huán)境保護(hù)吸銨值越大，表示沸石巖的強(qiáng)度活性越高。4確定高性能混凝土配合比的簡易方法北京航華科貿(mào)中心為高層民用建筑，C60泵送混凝土柱和340大型厚基礎(chǔ)底板。（4）改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高抗腐蝕能力日本明石海峽大橋?yàn)橹骺缇?990m的長跨橋，其大體積混凝土基礎(chǔ)91d圓柱體標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為50MPa的大體積水下澆筑高強(qiáng)纜索錨基和低強(qiáng)度(20MPa)柱基(橋墩)。因引入了漿體積富余量，總體積略超過1m3，故所計算的各材料用量總和需按實(shí)測的表觀密度校正。沸石粉是指以一定品位純度的天然沸石巖為原料，經(jīng)粉磨至規(guī)定細(xì)度的粉末。(4)復(fù)合化超疊加效應(yīng)的研究與應(yīng)用(3)計算膠凝材料漿量。硅灰對混凝土性能的影響(7)配合比選擇和施工質(zhì)量控制的計算機(jī)化(4)綜合利用工業(yè)廢渣，有利環(huán)境保護(hù)42（4）改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高抗腐蝕能力一般呈青灰色或銀白色，表面光滑。35=378kg／m3高性能混凝土是一種多組分復(fù)合材料，各組分性能的疊加甚至超疊加效應(yīng)表現(xiàn)得十分明顯。以基本建設(shè)的主要材料水泥、玻璃、鋼材、木材為原料的新產(chǎn)品，如各種新型水泥制品、新型玻璃制品等。2混凝土礦物外加劑主要功能有基礎(chǔ)底板混凝土在夏季一次連續(xù)澆筑，無施工縫，也不設(shè)伸縮縫，要求控制混凝土的內(nèi)外溫差和收縮開裂。膠凝材料漿量等于砂石混合空隙體積加富余量。對新拌混凝土性能的影響基礎(chǔ)底板混凝土在夏季一次連續(xù)澆筑，無施工縫，也不設(shè)伸縮縫，要求控制混凝土的內(nèi)外溫差和收縮開裂?；炷恋V物外加劑和高性能混凝土沸石粉是指以一定品位純度的天然沸石巖為原料，經(jīng)粉磨至規(guī)定細(xì)度的粉末。(3)降低建材運(yùn)輸量，減輕運(yùn)輸?shù)膲毫?1)節(jié)約耕地，有利于農(nóng)業(yè)的發(fā)展因引入了漿體積富余量，總體積略超過1m3，故所計算的各材料用量總和需按實(shí)測的表觀密度校正。因引入了漿體積富余量，總體積略超過1m3，故所計算的各材料用量總和需按實(shí)測的表觀密度校正?；炷恋V物外加劑和高性能混凝土（4）改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高抗腐蝕能力43混凝土礦物外加劑和高性能混凝土2021推薦課件44混凝土礦物外加劑和高性能混凝土2021推薦課件45混凝土礦物外加劑和高性能混凝土2021推薦課件46混凝土礦物外加劑和高性能混凝土2021推薦課件47謝謝觀看謝謝觀看48謝謝觀看謝謝觀看49混凝土礦物外加劑和高性能混凝土混凝土礦物外加劑和高性能混凝土50凡具有輕質(zhì)高強(qiáng)和多功能的建筑材料，均屬新型建筑材料。即使是傳統(tǒng)建筑材料，為滿足某種建筑功能需要而再復(fù)合或組合所制成的材料，也屬新型建筑材料。新型建筑材料分類(1)按用途分類中國新型建材(集團(tuán))公司和中國建材工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究會新型建材專業(yè)委員會編著的《新型建筑材料實(shí)用手冊》(第二版)，凡具有輕質(zhì)高強(qiáng)和多功能的建筑材料，均屬新型建筑材料。即使是傳51把建材分為十六類：墻體材料，屋面和樓板構(gòu)件，混凝土外加劑，建筑防水材料，建筑密封材料，絕熱、吸聲材料，墻面裝飾材料，頂棚裝飾材料，地面裝飾材料，衛(wèi)生潔具，門窗、玻璃及配件，給排水管道、工業(yè)管道及其配件，膠結(jié)劑，燈飾和燈具，其他。（2）按建筑各部位使用建筑材料的狀況來分類（12種）外墻材料；屋面材料；保溫隔熱材料；防水密封材料；外門窗；外墻裝飾材料；內(nèi)墻隔斷與壁柜：內(nèi)門；室內(nèi)裝飾材料；衛(wèi)生設(shè)備；門鎖及其他建筑五金；其他：如管道、室外鋪地材料等把建材分為十六類：墻體材料，屋面和樓板構(gòu)件，混凝土外加劑，建52(3)按原材料來源分類以基本建設(shè)的主要材料水泥、玻璃、鋼材、木材為原料的新產(chǎn)品，如各種新型水泥制品、新型玻璃制品等。以傳統(tǒng)的磚瓦灰砂石為原料推出的新品種，如各種加氣混凝土制品、各種砌塊等，以無機(jī)非金屬新材料為原料生產(chǎn)的各種制品，如各種玻璃鋼制品、玻璃纖維制品等。采用各種新的原材料制作的各種建筑制品，如鋁合金門窗、各種化學(xué)建材產(chǎn)品、各種保溫隔聲材料制品、各種防水材料制品等均屬新型建筑材料。發(fā)展新型建筑材料的必要性(1)節(jié)約耕地，有利于農(nóng)業(yè)的發(fā)展(3)按原材料來源分類53(2)節(jié)約能源，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展(3)降低建材運(yùn)輸量，減輕運(yùn)輸?shù)膲毫?4)綜合利用工業(yè)廢渣，有利環(huán)境保護(hù)(5)促進(jìn)建筑技術(shù)進(jìn)步，推動建筑業(yè)現(xiàn)代化(6)改善工作、學(xué)習(xí)、生活環(huán)境，適應(yīng)人們生活水平的不斷提高。新型建筑材料教學(xué)要求和目的

