混凝土膨胀剂及其应用.ppt
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1、赵顺增中国建筑材料科学研究总院2011.沧州,膨胀混凝土应用技术讲座,膨胀混凝土及其应用,报告内容,膨胀水泥基材料简介混凝土膨胀剂的作用混凝土膨胀剂行业现状新成果介绍膨胀剂的发展方向工程实例介绍,膨胀水泥基材料简介,膨胀水泥基材料简介,膨胀水泥科学化害为利的典范自水泥混凝土问世以来,很多工程的破坏是因膨胀所致,从水泥的安定性不良到盐碱、海水的腐蚀、冰冻、碱骨料反应以至钢筋锈蚀等引起的破坏,都是膨胀因素在起作用,其中钙矾石的形成与增多是一个最常见的主因,钙矾石被称为“水泥杆菌”。因此膨胀被认为是混凝土的一大祸害。创造条件,控制膨胀,将破坏性的膨胀能转化成有利的膨胀能,产生自应力、补偿收缩、密实高
2、强等优越功能。利用膨胀克服钢筋的限制而产生自应力自应力混凝土理论基础利用限制膨胀率来补偿限制收缩补偿收缩混凝土的理论基础,国外发展情况:1890年凯特劳脱发现钙矾石。1892年米却利斯提出钙矾石是硫酸盐介质破坏的主因(水泥杆菌)1936年洛西(法国)首次发明膨胀水泥(未正式生产)1955年米哈伊洛夫(前苏联)研制M型膨胀水泥(铝酸盐型)1958年克莱恩(美国)研制成K型膨胀水泥。1962年日本购买K型膨胀水泥专利,改为CSA膨胀剂。1970年日本小野田公司研制成功氧化钙膨胀剂。1997年日本研制成CSA100R低水化热膨胀剂。,膨胀水泥基材料简介 发展概况,国内发展情况:1957年中国建材研究
3、院研制成M型膨胀水泥(铝酸盐型)1969年中国建材研究院研制成明矾石膨胀水泥。1974年中国建材研究院研制成硫铝酸盐膨胀水泥。1979年中国安徽省建筑科学研究院研制成明矾石膨胀剂。1985年中国建材研究院研制成CEA(氧化钙)膨胀剂。1985年中国建材研究院研制成AEA(铝酸钙)膨胀剂。1985年南京化工大学研制成氧化镁膨胀剂(大坝混凝土专用)1986年中国建材研究院研制成UEA膨胀剂。1996年中国建材研究院研制成低碱UEA膨胀剂。2005年中国建材研究院研制成ZY(铝酸盐型)膨胀剂。2006年中国建材研究院研制成HCSA 膨胀剂。,膨胀水泥基材料简介 发展概况,膨胀水泥基材料简介 发展概况
4、,膨胀水泥基材料简介 应用范围,膨 胀 水 泥 基 材 料,普通水泥+膨胀剂,膨胀水泥(特种水泥),膨胀混凝土,构件自应力管,建筑工程抗裂防渗,补偿收缩混凝土小膨胀自应力值0.20.7MPa,自应力混凝土大膨胀自应力值1.0MPa,无声破碎剂,石材切割混凝土破碎,混凝土膨胀剂的作用,混凝土膨胀剂的作用基本原理,建立化学预应力 抗裂性强 改善混凝土的孔结构和孔级配抗渗性好 在湿养期间,补偿收缩混凝土产生的限制膨胀2,不仅能抵抗混凝土干缩所产生的拉应力,而且能够推迟极限拉伸变形SK出现的时间,在此期间混凝土的抗拉强度会进一步增长,将会大幅度提高混凝土的抗裂性,故可免减有害裂缝的产生,这是补偿收缩混
5、凝土的基本抗裂原理。补偿收缩混凝土硬化过程中生成的膨胀结晶具有填充、堵塞毛细孔缝的作用,使大孔变小孔,总空隙率降低,因此,抗渗性能优于普通混凝土,如C30混凝土,抗渗标号大于P20。混凝土膨胀剂是指与水泥、水拌和后经水化反应生成钙矾石或氢氧化钙等,使混凝土产生体积膨胀的外加剂。补偿收缩混凝土是指掺入膨胀剂后能在钢筋混凝土中建立约0.20.7MPa预压应力的混凝土。预压应力CES2,式中配筋率,ES钢筋弹性模量,2钢筋的伸长率。,混凝土膨胀剂的作用基本原理,混凝土膨胀剂的作用,限制条件下掺膨胀剂,补偿收缩混凝土,膨胀性晶体填充毛细孔,提高密实性,结构自防水,超长结构无缝设计和施工,大体积混凝土裂
