土木工程材料课件砼4).docx

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1、湖南高速铁路职业技术学院教案授课日期2012-11-62012-11-7计划序号第 十六 讲授课班级城轨 1103城轨 1104室主任审阅课题：第 3 章水泥混凝土与砂浆3.2.4 混凝土用矿物掺合料；3.2.5混凝土用外加剂目能力目标知识目标标了解混凝土用矿物掺合料和外加剂的种类及要掌握混凝土用矿物掺合料和外加剂的应用特点求教学重点：混凝土用矿物掺合料和外加剂的应用教学难点：混凝土用矿物掺合料和外加剂的应用教学组织设计（分教学步骤列出内容、时间安排、教学方法、训练项目、素材等）1、复习上两节课所讲的内容102、3.2.4混凝土用矿物掺合料的技术要求及应用303、3.2.5混凝土用外加剂的特性

2、及应用50模具现场参观教学手段采挂图现场演练电视录像、电影上机训练用:打“”C A I听力训练录音其他作业布置用于水泥和混凝土中的粉煤灰GB/T 1596-2005、用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉GB/T 18046-2008、砂浆和混凝土用硅灰GB/T 27690-2011、高强高性能混凝土用矿物外加剂GB/T 18736-2002、铁路混凝土工程施工质量验收标准参考资料TB10424-2010、公路桥涵施工技术规范JTG/T F50-2011、混凝土外加剂GB 8076-2008、聚羧系高性能减水剂JG/T 223-2007、喷射混凝土用速凝剂JC477-2005课后记要湖南高速铁路职

3、业技术学院备课纸3.2.4 混凝土用矿物掺合料的技术要求及应用混凝土矿物掺合料又称混凝土矿物外加剂。是指在混凝土搅拌过程中加入的，具有一定细度和活性的，用于改善新拌和硬化混凝土性能(特别是混凝土耐久性)的某些矿物类的产品。在混凝土拌合物中加入适量的活性矿物掺合料，可达到节约水泥、改善混凝土的和易性和耐久性、调节混凝土强度等目的。混凝土用活性矿物掺合料主要有粉煤灰、矿渣粉、硅灰等。其质量应分别符合用于水泥和混凝土中的粉煤灰GB/T 1596-2005、用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉GB/T 18046-2008、砂浆和混凝土用硅灰GB/T 27690-2011、高强高性能混凝土用矿物外加剂

4、GB/T 18736-2002 及铁路混凝土工程施工质量验收标准TB10424-2010 和公路桥涵施工技术规范JTG/T F50-2011 的有关规定。具体在使用过程中应经试验确定。1粉煤灰粉煤灰是电厂煤粉炉烟道气体中收集的粉末。为富含玻璃体的实心或空心球状颗粒，颗粒直径一般为 0.0010.05mm，表面结构致密。其主要成分是氧化硅、氧化铝和少量的氧化钙，具有较高的活性。按收集方式分为干排灰和湿排灰两种。湿排灰的活性较干排灰低。按煤种分为 F 类和 C 类。F 类粉煤灰是由无烟煤或烟煤煅烧收集的；C 类粉煤灰是由褐煤或次烟煤煅烧收集的，其 CaO 含量一般大于 10%。(1) 技术要求用于

5、混凝土和砂浆中的粉煤灰的技术要求与质量标准见表 3-13：用于混凝土和砂浆中的粉煤灰的技术要求表 3-13项 目技术要求(GB/T 1596-2005)技术要求(TB10424-2010、 JTG/T F50-2011)级级级C50C50细度(0.045mm 方12.0%25.0%45.0%25.0% (20.0%)12.0%孔筛筛余)需水量比95%105%115%105%95% (100%)含水率1.0%(干排灰)1.0%(干排灰)烧失量5.0%8.0%15.0%8.0% (5.0%)5.0% (3.0%)SO3 含量3.0%3.0%CaO 含量-10%游离 CaO 含量类 ； 4.0%(C

