建筑工程专业技术 113页

建筑工程专业技术（下） 1. 引言 —— 1.1 人口、资源、环境、国家安全 中国的基本国策 资源有限，节约无限 1982 年党的十二大 1992 年 《 妇女权益保障法 》 2007 年修改的 《 党章 》 1998 年 《 土地管理法 》 1997 年 《 节约能源法    》 1990 年 《 国务院关于进一步加强环境保护工作的决定 》 1. 引言 —— 1.1 人口、资源、环境、国家安全 不要忘了我国有庞大的人口基数！！ 2010 年底，在中国大陆上居住着 1339724852 人 ( 不包括香港特别行政区、澳门特别行政区和台湾省 ) ，约占世界总人口的 22% 。 1. 引言 —— 1.1 人口、资源、环境、国家安全 中国 GDP 总量 中国经济高速发展， GDP 总量名列世界第二。 2011年美国GDP为 15.09万 亿美元 2011年/2012年中国GDP为47.16万/51.93亿元（ 7.3万 亿/8.4 万 亿 美元） 2011年日本GDP为 5.87万 亿美元 注： 2011 年美国、中国、日本人均 GDP 分别为 48373 美元 、 5432 美元 、 45912 美元 。 1. 引言 —— 1.1 人口、资源、环境、国家安全 中国能源消费总量 我 国以年均 5% 的能耗增长支持了年均 10% 的 GDP 增长。 全球能源消费总量约为 160亿吨标煤 。 20 11年中国能源消费总量为 34.8亿 吨标煤。 注： 2011 年中国水泥和钢铁能源消费量约为 7.5 亿吨标煤 1. 引言 —— 1.1 人口、资源、环境、国家安全 中国水泥产量 20 10年美国水泥产量为 0. 65亿吨 ，中国水泥产量占全世界产量的比重为 60% ，是美国的 29 倍。 1. 引言 —— 1.1 人口、资源、环境、国家安全 中国粗钢产量 201 1年美国粗钢产量为 0.8 62亿吨 ，中国粗钢产是 7.3亿吨 ，是美国的 8.5倍 ，占全球粗钢产量的 70 % 。 1. 引言 —— 1.1 人口、资源、环境、国家安全 在 2020 年单位 GDP 排放减少 45% 场景下归一化 GDP 与总能耗走势图 51 亿吨 32 亿吨 30 万亿元 65 万亿元 假设： (1)2010 年至 2020 年， GDP 年均增长率为 8% (2) 至 2020 年，我国非化石能源占一次能源比例达 15% (3)2020 年单位 GDP 二氧化碳排放量比 2005 年下降 45% 达到我国 2020 年目标，平均每年增加能源需求 2 亿吨标煤 我国发展预测 1. 引言 —— 1.1 人口、资源、环境、国家安全 能源与国家安全 美国未来学家迈克尔 • 克莱尔在 《 资源战争：全球冲突的新场景 》 中预言： “ 未来的战争 ，绝不是由于意识形态的分歧而爆发，而是为 争夺 最宝贵的并且日益减少的 自然资源 而爆发。 ” 1. 引言 —— 1.1 人口、资源、环境、国家安全 中国石油资源 2010 年中国进口原油 2.39 亿吨 2010 年中国石油消费对进口的依赖程度已超过 55% 预计 2020 年中国石油消费对进口的依赖程度将达到 70% 1. 引言 —— 1.1 人口、资源、环境、国家安全 中国石油进口（海上） 2010 年，中国进口原油 2.39 亿吨 ，对外依存度达 55% ，目前进口石油的 80 ％ 通过马六甲海峡！！！ 1. 引言 —— 1.1 人口、资源、环境、国家安全 中俄原油管道工程（东北） 中俄原油管道工程 1994 年开始， 2010 年 9 月 27 日竣工 1. 引言 —— 1.1 人口、资源、环境、国家安全 中国 - 哈萨克斯坦石油管道（西北） 全长 962.2 公里， 2004 年 9 月开工， 2005 年 11 月竣工，年输油能力 2000 万吨 。 哈萨克斯坦和俄罗斯将各提供 50% 。 1. 引言 —— 1.1 人口、资源、环境、国家安全 中缅石油天燃气管道（西南） 中缅中缅石油天燃气管道（缅甸境内天然气管道长 793 公里，原油管道长 771 公里） , 缅甸皎漂市 — 云南瑞丽，中缅油管输送能力 2000 万吨 / 年 。 工期 2010 年 6 月 — 2012 年 12 月。 1. 引言 —— 1.1 人口、资源、环境、国家安全 谈判中的沙 — 巴 — 中石油管道 1. 