现代混凝土品质和水泥品质的关系讲座PPT.ppt

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1、甲方管理监理混凝土混凝土结构设计结构设计水泥提高比表面积,增加C3A、C3S流变性能下降收缩增加水化热增大抗化学腐蚀性下降后期强度增长小骨料级配变差针片状颗粒增多混凝土流变性能下降 混凝土耐久性下降混凝土耐久性下降工程结构研究水泥品质对混凝土质量的影响混合、搅拌、成型比其他结构材料（钢材、木材）耐久体系必然复杂：体系必然复杂：原材料不能提炼，成分波动。微结构形成时对环境和时间的依赖性对温度、湿度的敏感性；水化不断进行造成动态的微结构。因此造成性能的不确定性。性能随微结构的发展而发展,而微结构具有不同层次(宏观层次、亚微观层次、微观层次),多相(固相、液相、气相)，非均质性(依配合比不同而离散)

2、。微结构的不确知性水泥水化形成复杂的凝胶，在目前技术水平下难以确定其结构。混凝土属于混沌体系（非线性体系），具有“蝴蝶效应蝴蝶效应”因此：不断学习，才能与时不断学习，才能与时俱进俱进钢筋混凝土钢筋混凝土预应力锚具预应力锚具水灰比定则水灰比定则高效减高效减水剂水剂现代混凝土的特点高效减水剂高效减水剂矿物掺和矿物掺和料料严酷环境中的建筑物增加，使耐久性要求日益突现以预拌混凝土、泵送施工为主流。新拌混凝土的流变性能成为重要问题在水泥水化热增大、强度提高的同时，结构尺度增大，改变了大体积混凝土的概念劳动力素质、管理水平与质量要求的矛盾需求增加与资源短缺的矛盾原材料：高强度的水泥细度高、水化热大、抗裂性

3、差、长期性能增长的幅度小矿物掺和料多种多样的化学外加剂配合比：较低的水胶比较大的胶凝材料用量(浆骨比较大）性能：强度水平提高，流动性大生产：预拌，泵送低的开裂敏感性、良好的匀质性、有利于混凝土结构长期性能的发展，无损害混凝土结构耐久性的成分尽可能低的需水量水泥强度和混凝土强度的关系 任何水泥基材料的强度主要取决于水灰比混凝土高强的利和弊利弊强度和开裂的关系 0 5 10 15 20 25 30 0.8 1.2 1.6 2 体积水灰比 抗压强度（MPa)7天粉煤灰 7天水泥 28天粉煤灰 28天水泥 90天粉煤灰90天水泥 365天水泥365天粉煤灰 0 10 20 30 40 0.8 1.2

4、1.6 2 体积水灰比 抗压强度（MPa）不同厂家生产的相同品种、相同强度硅酸盐水泥在混凝土中的不同表现所处环境不同：侵蚀性因素、湿度、温度侵蚀性因素、湿度、温度受力方式不同：受拉、受压受拉、受压 7天开裂天开裂 14天开裂天开裂 两个大厂的两个大厂的52.5硅酸盐水泥，硅酸盐水泥，w/c0.3成型温度成型温度18；24h24h后拆模并在室外负温下放置后拆模并在室外负温下放置水化温升提高,温度收缩应变增加自收缩增加早期弹性模量提高，徐变减小拉应变增加拉应变增加约束早期开裂倾向增加大气环境作用耐久性下降耐久性下降超过抗拉强度 水灰比(水胶比)降低 水泥强度提高 混合材料活性提高(用水量)浆骨比增

5、加拉应力增加早期强度大幅度提高的要求水泥的现状对混凝土质量影响GB175-63)GB175-77的425、检测的水灰比增大，对3天强度的规定未变，实际提高了早期强度，而高早期强度并不是普遍需要的；单纯追求强度，使水泥厂采取使用助磨剂磨细、掺用“增强剂”等，增加了开裂敏感性和不利于混凝土长期性能稳定性和耐久性的成分；水泥现状对现代混凝土的不适应问题太细的水泥降低与外加剂的相容性长期性能水化热及其释放速率开裂敏感性矿物组成含碱量水泥与外加剂的相容性混凝土耐久性0102030405060708090100048121620F2Q2F1Q1 C放热速率dQ/dt(J/gh)龄期 (h)01020304

6、05060708090100050100150200250300350Q2F2Q1F1 C放热量dQ(t)(J/g)龄期 (h)复合胶凝材料的水化放热曲线w/b=0.4C:100%cementF1:75%cement+25%Fly ashF2:50%cement+50%Fly ashQ1:75%cement+25%QuartzQ2:50%cement+50%Quartz24681012141618202224024681012 放热速率dQ/dt(J/gh)龄期 (h)F1CQ124681012141618202224024681012 放热速率dQ/dt(J/gh)龄期 (h)F2CQ2掺和

7、料掺量为25%掺和料掺量为50%不同样品早期水化速率对比不同样品早期水化速率对比0024487296051015dQ/dt(J/gh)Time(h)c0.3 c0.4 c0.5水灰比的影响水灰比的影响0024487296050100150200250300350Q(t)(J/g)Time(h)c0.3 c0.4 c0.5水灰比的影响水灰比的影响0024487296050100150200250300350(b)25，W/B=0.3Time(hour)Q(t)(J/g)CCSCFCEFCESCE002448729605101525，W/B=0.3Time(hour)dQ/dt(J/gh)CCSC

