1、4-11 特種砼,聚合物砼 纖維砼 防水砼 耐酸砼 無(wú)砂大孔砼 高強(qiáng)砼(=C60)及高性能砼 輕砼,探究式學(xué)習(xí):,一.聚合物砼 聚合物浸漬砼(PIC) 聚合物水泥砼(PCC) 聚合物砼(PC) 1.聚合物浸漬砼(PIC) 1產(chǎn)生工藝和原材料:基體 單體浸漬 聚合 基體(基材):水泥砂漿,普通砼,輕骨料砼,纖維增強(qiáng)砼,石棉水泥,鋼絲網(wǎng)水泥,石膏品,陶瓷 浸漬液:流體狀的能聚合反應(yīng)的單體. 甲基丙烯酸甲酯(MMA),苯乙烯,丙烯腈(AN),聚酯樹脂(P),環(huán)氧樹脂(E),硫磺,丙烯酸甲酸(MA),石蠟等. 還需添加劑,如稀釋劑,阻聚劑,增塑劑等. 可在常壓下或加壓狀態(tài)下聚合.,完全浸漬:(砼斷面完

2、全被單體浸透)提高砼強(qiáng)度,密實(shí)度,如板管柱. 局部浸漬:(砼斷面被單體浸透到一定深度,10-20mm)封閉砼表面孔隙,提高砼耐入性,抗?jié)B性,耐腐蝕性等,又可修補(bǔ)砼 單體聚合:(由單變成聚合物,固化) 熱聚合(電爐,蒸汽,熱水.最好直接浸泡在熱水中) 輻射聚合(基體易揮發(fā),宜用薄膜 覆蓋或在不溶解單體介質(zhì)中聚合),2物理力學(xué)性質(zhì) 浸入量6%-8%(重量比) 經(jīng)浸漬后的聚合物填充了砼內(nèi)孔隙及水泥漿,骨料中的裂縫以及水泥漿與骨料界面處的裂縫,提高砼各相之間的粘結(jié)力,增加了水泥石單位體積的固相量,使水泥石由多孔變成致密,減少應(yīng)力集中,提高了砼強(qiáng)度和耐久性. 抗強(qiáng)度提高3-4倍(一般100-150MPa

3、,高達(dá)260MPa),抗壓強(qiáng)度提高3倍,彈性模量提高1倍,沖擊強(qiáng)度約提高0.7倍,徐變大大減少,抗凍性耐硫酸鹽腐蝕耐酸耐堿等性能有很大提高. 3用途 造價(jià)較高,不普遍.只是利用其耐腐蝕性高強(qiáng)耐久好的物性制作一些構(gòu)件,如管道內(nèi)襯,隧道內(nèi)砌,橋面板,鐵路軌枕,砼船,海上采油平臺(tái)等耐腐蝕耐壓材料及水下海洋結(jié)構(gòu).,2.聚合物水泥砼(PCC),定義: 1制作簡(jiǎn)單,成本較低 2特性與應(yīng)用: 填充孔隙,與水泥水化物結(jié)成一體,較好的粘結(jié)性,耐磨性,減少收縮,提高不透水性耐腐蝕性和耐沖擊性. 主要用于地面,路面,橋面和船舶的內(nèi)外甲板面.尤其是有灑落化學(xué)物質(zhì)的樓地面.也可用作襯砌材料,噴射砼和新舊砼的接頭.,3.

4、聚合物砼(PC),樹脂砼(PEC),塑料砼 1定義 2應(yīng)用 成本較高,未廣泛應(yīng)用.但其強(qiáng)度高,抗?jié)B,耐腐蝕性能好,較廣泛用于要求耐腐蝕的化工結(jié)構(gòu)和高強(qiáng)度的接頭.還可用于襯砌,樁,軌枕,噴射砼等.具用漂亮外觀,可作飾面構(gòu)件,如人造大理石(桌面,浴缸等),二.纖維砼,砼是一種優(yōu)良的建筑材料,它的發(fā)展和應(yīng)用已有170多年的歷史,但是,它存在缺陷,即材料的脆性.它的抗壓強(qiáng)度 雖然比較高,但其抗拉抗彎抗暴以及韌性等性能卻比較差.纖維砼就是考慮如何改善這些性能提出.,1.纖維 鋼纖維;碳,玻璃,石棉等高彈纖維;尼龍,聚丙烯,植物(椰殼)等低彈纖維. 鋼纖維砼破壞實(shí)際上是由于纖維從基體中撥出而不是纖維本身的