6、渗控制,0.20.7MPa预压应力,自应力混凝土,灌注桩,掺量1530,掺量815,1.04.0MPa预压应力,自应力管,结构自防水取消外防水,防水新概念防渗的前提是防裂 技术特点 兼具抗裂防渗双重功能 高抗渗性不透水水泥,C30混凝土抗渗标号一般S20 显著的抗裂性能可导入0.20.7MPa的预压应力 技术优点 防水寿命长 与建筑物等寿,通常可达100年以上 缩短工期 一般可以节约工期14天以上 减免有害裂缝提高混凝土结构的耐久性 节约紧缺的石化资源,超长结构无缝设计和施工连续施工,减免释放收缩应力的后浇带 技术特点 抗放兼施 以抗为主 利用限制膨胀抵御限制收缩 技术优点 简化施工工艺 缩短
7、工期 提高结构整体性,大体积混凝土裂渗控制简化施工,补偿温度应力简化施工工艺 技术特点 降温阶段产生适量膨胀,补偿大体积混凝土冷缩 实现干缩和冷缩联合补偿 技术优点 简化施工工艺 降低施工费用 提高结构整体性,混凝土灌注桩节约材料和工期,荷载,桩壁土壤,灌注桩,摩擦力,径向膨胀力,技术特点 掺加1525的膨胀剂,使桩体产生一定的径向膨胀,对桩侧壁土壤产生膨胀压力,大幅度提高灌注桩与侧壁土的摩擦力。技术优点 单桩承载力提高2050 节约材料和工期,自应力混凝土管 耐久性好,技术特点 掺加1530的膨胀剂,混凝土在膨胀过程中张拉管壁内的钢筋,建立1.04.0MPa的自应力值,是一种化学预应力混凝土
8、管。技术优点 耐久性好 抗渗性、抗裂性好,中国:上世纪8090年代,年产5000km,用于供水支线管网。日本:主要用于城市排污管。,混凝土膨胀剂行业现状,膨胀剂质量发展的几个阶段,混凝土膨胀剂行业现状,行业状况,混凝土膨胀剂的历年销售情况,混凝土膨胀剂行业现状,混凝土膨胀剂行业现状,技术现状,膨胀源:大都是水化硫铝酸钙(钙矾石)矿物组成:少量:铝酸钙(高铝水泥熟料)、硫铝酸钙(硫铝水泥熟料)大量:明矾石、含铝矿渣、煅烧矾土、高铝煤矸石、高铝粉煤灰、煅烧高岭土、地开石等膨胀能较小未来:CaOAFt,技术标准,混凝土膨胀剂行业现状,国家标准混凝土膨胀剂GB23439-2009建设部行业标准补偿收缩
9、混凝土应用技术规程JGJ/T178-2009,不同标准的技术内容比较,混凝土膨胀剂行业现状,新成果介绍,新标准,混凝土膨胀剂GB23439-2009 补偿收缩混凝土应用技术规程JGJ/T178-2009 宣贯材料补偿收缩混凝土应用技术规程实施指南国家标准:水泥混凝土干燥收缩应力及其开裂性试验方法(制定中),新膨胀剂HCSA,新产品,问题的提出,混凝土不容易开裂,膨胀与强度协调,补偿收缩能力强。,混凝土容易开裂!,膨胀与强度的协调性差,补偿收缩能力弱,膨胀能高,膨胀速度适宜,绝湿膨胀大,长期性能稳定,溶解析晶,原地反应,反应原理,HCSA高性能混凝土膨胀剂 性能,膨胀能高,HCSA高性能混凝土膨
10、胀剂 性能,膨胀速度快,HCSA高性能混凝土膨胀剂 性能,绝湿膨胀大,HCSA高性能混凝土膨胀剂 性能,长期性能稳定,HCSA高性能混凝土膨胀剂 性能,HCSA掺量对限制膨胀率的影响,HCSA高性能混凝土膨胀剂 性能,HCSA混凝土的膨胀收缩性能,HCSA高性能混凝土膨胀剂 性能,HCSA掺量对抗压强度的影响,HCSA高性能混凝土膨胀剂 性能,胶 凝 材 料:380kg/m3水 胶 比:0.45粉煤灰掺量:40,HCSA混凝土的抗碳化性,膨胀性能快速试验方法,膨胀剂,补偿收缩混凝土,新方法,试验和检测仪器,新仪器,膨胀剂的发展方向,膨胀剂的发展方向,混凝土膨胀剂发展方向,以CaO为主要膨胀源的
