高性能混凝土知识讲座资料

a）搅拌
b）凝结
c）硬化
硅酸盐水泥的水化过程示意图
（1）
（2）
水泥水化的电子显微照片
（1）水化硅酸钙纤维和毛细管孔隙 （2）放大后的水化硅酸钙纤维
普通混凝土内部形貌
c. 水泥与高性能混凝土的关系
根据高性能混凝土的特点，从国内实际情况出发， 选用的水泥应具有足够的强度，同时具有良好的流 变性，并与目前广泛应用的高效减水剂有很好的适 应性，比较容易控制坍落度损失。配制较高强度高 性能混凝土不一定必须使用高强度水泥，化学外加 剂和矿物外加剂的使用，使得用较低强度等级水泥 配制较高强度混凝土有了可能，试验证明还具有较 多的优势。
d.引气剂
在混凝土中能引入大量均匀分布的稳定而封闭的微小气泡 的外加剂。
•引气剂能减少泌水，显著改善混凝土孔隙特征。 •引气剂能显著提高混凝土耐久性
引气剂的掺量极微，为0.005%～0.01%； 引气量约为3%～6%。
引气混凝土的显微照片
4 、细骨料（砂子）
•什么是砂子 •砂子的类型 •砂子的颗粒级配 •砂子的粗细程度 •砂子的有害物质
a.什么是砂子
粒径在0.16~5mm之间的颗粒称为砂子.
2 、矿物外加剂
用于改善混凝土耐久性能而加入的、磨细的各 种矿物掺合料又被称作矿物外加剂，其主要特征是 磨细矿物材料，细度比水泥颗粒小，主要用于改善 混凝土的耐久性能和工作性能。
磨细矿渣
粉煤灰
硅灰
磨细矿渣
粒径大于45μm的矿渣颗粒很难参与水化 反应，因此要求用于高性能混凝土的矿渣 粉磨至比表面积超过400m2/kg，以较充分 地发挥其活性，减少泌水性。
1-水泥颗粒；2-减水剂；3-电性斥力
b. 减水剂的定向排列产生电性斥力与水缔合作用，使絮凝结构中的游离水释放出来
1-水泥颗粒；2-溶剂化水膜；3-游离水释放出来
左图为水泥颗粒在水中成团，右图为加入高效减水剂后水泥颗粒充分分散
加入高效减水剂后将干硬性水泥浆转变为高流态水泥浆
加入高效减水剂后将零坍落度混凝土（右边）转变为高流态混凝土（左边）
•水泥的矿物成分及其与性能的关系
•水与水泥的关系
•水泥与高性能混wk.baidu.com土的关系
a. 水泥的矿物成分及其与性能的关系
•硅酸三钙3CaO·SIO2 (C3S),含37~60%，是决定水泥标号的 最主要矿物。
•硅酸二钙2CaO·SIO2 (C2S),含15~37%，水化热小，耐腐蚀 性好，早强低。
•铝酸三钙3CaO·AL2O3 （C3A），水化热最大，抗硫酸盐腐 蚀性最差，早强高。
低水胶比
实现高性能混凝土的技术途径
高性能混凝土原材料选用
1、水泥 2、矿物外加剂 3、化学外加剂 4、细骨料（砂子） 5、粗骨料（碎石、卵石）
1、水泥
水泥是一种水硬性胶凝材料，不仅能在空 气中，而且能更好地在水中硬化，并保持和发 展其强度。水泥是混凝土的核心成分，它是混 凝土结构中起决定性作用的成分。
粉煤灰 主要成分为空心球形颗粒，直径通常为5～90μm 。
粉煤灰颗粒扫描电子显微照片
粉煤灰颗粒空心微珠的扫描电子显微照片
硅灰
多为微细球体，平均直径小于0.1μm，因为能够 填充水泥颗粒之间的空隙（1～50μm）。硅灰在混 凝土中更多的是用作粉体掺合料，用于提高混凝 土的抗渗性和抗压强度。掺用硅灰时通常还同时 掺入高效减水剂，以此来弥补硅灰的高比表面积 引起需水量增加。
高性能混凝土配合比施工 工艺及质量控制措施
主讲人：王起才 教授 兰州交通大学
高性能混凝土基本知识 高性能混凝土原材料选用 高性能混凝土配合比设计
影响高性能混凝土质量的因素及控制措施 干燥、大风、大温差环境对高性能混凝土 质量影响及控制措施
高性能混凝土基本知识
对高性能混凝土比较公认的定义是：以耐久性作为设计 的主要指标，针对不同用途要求，有重点保证其工作性、适 用性、强度、体积稳定性以及经济合理性。因此，高性能混 凝土与传统的混凝土相比，其特点是：
防水剂、抗冻剂、养护剂。
c.高效减水剂
在用水量不变的情况下，可显著增加拌合物流动性的 外加剂。
•减水机理
加入减水剂，就会使水泥颗粒表面带上相同 的电荷，在电性斥力作用下，使水泥颗粒分散， 把被包裹的水释放出来，从而起到显著地减水 作用。
a
b
减水剂对水泥颗粒的分散作用
a. 水泥颗粒间减水剂定向排列产生电性斥力
•铁铝酸四钙4 CaO·AL2O3 ·Fe2O3 （C4AF），各种性能适中。 •f-CaO，MgO ，过烧氧化钙和氧化镁，会造成水泥体积安 定性不良，造成构筑开裂、破坏。
•Na2O，K2O ，会造成碱骨料反应，使混凝土胀裂，危害很 大。
矿物成分
各成分与性能的关系
强度 水化热 耐腐蚀性 收缩变形 水化速度
由传统的水泥、砂、石、水等四组分改变为必 须添加化学外加剂和矿物掺合料后的六组分，水泥 用量减少，用水量降低。
低水泥用量， 掺矿物掺合料
减少泌水和离析，增加流动性
优化颗粒级配
体积稳定性
降低温升
增加致密性、 提高抗腐蚀性
减 少
干
缩
避免温差裂缝
耐久性
高效减水剂
密实成型，以 避免施工缺陷
施工性
发挥掺合料作用
硅灰的扫描电子显微照片
微硅灰的扫描电子显微照片 （颗粒粒径小于1μm，平均粒M径i为cr0o.15sμimlic）a Grains
3、化学外加剂
•外加剂定义 •常用外加剂类型 •高效减水剂 •引气剂
a.外加剂定义
能显著改善拌合物或硬化混凝土某些性能的物质。
b.常用外加剂类型
提高混凝土拌和物流动性的外加剂，主要是减水剂。 调节混凝土凝结时间的外加剂，有速凝剂、缓凝剂、早强剂。 调节混凝土含气量的外加剂，有引气剂、消泡剂。 改善混凝土某些特殊性能的外加剂，如膨胀剂、阻锈剂、
C3S
高
较大
C2S
早低后高 最小
C3A
最低
最大
C4AF
中
中
中 最好 最差 较好
中 较大 最大 较小
快 最慢 最快 快
b. 水与水泥关系
•水的作用 水泥本身不具有强度，必须在与水 发生化学反应后才能具有强度。
•水泥的水化产物 水化硅酸钙70%，氢氧化钙 20%，水化硫铝酸钙7%，其他3%。
•水泥水化所需水量 水泥全部水化需23%用水 量，水泥在28天时水化仅为60%左右，而水泥全 部水化需30年以上。拌混凝土时加水量，往往 是施工要求，而不是水泥水化需要。