引言 ——1.2 建筑工程的发展现状 1. 良好的发展机遇 国家 经济 持续快速 发展 ， 社会需求 量大。 国家 区域发展战略 ，给力基础设施建设。 房地产开发 和 城市化加速 ，建筑工程 活跃繁荣。 我国建筑业总产值2011/2012年为 117734/135303 亿元，比上年增长22.6%/16.2% ，占到GDP的24%左右。(2011年中国（ GDP ）为471564 亿元) .2012年全国建筑业房屋建筑施工面积 98.1 亿平方米. 据国家统计局2011年数据，全国建筑业从业人数 4311.1 万人，占全部就业人员的5%。(同年全社会就业人员76420万人） 1. 引言 ——1.2 建筑工程的发展现状 2. 面临的严峻挑战 国际上的科技排名不高。 世界分工中处于不利位置。 人口众多。 能源短缺、能耗高 。 水资源问题严重。 平均受教育水平偏低，影响工程质量。 政府的职能亟待转变。 1. 引言 ——1.2 建筑工程的发展现状 3. 发展的趋势 从单体工程分析，发展到对整个系统和环境的可持续发展分析。 使用阶段的安全设计，发展到工程全 “ 生命周期 ” 可靠性管理； 从单纯依靠专一学科，发展到依靠多学科的交叉； 信息技术从全方位渗入； 工程材料的发展空前活跃； “ 生命周期 ” 的可靠性包括 安全性 、 适用性 和 耐久性 ； 新材料的出现处在酝酿阶段，在这个阶段，传统材料的改性是主要的，而 改性 的原则仍是 节约能源 。 1. 引言 ——1.3 结构体系的发展状况 古代结构 抬梁式 官方规范 罗马式 穹隅支撑 哥特式 穿斗式 中国 — 梁 西方 — 拱 木材 利用独具匠心 石材 利用淋漓尽致 近代结构 伽利略 1564-1642 人类历史上最伟大的科学家 “ 近代科学之父 ” 牛顿 1643-1727 历史上最伟大的两位数学家之一 欧拉 1707-1783 钢框架结构 1883 年美国 芝加哥家庭保险公司大厦 10 层 54.9m 铸铁桁架结构 1889 年法国 埃菲尔铁塔 300m （不含天线） 铸铁结构 1851 年英国水晶宫 84000m2 1936 年毁于火灾 “ 近代科学之父 ” 园艺师约瑟夫．帕克斯顿 威廉 · 勒巴隆 · 詹尼 居斯塔夫 · 埃菲尔 1. 引言 ——1.3 结构体系的发展状况 现代结构 381m 钢框架结构 帝国大厦 1931 年 442m 钢成束筒结构 西尔斯大厦 1973 年 315m 空间桁架结构 香港中银大厦 1990 年 828m 竖向混合结构 迪拜塔 2010 年 1. 引言 ——1.3 结构体系的发展状况 Peter F.Drucker 1909 — 2005 做正确的事 —— 效果 Do the right thing 正确的做事 —— 效率 Do the thing right 结构 强度 够吗？ 结构 刚度 够吗？ 补充一问：结构 稳定性 够吗？ 承载能力 极限状态 γ 0 S ≤ R 正常使用 极限状态 S ≤ C Malcolm Millais 的结构两问： 德鲁克 目标管理 （ MBO) 的启示 对应结构设计： 缩小抗力 放大效应 做正确的事： 安全可靠 是绝对底线！ 正确的做事： 优秀的结构设计 ＝安全可靠？ 结构工程师 结构设计把握的总体原则 1. 引言 ——1.3 结构体系的发展状况 结构设计把握的总体原则 《 混凝土结构设计原理 》 序 “谨以此书献给不 盲从规范 而寻求 利用自然法则 的工程师” + 满足、满足、满足 ≠优秀的结构设计 ≠ 优秀的结构设计 图夫（ Drawer ） + = 规范 不应成为思维的枷锁，应被 尊重 而 非盲从 。 电脑应被利用，而非依赖成为思维的替代！ 林同棪 1912 ～ 2003 Leroy Z.Emkin《 结构工程师对 计算机的滥用 — 一个清楚而现实的 危险 》 结构工程师多么频繁多么容易，有意识或下意识把自己的 无知 藏进计算机的 黑匣子 里。 1. 引言 ——1.3 结构体系的发展状况 结构设计把握的总体原则 结构体系 结构体系设计 重 安 全 可 靠 结构构件 结 构 系 统 的 层 次 大 中 小 结 构 设 计 的 内 容 结构施工图设计 轻 经 济 合 理 优秀的结构设计＝安全可靠 + 经济合理 细部构造 结构计算分析 耗去了国内结构工程师的大部分精力 1. 