新型混凝土实用技术手册.docx-道客多多

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1、新型混凝土实用技术手册李继业刘福胜编著( 京 ) 新登字 039 号图书在版编目 ( CIP ) 数据新型混凝土实用技术手册 / 李继业 , 刘福胜编著 .北京 : 化学工业出版社 , 2005. 2ISB N 7-5025-6532-9 . 新 . 李刘 . 混凝土施工 -技术手册 . T U 755-62中国版本图书馆 CIP 数据核字 (2004) 第 143498 号新型混凝土实用技术手册李继业刘福胜编著责任编辑

2、: 王蔚霞文字编辑 : 颜克俭责任校对 : 王素芹封面设计 : 潘峰*化学工业出版社出版发行( 北京市朝阳区惠新里 3 号邮政编码 10 0 02 9 )发行电话 : ( 01 0 )6 4 98 2 5 30h t t p :/ / www .ci p .com .cn*新华书店北京发行所经销大厂聚鑫印刷有限责任公司印刷三河市东柳装订厂装订开本 787 mm1092mm 1/ 16 印张 34 字数 998 千字2005 年 3 月

4、、道路混凝土、膨胀混凝土、防水混凝土、防射线混凝土、纤维混凝土、大体积混凝土、水下混凝土、预应力混凝土、耐酸混凝土、冬季施工混凝土和耐火混凝土。本书可作为工程单位设计和施工人员的技术参考书 , 也可以作为高等院校土木建筑类专业的辅助教材。前言混凝土是土建工程中应用最广、用量最大的建筑材料之一 , 任何一个现代建

5、筑工程都离不开混凝土。据有关部门初步估计 , 目前全世界每年生产的混凝土材料已超过 100 亿吨 , 预计今后每年生产混凝土将达到 120 亿 150 亿吨 , 随着科学技术的进步 , 混凝土不仅广泛地应用于工业与民用建筑、水工建筑和城市建设 , 而且还可以制成轨枕、电杆、压力管道、地下工程、宇宙空间站及海洋开发用的各种构筑物等。进入 21

6、世纪以来 , 我国各项建设事业飞速发展 , 给混凝土科学技术的发展带来欣欣向荣的景象 , 各种现代化的大型建筑如雨后春笋 , 新型混凝土技术和施工工艺不断涌现 , 并在工程应用中获得巨大的经济效益和社会效益 , 为我国社会主义现代化建设插上了腾飞的翅膀 , 有力地促进了国民经济各项事业的发展。根据专家预测 , 到 21 世纪以后的更长时

7、期 , 混凝土材料必然仍是现代建筑的主要建筑材料。随着现代建筑对功能的更广泛要求 , 对混凝土也提出了一系列更高更新的要求。混凝土今后发展的基本趋势是 : (1) 混凝土技术已进入高科学技术时代 , 正向着高强度、高工作性和高耐久性的高性能方向发展 ; (2) 混凝土科学技术的任务已从过去的“最大限度向自然索取财富 ”, 变为合理应用、节省能

8、源、保护生态平衡 ; (3) 混凝土能否长期维持作为最主要的建筑结构材料 , 关键在于其能否成为绿色材料 , 因此 , “绿色高性能混凝土 ”是今后混凝土的努力方向 , 也是混凝土的未来和希望。新型混凝土的种类已经很多 , 各自具有其独特的技术性能和施工方法 , 又分别适用于某一特殊的领域。随着我国基本建设规模的不断扩大 , 有些新型混凝土技

9、术与施工工艺已在工程中广泛应用 , 并积累了丰富的施工经验 ; 有些新型混凝土技术与施工工艺正处于探索和研究阶段 , 纵观其未来它们都具有广阔的发展前景。我们根据一些混凝土工程的实践和科研项目 , 参考近几年国内外有关专家的研究成果 , 在总结、学习和发展的基础上 , 组织编写了这本新型混凝土实用技术手册 , 目的是通过介绍这些新型混凝土的发