6、类)1.0% 1.0%(F类； 4.0%(C类)1.0%(F )氯离子含量-0.02%安定性(雷氏法)雷氏夹沸煮后增加距离5.0mm(C 类)雷氏夹沸煮后增加距离5.0mm(C 类)注：表中括号中的数字为 JTG/T F50-2011 的要求 。(2) 应 用粉煤灰可用作水泥、砂浆、混凝土的掺合料，并成为水泥、混凝土的组分。粉煤灰可作为原料代替粘土生产水泥熟料的原料，也可用于制造烧结砖、蒸压加气混凝土、泡沫混凝土、空心砌块、烧结或非烧结陶粒。从粉煤灰中可分选漂珠、微珠、铁精粉、碳、铝等有用物质，其中漂珠、微珠可分别用作保温材料、耐火材料、塑料、橡胶填料等。在混凝土中掺入粉煤灰，可节约水泥和细骨

7、料，减少用水量，改善混凝土拌和物的和易性，增强混凝土的可泵性，减少水化热，减少混凝土的徐变，提高混凝土抗渗能力，增加混凝土的湖南高速铁路职业技术学院备课纸修饰性。适用于配制泵送混凝土及大流动性混凝土；适用于地上、地下和水中大体积混凝土工程；适用于蒸汽养护混凝土构件；适用于抗硫酸盐侵蚀的混凝土工程及有抗裂要求的混凝土工程和砂浆。使用时应按照有关设计、施工等标准的有关规定经试验确定。2. 矿渣粉矿渣粉是在高炉冶炼生铁时，得到的以硅酸钙与铝酸钙为主要成分的熔融物，经水淬冷成粒后，再经磨细而成的粉末材料。矿渣粉按其 28d 强度活性指数分为 S105、S95 和 S75 型。S 后面的数字表示掺矿渣粉

8、和不掺矿渣粉 28d 水泥胶砂强度的百分比。(1) 技术要求用于混凝土和砂浆中的矿渣粉的技术要求与质量标准见表 3-14：用于混凝土和砂浆中的矿渣粉的技术要求表 3-14项 目技术要求(GB/T 18046-2008)技术要求(TB10424-2010、 JTG/T F50-2011)S105S95S75密度，g/cm3，2.82.8比表面积，m2/kg，500400300350500(350450)流动度比，%，9595含水率，%，1.01.0烧失量，%，3.03.0SO3 含量，%，4.04.0MgO 含量，%，1414氯离子含量，%，0.060.06(0.02)7d 活性指数，%，957

9、5557528d 活性指数，%，105957595注：表中括号中的数字为 JTG F10-2006 的要求 。(2) 应 用矿渣粉可用作水泥、砂浆、混凝土的掺合料，并成为水泥、混凝土的组分。在混凝土和砂浆中掺入矿渣粉，可节约水泥用量；可显著减少混凝土的泌水量，改善混凝土的和易性，减少离析和泌水，减少坍落度损失，提高混凝土的可泵性；能够显著降低混凝土的水化热，减少大体积混凝土温差变化及内应力，抑制因温差而产生裂纹；能有效提高混凝土抗海水、淡水及硫酸盐的侵蚀；能够抑制碱-骨料反应，显著提高混凝土抗碱-骨料反应的能力；能提高混凝土耐高温性能。适用于配制泵送混凝土及大流动性混凝土；适用于大体积混凝土工

10、程、抗海水混凝土工程、抗硫酸盐混凝土工程、地下工程、高强度混凝土和预应力混凝土工程、高温车间和有耐热耐火要求的混凝土工程及蒸汽养护混凝土结构。使用时应按照有关设计、施工等标准的有关规定经试验确定。湖南高速铁路职业技术学院备课纸3. 硅灰硅灰是冶炼硅铁合金或工业硅时，通过烟道排出的粉尘，经收集得到的以无定形 SiO2 为主要成分的粉体材料。外观为灰色或灰白色粉末耐火温度16000C；硅灰中小于 1 mm 的颗粒占 80% 以上，平均粒径在 0.10.3 mm 。其细度和比表面积约为水泥的 80100 倍，粉煤灰的 5070倍。硅灰在形成过程中，因相变的过程中受表面张力的作用，形成了非结晶相无定形