其任務(wù)是擴(kuò)大關(guān)于新型建筑材料和新型裝修材料方面的知識，通過對新型建材的生產(chǎn)工藝、性能特點(diǎn)，選擇使用及施工要點(diǎn)等內(nèi)容的介紹，培養(yǎng)學(xué)生在今后的工作實(shí)踐中能合理選用各種新型建材的能力。(2)節(jié)約能源，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展54第2章混凝土礦物外加劑和高性能混凝土2混凝土礦物外加劑主要功能有（1）改善混凝土和易性（2）降低混凝土水化溫升（3）提高混凝土早期或后期強(qiáng)度（4）改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高抗腐蝕能力（5）提高混凝土抗裂性能（6）提高混凝土的耐久性粉煤灰粉煤灰的技術(shù)性能和作用機(jī)理第2章混凝土礦物外加劑和高性能混凝土55FlyAshFlyAsh561.火山灰效應(yīng)2.微骨料效應(yīng)3.形態(tài)效應(yīng)2.1.2粉煤灰的質(zhì)量指標(biāo)等級細(xì)度燒失量需水量比SO3含量Ⅰ級≤12≤5≤95≤3Ⅱ級≤20≤8≤105≤3Ⅲ級≤45≤15≤115≤31.火山灰效應(yīng)等級細(xì)度燒失量需水量比SO3含量Ⅰ級≤12≤5572.1.3粉煤灰對混凝土性能的影響1.對新拌混凝土性能的影響一級二級三級相對塌落度粉煤灰摻量2.1.3粉煤灰對混凝土性能的影響一級二級三級相對塌落度粉582.對混凝土強(qiáng)度的影響3.對混凝土耐久性的影響4.對混凝土水化熱的影響5.對混凝土收縮和抗裂性的影響2.2?；郀t礦渣粉2.2.1礦粉的技術(shù)性能和質(zhì)量指標(biāo)礦渣有堿性、中性、酸性之分，以礦渣中堿性氧化物和酸性氧化物含量的比值M大小來區(qū)分：2.對混凝土強(qiáng)度的影響59?；郀t礦渣粉?；郀t礦渣粉60M＞1為堿性礦渣，M＜1為酸性礦渣，M=1為中性礦渣。、礦粉的作用機(jī)理1.膠凝效應(yīng)2.微骨料效應(yīng)、礦粉對混凝土性能的影響(1)對混凝土和易性的影響(2)對混凝土強(qiáng)度的影響(3)對混凝土耐久性的影響(4)對混凝土水化熱的影響(5)對收縮和抗裂性的影響M＞1為堿性礦渣，M＜1為酸性礦渣，M=1為中性礦渣。612.3硅灰硅灰是指在冶煉硅鐵合金或工業(yè)硅時，通過煙道排出的硅蒸氣氧化后，經(jīng)收塵器收集到的以無定型二氧化硅為主要成分的粉末狀產(chǎn)品。在冶煉硅鐵合金或工業(yè)硅時，高純度的石英在2000左右的高溫下，石英被還原成硅，生產(chǎn)過程中約有10％～15％的硅以蒸氣狀態(tài)進(jìn)入煙道，與空氣中的氧重新結(jié)合成二氧化硅，絕大部分為無定型二氧化硅，含量達(dá)90％左右。其他為少量的氧化鐵、氧化鈣。一般呈青灰色或銀白色，表面光滑。硅灰的相對密度約為～／cm3，堆積密度約為200～300kg／m3。用勃氏法測得的比表面積為3400～4700m2／kg，用氮吸附法測得的比表面積為18000～22000m2／kg。2.3硅灰62硅灰硅灰63硅灰對混凝土性能的影響2.4沸石粉沸石巖及沸石粉的特性沸石粉是指以一定品位純度的天然沸石巖為原料，經(jīng)粉磨至規(guī)定細(xì)度的粉末。粉磨時可添加適量的助磨劑。沸石粉屬火山灰質(zhì)硅鋁酸鹽礦物外加劑，在我國的蘊(yùn)藏量很大，分布面廣，開采加工簡便，目前應(yīng)用較普遍。沸石粉的主要化學(xué)成分為SiO2和A12O3，分別為65％～70％和10％～15％左右。其中可溶性硅及鋁的含量分別不低于10％和8％。沸石粉的密度為～／cm3，堆積密度700～800kg／m3。硅灰對混凝土性能的影響64沸石粉沸石粉65與其他礦物外加劑不同的是，沸石粉的吸銨值是評價綜合性能的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)。該值反映沸石的總交換容量，而沸石巖中的沸石含量等于銨離子交換容量與理論交換容量之比。吸銨值越大，表示沸石巖的強(qiáng)度活性越高。2.5偏高嶺土偏高嶺土是指由高嶺土(A12O3·2SiO2·2H2O)在700～800℃條件下輕燒脫水，再經(jīng)粉磨制得的白色粉末，平均粒徑1～2μm，SiO2和A12O3含量90％以上，特別是A12O3

