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混凝土 (建筑材料)
更新時(shí)間:2020-12-16 16:00:17 字號:T|T
混凝土,簡(jiǎn)稱(chēng)為"砼(tóng)":是指由膠凝材料將集料膠結成整體的工程復合材料的統稱(chēng)。通常講的混凝土一詞是指用水泥作膠凝材料,砂、石作集
混凝土,簡(jiǎn)稱(chēng)為"砼(tóng)":是指由膠凝材料將集料膠結成整體的工程復合材料的統稱(chēng)。通常講的混凝土一詞是指用水泥作膠凝材料,砂、石作集料;與水(可含外加劑和摻合料)按一定比例配合,經(jīng)攪拌而得的水泥混凝土,也稱(chēng)普通混凝土,它廣泛應用于土木工程。
 
定義編輯
混凝土是當代***主要的土木工程材料之一。它是由膠凝材料,顆粒狀集料(也稱(chēng)為骨料),水,以及必要時(shí)加入的外加劑和摻合料按一定比例配制,經(jīng)均勻攪拌,密實(shí)成型,養護硬化而成的一種人工石材。
特點(diǎn)編輯
混凝土具有原料豐富,******低廉,生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn),因而使其用量越來(lái)越大。同時(shí)混凝土還具有抗壓強度高,耐久性好,強度等級范圍寬等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)使其使用范圍十分廣泛,不僅在各種土木工程中使用,***是造船業(yè),機械工業(yè),海洋的開(kāi)發(fā),地熱工程等,混凝土也是重要的材料。
發(fā)展歷史編輯
考古人員發(fā)現5000年前的凌家灘先民不僅能夠制造精美的玉石器,而且已開(kāi)始稻作農業(yè),飼養或捕獵豬、鹿、鳥(niǎo)禽等多種動(dòng)物豐富飲食品種。另外在房屋建設中,他們已懂得類(lèi)似鋼筋混凝土的:“挖槽填燒土,木骨撐泥墻”的建筑工藝。
5000年前的凌家灘人不是只會(huì )簡(jiǎn)單的搭建屋舍,事實(shí)證明,當時(shí)的凌家灘人已懂得“挖槽填燒土,木骨撐泥墻”的建筑工藝,這和如今的鋼筋混凝土非常相似。工作人員說(shuō),原始先民要用經(jīng)過(guò)火燒過(guò)土作為房基槽與墻體的填充材料,在基槽內用木棍作為墻體的支撐柱,然后填埋紅燒的土塊,并在墻體兩側表面敷上較厚的粘泥,甚至一部分還可能用蘆葦桿加固。
1900年,萬(wàn)國博覽會(huì )上展示了鋼筋混凝土在很多方面的使用,在建材領(lǐng)域引起了一場(chǎng)革命。法國工程師艾納比克1867年在巴黎博覽會(huì )上看到莫尼爾用鐵絲網(wǎng)和混凝土制作的花盆、浴盆、和水箱后,受到啟發(fā),于是設法把這種材料應用于房屋建筑上。1879年,他開(kāi)始制造鋼筋混凝土樓板,以后發(fā)展為整套建筑使用由鋼筋箍和縱向桿加固的混凝土結構梁。僅幾年后,他在巴黎建造公寓大樓時(shí)采用了經(jīng)過(guò)改善迄今仍普遍使用的鋼筋混凝土主柱、橫梁和樓板。
1884年德國建筑公司購買(mǎi)了莫尼爾的專(zhuān)利,進(jìn)行了******批鋼筋混凝土的科學(xué)實(shí)驗,研究了鋼筋混凝土的強度、耐火能力。鋼筋與混凝土的粘結力。1887年德國工程師科倫首先發(fā)表了鋼筋混凝土的計算方法;英國人威爾森申請了鋼筋混凝土板專(zhuān)利;美國人海厄特對混凝土橫梁進(jìn)行了實(shí)驗。1895年——1900年,法國用鋼筋混凝土建成了******批橋梁和人行道。1918年艾布拉姆發(fā)表了******的計算混凝土強度的水灰比理論。鋼筋混凝土開(kāi)始成為改變這個(gè)世界景觀(guān)的重要材料。 [1] 
混凝土可以追溯到古老的年代,其所用的膠凝材料為粘土、石灰、石膏、火山灰等。自19世紀20年代出現了波特蘭水泥后,由于用它配制成的混凝土具有工程所需要的強度和耐久性,而且原料易得,造價(jià)較低,特別是能耗較低,因而用途極為廣泛(見(jiàn)無(wú)機膠凝材料)。
