《补偿收缩混凝土》PPT课件.ppt

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1、补偿收缩混凝土的开发应用,前言建筑结构产生裂缝的原因及其对策补偿收缩材料的研究如何正确使用混凝土膨胀剂补偿收缩混凝土的应用,前 言,裂缝控制的含义:通过设计、材料、施工的技术措施，控制有害裂缝的出现混凝土最大裂缝控制标准:无侵蚀介质，无防渗要求，0.3mm轻微侵蚀,无防渗要求，0.2mm严重侵蚀，有防渗要求，0.1mm现状:结构的超大化、复杂化，使裂缝出现几率增加;ISO水泥标准的实施，部分水泥厂的水泥细度提高，对结构的裂缝控制不利;高效减水剂的影响经常被忽视。,建筑结构产生裂缝的原因及其对策,建筑结构产生裂缝的主要原因：荷载裂缝，几率20%变形裂缝，几率80%荷载裂缝、结构不均匀沉降和气候温

2、差引起的裂缝可由结构设计师解决。混凝土的变形裂缝由材料、施工和技术人员解决。,混凝土收缩裂缝产生的原因,化学减缩:100g水泥+33ml水，减缩值 79ml混凝土C=300kg/m3，减缩值 2127L/m3干燥收缩100g水泥浆体，可蒸发水分约6ml混凝土C=300kg/m3，可蒸发水分约18ml水泥砂浆干缩值约0.10.2%水泥混凝土180天自由干缩值约0.040.06%自收缩:由于自干燥作用引起的混凝土的自身体积收缩OPC:Sf100(微应变)W/B=0.3，Sf200(微应变)W/B=0.2，Sf300(微应变),混凝土收缩裂缝产生的原因,温差收缩水泥水化热，300350 kJ/kg；

3、混凝土的绝热温升4055 C；T=10，=110-5/，冷缩值 ST=T/110-4；T25，则ST=22.5 10-4。徐变拉徐变：能缓解混凝土内部应力，有利于抗裂；压徐变：预应力损失，不利于抗裂。,混凝土后期膨胀产生裂缝的原因,水泥中游离CaO过高，Ca(OH)2 体积膨胀，fCaO1.0%水泥中MgO过高，Mg(OH)2 体积膨胀，MgO4.5%水泥和外加剂的碱含量过高，与集料中的活性硅等发生碱-集料反应，重要工程，R2O3kg/m3延迟钙矾石的生成；有害离子，如Cl、SO42-、Mg2+等侵入混凝土内部，导致钢筋锈蚀或形成钙矾石膨胀破坏。,混凝土的主要变形,自由收缩，相向变形，不裂限制

4、收缩，背向变形，开裂自由膨胀，背向变形，开裂限制膨胀，形向变形，不裂,混凝土不裂的条件,限制膨胀补偿限制收缩限制收缩Sm；限制膨胀2混凝土不裂的条件：Sm-2p(混凝土的极限延伸率),混凝土不裂的条件,限制收缩(Sm)=干燥收缩（Sy(t)）+自收缩（Sg(t)）+冷缩（ST(t)）约束系数（R）一般情况下，Sm=2.4410-4 Sm与混凝土的原材料性能及配合比、混凝土结构尺寸、配筋率、环境温度、湿度、养护等因素有关。,混凝土裂缝控制采取的对策,材料方面掺加膨胀剂配制补偿收缩混凝土；优化混凝土配合比；在混凝土中掺加纤维；在混凝土中掺加减缩剂。大比例掺加粉煤灰设计方面适当提高水平温度钢筋的配筋

5、率，P0.5%；适当减少钢筋直径d；截面尺寸差异大部位，增设加强筋；合理设置沉降缝、后浇缝。,补偿收缩材料的研究,膨胀剂和膨胀水泥概述膨胀水泥始于1935年法国，有60年的历史中国始于1956年，品种近10个膨胀剂：1962年始于日本，CSA系，石灰系；中国始于1980年，品种近10个UEA，AEA，CEA，EA-L，HEA，PNS，PPT，FS优点：使用灵活方便，保存期长，可替代水泥，价格较低。,我国混凝土膨胀剂简介,发展阶段：1986年以前，高碱高掺量膨胀剂，如EA-L，现已被淘汰；1986-1992，高碱中掺膨胀剂，如UEA-、；1992-1998，低碱中掺膨胀剂，如UEA-、AEA、C