8、FCEFCECES(a)00244872960100200300400500(a)(a)(a)(a)(a)(a)(a)(a)(a)(a)35,W/B=0.3CECCESCEFQ(t)(J/g)Time(hour)(b)00244872960102030 Time(hour)35,W/B=0.3CECCESCEFdQ/dt(J/gh)(a)0024487296010020030040050045,W/B=0.3Q(t)(J/g)CECCESCEFTime(hour)(b)00244872960102030(a)dQ/dt(J/gh)Time(hour)45,W/B=0.3CECCEFCES熟料矿

9、物的收缩率 碱和C4AF对收缩的影响水泥含碱量和C3A对收缩的影响水泥细度对砂浆抗拉强度的影响用收缩开裂环检测水泥的开裂敏感性用收缩开裂环检测水泥的开裂敏感性,从从成型到开裂经过的时间越短，抗裂性越差成型到开裂经过的时间越短，抗裂性越差水泥与减水剂的相容性问题C C3 3A A 含量和 SOSO3 3 的匹配细度和颗粒级配熟料中熟料中SOSO3 3与含碱量的匹配与含碱量的匹配OKONaSOSD22385.0292.101020304050607080905060708090100110SD流动时间减少（秒）SD与水泥流变性能关系的验证实例混凝土W/C=0.305，掺入高效减水剂1.5%，坍落度

10、初始为200mm，半小时后为160mm，1小时后为7.5mm，损失达60%675.185.04.0292.12.10.100.150.200.250.300.350.406080100120140160180200220240260 superplasticizer 0.7%Fluidity/mmNa2O equiv./%5min 30min 60min水泥中可溶碱含量对高效减水剂作用效果的影响0.100.150.200.250.30180200220240260superplasticizer 1.1%Fluidity/mmNa2O equiv./%5min 30min 60min水泥中可溶

11、碱含量对高效减水剂作用效果的影响水泥熟料总碱量(mg/g水泥)总碱当量(Na2O mg/g水泥）可溶性碱含量(mg/g水泥)可溶性碱当量(Na2O mg/g水泥)可溶性碱占总碱的比例（%）Na2OK2ONa2OK2OX厂S厂Q厂0.30.40.50.60.70.80.91.004080120160200240280XingFaFluidity/mm Superplasticizer/%5 min 30min 60min0.30.40.50.60.70.80.91.004080120160200240280ShunFaFluidity/mmSuperplasticizer/%5 min 30mi

12、n 60min0.60.70.80.91.01.11.21.31.4406080100120140160180200220240260280300QianJingFluidity/mm Superplasticizer/%5 min 30min 60min0.60.70.80.91.01.11.21.31.41.51.66080100120140160180200220240260280300XingFa 2Fluidity/mm Superplasticizer/%5 min 30min 60minX厂S厂Q厂X厂，加碱0.00.20.40.60.81.0010203040506070dQ/

13、dt(J/g h)Time(h)X S Q X2各厂水泥在水化1小时内的放热曲线X2为添加可溶性碱的X厂水泥其他，如石膏的形态、C C3 3A A 的形态o不同形态的石膏溶解速率和溶解度不同：石膏形态溶解度（g/L）生石膏2.08-半水石膏6.20-半水石膏8.15可溶性硬石膏6.30天然硬石膏2.7000.40.81.21.622.4110010000浸水振荡时间（分钟）溶出量（以C a S O4计g/L）二水石膏无水石膏有改善随时间而好差掺超塑化剂浆体的流变性无超塑化剂的浆体流变性G+H(过量)H+G(过量)G+A石膏形态水泥编号C3A（%）R2O（%）SO3（%）6610100.5 1.

14、00.51.023 42.533.5 4雍阳外加剂厂试验雍阳外加剂厂试验雍阳外加剂厂试验抗冻性随水泥比表面积增大而下降抗冻性随水泥比表面积增大而下降 水泥细度对水泥浆土和混凝土开裂的影响水泥细度对水泥浆土和混凝土开裂的影响 水泥细度越大，水化速率越快，越易水化完全，对水泥胶凝性能的有效利用率就越高；水泥强度，特别是早期强度也越高。粗颗粒水泥只能在颗粒表面水化，未水化部分只起填料的作用。水泥细度的影响 在一般条件下，水泥颗粒大小与水化的关系是：10 m，水化最快3 30 m，水泥的主要活性部分 60 m，水化缓慢 90 m，表面水化，只起微集料作用 水泥最佳颗粒级配为水泥最佳颗粒级配为：332颗

15、粒对混凝土强度增长起主要作用，其间粒度分布应是连续的，总量不低于65 。小于3的细颗粒，易结团，不要超过10。粒径1以下的小颗粒，在加水拌和过程中就水化了，对混凝土强度作用很小，反而造成混凝土较大收缩。大于65 的颗粒活性很小，这两部分颗粒最好没有。一个粒径20的颗粒一个月后只水化54，水化深度才5.48，熟料核只能起骨料作用。水泥比表面积与水泥有效利用率（一年龄期）的关系：300m2/kg，44%的水泥可水化 700m2/kg，80%的水泥可水化 1000m2/kg，90 95%的水泥可水化 水泥过细，虽然水化速度很快，但需水量大，使水泥浆体因水分过多而导致孔隙率增加，最终使强度下降。当10 m的颗粒多于50 60%（或比表面积大于500 600m2/kg）时，7天、28天强度下降。水泥细度高对水泥的抗裂性不利。水泥的颗粒形貌Bentz发现随着水灰比的降低，由于水泥已不能全部水化，颗粒粒度分布对水泥水化程度的影响下降了。选用三种不同粒径的水泥：5微米20微米30微米在不同水灰比条件下观察其水化程度在配制高性能混凝土时，使用较粗的水泥可获得较好的性能。