20世紀初,有人發(fā)表了水灰比等學(xué)說(shuō),初步奠定了混凝土強度的理論基礎。以后,相繼出現了輕集料混凝土、加氣混凝土及其他混凝土,各種混凝土外加劑也開(kāi)始使用。60年代以來(lái),廣泛應用減水劑,并出現了高效減水劑和相應的流態(tài)混凝土;高分子材料進(jìn)入混凝土材料領(lǐng)域,出現了聚合物混凝土;多種纖維被用于分散配筋的纖維混凝土?,F代測試技術(shù)也越來(lái)越多地應用于混凝土材料科學(xué)的研究。 [2] 
功能作用編輯
和易性
混凝土拌合物***重要的性能。它綜合表示拌合物的稠度、流動(dòng)性、可塑性、抗分層離析泌水的性能及易抹面性等。測定和表示拌合物和易性的方法和指標很多,中國主要采用截錐坍落筒測定的坍落度(毫米)及用維勃儀測定的維勃時(shí)間(秒),作為稠度的主要指標。
強度
混凝土硬化后的***重要的力學(xué)性能,是指混凝土抵抗壓、拉、彎、剪等應力的能力。水灰比、水泥品種和用量、集料的品種和用量以及攪拌、成型、養護,都直接影響混凝土的強度?;炷涟礃藴士箟簭姸龋ㄒ赃呴L(cháng)為150mm的立方體為標準試件,在標準養護條件下養護28天,按照標準試驗方法測得的具有95%******率的立方體抗壓強度)劃分的強度等級,稱(chēng)為標號,分為C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80、C85、C90、C95、C100共19個(gè)等級?;炷恋目估瓘姸葍H為其抗壓強度的1/10~1/20。提高混凝土抗拉、抗壓強度的比值是混凝土改性的重要方面。
變形
混凝土在荷載或溫濕度作用下會(huì )產(chǎn)生變形,主要包括彈性變形、塑性變形、收縮和溫度變形等?;炷猎诙唐诤奢d作用下的彈性變形主要用彈性模量表示。在長(cháng)期荷載作用下,應力不變,應變持續增加的現象為徐變,應變不變,應力持續減少的現象為松弛。由于水泥水化、水泥石的碳化和失水等原因產(chǎn)生的體積變形,稱(chēng)為收縮。
硬化混凝土的變形來(lái)自?xún)煞矫妫涵h(huán)境因素(溫、濕度變化)和外加荷載因素,因此有:
1)荷載作用下的變形
彈性變形
非彈性變形
2)非荷載作用下的變形
收縮變形(干縮、自收縮)
膨脹變形(濕脹)
3)復合作用下的變形
徐變
耐久性
在一般情況下,混凝土具有良好的耐久性。但在寒冷地區,特別是在水位變化的工程部位以及在飽水狀態(tài)下受到頻繁的凍融交替作用時(shí),混凝土易于損壞。為此對混凝土要有一定的抗凍性要求。用于不透水的工程時(shí),要求混凝土具有良好的抗滲性和耐蝕性??節B性 、抗凍性 、抗侵蝕性 為混凝土耐久性。
組成材料與結構
普通混凝土是由水泥、粗骨料(碎石或卵石)、細骨料(砂)、外加劑和水拌合,經(jīng)硬化而成的一種人造石材。砂、石在混凝土中起骨架作用,并抑制水泥的收縮;水泥和水形成水泥漿,包裹在粗細骨料表面并填充骨料間的空隙。水泥漿體在硬化前起潤滑作用,使混凝土拌合物具有良好工作性能,硬化后將骨料膠結在一起,形成堅強的整體。 [3] 
主要技術(shù)性質(zhì)
混凝土的性質(zhì)包括混凝土拌合物的和易性、混凝土強度、變形及耐久性等。
和易性又稱(chēng)工作性,是指混凝土拌合物在一定的施工條件下,便于各種施工工序的操作,以******獲得均勻密實(shí)的混凝土的性能。和易性是一項綜合技術(shù)指標,包括流動(dòng)性(稠度)、粘聚性和保水性三個(gè)主要方面。
強度是混凝土硬化后的主要力學(xué)性能,反映混凝土抵抗荷載的量化能力?;炷翉姸劝箟?、抗拉、抗剪、抗彎、抗折及握裹強度。其中以抗壓強度******,抗拉強度***小。
混凝土的變形包括非荷載作用下的變形和荷載作用下的變形。非荷載作用下的變形有化學(xué)收縮、干濕變形及溫度變形等。水泥用量過(guò)多,在混凝土的內部易產(chǎn)生化學(xué)收縮而引起微細裂縫。
混凝土耐久性是指混凝土在實(shí)際使用條件下抵抗各種破壞因素作用,長(cháng)期保持強度和外觀(guān)完整性的能力。包括混凝土的抗凍性、抗滲性、抗蝕性及抗碳化能力等。