10、展历史、物理力学性能、组成材料、配合比设计、施工工艺等 , 大力推广应用、发展新型混凝土技术与施工工艺 , 为我国的基本建设事业做出更大的贡献。本书在编写的过程中 , 注重理论与实践相结合 , 特别注意突出工程的应用性、实用性 , 尽量为设计和施工技术人员的应用创造有利条件。全书由山东农业大学李继业教授和刘福胜教授担任

11、主编 , 由李继业负责全书的统编 , 由邱秀梅、叶芳、徐羽白担任副主编 , 贺如泓、卢宝松参加了编写 , 邱秀梅负责全书的校稿工作。编写具体分工为 : 李继业撰写第一章、第三章、第十一章 ; 刘福胜撰写第二章、第六章、第八章 ; 邱秀梅撰写第四章、第九章、第十二章 ; 叶芳撰写第五章、第十六章、第十九章 ; 徐羽白撰写第十章、第十七章

12、、第十八章 ; 贺如泓撰写第七章、第十四章 ; 卢宝松撰写第十三章、第十五章。由于新型混凝土技术与施工工艺发展非常迅速 , 加上编著者掌握的技术资料不全和水平有限 ,很难编写出一本内容比较齐全、技术比较先进的技术参考书。因此 , 错误和不妥之处在所难免 , 敬请专家和读者提出宝贵的意见。本书可以作为土木工程设计和施工技术人员

13、的技术参考书 , 也可以作为建筑类技术工人的自学教材 , 还可以作为建筑类高等院校教师与学生的参考和辅助教材。编著者2004 年 11 月于泰山目录第一章高性能混凝土 1第一节高性能混凝土概述 1第二节高性能混凝土的组成材料 4第三节高性能混凝土配合比设计 7第四节高性能混凝土的基本性能 12第五节高性能混凝土的制备施工 17第六节高性能混凝

14、土的质量评价 18第二章高强混凝土 21第一节高强混凝土概述 21第二节普通高强混凝土 24第三节粉煤灰高强混凝土 47第四节碱矿渣高强混凝土 55第五节硅灰高强混凝土 61第三章流态混凝土 65第一节流态混凝土概述 65第二节普通流态混凝土 66第三节粉煤灰流态混凝土 83第四节 F 矿粉高流态混凝土 87第四章商品混凝土 94第一节商品混凝土概述 94第

15、二节商品混凝土搅拌系统 97第三节商品混凝土配合比设计 110第四节商品混凝土的运输 115第五节商品混凝土的质量控制 118第五章泵送混凝土 120第一节泵送混凝土概述 120第二节普通泵送混凝土材料组成 122第三节普通泵送混凝土配合比设计 127第四节影响混凝土泵送的因素 131第五节泵送混凝土的施工 132第六节粉煤灰泵送混凝土 144第六章喷

16、射混凝土 150第一节喷射混凝土概述 150第二节喷射混凝土原材料与配合比 152第三节喷射混凝土的性能 162第四节喷射混凝土的施工 165第五节钢纤维喷射混凝土 169第七章聚合物混凝土 171第一节聚合物混凝土概述 171第二节聚合物浸渍混凝土 171第三节聚合物水泥混凝土 179第四节聚合物胶结混凝土 183第八章轻质混凝土 191第一节轻质混凝土概

17、述 191第二节轻骨料混凝土 193第三节轻骨料大孔混凝土 208第四节浮石轻混凝土 211第五节大孔轻质混凝土 212第六节加气混凝土 218第七节泡沫混凝土 220第九章道路混凝土 226第一节道路混凝土概述 226第二节水泥道路混凝土对材料的要求 228第三节水泥道路混凝土的配合比设计与制备 235第四节水泥道路混凝土的施工 239第五节沥青道路混凝土