引言 ——1.3 结构体系的发展状况 结构体系 结构材料 设计理念 新技术 机构功能 寿命 结构形式 经验的、无 第一代 天然材料 科学依据的 设计理论 第二代 工业化工材，以钢与混凝土为主 安全度设计、 构件极限状 态设计 以被动承载 为主 不确知的耐久性 传统结构 第三代 高性能、 多功能、 高耐久性 材料 精细化、全 寿命、计算 与试验交互 仿真性能设 计 新材料、信 息与通信技 术、智能技 术、计算机 仿真技术 具有自感知、 自适应、自 诊断、自修 复等智能功 能 高耐久性 预期寿命 多种结构形 式优化组合 结构体系的发展状况及特点 (2006 土木工程战略发展报告 ) 1. 引言 ——1.3 结构体系的发展状况 混凝土的萌芽、 罗马混凝土 波特兰水泥、 现代混凝土 钢筋混凝土、预 应力钢筋混凝土 减水剂、 泵送混凝土 高性能混凝土、 混凝土的绿色化 建筑史上有 重大意义的发明、 对廉价建筑的 天才贡献 英国泥水工 阿斯普丁 ~ 现代水泥鼻祖， 美国 回转窑煅烧熟料 巴黎花匠蒙耶 ~ 钢筋混凝土 创始人。 法国桥梁工程师弗瑞西奈预应力混凝土 美国木质素硫酸盐，日本奈系减水剂 德国磺化三聚氰胺甲醛树脂减水剂。 高效减水剂 ~ 砼发展史上 第三次重大突破。 美国 NIST 和 ACI ，高性能混凝土 耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性、经济性。 阿斯普丁 古罗马斗兽场 1824 年 几千年前 -273 年 1886 年 1861 年 1919 年 1937 年 1964 年 1990 年 近几年 1. 引言 ——1.4 混凝土的发展状况 硅酸盐水泥生产工艺 （新型干法生产技术） 两磨一烧 1. 引言 ——1.4 混凝土的发展状况 1. 引言 ——1.4 混凝土的发展状况 1. 引言 ——1.4 混凝土的发展状况 水泥的 能耗 ： 水泥综合电耗 (2010 年行业定额） : 90Kwh/T 熟料综合煤耗 (2010 年行业定额） ： 110Kgce/t 水泥的 CO2 排放 ： 水泥综合 CO2 排放量： 650Kg/t 2011 年中国水泥产量占全球水泥总产量的 60% ； 20.6 亿 吨； 2011 年中国水泥 CO2 排放产量约 13.4 亿吨； 钢铁的 CO2 排放 ： 粗钢综合煤耗： 620Kgce/t 粗钢综合 CO2 排放量： 1.8t/t 2011 年中国钢产量占全球钢铁总产量的 70% ；为 7.3 亿 吨 2011 年中国粗钢 CO2 排放产量约 14.6 亿吨 1. 引言 ——1.4 混凝土的发展状况 钢筋、水泥的能耗及排放 1. 引言 ——1.4 混凝土的发展状况 2 高性能混凝土 2.1 背景 发达国家建筑的 发展阶段 大规模 新建 阶段 新建 与 改造 并重阶段 旧建筑的 维修与加固 阶段 据初步统计，我国既有建筑物的总量约 400 多亿平方米 。 1980 年， 英国 建筑维修加固工程，已建筑工程总量的 1/3 ； 1983 年， 瑞典 用于维修改造的投资占建筑业总投资的 50 ％。 上世纪 90 年代初，维修改造的投资占建筑业总投资的比例：美国 50 ％、 英国 70% 、德国 80% ，前苏联 65% 。 2003 年， 美国 土木工程师学会 (ASCE) 的调查显示，美国在 2004~2009 年 5 年内，需投入 16000 亿 美元改善基础设施； 丹麦 目前用于维修加固改造与新建工程投资比例已达 6:1 ; “ 对建筑业来说， 21 世纪将是建筑改造的世纪 ” 。 —— 同济大学朱伯龙教授 2 高性能混凝土 2.1 背景 需借鉴的教训 美国： 1991 年 《 国家公路和桥梁现状 》 报告指出，美国当时的全部混凝土工程约 6 万亿 美元，每年维修的高达 300 亿 美元； 英国：英格兰岛中部环线， 11 座混凝土高架桥建造费 2800 万 英镑（ 1972 年），因冬季撒盐化雪， 2 年后发现钢筋锈蚀，使混凝土顺筋胀裂， 1974 年 ~1989 年，修补费 4500 万 英镑， 1989 年 ~2004 年，修补费 1.2 亿 英镑（累计约为造价的 6 倍 ）。 