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是指混凝土拌合物在一定的施工条件下

2021-01-26 11:26 作者:优发国际app官网 点击:

 

  混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。它是由胶结材料,骨料和水按一定比例配制,经搅拌振捣成型,在一定条件下养护而成的人造石材。

  混凝土具有原料丰富,价格低廉,生产工艺简单的特点,因而使其用量越来越大;同时混凝土还具有抗压强度高,耐久性好,强度等级范围宽,使其使用范围出十分广泛,不仅在各种土木工程中使用,就是造船业,机械工业,海洋的开发,地热工程等,混凝土也是重要的材料。

  水泥混凝土是以水泥(或水泥加适量活性掺合料)为胶结材料,与水和粗、细骨料等材料按适当比例配合拌制成拌合物,再经浇筑成型硬化后得到的人造石材。新拌制的未硬化的混凝土,通常成为混凝土拌合物(或新鲜混凝土)。经硬化有一定强度的混凝土称硬化混凝土。通常是指水泥混凝土,在路面工程中,沥青混凝土也是一种常用的混凝土。

  因为钢筋混凝土构造物非常坚固耐久,耐震,耐火,耐气候变化,容易造型且经济等特性,所以广泛用于房屋建筑、桥梁、公路铺面、飞机跑道、铁路枕木、电线杆、挡土墙、护堤、涵洞、水坝、水箱、水塔、油槽、渠道、水沟、码头、防波堤、军事掩体、核能发电厂及建构物基础桩、及连续壁等构造物。

  混凝土在古代西方曾经被使用过,罗马人用火山灰混合石灰,砂制成的天然混凝土曾在古代的一些建筑中使用。天然混凝土具有凝结力强,坚固耐久,不透水等特性,使之在罗马得到广泛应用,大大促进了罗马建筑结构的发展,而且拱和穹顶的跨度上不断取得突破,造就了一大批仍为人们津津乐道的在型公共建筑。公元前1世纪中,天然建筑在券拱结构中几乎完全排斥了石材。

  自19世纪20年代出现了波特兰水泥后,由于用它配制成的混凝土具有工程所需要的强度和耐久性,而且原料易得,造价较低,特别是能耗较低,因而用途极为广泛(见无机胶凝材料)。

  20世纪初,水灰比等学说初步奠定了混凝土强度的理论基础。以后,相继出现了轻集料混凝土、加气混凝土及其他混凝土,各种混凝土外加剂也开始使用。

  60年代以来,广泛应用减水剂,并出现了高效减水剂和相应的流态混凝土;高分子材料进入混凝土材料领域,出现了聚合物混凝土;多种纤维被用于分散配筋的纤维混凝土。现代测试技术也越来越多地应用于混凝土材料科学的研究。

  ①无机胶凝材料混凝土,如水泥混凝土、石膏混凝土、硅酸盐混凝土、水玻璃混凝土等;

  ②普通混凝土,容重2400公斤/米3左右;③轻混凝土,容重为500~1900公斤/米3的轻集料混凝土、多孔混凝土、大孔混凝土等。

  结构混凝土、保温混凝土、装饰混凝土、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、防辐射混凝土等。

  离心混凝土、真空混凝土、灌浆混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、挤压混凝土、泵送混凝土、陶粒混凝土等。

  素(即无筋)混凝土、钢筋混凝土、钢丝网水泥、纤维混凝土、预应力混凝土等。

  干硬性混凝土、 半干硬性混凝土、 塑性混凝土、流动性混凝土、高流动性混凝土、流态混凝土等。

  水泥、石灰、石膏等无机胶凝材料与水拌和使混凝土拌合物具有可塑性;进而通过化学和物理化学作用凝结硬化而产生强度。一般说来,饮用水都可满足混凝土拌和用水的要求。水中过量的酸、碱、盐和有机物都会对混凝土产生有害的影响。集料不仅有填充作用,而且对混凝土的容重、强度和变形等性质有重要影响。

  为改善混凝土的某些性质,可加入外加剂。由于掺用外加剂有明显的技术经济效果,它日益成为混凝土不可缺少的组分。为改善混凝土拌合物的和易性或硬化后混凝土的性能,节约水泥,在混凝土搅拌时也可掺入磨细的矿物材料──掺合料。它分为活性和非活性两类。掺合料的性质和数量,影响混凝土的强度、变形、水化热、抗渗性和颜色等。

  制备混凝土时,首先应根据工程对和易性、强度、耐久性等的要求,合理地选择原材料并确定其配合比例,以达到经济适用的目的。混凝土配合比的设计通常按水灰比法则的要求进行。材料用量的计算主要用假定容重法或绝对体积法。