分類(lèi)編輯
按膠凝材料分類(lèi)
①無(wú)機膠凝材料混凝土,如水泥混凝土、石膏混凝土、硅酸鹽混凝土、水玻璃混凝土等;
②有機膠結料混凝土,如瀝青混凝土、聚合物混凝土等。
按表觀(guān)密度分類(lèi)
混凝土按照表觀(guān)密度的大小可分為:重混凝土、普通混凝土、輕質(zhì)混凝土。這三種混凝土不同之處***是骨料的不同。
重混凝土是表觀(guān)密度大于2500Kg/ ,用特別密實(shí)和特別重的集料制成的。如重晶石混凝土、鋼屑混凝土等,它們具有不透x射線(xiàn)和γ射線(xiàn)的性能。
普通混凝土即是我們在建筑中常用的混凝土,表觀(guān)密度為1950~2500Kg/ ,集料為砂、石。
輕質(zhì)混凝土是表觀(guān)密度小于1950Kg/ 的混凝土。它由可以分為三類(lèi):
1.輕集料混凝土,其表觀(guān)密度在800~1950Kg/ ,輕集料包括浮石、火山渣、陶粒、膨脹珍珠巖、膨脹礦渣、礦渣等。
2.多空混凝土(泡沫混凝土、加氣混凝土),其表觀(guān)密度是300~1000Kg/ 。泡沫混凝土是由水泥漿或水泥砂漿與穩定的泡沫制成的。加氣混凝土是由水泥、水與發(fā)氣劑制成的。
3.大孔混凝土(普通大孔混凝土、輕骨料大孔混凝土),其組成中無(wú)細集料。普通大孔混凝土的表觀(guān)密度范圍為1500~1900Kg/ ,是用碎石、軟石、重礦渣作集料配制的。輕骨料大孔混凝土的表觀(guān)密度為500~1500Kg/ ,是用陶粒、浮石、碎磚、礦渣等作為集料配制的。
按使用功能分類(lèi)
結構混凝土、保溫混凝土、裝飾混凝土、防水混凝土、耐火混凝土、水工混凝土、海工混凝土、道路混凝土、防輻射混凝土等。
按施工工藝分類(lèi)
離心混凝土、真空混凝土、灌漿混凝土、噴射混凝土、碾壓混凝土、擠壓混凝土、泵送混凝土等。按配筋方式分有:素(即無(wú)筋)混凝土、鋼筋混凝土、鋼絲網(wǎng)水泥、纖維混凝土、預應力混凝土等。
按拌合物的和易性分類(lèi)
干硬性混凝土、 半干硬性混凝土、 塑性混凝土、流動(dòng)性混凝土、高流動(dòng)性混凝土、流態(tài)混凝土等。 [4] 
制備過(guò)程編輯
1.折疊配合比設計
制備混凝土時(shí),首先應根據工程對和易性、強度、耐久性等的要求,合理地選擇原材料并確定其配合比例,以達到經(jīng)濟適用的目的?;炷僚浜媳鹊脑O計通常按水灰比法則的要求進(jìn)行。材料用量的計算主要用假定容重法或******體積法。
2.混凝土攪拌機
混凝土攪拌機:根據不同施工要求和條件,混凝土可在施工現場(chǎng)或攪拌站集中攪拌。流動(dòng)性較好的混凝土拌合物可用自落式攪拌機;流動(dòng)性較小或干硬性混凝土宜用強制式攪拌機攪拌。攪拌前應按配合比要求配料,控制稱(chēng)量誤差。投料順序和攪拌時(shí)間對混凝土質(zhì)量均有影響,應嚴加掌握,使各組分材料拌和均勻。 [5] 
3.輸送與灌筑
輸送與灌筑:混凝土拌合物可用料斗、皮帶運輸機或攪拌運輸車(chē)輸送到施工現場(chǎng)。其灌筑方式可用人工或借助機械。采用混凝土泵輸送與灌筑混凝土拌和物,效率高,每小時(shí)可達數百立方米。無(wú)論是混凝土現澆工程,還是預制構件,都必須******灌筑后混凝土的密實(shí)性。其方法主要用振動(dòng)搗實(shí),也有的采用離心、擠壓和真空作業(yè)等。摻入某些高效減水劑的流態(tài)混凝土,則可不振搗。
4.養護
養護的目的在于創(chuàng )造適當的溫濕度條件,******或加速混凝土的正常硬化。不同的養護方法對混凝土性能有不同影響。常用的養護方法有自然養護、蒸汽養護、干濕熱養護、蒸壓養護、電熱養護、紅外線(xiàn)養護和太陽(yáng)能養護等。養護經(jīng)歷的時(shí)間稱(chēng)養護周期。為了便于比較,規定測定混凝土性能的試件必須在標準條件下進(jìn)行養護。中國采用的標準養護條件是:溫度為20±2°C;濕度不低于95%。
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