日本：新干线使用 不到 10 年 就出现大面积混凝土开裂剥蚀现象； 中国：上世纪 90 年代建设部组织调查显示，我国工业建筑大多数使用寿命为 25~30 年 ，侵蚀环境中使用寿命为 15~20 年 。 1990 年 5 月美国国家标准与技术研究院（ NIST ）和美国混凝土协会（ ACI ）首次提出 高性能混凝土 的概念。 美国：高性能混凝土是一种 易于浇注 、捣实、不离析，能 长期保持高强、韧性与体积稳定性 ，在严酷环境下 使用寿命长 的混凝土。 日本：高性能混凝土是一种具有 高填充能力 的的混凝土，在新拌阶段不需要振捣就能完善浇注；在水化、硬化的早期阶段很少产生有水化热或干缩等因素而形成的裂缝；在硬化后具有 足够的强度 和 耐久性 。 2. 高性能混凝土 2.2 定义 2. 高性能混凝土 2.2 定义 加拿大：高性能混凝土是一种具有 高弹性模量、高密度、低渗透性 和 高抗腐蚀能力 的混凝土。 中国： 《 高性能混凝土应用技术规程 》 （ CECS207-2006 ）对高性能混凝土定义为：采用常规材料和工艺生产，具有混凝土结构所要求各项力学性能，具有 高耐久性 、 高工作性 和 高体积稳定性 的混凝土。 2. 高性能混凝土 2.3 耐久性 结构耐久性： structure durability 在设计确定的环境作用和维修、使用条件下，结构构件在 设计使用年限 内保持其 适用性 和 安全性 的能力。 《 工程结构可靠性设计统一标准 》 GB 50153-2008 《 建筑结构可靠度设计统一标准 》 GB 50068-2001 2. 高性能混凝土 2.3 耐久性 贵州铝厂 — 柱 桥柱 青海化工厂 — 桥栏杆 板 青海化工厂 — 桥柱 团结湖 — 桥柱 梁 2. 高性能混凝土 2.3 耐久性 混凝土耐久性的 影响因素 混凝土的碳化 混凝土钢筋锈蚀 碱 — 集料反应 氯盐侵蚀 硫酸盐侵蚀 藕合因素作用 混凝土冻融破坏 施工因素 混凝土的渗透性 2.3.1 混凝土的抗渗透性 混凝土的 抗渗透性 ： 混凝土在水压力的作用下 抵抗渗透 的能力。 混凝土 抗渗性的影响： 抗渗性差的混凝土，溶液性的物质能渗透混凝土，使混凝土 强度降低 ；水、空气、氯离子的渗透，产生 碳化 、 钢筋锈蚀 、 冻融破坏 。 2. 高性能混凝土 2.3 耐久性 2.3.1 混凝土的抗渗透性 2. 高性能混凝土 2.3 耐久性 水灰比对水泥石结构的影响 2.3.1 混凝土的抗渗透性 2. 高性能混凝土 2.3 耐久性 水灰比对水泥石渗透性的影响 2.3.1 混凝土的抗渗透性 2. 高性能混凝土 2.3 耐久性 2.3.1 混凝土的抗渗透性 2. 高性能混凝土 2.3 耐久性 2.3.1 混凝土的抗渗透性 2. 高性能混凝土 2.3 耐久性 2.3.1 混凝土的抗渗透性 2. 高性能混凝土 2.3 耐久性 2.3.1 混凝土的抗渗透性 2. 高性能混凝土 2.3 耐久性 2.3.2 混凝土碳化 混凝土 碳化： 混凝土所处环境中的 CO2 通过浓度差扩散到混凝土内部，与混凝土中 碱性物质 发生反应，破坏混凝土内部高碱性环境，造成混凝土破坏的 中性化过 程。 混凝土碳化的影响： 碳化会使混凝土的 收缩 加剧，混凝土表面因为收缩产生拉应力出现 微裂纹 ，从而进一步 降低 混凝土 强度 和 抗渗 能力；碳化 降低 混凝土的 PH 值 ，当混凝土中 PH 值降低到一定数值时，混凝土中的钢筋钝化膜会被破坏，造成 钢筋锈蚀 。 2. 高性能混凝土 2.3 耐久性 2.3.2 混凝土碳化 影响混凝土碳化的主要因素 : 材料因素（水灰比、水泥品种和用量、掺合料种类和掺量等、混凝土强度等级）；环境因素（环境的湿度、温度、 CO2 浓度等）；施工因素（混凝土的搅拌、振捣、养护）。 2. 高性能混凝土 2.3 耐久性 2.3.2 混凝土碳化 控制碳化技术措施： 提高混凝土的气密性；将混凝土中的 PH 值保持在一个可靠的范围内；将混凝土与恶劣环境隔离开。 2. 高性能混凝土 2.3 耐久性 2.3.3 混凝土钢筋锈蚀 混凝土 钢筋锈蚀 ： 混凝土中钢筋表面有一层致密的钝化膜，在正常情况下钢筋不会发生锈蚀， 钝化膜破坏 后，在有足够的 水和氧化剂 的条件下钢筋就会发生锈蚀。 2. 高性能混凝土 2.3 耐久性 2.3.3 混凝土钢筋锈蚀 混凝土钢筋锈蚀过程 2. 