，含量較高，達(dá)30％～45％。在混凝土中的作用機(jī)理與硅灰、礦粉和粉煤灰等其他火山灰相似。除了填充效應(yīng)和對水泥的加速水化作用外，與其他礦物外加劑不同的是，沸石粉的吸銨值是評價綜合性能的一項(xiàng)66主要是活性SiO2和A12O3與Ca(OH)2作用生成CSH凝膠和水化鋁酸鈣、水化硫鋁酸鈣。由于其極高的火山灰活性，故有超級火山灰之稱。自20世紀(jì)80年代末以來，國外對偏高嶺土作為高強(qiáng)高性能混凝土的礦物外加劑的研究和應(yīng)用已較普遍，我國則起步于20世紀(jì)90年代中后期。研究結(jié)果表明，摻入偏高嶺土能顯著提高混凝土的早期強(qiáng)度和長期抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度及劈裂抗拉強(qiáng)度。主要是活性SiO2和A12O3與Ca(OH)2作用生成CSH67由于高活性偏高嶺土對鉀、鈉和氯離子的強(qiáng)吸附作用和對水化產(chǎn)物的改善作用，故能抑制混凝土的堿—骨料反應(yīng)和提高抗硫酸鹽腐蝕能力，這一點(diǎn)與沸石粉和礦粉的作用機(jī)理非常相似。研究結(jié)果表明，摻入偏高嶺土對混凝土的坍落度影響小于硅灰，只需適當(dāng)增加高效減水劑的用量即可?；炷林袚饺敫呋钚云邘X土能有效改善混凝土的沖擊韌性和耐久性。由于高活性偏高嶺土對鉀、鈉和氯離子的強(qiáng)吸附作用和對水化產(chǎn)物的683.高性能混凝土定義：高性能混凝土是從20世紀(jì)80年代末90年代初才出現(xiàn)的，是一種新型高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的混凝土，以耐久性作為設(shè)計的主要指標(biāo)。重點(diǎn)保證混凝土的耐久性、工作性、適用性、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性。3.高性能混凝土69.高性能混凝土需進(jìn)一步研究的問題