11、圆球状颗粒，且表面较为光滑，有些则是多个圆球颗粒粘在一起的团聚体。它是一种比表面积很大，活性很高的火山灰物质。(1) 技术要求用于混凝土和砂浆中的硅灰的技术要求与质量标准见表 3-15：用于混凝土和砂浆中的硅灰的技术要求表 3-15项 目技术要求(GB/T 27690-2011)技术要求(TB10424-2010、 JTG/T F50-2011)比表面积(BET 法)，m2/g1518需水量比，%125125含水率，%3.03.0烧失量，%4.06.0SiO2 含量，%85.085.0氯离子含量，%-0.0228d 活性指数，%105(7d 快速法)85(2) 应 用微硅粉能够填充水泥颗粒间的

12、孔隙，同时与水化产物生成凝胶体，与碱性材料氧化镁反应生成凝胶体。在水泥基的混凝土、砂浆与耐火材料浇注料中，掺入适量的硅灰可起到如下作用： 可显著提高抗压、抗折强度，是高强混凝土的必要成份。 可显著提高抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能。 具有保水、防止离析、泌水、大幅降低混凝土泵送阻力的作用。 可显著延长混凝土的使用寿命。特别是在氯盐侵蚀、硫酸盐侵蚀、高湿度等恶劣环境下，可使混凝土的耐久性提高一倍甚至数倍。 可大幅度降低喷射混凝土和浇注料的落地灰，提高单次喷层厚度。 具有约 5 倍水泥的功效，在普通混凝土和低水泥浇注料中应用，可降低成本，提高耐久性。 可有效防止发生混凝土碱-骨料反应。 可提高浇注型

13、耐火材料的致密性。在与 Al2O3 并存时，更易生成莫来石相，使其高温强度及抗热振性增强。适用于商品混凝土、高强度混凝土、自流平混凝土、不定形耐火材料、干混(预拌)砂浆、高强度无收缩灌浆料、耐磨工业地坪、修补砂浆、聚合物砂浆、保温砂浆、抗渗混凝土；可作为混凝土密实剂、混凝土防腐剂、水泥基聚合物防水剂的生产原料；可作为橡胶、塑料、不饱合聚酯、油漆、涂料以及其它高分子材料的补强，陶瓷制品的改性等。使用时应按照有关设计、施工等标准的有关规定经试验确定。湖南高速铁路职业技术学院备课纸3.2.5混凝土用外加剂的特性及应用在混凝土拌合过程中掺入的能按要求改善混凝土性能的物质称为外加剂。混凝土外加剂种类繁多

14、。国家已对混凝土外加剂的分类、质量标准和应用技术作了详细规定，如混凝土外加剂的分类GB/T 8075-2005、混凝土外加剂GB 8076-2008、混凝土外加剂的应用技术规范GB 50119-2003等。当今，外加剂已成为混凝土中的第五种组分。混凝土外加剂按其主要功能分为四大类： 改善混凝土拌合物流动性的外加剂。包括各种减水剂和泵送剂等。 调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂。包括缓凝剂、速凝剂和早强剂等。 改善混凝土耐久性的外加剂。包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。 改善混凝土其它性能的外加剂。包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂等。1. 减水剂在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的

15、外加剂称为减水剂。减水剂按其效能分为普通型、高效型、早强型、缓凝型和引气型等。按其化学成分分为木质素系、萘系、聚羧酸系、树脂系、糖蜜系和腐植酸等类。目前以聚羧酸系减水剂综合性能最好。(1) 特 性在混凝土拌合物中加入减水剂可起到如下作用： 增大流动性。在水泥用量和用水量不变时，坍落度可增大 l00200mm，且不影响混凝土强度。 提高强度。在保持流动性和水泥用量不变时，可减水 l0%30%，从而降低水灰比，使混凝土强度提高 15%30%，早期强度提高更为显著。 改善耐久性。由于水泥颗粒被充分分散，与水的接触面增大，水化较完全，混凝土的密实性增强，从而可提高抗渗、抗冻性能。 节约水泥。当保持流动