高性能混凝土 2.3 耐久性 2.3.3 混凝土钢筋锈蚀 钢筋锈蚀的影响： ① 钢筋有效 截面积减少 ，钢筋与混凝土黏结力下降，降低结构承载能力； ②钢筋锈蚀体积增大，使混凝土产生 顺筋胀列 ，甚至保护层剥落。③钢筋锈蚀导致混凝土产生大量裂纹，形成有害物质进入结构内部的通道， 加速结构劣化 。 2. 高性能混凝土 2.3 耐久性 2.3.3 混凝土钢筋锈蚀 钢筋锈蚀的 影响因素： ① PH 值 。 PH 值 >11.5 ，钢筋处于钝化状态， PH 值 <9 ，钢筋完全脱钝； ② 氯离子 浓度。 ③ 温度 。 40 度下，温度增加钢筋锈蚀度增加。 40 度以上， 温度增加钢筋锈蚀度减小。 混凝土 裂缝处 钢筋锈蚀过程 ： 坑蚀 —— 环蚀 —— 蚀面 —— 暴筋 2. 高性能混凝土 2.3 耐久性 2.1.3 混凝土钢筋锈蚀 防止钢筋锈蚀 B E C D A 增加混凝土密实度 混凝土涂面层 涂层钢筋 钢筋阻锈剂 增加保护层厚度 2. 高性能混凝土 2.3 耐久性 2.3.4 碱 — 集料反应（ AAR) 碱 — 集料反应（ AAR) ： 混凝土中 碱性物 与集料中的 活性组分 发生化学反应。生成膨胀物质（或吸水膨胀物质），导致混凝土膨胀和开裂 。 碱 — 集料反应的危害 ： 碱 — 集料反应的 开裂破坏 是 整体性 的，目前没有有效的修补办法。被学术界称为混凝土的 “ 癌症 ” 。 北京西直门老桥 1979~1999 加拿大 Mactaquac 水电站 2. 高性能混凝土 2.3 耐久性 2.3.4 碱 — 集料反应（ AAR) 碱 — 集料反应的条件： 碱集料反应条件 碱 碱活性骨料 潮湿环境 Na2O 和 K2O SiO2 2. 高性能混凝土 2.3 耐久性 2.1.4 碱 — 集料反应（ AAR) 2. 高性能混凝土 2.3 耐久性 2.3.4 碱 — 集料反应（ AAR) 抑制反应措施 B E C D A 使用非活性骨料 控制混凝土湿度 使用化学外加剂 使用矿物混合材 控制混凝土碱含量 <0.6% 2. 高性能混凝土 2.3 耐久性 2.3.5 混凝土冻融破坏 混凝土冻融破坏 ： 混凝土毛细孔中的水在温度 ± 交替作用下，进行 冻结 — 消融 — 冻结 的循环过程， 混凝土在这个循环工程中受水冻胀压力和渗透压力的双重作用，产生疲劳损伤，最终使混凝土由外到内发生剥蚀破坏。 冻融破坏形式： 冻胀开裂和表面剥落。 2. 高性能混凝土 2.3 耐久性 2.3.5 混凝土冻融破坏 冻融破坏的影响因素： ① 水灰比： 水灰比直接影响混凝土土中毛细孔的结构和空隙率。 水灰比越大 ，混凝土中自由水的含量越多， 抗冻 融能力就越 差 。 ②含气量 。当混凝土中含有大量的不连通小孔时，在混凝土受冻时，这些小孔可以 减小 混凝土受到的静水压力并 抑制 混凝土中水结冰。 2. 高性能混凝土 2.3 耐久性 2.3.6 氯盐侵蚀 氯盐侵蚀 ： 氯离子通过混凝土表面的吸附、渗透、扩散、毛细吸附等途径，经过混凝土保护层侵入到钢筋表面，在钢筋表面积累到一定浓度就会引起钢筋锈蚀。 2. 高性能混凝土 2.3 耐久性 2.3.6 氯盐侵蚀 2. 高性能混凝土 2.3 耐久性 2.3.7 硫酸盐腐蚀 硫酸盐腐蚀： 硫酸盐溶液从混凝土结构表面侵入到内部，一部分发生反应生成膨胀性盐，一部分在混凝土内部的裂纹处不断结晶，最后导致混凝土体积不断膨胀，致使混凝土结构内部遭到破坏的过程。 控制硫酸盐腐蚀的措施： 选择拌和料或表面防护。 2. 高性能混凝土 2.3 耐久性 2.3.8 耦合因素作用 耦合因素作用： 混凝土耐久性的变化不是单一因素作用效果，而是多因素耦合作用导致的。 荷载 + 碳化、荷载 + 冻融循环、荷载 + 氯盐侵蚀、干湿循环 + 氯盐侵蚀、荷载 + 冻融循环 + 氯盐侵蚀、荷载 + 干湿循环 + 氯盐侵蚀。 2. 