(1)

水泥基材料的組成結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系為使高性能混凝土的各種性能得以進(jìn)一步提高，必須對材料組分的粒子尺寸、級配、孔結(jié)構(gòu)、集料界面區(qū)結(jié)構(gòu)以至組分間的相互作用、物理力學(xué)、熱學(xué)性質(zhì)的差別等進(jìn)行研究。(2)超塑化劑與復(fù)合外加劑超塑化劑解決了高性能混凝土的低水膠比和低用水量與工作性之間的矛盾，因而成為高性能混凝土不可缺少的組分。

.高性能混凝土需進(jìn)一步研究的問題70(3)礦物細(xì)摻料礦物細(xì)摻料不僅有利于水化作用和強(qiáng)度、密實(shí)度和工作性，增加粒子密集堆積，減低孔隙率，改善孔結(jié)構(gòu)，而且對抵抗侵蝕和延緩性能退化等都有較大作用。擴(kuò)大穩(wěn)定礦物細(xì)摻料的來源，充分發(fā)揮其有利作用(例如減少水泥的水化熱，降低混凝土溫升)，將有利于擴(kuò)大高性能混凝土的應(yīng)用范圍。(3)礦物細(xì)摻料71

(4)復(fù)合化超疊加效應(yīng)的研究與應(yīng)用高性能混凝土是一種多組分復(fù)合材料，各組分性能的疊加甚至超疊加效應(yīng)表現(xiàn)得十分明顯。因此，可選用兩種以上礦物細(xì)摻料加上兩種以上外加劑(包括礦物外加劑，如膨脹劑)同時摻加，以進(jìn)一步改進(jìn)性能和取得某種特性。(4)復(fù)合化超疊加效應(yīng)的研究與應(yīng)用72(5)對波特蘭水泥熟料進(jìn)行改革，發(fā)展環(huán)保型膠凝材料

在熟料燒成上向低鈣化發(fā)展，減少C3S和C3A等在耐久性，能耗和環(huán)境保護(hù)方面的缺陷，提高膠凝材料的綠色度。(6)加強(qiáng)對高強(qiáng)度高性能混凝土韌性的研究

隨著混凝土強(qiáng)度的提高，其斷裂韌性降低，結(jié)構(gòu)的延性降低，抗震性能降低。超高性能混凝土(RPC)可使混凝土的斷裂能提高2個數(shù)量級。

(5)對波特蘭水泥熟料進(jìn)行改革，發(fā)展環(huán)保型膠凝材料73其研究開發(fā)包括原材料、工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用等方面，并且需研究降低其材料成本。針對現(xiàn)狀，對于基本使用普通混凝土的原材料和制作工藝的高性能混凝土，則需研究如何在很少增加成本和基本不影響現(xiàn)有工藝的前提下明顯提高其斷裂能和極限壓應(yīng)變。(7)配合比選擇和施工質(zhì)量控制的計算機(jī)化(8)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)程等的制訂與完善其研究開發(fā)包括原材料、工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用等方面，并743.4確定高性能混凝土配合比的簡易方法吳中偉在50年代初研究的混凝土配合比簡易設(shè)計法被編入中央重工業(yè)部基建司的《混凝土配合比設(shè)計》中。高性能混凝土采用簡易法的有利條件是：高性能混凝土配合比參數(shù):砂；～級水泥，磨細(xì)礦渣(比表面積為4000～5000cm2／g)摻量為30％～50％，粉煤灰(I、Ⅱ級)摻量大于等于20％，等等；該設(shè)計法的基本原則是要求砂石有最小的混合空隙率，按絕對體積法原理計算。具體步驟和實(shí)例如下：3.4確定高性能混凝土配合比的簡易方法75