16、性和强度不变时，可在减水的同时节约水泥 10%15%。(2) 技术要求混凝土外加剂GB 8076-2008、聚羧系高性能减水剂JG/T 223-2007、铁路混凝土工程施工质量验收标准TB 10424-2010 和公路桥涵施工技术规范JTG/T F50-2011 对用于混凝土和砂浆中的高性能减水剂的技术要求与质量标准见表 3-16：(3) 应 用减水剂适用于泵送混凝土及大流动性混凝土、高强混凝土、抗渗、抗冻混凝土等工程。使用时应按照混凝土外加剂应用技术规范GB 50119-2003 和有关产品标准、施工规范的有关规定经试验确定。湖南高速铁路职业技术学院备课纸用于混凝土和砂浆中的高性能减水剂的技

17、术要求表 3-16项 目技术要求(GB8076-2008)技术要求(TB10424-2010、 JTG/T F50-2011)标准型缓凝型标准型缓凝型水泥净浆流动度，mm-(240)硫酸钠含量(折固后)，%不超过生产厂控制值5.0氯离子含量(折固后)，%不超过生产厂控制值0.6(0.02 未折固)碱含量(折固后)，%不超过生产厂控制值10.0减水率，%2525(20)含气量，%6.03.0 (非抗冻3.0；抗冻4.5)1h 坍落度变化量，mm80608060常压泌水率比，%607020压力泌水率比，%-90凝结时间差，min初凝-90+120+90-90+120+90终凝-1d170-170-

18、抗压强度比，%3d160-160 (130)-7d150140150 (125)14028d140130140 (120)130收缩率比，%110110 (135)注：表中括号中的数字为 JTG/T F50-2011 的要求 。2. 早强剂能加速混凝土早期强度发展的外加剂称为早强剂。目前使用的早强剂有三类，即氯化物系(氯化钙、氯化钠)、硫酸系(硫酸钠、硫代硫酸钠)和有机化合物系(三乙醇胺、三异丙醇胺、甲酸盐)，但更多的是它们的复合早强剂。其技术要求应符合混凝土外加剂GB 8076-2008 的规定。(1) 特 性在混凝土或砂浆中掺入早强剂，其主要作用是提高其早期强度，其次也兼具减水剂功效。(2

19、) 应 用早强剂多在需要早强的、冬季施工的或抢修抢建的工程中使用。但炎热环境条件下不宜使用早强剂及早强减水剂。使用时应按照混凝土外加剂应用技术规范GB 50119-2003 和有关产品标准、施工规范的有关规定经试验确定。3. 引气剂能使混凝土在搅拌过程中引入大量均匀分布、稳定而封闭微小气泡，以减少混凝土拌合物泌水离析、改善和易性，并能显著提高硬化混凝土抗渗性和抗冻性的外加剂称为引气剂。常用的引气剂有松香热聚物、松香皂(松香酸钠)、烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠、脂肪醇硫酸钠等。如松香热聚物是由松香与硫酸、石碳酸加热起聚合反应，再经氢氧化钠中和而成的。在拌制混凝土时，必然会混入一些空气，若掺入了引气剂

20、，即被吸附在气泡的表面，形成大量封闭的微小气泡，均匀地分布在混凝土中。其技术要求应符合混凝土外加剂GB 8076-2008 的规定。(1) 特 性在混凝土或砂浆中掺入引气剂能起到下列作用：湖南高速铁路职业技术学院备课纸 改善和易性。这些气泡在搅拌、浇捣时起润滑作用，它如同滚珠，使拌合物颗粒间摩阻力减小，流动性明显提高，且具有较好的粘聚性和保水性。若保持流动性不变，可减水 8%10%。 增强抗渗性和抗冻性。这些封闭气泡不仅自身不透水，还能切断混凝土中的渗水通道，显著提高混凝土的抗渗性。这些气泡使硬化后的混凝土具有较大的弹性，对胀缩变形所产生的应力具有一定的缓冲作用，因而对抗冻、抗温度变形十分有利