高性能混凝土 2.3 耐久性 硅酸盐水泥 ; 优质骨料 超细矿物质参料 新型高效减水剂 HPC 的途径 原材料 工艺参数 施工工艺 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 水灰比 <0.4 骨料 0.4m3 ， D<25mm 砂率 34~39% 胶凝材料 500~600Kg 强制搅拌 泵送混凝土 高频振动 塌落度损失控制 混凝土养护剂养护 密实水泥石； 合理空隙结构； 界面过渡区的改善 ; 体积稳定性 ; 高强； 高耐久性； HPC 硅酸盐水泥 优质骨料 超细矿物质参料 新型高效减水剂 HPC 途径 球状化水泥 调粒（级配）水泥 活化填料和活化水泥 超细水泥 原材料 比表面积小 粒子接近球状 粒子级配好 比重大 填充性好 流动性大 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 球状化水泥 —— 形成过程 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 球状度 0.67 ；空隙率 50% 球状度 0.85 ； 空隙率 40% 球状化水泥 —— 特性 可粒分布均匀 粒径小，级配好 比表面积小 比重大 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 球状化水泥 —— 流动性 水泥浆流动性 水泥砂浆流动性 混凝土流动性 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 球状化水泥 —— 水化热 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 球状化水泥 —— 混凝土特性 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 球状化水泥 —— 混凝土特性 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 球状化水泥 —— 混凝土特性 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 调粒水泥是将水泥组成中的 粒度分布 进行调整，提高胶凝材料的 填充率 ；并使水泥粒子的最大粒径增大，粒度分布向粗的方向移动；同时还掺入超细粉，以获得最密实的填充。 调粒水泥 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 调粒水泥 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 调粒水泥 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 调粒水泥 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 调粒水泥 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 调粒水泥 调粒水泥 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 调粒水泥 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 A: 普通水泥 100%;B: 普通水泥 70% 、粗粉 30% ； C: 普通水泥 70% 、粗粉 20% 、石灰石灰 10%; D: 普通水泥 70% 、粗粉 20% 、硅粉 10%;E: 普通水泥 70% 、粗粉 20% 、石灰石灰 5% 、硅粉 5%. 调粒水泥 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 A: 普通水泥 100%;B: 普通水泥 70% 、粗粉 30% ； C: 普通水泥 70% 、粗粉 20% 、石灰石灰 10%; D: 普通水泥 70% 、粗粉 20% 、硅粉 10%;E: 普通水泥 70% 、粗粉 20% 、石灰石灰 5% 、硅粉 5%. 调粒水泥 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 A: 普通水泥 100%;B: 普通水泥 70% 、粗粉 30% ； C: 普通水泥 70% 、粗粉 20% 、石灰石灰 10%; D: 普通水泥 70% 、粗粉 20% 、硅粉 10%;E: 普通水泥 70% 、粗粉 20% 、石灰石灰 5% 、硅粉 5%. 调粒水泥 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 活化填料：把有机外加剂与天然矿石及矿渣同时粉磨，使外加剂吸附于磨细矿物颗粒表面，得到活化填料。