18、的施工 245第六节施工中注意问题及新技术 266第十章膨胀混凝土 270第一节膨胀混凝土概述 270第二节膨胀混凝土的技术性能 278第三节补偿收缩混凝土 283第四节自应力混凝土 288第五节铝粉微膨胀混凝土 297第六节膨胀混凝土的施工 300第十一章防水混凝土 304第一节防水混凝土概述 304第二节普通防水混凝土 305第三节外加剂防水混凝土 310第

19、四节膨胀水泥防水混凝土 325第五节防水混凝土的施工 328第十二章防射线混凝土 330第一节防射线混凝土概述 330第二节防射线混凝土的原材料 331第三节防射线混凝土的配合比设计 334第四节防射线混凝土的物理力学性能 342第五节防射线混凝土的施工 344第十三章纤维混凝土 345第一节纤维混凝土概述 345第二节纤维混凝土的增强机理 346第三节

20、钢纤维混凝土 348第四节玻璃纤维混凝土 360第五节聚丙烯纤维混凝土 366第六节植物纤维混凝土 368第七节碳纤维增强混凝土 370第十四章大体积混凝土 375第一节大体积混凝土概述 375第二节控制温度裂缝的技术措施 379第三节大体积混凝土配合比设计 389第四节大体积混凝土结构施工 390第五节大体积混凝土的性能 395第六节大体积混凝土温度

21、裂缝控制工程实例 398第十五章水下混凝土 406第一节水下混凝土概述 406第二节水下混凝土对拌和物的基本要求 407第三节水下混凝土配合比设计 413第四节水下混凝土的施工工艺 423第五节高压力水下混凝土 431第六节水下不分散混凝土 432第十六章预应力混凝土 440第一节预应力混凝土概述 440第二节预应力混凝土原材料要求 441第三节减少预应

22、力损失的措施 444第四节预应力混凝土的施工工艺 445第五节预应力施工计算 462第十七章耐酸混凝土 467第一节耐酸混凝土概述 467第二节水玻璃耐酸混凝土 467第三节沥青耐酸混凝土 477第四节硫磺耐酸混凝土 479第十八章冬季施工混凝土 482第一节冬季施工混凝土概述 482第二节冬季施工混凝土的原材料 485第三节冬季施工混凝土配合比设计 48

23、7第四节冬季施工混凝土施工工艺 488第十九章耐火混凝土 500第一节耐火混凝土概述 500第二节耐火混凝土原材料技术要求 502第三节耐火混凝土配合比设计 509第四节耐火混凝土的性能 532第五节耐火混凝土的设计施工 535主要参考文献 5401第一章高性能混凝土第一节高性能混凝土概述混凝土技术的发展 , 归纳起来 , 可以说由初期的大流动性混凝

24、土 , 发展到塑性混凝土 ; 第二次世界大战后 , 由于混凝土施工机械的发展 , 需要提高混凝土质量 , 发展了半干硬性混凝土与干硬性混凝土 ; 新型高效减水剂问世后 , 发展了流态混凝土 ; 直至今天 , 由于混凝土技术水平的提高及工程特种性能的要求 , 高强度、高性能混凝土迅速发展。一、研制高性能混凝土的重要性( 一 ) 混凝土耐久性是混凝土学

25、科的重大研究课题在原来的混凝土结构设计中 , 往往只重视混凝土的强度 , 尚未意识到材料耐久性的重要性。在很多国家 , 至今在耐久性指标的测试方法上 , 还没有统一的标准 , 再加上耐久性不良的质量事故要经过长时间后才会出现 , 所以在设计时忽视了对耐久性的全面考虑。但是 , 很多混凝土结构由于长期暴露于有害气体中或埋置于地下 ,

26、或处于海水或海滩上 , 受到各种有害介质的侵蚀 , 很容易引起结构的破坏。众多工程实例证明 , 有些钢筋混凝土结构发生过早破坏 , 其原因不是由于强度不足 , 而是混凝土的耐久性不够。例如 , 1980 年 3 月 27 日 , 北海近海钻井平台 Alexander Kjell 号突然发生倒塌 , 造成 123 人死亡的恶性事故。前苏联的切尔诺贝利核电站 , 由于钢筋混凝土