21、。 降低强度。由于气泡的存在，使混凝土的强度会有所降低，含气量越大，强度下降越多。一般孔隙每增加 1%，混凝土强度下降 3%5%，虽然由于减水可使强度损失得到一些补偿，但引气量绝不能过大，即引气剂掺量必须严格控制。(2) 应 用引气剂或引气型减水剂适用于有抗渗、抗冻要求较高的混凝土工程；但在预应力混凝土和蒸养混凝土中不得掺用引气剂，亦不宜掺入引气型外加剂。使用时应按照混凝土外加剂应用技术规范GB 50119-2003 和有关产品标准、施工规范的有关规定经试验确定。4. 缓凝剂及缓凝减水剂能延长混凝土凝结时间，并对混凝土后期强度发展无不利影响的外加剂称为缓凝剂。常用的缓凝剂有木质素磺酸钙、糖蜜和

22、酒石酸钾钠、柠檬酸等，其中糖蜜的缓凝效果最好。其技术要求应符合混凝土外加剂GB 8076-2008 的规定。(1) 特 性在混凝土或砂浆中掺入缓凝剂或缓凝型减水剂，能起到缓凝、减水、增强和降低水化热等多种功能。 降低大体积混凝土的水化热和推迟温峰出现时间，有利于减小混凝土内外温差引起的应力开裂。 便于夏季施工和连续浇捣的混凝土，防止出现混凝土施工缝。 便于泵送施工、滑模施工和远距离运输。 通常具有减水作用，故亦能提高混凝土后期强度或增加流动性或节约水泥用量。(2) 应 用适用于炎热气候条件下混凝土施工、运距较远的混凝土工程、大体积混凝土、分层施工的混凝土、泵送混凝土、自流平混凝土以及滑模施工等

23、混凝土工程。使用时应按照混凝土外加剂应用技术规范GB 50119-2003 和有关产品标准、施工规范的有关规定经试验确定。5. 防冻剂能使混凝土在负温下硬化，并在规定养护条件下达到预期性能的外加剂称为防冻剂。绝大部分防冻剂由防冻组分、早强组分、减水组分或引气剂复合而成。常用的防冻剂有亚硝酸钠、亚硝酸钙、氯化钙、氯化钠、碳酸钾和尿素等。目前工程上使用的都是复合防冻剂。其技术要求应符合混凝土防冻剂JC 475-2004 有关规定。湖南高速铁路职业技术学院备课纸(1) 特 性防冻剂能降低水的冰点，使水泥在负温条件下仍能继续水化，提高混凝土的早期强度，防止混凝土早期受冻破坏。(2) 应 用防冻剂主要适

24、用于冬季负温条件下的施工。在我国北方地区冬期施工非常需要。使用时应按照混凝土外加剂应用技术规范GB 50119-2003 和有关产品标准、施工规范的有关规定经试验确定。6. 速凝剂能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂称为速凝剂。(1) 特 性速凝剂与水泥加水拌合后，立即与水泥中的石膏发生反应，使水泥中的石膏变成硫酸钠，失去其缓凝作用，从而让 C3A 迅速水化并很快析出其水化物，导致水泥浆迅速凝固。掺用速凝剂的混凝土在 5min 内初凝，10min 内终凝，1d 的抗压强度可达 67MPa。但后期强度有所下降，28d 强度约为不掺者的 80%90%。其技术要求应符合喷射混凝土用速凝剂JC 477-20

25、05 有关规定。见表 3-17：喷射混凝土用速凝剂技术要求表 3-17产品等级水泥净浆凝结时间(min)，胶砂强度，初凝终凝1d 抗压强度(MPa)28d抗压强度比(%)一等品3:008:007.075合格品5:0012:006.070(2) 应 用速凝剂主要用于喷射混凝土和紧急抢修工程、军事工程、防洪堵水工程等。如矿井、隧道、引水涵洞、地下工程岩壁衬砌、边坡和基坑支护等。使用时应按照混凝土外加剂应用技术规范GB 50119-2003 和有关产品标准、施工规范的有关规定经试验确定。7. 膨胀剂与水泥、水拌和后，经水化反应生成钙矾石、氢氧化钙或钙矾石和氢氧化钙，使混凝土产生体积膨胀的外加剂称为膨