5、斷裂,即界面粘結(jié)失效引起.故長(zhǎng)徑比l/d=60-100(長(zhǎng)了易結(jié)叢和結(jié)團(tuán));纖維形狀,變形比光面好,如表面處理,鍛錘,氧化,除油. 聚丙烯纖維砼,破壞呈破斷形式,而非撥出. 纖維分布要求三向隨機(jī)分布.,2.纖維砼配合比設(shè)計(jì) 鋼纖維含量取體積比2%,要試件避免砼拌合物和易性下降,砂率60%左右(很大). 聚丙烯纖維砼,含纖率0.2%(重量比).單絲由于表面積較小,不易被砼握裹,價(jià)格也高,故普通使用的是纖維束,和易性比普通砼差,帶來(lái)澆筑困難.,3.施工 攪拌-防止纖維分布不均,避免引起纖維成團(tuán). 分散纖維-發(fā)明很多設(shè)備. 澆筑-人工插易折斷纖維,成團(tuán).宜機(jī)械振搗.初凝前用刷子和壓滾做拉毛處理,要注

6、意不帶出鋼纖維,終凝后進(jìn)行常規(guī)養(yǎng)護(hù).,4.應(yīng)用 纖維砼特別是鋼纖維砼,橋面的罩面結(jié)構(gòu),公路地面街道和飛機(jī);坦克停車場(chǎng);采礦和隧道工程(噴射砼,纖維易三向隨機(jī)),大體積砼維護(hù)與補(bǔ)強(qiáng)(剛度和抗彎超過(guò)以前) 細(xì)石砼屋面防水層-因摻入纖維解決了收縮開裂,使用年限延長(zhǎng)30%. 打樁,鋼纖維樁-抗沖擊好. 抗震建筑,三.防水砼 定義: 1.砼滲水的原因 砼中游離水蒸發(fā)后,在水泥石本身和水泥石與砂石界面處形成縫隙和毛細(xì)孔. 施工質(zhì)量不好造成的蜂窩,孔洞,縫隙. 砼保水性能不良,澆筑后產(chǎn)生骨料下沉,水泥漿上浮形成泌水,造成連通孔隙. 溫度,地基下沉或荷載形成的裂縫. 砼由于受到侵蝕產(chǎn)生的孔道. 2.種類 骨料

7、級(jí)配法防水砼,普通防水砼,外加劑防水砼,膨脹水泥防水砼.,3.應(yīng)用 適用于水池,水塔等貯水構(gòu)筑物;江心河心取水構(gòu)筑物;沉井,沉箱,水泵房等地下構(gòu)筑物及一般性地下建筑.并廣泛用于干濕交替作用或凍融交替作用的工程中,如海港碼頭,橋墩等. 離水砼結(jié)構(gòu)不宜承受劇烈振動(dòng)和沖擊作用,更不宜直接承受高濕作用或侵蝕作用.,四.耐酸砼,水玻璃砼,硫磺砼,瀝青砼 1.水玻璃砼 膠結(jié)料-水玻璃 促硬劑-氟硅酸鈉 耐酸粗骨料-石英巖,花崗巖,玄武巖,碎瓷片,耐酸磚塊 耐酸細(xì)骨料-石英砂 耐酸粉-石英粉,輝綠巖粉,2.施工注意 氟硅酸鈉有毒,施工時(shí)應(yīng)注意通風(fēng),操作人員應(yīng)穿工作制服,戴口罩和護(hù)目鏡. 宜在15-30干燥環(huán)

