水工混凝土特性及应用

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1、水工混凝土特性及工程应用科研所李光伟2011年8月水工混凝土特性及工程应用1.水工混凝土的特点2.水工混凝土原材料的选择3.水工混凝土配合比设计4.水工混凝土的性能指标5.工程应用混凝土的定义：由胶结材料、颗粒状骨料、适量的水以及必要时加入化学外加剂和矿物掺合料组分等合理组成的混合料，经硬化后形成具有堆聚结构的复合材料称为混凝土。目前一般所指混凝土是以水泥为胶结材料，与水和骨料按适当比例配合，必要时掺入化学外加剂及矿物掺合料拌制成拌合物，再经浇筑成型硬化后得到的人工石材。如何理解？（1）“混”---是多种材料的混合物，混凝土的性能决定于各种材料的自身品质以

2、及混合的比例（配合比）。可以选择原材料，调整配合比配制不同性能的混凝土。（2）“凝”---主要材料为胶结材料，可以从流体变为固体。混凝土的性能随时间而有所改变，具有生命力的。（3）“土”----无定形物质可以充斥任何形状的空间，浇筑任意尺寸体积的混凝土。“砼”―――人工石，只强调了人工制造和像石头这两层意思，没有“混凝土”名词的含义丰富。用于水工建筑物的混凝土称为水工混凝土。水工建筑物一般体积较大，相应的混凝土块体尺寸也较大，通常称为水工大体积混凝土。水工混凝土的特点：（1）使用寿命长。水工建筑物投资大，建设周期长，另外由于水电站的特殊性，所以水工混凝土的

3、使用寿命都要求的比较长。（2）耐久性要求高。水工混凝土所处的环境：气候恶劣、水的侵蚀、水的冲刷等，因此对混凝土的耐久性要求高。（3）抵抗温度裂缝的能力要求高。为无筋或少筋大体积的混凝土，由于内外温度差所引起的温度拉应力要靠混凝土自身承受。（4）强度等级低。所承受的结构应力小，因此除一些特殊部位外，水工混凝土的强度等级都很低。（5）设计龄期为长龄期。因为建设周期较长，所以混凝土的设计龄期可取晚龄期，一般为90d和180d。（6）骨料的粒径大。为降低造价，水工混凝土一般采用大粒径骨料，骨料的最大粒径为150mm，而且占的比例较高，占骨料总量的30%。（7）胶凝

4、材料用量少。由于考虑降低水化热，除特殊部位外，水工混凝土的胶凝材料用量一般为200kg/m3。第二节水工混凝土的原材料的选择一水泥可通过胶结作用将一些固体碎块结合成一坚实的整体的材料称为胶凝材料。水泥是一种细磨的水硬性胶凝材料，加入适量水后，成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。水泥的品种很多。硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥以及粉煤灰硅酸盐水泥。中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、低热微膨胀水泥等。水泥的矿物组成：C3S、C2S、C3A和C4A

5、F。这几种矿物成分的性质各不相同，它们在熟料中相对含量改变时，水泥的性能也就随之改变。（1）C3S：含量40%~60%，它是水泥中产生早期强度的矿物，其含量越高，水泥的28d前的强度也越高。（2）C2S：含量20%~30%，是水泥中产生后期强度的矿物，它的抗蚀性好，水化热最小。（3）C3A—含量2.5%~15%，它的水化作用最快，发热量最高，体积收缩大，抗硫酸盐侵蚀性能差。（4）C4AF—含量10%~19%，水化热及强度均属中等。含量多时对提高抗拉强度有利，抗冲磨强度高，脆性系数小。水泥的凝结和硬化机理水泥加水拌和后，最初形成具有塑性的浆体，然后逐渐变稠并

6、失去塑性，这一过程称为凝结。此后，强度逐渐增加而变成坚固的石状物体—水泥石，这一过程称为硬化。水泥的凝结与硬化过程是一系列复杂的化学反应及物理化学反应过程。水泥凝结硬化过程可以归纳为以下四个特点：（1）水泥的水化反应是由颗粒表面逐渐深入到内层复杂的物理化学过程，这种作用起初进行较快，以后逐渐较慢。（2）硬化的水泥石是由晶体、胶体、未完全水化的水泥颗粒、游离水分及气孔等组成的不均质结构。（3）水泥石的强度随龄期而发展，一般在28d内较快，以后变慢。（4）温度越高，凝结硬化速度越快。水电工程对中热水泥性能指标的要求及分析电站名称小湾拉西瓦溪洛渡锦屏一级国标矿物

7、组成及化学成分C//≤4.0%/≤6.0%C4AF//≥15.0%≥15.0%/MgO3.8%~5.0%/4.2%~5.0%3.5%~5.0%≤5.0%碱含量//≤0.55%≤0.5%/7d水化热/kJ/kg/≤280≤283≤283≤293比表面积/m2/kg250~340宜250~300250~340，大于320的不得超过15%250~340，小于320在80%以上≥25028d抗压强度/MPa≥46.5/≥46.5，波动值≤控制值的±3.5MPa≥45，波动值≤控制值的±3.0MPa≥42.528d抗折强度/MPa≥7.5≥8.0≥7.5≥7.5≥6

8、.5水电工程对中热水泥性能指标的要求（1）MgO的含量当熟料中的M