26、胀剂。按水化产物分为：硫铝酸钙类(代号 A)、氧化钙类(代号 C)、硫铝酸-氧化钙类(代号 AC)。其质量应符合混凝土膨胀剂GB 23439-2009 有关规定。(1) 特 性在混凝土或砂浆中掺入适量的膨胀剂能补偿混凝土自身收缩、干缩和温度变形，防止混凝土开裂，并提高混凝土的密实性和防水性能。(2) 应 用膨胀剂主要用于防水混凝土，补偿收缩混凝土，接缝、地脚螺栓灌浆、自应力混凝土、地下室底板和侧墙混凝土、钢管混凝土、超长结构混凝土等工程。使用时应按照混凝土外加剂应用技术规范GB 50119-2003 和有关产品标准、施工规范的有关规定经试验确定。湖南高速铁路职业技术学院备课纸应注意掺量应合适，

27、掺量过低膨胀率小，起不到补偿收缩作用；掺量过高则会破坏混凝土结构。另外应加强养护，尤其是早期养护，以保证发挥膨胀剂的补偿收缩作用，浇水养护时间不得少于 14 天，如果不能保证充分潮湿养护，有可能产生比不掺膨胀剂更大的收缩，导致混凝土开裂。8. 泵送剂能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂称为泵送剂。泵送性是指混凝土拌合物能顺利通过输送管道，不阻塞，在压力作用下不泌水、不离析，粘塑性良好的性能。(1) 特 性泵送剂不但能大大提高混凝土拌合物的流动性，还能使新拌混凝土在 60180min 内保持其流动性，剩余坍落度不低于初始值的 55%。因此，泵送剂兼具减水剂和缓凝剂的性能，具有高流化、粘聚、润滑、缓

28、凝之功效，适合制作高强或流态型的混凝土。其技术要求应符合混凝土外加剂 GB 8076-2008 有关规定。(2) 应 用泵送剂适用于各种需要采用泵送工艺施工的混凝土工程，特别适用于大体积混凝土、高层建筑混凝土、水下混凝土、滑模施工混凝土等工程。使用时应按照混凝土外加剂应用技术规范GB 50119-2003 和有关产品标准、施工规范的有关规定经试验确定。9. 防水剂能提高水泥砂浆、混凝土抗渗性能的外加剂称为防水剂。分为有机化合物类、混合物类和复合类。有机化合物类：脂肪酸及其盐类、有机硅表面活性剂(甲基硅醇钠、乙基硅醇钠、聚乙基羟基硅氧烷)、石蜡、地沥青、橡胶及水溶性树脂乳液等。混合物类：无机类混

29、合物、有机类混合物、无机类与有机类混合物。复合类：上述各类与引气剂、减水剂、调凝剂等外加剂复合的复合型防水剂。其技术要求应符合砂浆、混凝土防水剂JC 474-2008 有关规定。(1) 特 性防水剂具有以下特性： 具有高效的减水、增强功能。 具有高效抗渗功能。掺用混凝土防水剂，能有效改善混凝土毛细孔结构，同时析出凝胶，堵塞混凝土内部毛细孔通道，与未加防水剂相比，抗渗性能可提高 58 倍，具有永久性防水效果。 能改善新拌砂浆的和易性，沁水率小，显著改善砂浆的工作性。 具有替代石灰膏，克服空鼓、起壳、减少落地灰、节省劳力和提高功效的作用。 可延缓水泥水化放热速率，能有效防止混凝土开裂。 节省水泥。在保持与基准混凝土等强度、等坍落度的前提下，可节省水泥 10%左右(2) 应 用防水剂特别适用于平房房顶用混凝土、大体积防水混凝土、水工混凝土、防水砂浆等工程。使用时应按照混凝土外加剂应用技术规范GB 50119-2003 和有关产品标准、施工规范的有关规定经试验确定。