11、膨胀剂是今后的发展方向。该类膨胀剂有以下优点:(1)膨胀速度快、膨胀能大;(2)对水养护的依赖程度相对较低;(3)原料来源广,成本低,可以节约大量高品质铝矾土和石膏资源;(4)膨胀相Ca(OH)2在完成膨胀作用之后,可以进一步与高性能混凝土中掺合料所含的活性SiO2反应,生成C-S-H凝胶,对补充大掺量掺合料混凝土的Ca(OH)2、提高其抗碳化性能具有重要作用。,HCSA 高性能混凝土膨胀剂及其应用,工程实例介绍,补偿收缩混凝土工程实例,工程概况 杨柳青购物广场工程位于杨柳青最繁华的闹市区,是一个集超市、商场、餐饮、办公等为一体的综合性建筑,总建筑面积31898m2,其中地下室建筑面积4863
12、m2,长约87m,宽约69m。采用HCSA补偿收缩混凝土技术,用膨胀加强带取代后浇带,并由中国建筑材料科学研究院提供技术支持,达到缩短工期、保证工程质量的效果。应用情况 工程使用补偿收缩混凝土4000余m3,经质检站检测,各部位的强度、抗渗、膨胀性能全部满足设计要求。地下室工程完工回填后,至今未发生裂渗现象,取得了良好的使用效果。,补偿收缩混凝土工程实例,工程概况天津市津滨水厂供水能力50万吨/日,清水池由8个40m40m4.5m的方型混凝土现浇水池组成,每2个小池子由连通管连接。混凝土设计标号C30S6,池壁厚度350mm,属薄壁结构。该结构不设后浇带,也不做外防水,属于超长的钢筋混凝土结构
13、,为防止出现有害裂缝,采用了掺HCSA膨胀剂的补偿收缩混凝土。,应用情况 模板拆除后经闭水试验未发现有害或无害裂缝,这在天津市是罕见的,产生了良好的社会效益和经济效益,也为混凝土产水构筑物防裂提供了宝贵的经验。,补偿收缩混凝土工程实例,工程概况天津梅江畅水园地下人防车库长约154m,宽约100m,总防水面积27326m2,地下车库顶板处于小区的畅水景观人工湖湖底。采用高性能混凝土膨胀剂HCSA,取消外防水,解决天津梅江畅水园地下人防车库的抗裂防水难题。,天津梅江畅水园,应用情况 无有害裂缝和渗漏。梅江畅水园地下人防车库由于采用了新材料、新工艺的自防水技术,提高工程质量的同时,取得了良好的经济效
14、益和社会效益:(1)工期比传统卷材防水提前1个月;(2)防水直接费用节约30多万元;保护层、找平层等间接费用80多万元;(3)本项目采用的新技术能科学合理的缩短工期、降低工程投入成本、改善环境、利于环保、节约社会资源、符合节约型社会发展观,具有显著的社会效益。,补偿收缩混凝土工程实例,工程概况工程位于天津市河北区,北至建昌道,西邻月牙河,南侧为红梅路,东侧为群芳路。总建筑面积约30万m2,地下工程总面积17780m2,地下工程防水面积41810m2。地下人防工程的地面标高-5.0m,顶板标高-1.4m(通道处标高-2.0m),处于地下水位之下,顶板处覆土800mm(通道处顶板覆土1.4m),室
15、外地坪为-0.6m。采用HCSA膨胀混凝土结构自防水技术,取消外防水和后浇带。,应用情况 无有害裂缝和渗漏。采用HCSA膨胀混凝土结构自防水技术,比原防水设计方案节约270余万元(住宅楼约17.3万元,地下人防约252.8万元);另外,缩短工期至少两个月以上;特别是提前回填地下人防工程的基础,对稳定周围工程的基础,防止滑坡及塌方的现象,实现安全施工具有重要意义。,天津春和仁居部分工程施工场景图,补偿收缩混凝土工程实例,工程概况君临大厦工程是桩承筏板基础,裙房部位的筏板厚600mm,承台厚1000mm;主楼部分基础底板厚3300mm。地下室底板部位的混凝土总方量约18000m3,其中主楼部位底板
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- 关 键 词:
- 混凝土 膨胀 及其 应用
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