(1)首先選擇高性能混凝土平均或常用性能指標(biāo)作為基準(zhǔn)，或選用本工程要求的性能為基準(zhǔn)，然后再試配調(diào)整，滿足其他條件或要求。例如要求耐久性為低滲透性，要求用Nemst-Einstein法測定的氯離子擴(kuò)散系數(shù)為(50～100)×10m2／s，配制強(qiáng)度為40~50MPa，工作性要求坍落度為180～200mm，1h坍落度損失不大于10％，無離析等。(2)求砂石混合空隙率選擇最小值?？上葟纳奥?8％～40％開始，將不同砂石比的砂石混合，分三次裝入一個15～20L的(1)首先選擇高性能混凝土平均或常用性能指標(biāo)作為基準(zhǔn)，或選76不變形的鋼筒中，用直徑為15mm的圓頭搗棒各插搗30下(或在振動臺上振動至試料不再下沉為止)，刮平表面后稱量，并換算成松堆密度ρo(kg／m3)；測出砂石混合料的混合表觀密度ρ(kg／m3)，一般為／Cm3左右。計算α。=(ρ

–ρo)

／ρ

，最經(jīng)濟(jì)的混合空隙率約為16％，一般為20％～22％。

(3)計算膠凝材料漿量。膠凝材料漿量等于砂石混合空隙體積加富余量。膠凝材料漿富余量取決于工作性要求和外加劑性質(zhì)和摻量，不變形的鋼筒中，用直徑為15mm的圓頭搗棒各插搗30下(或在77可先按坍落度180～200mm估計為8％～10％，由試拌決定。假設(shè)為8％，α為20％，則漿體積為：α十8％=28％，即280L／m3。

(4)計算各組分用量。設(shè)選用水膠比為，摻入磨細(xì)礦渣30％，水泥密度為／cm3，磨細(xì)礦渣密度為／cm3，則(膠凝材料用量/漿體積即1L漿用膠凝材料。膠凝材料總用量=280×1.35=378kg／m3可先按坍落度180～200mm估計為8％～10％，由試拌決定78水泥用量=378×0.7=265kS／m3

礦渣用量／m3

水用量／m3

集料總用量=(1000-280)×2.65=1908kg／m3砂用量=1908×40％=763kg／m3石用量=1908-763=1145kg／m3

因引入了漿體積富余量，總體積略超過1m3，故所計算的各材料用量總和需按實(shí)測的表觀密度校正。水泥用量=378×0.7=265kS／m379

(5)或按15L筒試配的砂石量+以上膠凝材料和水各量的％，摻入外加劑試拌，測坍落度和流動度。如不符，則調(diào)整富余量或外加劑摻量。達(dá)到要求后，再裝入筒中稱量筒中混凝土和多余混凝土拌和物質(zhì)量，求出混凝土表觀密度，并校正各計算量。一般允許坍落度誤差為±40mm，富余量誤差為％。在以上基礎(chǔ)上，經(jīng)多次試拌，求得符合要求的合理、經(jīng)濟(jì)的配合比。(5)或按15L筒試配的砂石量+以上膠凝材料和水各80.高性能混凝土工程應(yīng)用實(shí)例日本明石海峽大橋?yàn)橹骺缇?990m的長跨橋，其大體積混凝土基礎(chǔ)91d圓柱體標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為50MPa的大體積水下澆筑高強(qiáng)纜索錨基和低強(qiáng)度(20MPa)柱基(橋墩)。該工程的主要特點(diǎn)是要求混凝土溫升很低、流動性很大、流動性保持時間很長，澆筑量很大。.高性能混凝土工程應(yīng)用實(shí)例81日本明石海峽大橋日本明石海峽大橋82日本明石海峽大橋日本明石海峽大橋83北京航華科貿(mào)中心為高層民用建筑，C60泵送混凝土柱和340大型厚基礎(chǔ)底板。該工程底層高強(qiáng)混凝土柱斷面較大，不摻防凍劑，在冬季施工；基礎(chǔ)底板混凝土在夏季一次連續(xù)澆筑，無施工縫，也不設(shè)伸縮縫，要求控制混凝土的內(nèi)外溫差和收縮開裂。美國西雅圖雙聯(lián)廣場和太平洋第