8、境中施工和養(yǎng)護(hù),切忌澆水,不能蒸養(yǎng). 硬化后須進(jìn)行酸化處理,使表面形成硅膠層,提高抗酸能力(用強(qiáng)酸涂刷表面4次),五.無(wú)砂大孔砼 普通(無(wú)砂)大孔砼,輕骨料大孔砼,少砂砼 普通無(wú)砂大孔砼性能: 表觀密度小1500-1900 ,抗壓強(qiáng)度3.5-10MPa. 導(dǎo)熱系數(shù)小,保溫性能 好,吸濕性小. 水泥用量少,約為同強(qiáng)度普通砼的1/2左右,收縮. 水的毛細(xì)現(xiàn)象不顯著. 對(duì)鋼筋的保護(hù)性能差(一般墻為構(gòu)造筋,可加大保護(hù)層厚度;雙面抹灰),六.高強(qiáng)砼(=C60)及高性能砼,高性能砼：高強(qiáng)度，高耐久，高工作性，高體積穩(wěn)定性。 1.特點(diǎn) 強(qiáng)度高,變形小,耐久.特別適應(yīng)現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)向高聳大跨和重載方向發(fā)展,以及

9、承受惡劣環(huán)境的需要(如露天的,受海水侵蝕的,受高速流體沖刷或易受碰撞的工程構(gòu)筑物).用高效減水劑配制的高強(qiáng)砼,具有坍落度大和早強(qiáng)的特點(diǎn),便于澆筑,加快模板周轉(zhuǎn).,缺陷: 延性比普通砼差,隨強(qiáng)度提高而降低.對(duì)原材料要求嚴(yán)格,生產(chǎn)施工各環(huán)節(jié)要加強(qiáng)質(zhì)量管理.質(zhì)量易受生產(chǎn)運(yùn)輸澆筑養(yǎng)護(hù)過(guò)程中環(huán)境因素的影響.,2.配制高強(qiáng)砼的技術(shù)途徑,砼強(qiáng)度取決一粗細(xì)骨料強(qiáng)度,水泥石強(qiáng)度以及水泥石與骨料的粘結(jié)強(qiáng)度,而水泥石與骨料粘結(jié)強(qiáng)度最弱.它隨水泥石強(qiáng)度的提高而提高.水泥石的強(qiáng)度與水泥標(biāo)號(hào),水泥石中的孔隙及孔結(jié)構(gòu)有關(guān).故配制高強(qiáng)砼的關(guān)鍵是提高砼的密實(shí)度.降低W/C是一個(gè)重要手段.,技術(shù)途徑: 1。改善原材料性能:提高水

10、泥的標(biāo)號(hào),增加細(xì)度;選用堅(jiān)硬致密和級(jí)配良好的粗細(xì)骨料. 2。優(yōu)化配合比:降低W/C,降低砂率. 3。摻用外加劑和活性摻合料:高效減水劑,超細(xì)摻合料(硅粉,粉煤灰,礦渣) 4。改進(jìn)生產(chǎn)工藝:強(qiáng)力攪拌,加強(qiáng)振搗,擠壓成型,高壓養(yǎng)護(hù).,應(yīng)用: 高強(qiáng)砼首先用于高層建筑和大跨橋梁.1967年芝加哥Lake Point塔樓(70層,197m),底層柱C65. 1975年芝加哥Water Tower廣場(chǎng)大廈(79層,262m),地下室至15層柱子C75. 高強(qiáng)砼的應(yīng)用出現(xiàn)鋼筋砼取代鋼結(jié)構(gòu)趨勢(shì).70年代初,紐約曼哈頓高層建筑幾乎全部是鋼結(jié)構(gòu),80年代初,1/4用鋼筋砼建造.國(guó)外經(jīng)驗(yàn),30層經(jīng)上建筑宜用高強(qiáng),4