27、耐久性不足 , 造成因泄漏出现大面积的放射性污染 , 生态环境遭受严重破坏。 1987 年 , 山西大同的钢筋混凝土大水塔突然毁坏 , 水流如同山洪暴发一样冲下 , 造成很大的人员伤亡和建筑设施的破坏。工程实践经验和教训告诉人们 , 在进行钢筋混凝土结构设计时 , 对其耐久性要像对其强度一样对待。混凝土的高耐久性 , 是高性能混凝土非常重要的

28、一个方面。因此 , 提高混凝土的耐久性是混凝土学科的重大研究课题。( 二 ) 混凝土在特种结构中应用范围更加广泛随着科学技术的飞速发展 , 混凝土的应用范围越来越广泛。在未来的几十年里 , 海底隧道、海上采油平台、污水管道、核反应堆外壳、有害化学物的容器等恶劣环境下的混凝土结构物 , 对混凝土要求的使用寿命 , 已不再是普通混

29、凝土的 50 年左右 , 将要达到上百年至几百年。这样 , 对混凝土的耐久性提出了更高要求。高性能混凝土已在城市建设、建筑工程、地下及水下工程、海洋开发、宇宙航天、核能工程中广泛应用。英国在煤矿井壁衬砌工程中 , 采用了强度高达 100 MPa 的高性能混凝土 , 以此来抵抗很高的水压力 ; 美国芝加哥在城市建设中 , 采用了强度等级为 C

30、95 的大坍落度高性能混凝土 , 不仅加快了施工速度 , 而且提高了工程质量。综上所述 , 在很多特种结构中 , 混凝土是一种必不可缺的建筑材料 ; 而对这些结构工程来说 ,混凝土的耐久性与长期性显得更加重要 , 甚至比强度还重要。( 三 ) 混凝土新技术已进入高科技时代对于普通混凝土来说 , 从原材料的选择、配制到其施工工艺 , 是比较简单的一

31、种经验性总结。但从 20 世纪 70 年代末期 , 混凝土技术发生突破性进展 , 其强度已远远超出了工程所要求的范围 , 从而使混凝土技术进入高科技时代。2在胶凝材料 ( 水泥 ) 方面 , 球状水泥、调粒 ( 级配 ) 水泥、活化水泥等的出现 , 为降低水灰比或增大流动性 , 配制高性能混凝土创造了物质基础 ; 利用矿渣、粉煤灰、沸石、硅灰等超细掺和料 , 对

32、改善和提高混凝土的性能起着重要的作用 , 成为配制高性能混凝土不可缺少的组分 ; 特别是高性能 AE 减水剂的问世 , 为高性能混凝土的发展提供了一种关键性的材料。在日本已研制出耐久性达 500 年的混凝土。在水灰比为 0. 50 的普通混凝土中 , 加入乙二醇醚衍生物及氨基醇衍生物 , 混凝土的耐久性可大幅度提高 ; 其干燥收缩仅为普通混凝土

33、的 50 % 60 % ; 其碳化的速度约为普通混凝土的 30% 左右 , 可以有效防止钢筋的锈蚀 ; 其密实度比较高 , 氯离子渗透速度仅为普通混凝土的 25% 。另外 , 这种混凝土还具有优异的耐酸性 , 能有效地控制盐酸、硝酸对混凝土的渗透。二、高性能混凝土的定义何谓高性能混凝土 ? 在 20 世纪 80 年代末 , 美国首次提出高性能混凝土这一名称 , 而后世

34、界各国迅速开始研究和应用。在 20 世纪 90 年代以前 , 由于人们的认识不够统一 , 高性能混凝土没有一个确切的定义。1990 年 5 月 , 在美国马里兰州 Gaithersburg 城 , 由美国国家标准与工艺研究院 ( NIST ) 和美国混凝土学会 ( ACI ) 主办的讨论会上 , 高性能混凝土 ( high performance concrete, 简称 HPC) 定义为 : 具有所要求的性能和匀