6、EA；1998年以后，低碱中掺膨胀剂，如UEA-H、ZY。混凝土膨胀剂带入混凝土中的碱量1kg/m3膨胀源：UEA、CEA与水泥水化形成钙矾石，固相体积增加125%；CEA与水泥水化形成Ca(OH)2和钙矾石。,我国混凝土膨胀剂年销售量的发展情况,20年来，累计销售量250余万吨，折合补偿收缩混凝土5500万吨；1998年销售量突破30万吨，其中，UEA占80%。日本膨胀剂用量约5万吨/年，我国混凝土膨胀剂用量居世界之首。,UEA和AEA膨胀剂的膨胀特性,如何正确使用膨胀剂,怎样选用膨胀剂使用膨胀剂的注意事项设计中注意的问题施工中注意的问题,怎样选用膨胀剂,混凝土膨胀剂建材行业标准JC476-

7、2001主要有三项：碱含量（Na2O+0.658K2O）0.75%，外观灰白色7d水中限制膨胀率 2 0.025%，空气中21d 2-0.02%膨胀剂掺量12%（北京市规定8%）膨胀剂的种类：硫铝酸钙型膨胀剂，如UEA、AEA、PNC、HEA水化产物：钙矾石，体积增大125%氧化钙类膨胀剂，如CEA，化学稳定性差，抗水性差。膨胀源：Ca(OH)2，体积增大150%,使用膨胀剂的注意事项（之一）,掺加膨胀剂的补偿收缩混凝土的配合比设计按GBJ119规定，EA掺量（k）按等量取代胶凝材料（B）混凝土中B 300 kg/m3，当胶凝材料为水泥C时。膨胀剂E=CK（kg/m3）水泥 C=C-E（kg/

8、m3）化学外加剂=（C+E）MA%（kg/m3）水胶比W/（C+E）当混凝土胶凝材料为水泥和掺合料（FA）时，膨胀剂E=（C+FA）K（kg/m3）掺合料F=FA（1-K）（kg/m3）水泥 C=C（1-K）（kg/m3）化学外加剂M=（C+E+F）MA%（kg/m3）水胶比W/（C+E+F）,使用膨胀剂的注意事项（之二）,重视监测掺膨胀剂的混凝土的限制膨胀率混凝土限制膨胀率（2）的测定方法（见下图）试件尺寸100100 300，配筋率=0.79%GBJ119规范水中14d2 0.015%空气中28d2-0.03%底板2 0.015%边墙2 0.025%后浇带2 0.035%,使用膨胀剂的注意

9、事项（之三）,膨胀剂对强度的影响膨胀作用主要发生在17d，占膨胀总量的7080%7d龄期混凝土自由强度下降10%属正常现象，28d时，抗压强度持平混凝土限制强度比自由强度提高1015%膨胀剂掺量与混凝土的膨胀率和强度之间的关系图下图所示：,使用膨胀剂的注意事项（之四）,膨胀剂与水泥、掺合料、化学外加剂的适应性掺合料粉煤灰、矿渣、硅灰、沸石粉、活性、比表面积水泥矿物组成，掺合料品种数量、比表面积减水剂萘系，Na2SO4=325%，减水率、坍落度损失不同膨胀剂膨胀率的大小、掺量砂、石子质量、颗粒大小级配含泥量的影响水胶比、水的温度、施工时环境温度的影响现代商品混凝土是一种水泥基复合材料，叠加效应，

10、因此，补偿收缩混凝土配合比设计要通过试验确定，除了满足坍落度、凝结时间、强度及抗渗指标外，还要达到设定的限制膨胀率。,使用膨胀剂的注意事项（之五）,按混凝土配合比掺足膨胀剂怕强度下降，少掺膨胀剂缺乏监督，少掺膨胀剂偷工减料，少掺膨胀剂厂家误导，少掺膨胀剂结构开裂原因之一：补偿收缩能力低膨胀率小膨胀剂掺量不足,设计中应注意的问题,按GBJ119规范，设计图纸上应注明：采用补偿收缩混凝土强度等级、抗渗标号、水中14d 限制膨胀率0.015%，或根据不同结构部位提出更高的限制膨胀率；砼变形与限制是个矛盾的统一体，膨胀要通过钢筋和邻位的约束才能建立预压应力；构造筋采用细而密的配筋原则；开口和墙柱连接处

11、应增添附加钢筋（见下图）。,设计中应注意的问题 墙体配筋原则,水平构造筋，配筋率 0.5%，间距150 提高钢筋极限延伸率，增加抗裂能力-截面配筋率-钢筋直径（cm）,墙体中部设m米宽“暗梁”,调整内应力；水平筋放在受力竖筋外侧，改善混凝土保护层的胀缩应力；重要的或特殊部位，表面加一层钢丝网 适当的设置膨胀加强带、后浇加强带、沉降缝。,施工中注意的问题,保证施工中混凝土的膨胀剂掺量足够；延长混凝土搅拌时间：现场搅拌30s，商品混凝土10s；混凝土的布料、震捣严格按施工规范进行；终凝前要多次模压，防止出现沉缩裂缝和塑性收缩裂缝；加强养护：冬季，夏季；边墙施工中应注意：混凝土分层浇筑，震捣到位而不