在混凝土中取代部分水泥，可降 低减水剂 用量并 提高 混凝土 强度 。 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 活化填料及活化水泥 活化水泥：将粉状超塑化剂与熟料混磨，得到活化水泥 (FFC100) 。在混凝土中取代部分水泥，活性大大提高。 活化填料及活化水泥 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 超细水泥：比表面积达 10000cm2/g 以上的水泥。 超细水泥 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 硅酸盐水泥 优质骨料 超细矿物质参料 新型高效减水剂 HPC 途径 原材料 骨料种类 表观密度、吸水性 粗骨料强度 粗骨料最大粒径 粗骨料体积用量 骨料粒度分布 强度高 耐久性好 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 混凝土 三相复合材料 界面过渡层 骨料 水泥砂浆 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 界面过渡层 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 界面过渡层强度 B E C D A 水泥浆的强度 骨料与水化物的粘接力 水化物与硬化水泥浆的结合 水化物的凝聚力 骨料本身强度 界面过渡层 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 混凝土内部裂纹 B E C D A 骨料下由于泌水产生原生裂纹 砂浆裂纹 骨料裂纹 砂浆裂纹与骨料裂纹连结在一起 砂浆与骨料界面处温度产生的裂纹 界面过渡层 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 骨料种类 —— 粗骨料 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 骨料种类 —— 粗骨料 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 骨料种类 —— 细骨料 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 粗骨料表观密度 2.65 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 吸水率 —— 粗骨料 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 细骨料饱和吸水率 <2.5% 吸水率 —— 细骨料 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 骨料强度 粗骨料强度：将母岩制成 5×5×5cm 或￠ 5×5cm 的试件，在水中浸泡 48h ，测抗压极限值，与混凝土要求等级之比不低于 1.5 ；或压碎值 Q A <10% 。 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 粗骨料最大粒径 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 粗骨料用量 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 骨料的粒度分布 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 骨料的粒度分布 质量系数 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 硅酸盐水泥 优质骨料 超细矿物质参料 新型高效减水剂 HPC 途径 原材料 粉煤灰 硅粉 超细矿渣粉 超细天然沸石 强度高 耐久性好 2. 高性能混凝 2.4 HPC 的途径 高性能混凝土 耐久性 高性能混凝土 耐久性 高性能混凝土 耐久性 高性能混凝土 耐久性 高性能混凝土 耐久性 高性能混凝土 耐久性 高性能混凝土 耐久性 高性能混凝土 耐久性