35、质性的混凝土。这些性能主要包括 : 易于浇筑、捣实而不产生离析 ; 高超的、能长期保持其力学性能 ; 早期强度高、韧性高和体积稳定性好 ; 在恶劣的使用条件下 , 使用寿命长。这种混凝土特别适用于高层建筑、桥梁以及暴露在严酷环境中的建筑物。以后不少学者根据不同工程的要求 , 提出了不尽相同的高性能混凝土的涵义。大多数认为 H

36、PC 的强度指标应不低于 50 60MPa; 日本学者更重视其工作性和耐久性 , 认为 H PC 应具有高耐久性、高流动性和高体积稳定性。在高性能混凝土发展的初期 , 不同学派对高性能混凝土的看法也不同。( 一 ) 以 M eh ta 为代表的美国与加拿大学派他们强调的是硬化后混凝土的性质 , 认为对于近年来建造的暴露于腐蚀环境下的混凝土结构物 , 其受腐

37、蚀的速率之快表明 : 抗压强度高低已不是能否满足高性能混凝土的主要指标 , 而耐久性应当放在高性能混凝土的首位 , 其主要是指混凝土的抗渗性和尺寸稳定性。1. 高性能混凝土的抗渗性混凝土的大多数化学侵蚀 , 都是在水分和有害离子渗透进入结构内部的条件下产生的 , 混凝土的抗渗性是防止化学侵蚀的第一道防线。混凝土的抗渗性是以美

38、国的 AASH TO 277 方法为标准 , 在该方法中 , 氯离子的渗透速度以 “库伦 (C)”为单位 , 如果某种混凝土进行 6h 渗透试验后 , 通过的电量不大于 500C, 则认为该混凝土抗渗性较好。2. 高性能混凝土的尺寸稳定性尺寸稳定性良好的混凝土的主要特征是 : 高弹性模量、低干燥收缩、徐变及温度应变率小。尺寸稳定性好的混凝土 , 可以降低预应力的

39、损失 , 可以减少混凝土的原生裂纹。为了获得良好尺寸稳定性 , 需要限制单位体积水泥用量 , 选用高弹性模量、高强度的粗骨料。经验证明 , 选用适当的原材料 , 进行合理的配合比设计 , 混凝土 90 天龄期的干缩值可以降低到小于 0. 04 %。( 二 ) 以冈村为代表的部分日本学派他们认为高流态、免振自密实的混凝土为高性能混凝土。也就是说 , 他们

40、强调的是新拌混凝土的性质。其理由是 : 混凝土技术熟练的工人越来越少 , 自密实的混凝土不需要很高的技术 , 就可以保证混凝土的施工质量 , 同时也可以保证施工速度 ; 可以有效地减少混凝土施工时产生的噪声 , 避免环境污染。( 三 ) 日本大多数学者及工业界观点日本建设省综合技术开发计划 “钢筋混凝土结构建筑物的超轻量与超高层技术的

41、开发 ” ( 简称3新 RC 总计划 ) , 从 1988 年开始为期五年的研究工作 , 其结果受到了人们的普遍关注。在新 RC 总计划中 , 把混凝土的高强与超高强为研究目标 , 同时与钢筋的高强度相匹配 , 并把研究对象分为 : 高强材料的 RC 结构、超高强混凝土的 RC 结构、超高强钢筋的 RC 结构和超高强材料的 RC 结构 4 个区。日本许多商品混凝土公司 , 生产与开发

42、高性能减水剂的公司 , 纷纷从事高强度、高流态混凝土的开发研究。如日本三菱材料 ( 株 ) 开发了一种超高强、耐磨的混凝土 , 使用硅灰、高性能减水剂和天然的特殊骨料 , 成型后蒸养 16h 后脱模 , 混凝土的脱模强度达到 140MPa。按照 ASTM C666 方法进行抗冻试验 , 质量损失小于 0. 2 % , 耐久性系数为 97。此外 , 混凝土的耐磨性明显提高