12、过震；混凝土浇筑12d后松动模板螺丝，从上部浇水养护；拆模后浇水养护14天；日照墙面，挂黑塑料薄膜档阳光。,施工中注意的问题,裂缝处理：表面裂缝宽度小于0.2mm，可不处理大于0.2mm的裂缝，凿缝后用掺膨胀剂的1:2砂浆修补 或用两层聚氨酯涂料和玻纤布封缝；贯穿裂缝可采用化学灌浆修补；为了双保险，墙外侧涂刷一层防水涂料 结构维护：尽快回填土，保温保湿；楼层尽快做，墙体维护结构、屋顶、尽快做防水保护层。,补偿收缩混凝土的应用技术成果,结构自防水技术超长钢筋混凝土结构无缝设计和施工方法大体积混凝土裂缝控制新方法补偿收缩混凝土的施工要点工程实例,结构自防水技术,防水新概念:结构防水是治本，防裂比抗

13、渗更重要;防裂要补偿混凝土的收缩；混凝土膨胀剂是补偿收缩的最佳材料。国家级工法:UEA补偿收缩混凝土防水工法YJGF22-92补偿收缩混凝土结构防水工法YJGF22-2001这是我国结构自防水技术的重大突破，已列入地下工程防水技术规范,结构自防水技术发展:,对于大型建筑，底板结构自防水，边墙结构自防水加建筑外防水的技术经济分析,对于C30P8防水混凝土：设胶材总量：400kg/m3；UEA（掺量12%）:48kg/m3；水泥：352kg/m3525#水泥运到工地的价格400元/吨，UEA到工地800元/吨。膨胀剂与水泥差价0.4元/公斤用UEA替代水泥，C30混凝土单方成本增加0.448=19

14、.2元按混凝土平均厚度50cm计算：防水费：19.2/2=9.6元/m2卷材防水综合费：30-50元工期缩短1/3-1/2永久防水，节省防水维修费,超长钢筋混凝土结构无缝设计和施工方法,无缝设计和施工方法：专利技术，专利号：93117132.6普通混凝土结构后浇缝间距30-40米，42-60天填缝，清理困难，延长工期，防水质量难以保证；补偿收缩混凝土底板后浇缝间距60米左右，楼板边墙后浇缝间距40米左右，14天填缝，超长结构可用膨胀加强带取代，连续浇筑混凝土,超长钢筋混凝土结构无缝设计和施工方法,大体积混凝土裂渗控制新方法,大体积混凝土，一般混凝土厚度大于1m，强度等级：C20-C40，规范要

15、求T25(普通混凝土)；补偿收缩混凝土，T=30-35；原理：设限制膨胀率2=1.510-4混凝土膨胀当量温度T=2/=1.510-4/110-5=15；T=25+T40三掺技术：粉煤灰，缓凝剂，膨胀剂,工程实例,北京建华花园10582m，厚2-3.5m，C40S8混凝土，混凝土用量V=1.3万m3 掺入UEA、缓凝剂、矿渣粉 湖南国际贸易金融中心底板厚3m，地下4层，防水面积S=11000m2 C40S8混凝土，掺入EA-L、粉煤灰、缓凝剂 深圳彭年广场主楼53层，底板厚1.8、2.0、2.9、6.5m，混凝土用量V=2.08万m3，掺UEA、缓凝减水剂,北京庄胜广场 底板266118m，厚

16、，C30S8混凝土，混凝土用量V=5万m3 掺入UEA、粉煤灰、缓凝减水剂 首都国际机场新航站楼 650 320 m，C40混凝土85000 m3 C60混凝土12000 m3 深圳华为科研中心 420250m，C40 混凝土30000 m3 C50 混凝土 12000 m3,工程实例,珠海拱北口岸广场（1）,珠海拱北口岸广场（2）,北京西客站地下工程用UEA补偿收缩混凝土约100万立方米。,深圳华为国际会展中心,420250m C40 混凝土30000 m3C50 混凝土 12000 m3,武汉国际会展中心（1）,武汉国际会展中心（2）,首都国际机场新航站楼,650 320 mC40混凝土85000 m3C60混凝土12000 m3,福州长乐国际机场,山东青岛新世界大厦,北京蓝岛大厦,