11、0-50層的底層柱宜用C70-C75.超過(guò)50層宜用更高強(qiáng)砼.80年代末90年代初,美Two Union Square大廈(58層)和Pacific First Center大廈C110柱. 我國(guó)“八五計(jì)劃綱要”已將高強(qiáng)砼列入重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象,要求2000年高層建筑普遍應(yīng)用C60砼,同時(shí)應(yīng)用C80砼.,七 輕 砼 (輕骨料砼),輕骨料砼:用輕骨料輕砂(或普通砂)水泥和水配制而成的砼,干表觀密度 （一）特點(diǎn)(與普通砼不同之處在于骨料中存在大量孔隙,從而賦予許多優(yōu)越性) 1.輕質(zhì)(高強(qiáng)) 一般CL15-CL50,最高可達(dá)CL70.國(guó)外CL55.5MPa,而干 原因: 1.輕骨料拌合時(shí),因多孔而具有吸水

12、作用,造成輕骨料表面的局部W/C,增加了骨料表面附近水泥石的密實(shí)度. 2.輕骨料表面粗糙具有微孔,提高輕骨料與水泥石的粘結(jié)力,在骨料周圍形成堅(jiān)強(qiáng)的水泥外殼,約束骨料橫向變形,使骨料處于三向受力狀態(tài),從而提高了骨料的極限強(qiáng)度,使輕骨料砼與變砼強(qiáng)度相接近.,2.保溫性能良好 導(dǎo)熱系數(shù) 輕骨料砼是一種性能良好的墻體材料.與普通磚相比,不僅強(qiáng)度高,整體性能好,而且保溫性能良好.在同等保溫要求下,墻厚可減少40%,墻自可減少50%以上. 3.抗震性能好 原因:自重輕,彈性模量低. 用它建造房屋,在地震荷載作用,的受的地震力小,振動(dòng)波的傳遞也較慢,自振周期長(zhǎng),對(duì)沖擊能量吸收快,減震效果好.適用于有抗震要求

13、地區(qū)的建筑. 4.耐久性好 保溫性能好,熱膨脹小,不燃燒.高溫作用下可保護(hù)鋼筋不遭受破壞.對(duì)同一耐用火等級(jí),可比普通砼減薄20%以上.適用于耐火等級(jí)要求高的高層建筑和工業(yè)建筑. 5.易于加工 缺點(diǎn):抗強(qiáng)度與普通砼相接近,但抗拉強(qiáng)度和彈性模量較低,會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的變形及較大的收縮和徐變.,（二）輕骨料,1.輕骨料種類 輕粗骨料:粒徑 (堆積密度) 輕細(xì)骨料:粒徑 (輕砂) 按來(lái)源: 天然輕骨料:地殼破裂流出的熔巖通過(guò)冷卻而成的多孔質(zhì)巖石,經(jīng)簡(jiǎn)單破碎篩分加工而成.由于內(nèi)部孔隙大,表觀密度低,強(qiáng)度低,只能用作配制非結(jié)構(gòu)用輕骨料砼 工業(yè)廢渣輕骨料: 人造輕骨料:,按制造方法(煅燒): 燒脹法:料球在高溫(

14、1100-1250度)下軟化并形成具有適當(dāng)粘度的熔融體,釋放的氣體,被熔融氣體包圍,氣體膨脹形成多孔結(jié)構(gòu). 燒結(jié)法:主要用于生產(chǎn)粉煤灰陶粒,高溫(1200-1300度)煅燒料球,部分熔融形成適量的液相,含碳物質(zhì)被燒掉,冷卻凝固后,各個(gè)微小固體顆粒相互粘結(jié)在一起形成多孔輕骨料. (我國(guó)習(xí)慣上將高溫煅燒而成的輕骨料稱為陶粒) 粒形: 圓球形:造粒(球型)煅燒而成. 普通型:原料破碎成塊,煅燒而成的非球型集料. 碎石型:天然輕骨料,大塊煤渣,自燃煤矸石等經(jīng)破碎后直接用于輕骨料.,2.技術(shù)要求,1密度等級(jí): 按堆積密度-輕粗骨料300-1000 輕細(xì)骨料500-1200 2筒壓強(qiáng)度 3強(qiáng)度標(biāo)號(hào): 以該