43、, 按雷氏磨耗试验法测定 , 耐磨性比普通混凝土提高 10 倍。他们认为 : 高强、超高强与高流态的混凝土就是高性能混凝土。以上三个学派的观点虽然都有一定的道理 , 但均强调了某一方面的重要性 , 都是比较片面的。我国混凝土专家冯乃谦教授认为 : 高性能混凝土首先必须是高强度 ; 高性能混凝土必须是流动性好的、可泵性好的混凝土 , 以

44、保证施工的密实性 , 确保混凝土质量 ; 高性能混凝土一般需要控制坍落度的损失 , 以保证施工要求的工作度 ; 耐久性是高性能混凝土的最重要技术指标。根据混凝土技术的不断发展和结构对混凝土性能的需求 , 现代高性能混凝土的定义可简单概括为 : HPC 是一种新型高技术混凝土 , 是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上 , 采用现代混凝土技术

45、 , 选用优质的原材料 , 在严格的质量管理条件下制成的高质量混凝土。它除了必须满足普通混凝土的一些常规性能外 , 还必须达到高强度、高流动性、高体积稳定性、高环保性和优异耐久性的混凝土。随着人口急剧增长、生产高度发达 , 大自然承受的负担日益加剧 , 以资源枯竭、环境污染最为严重 , 人类的生存受到严重威胁。 1992 年里约热

46、内卢世界环境会议后 , 绿色事业受到全世界的普遍重视。在建筑领域中 , 人们对高性能混凝土的涵义有了进一步延伸 , 提出了将绿色高性能混凝土 ( GH PC) 作为今后发展的方向。目的在于加强人们在建筑界对绿色的重视 , 加强绿色意识 , 要求混凝土科学和生产工作者自觉地提高 HPC 的绿色含量 , 节约更多的资源和能源 , 将对环境的污染降低

47、到最小程度。这不仅为了混凝土和建筑工程的健康发展 , 更是对人类生存和更好发展的必需 , 是造福千秋万代的辉煌事业。三、实现混凝土高性能的技术途径如上所述 , 高性能混凝土的内涵包括多方面 , 首先必须是高强度混凝土 , 如何实现混凝土的高强度 , 这是配制高性能混凝土的核心问题。实现混凝土高强化的技术途径如图 1. 1 所示。实现

48、混凝土的高强化 , 首先必须使胶结料本身高强化 , 这是混凝土高强度、高性能的必要条件。配制混凝土的胶结料 , 除了常用的硅酸盐水泥外 , 还有球状水泥、调粒水泥和活化水泥等。这些水泥最大特点是标准稠度用水量低。因此 , 在相同水灰比的情况下 , 水泥浆的流动性大 , 或者说达到相同的流动性时 , 混凝土的水灰比可以降低。如调粒水

49、泥混凝土的水灰比可降低 17. 5 % , 坍落度仍可以达到 25cm 以上。从骨料与胶结料之间的界面结构看 , 界面过渡层约 20 m 范围内 , 氢氧化钙富集及定向排列情况 , 与其他部分的水泥石相比 , 是一种多孔质的结构 , 其强度很低。为了改善其界面结构 , 可在混凝土中掺入矿物掺和料 , 如硅灰、超细矿渣、磨细粉煤灰及超细沸石粉等。这些超细的粒子与界面上存在的氢氧化钙反应 , 生成 C-S- H 凝胶 , 降低了氢氧化钙的富集及定向排列 , 因而可提高界面强度 , 同时还有利于提高混凝土的抗渗性和耐久性。在普通混凝土中 , 骨料对强度的影响不太明显。但在高强混凝土中 , 骨料的数量和质量对混凝土的强度影响很大。当水灰比为 0. 25 时 , 用不同粗骨料配制的混凝土 , 其抗压强

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