15、骨料的“砼合理強(qiáng)度”來(lái)表示.因?yàn)椴⒉皇侨魏我环N輕骨料都適合配制任何強(qiáng)度的砼,對(duì)于某種特定輕骨料配制砼時(shí),有它合理的強(qiáng)度范圍. 4顆粒級(jí)配: 骨料顆粒大小的搭配,級(jí)配均勻性對(duì)砼和易性和強(qiáng)度都有極大影響. 輕粗骨料的顆粒維配的要求可比普通砂石要寬些.因?yàn)楣橇蠌?qiáng)度低,水泥用量略高(同普通砼同強(qiáng)度時(shí)對(duì)比).輕粗骨料的體積也要少,故輕粗骨料的級(jí)配好壞對(duì)砼影響要小些.,5吸水率 輕粗骨料1h吸水率(為24h吸水率的62%-94%),作為配合比計(jì)算考慮骨料附加水的依據(jù)(完全滿足施工對(duì)輕骨料砼拌制后,不應(yīng)遲于45min澆筑完的要求) 吸水率過(guò)大,會(huì)給硬化砼性質(zhì)帶來(lái)不利影響,如降低砼早期的抗凍和保溫性能,和易性

16、也難控制.故不大于22%. 表面有“釉化”致密硬殼,內(nèi)部孔隙小,吸水率小. 表面開口,或表面有較大孔洞,內(nèi)部孔隙較多,且相互連通,吸水率大. 輕砂,輕天然骨料的吸水率大,缺乏統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),故尚無(wú)統(tǒng)一規(guī)定.,（三）輕骨料砼等級(jí) 強(qiáng)度等級(jí):立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值CL5.0-CL50. 11個(gè)等級(jí) 密度等級(jí):干表觀密度 800-1900 12個(gè)等級(jí),（四）配合比設(shè)計(jì),1.基本要求: 和易性,強(qiáng)度,耐久性,經(jīng)濟(jì)性+表觀密度要求 2.輕骨料的選用: 考慮使用表觀密度和強(qiáng)度較低較弱的粗骨料,還是使用表觀密度和強(qiáng)度較高較強(qiáng)的粗骨料. 例如用表觀密度過(guò)小的輕骨料,雖能降低砼的表觀密度,但將使水泥用量過(guò)大,經(jīng)濟(jì)上不合

17、理,還會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的水化熱和收縮,徐變也大.選用表觀密度過(guò)大的輕骨料,則砼的表觀密度過(guò)大.故應(yīng)選相應(yīng)密度等級(jí)和強(qiáng)度標(biāo)號(hào)的輕骨料.,3.水泥用量和標(biāo)號(hào) CL10-CL20:325# CL20-CL30:425# CL30-CL50:525# 為了保證砼的耐久,保證鋼筋與砼有良好的粘結(jié)力,以及保證新拌具有較好的和易性, 結(jié)構(gòu)用輕骨料砼的最小水泥用量不得低于300 ,但最大不得超過(guò)550 由于骨料表面開口的孔隙,會(huì)吸入一部分水泥砂漿,故輕骨料砼水泥用量普通砼.,4.用水量 附加用水量:輕骨料用量x1h吸水率 凈水量:根據(jù)新拌砼和易性確定. 5.最小水灰比和最小水泥用量 6.砂率(體積砂率) 因輕粗骨料吸入部分砂漿,故砂率較普通砼大. 7.粗細(xì)骨料用量 絕對(duì)體積法:粗細(xì)骨料總體積 (較嚴(yán)密.但全輕砼不宜采用,因?yàn)檩p砂吸水率不易準(zhǔn)確確定.) 松散體積法:確定 砼中粗細(xì)骨料總體積(自然狀態(tài)下粗細(xì)骨料的松散體積 之和) 例.普通砂時(shí),取1.20-1.40;輕砂時(shí)1.30-1.60 (帶有較多經(jīng)驗(yàn)性),（五）施工 注意事項(xiàng),原則上與普通相同,但輕骨料密度小,吸水率大,也有不同之外. 1.干燥與預(yù)濕: 可用干燥輕骨料,也可將輕骨料預(yù)濕至水飽和.干燥,和易性難控制,預(yù)濕對(duì)和易性穩(wěn)定有得.一般表面無(wú)開口孔隙