  根据不同施工要求和条件,混凝土可在施工现场或搅拌站集中搅拌。流动性较好的混凝土拌合物可用自落式搅拌机;流动性较小或干硬性混凝土宜用强制式搅拌机搅拌。搅拌前应按配合比要求配料,控制称量误差。投料顺序和搅拌时间对混凝土质量均有影响,应严加掌握,使各组分材料拌和均匀。

  混凝土拌合物可用料斗、皮带运输机或搅拌运输车输送到施工现场。其灌筑方式可用人工或借助机械。采用混凝土泵输送与灌筑混凝土拌和物,效率高,每小时可达数百立方米。无论是混凝土现浇工程,还是预制构件,都必须保证灌筑后混凝土的密实性。其方法主要用振动捣实,也有的采用离心、挤压和真空作业等。掺入某些高效减水剂的流态混凝土,则可不振捣。

  养护的目的在于创造适当的温湿度条件,保证或加速混凝土的正常硬化。不同的养护方法对混凝土性能有不同影响。常用的养护方法有自然养护、蒸汽养护、干湿热养护、蒸压养护、电热养护、红外线养护和太阳能养护等。养护经历的时间称养护周期。为了便于比较,规定测定混凝土性能的试件必须在标准条件下进行养护。中国采用的标准养护条件是:温度为20±3°C;湿度不低于90%。

  混凝土拌合物最重要的性能。它综合表示拌合物的稠度、流动性、可塑性、抗分层离析泌水的性能及易抹面性等。测定和表示拌合物和易性的方法和指标很多,中国主要采用截锥坍落筒测定的坍落度(毫米)及用维勃仪测定的维勃时间(秒),作为稠度的主要指标。

  混凝土硬化后的最重要的力学性能,是指混凝土抵抗压、拉、弯、剪等应力的能力。水灰比、水泥品种和用量、集料的品种和用量以及搅拌、成型、养护,都直接影响混凝土的强度。混凝土按其标准养护28天的抗压强度划分的强度等级,称为标号,常用的为C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C50号等。混凝土的抗拉强度仅为其抗压强度的1/8~1/13。 提高混凝土抗拉、抗压强度的比值是混凝土改性的重要方面。

  混凝土在荷载或温湿度作用下会产生变形,主要包括弹性变形、塑性变形、收缩和温度变形等。混凝土在短期荷载作用下的弹性变形主要用弹性模量表示。在长期荷载作用下产生的塑性变形,称为徐变。由于水泥水化、水泥石的碳化和失水等原因产生的体积变形,称为收缩。

  在一般情况下,混凝土具有良好的耐久性。但在寒冷地区,特别是在水位变化的工程部位以及在饱水状态下受到频繁的冻融交替作用时,混凝土易于损坏。为此对混凝土要有一定的抗冻性要求。用于不透水的工程时,要求混凝土具有良好的抗渗性和耐蚀性。

  普通混凝土是由水泥、粗骨料(碎石或卵石)、细骨料(砂)和水拌合,经硬化而成的一种人造石材。砂、石在混凝土中起骨架作用,并抑制水泥的收缩;水泥和水形成水泥浆,包裹在粗细骨料表面并填充骨料间的空隙。水泥浆体在硬化前起润滑作用,使混凝土拌合物具有良好工作性能,硬化后将骨料胶结在一起,形成坚强的整体。其结构如图

  和易性又称工作性,是指混凝土拌合物在一定的施工条件下,便于各种施工工序的操作,以保证获得均匀密实的混凝土的性能。和易性是一项综合技术指标,包括流动性(稠度)、粘聚性和保水性三个主要方面。

  强度是混凝土硬化后的主要力学性能,反映混凝土抵抗荷载的量化能力。混凝土强度包括抗压、抗拉、抗剪、抗弯、抗折及握裹强度。其中以抗压强度最大,抗拉强度最小。

  混凝土的变形包括非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。非荷载作用下的变形有化学收缩、干湿变形及温度变形等。水泥用量过多,在混凝土的内部易产生化学收缩而引起微细裂缝。

  混凝土耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素作用,长期保持强度和外观完整性的能力。包括混凝土的抗冻性、抗渗性、抗蚀性及抗碳化能力等。

  混凝土是土木工程中用途最广、用量最大的一种建筑材料。随着高层、超高层和大跨度结构工程的出现,对高强度、高性能混凝土提出了更高的要求。中国著名混凝土结构裂缝控制专家、冶金建筑研究总院王铁梦教授表示:高性能、高强度混凝土是混凝土发展的方向和趋势。

  美国特纳建筑公司高级副总裁Rod Wille先生2005年在西雅图举行的美国西北混凝土协会(Northwest Concrete Alliance)代表大会上演讲指出,混凝土行业应该朝着绿色化方向发展,全美国的混凝土工作者都越来越重视墙体保温混凝土技术。

  按预定性能设计和制作混凝土;研制轻质、高强度、多功能的混凝土新品种;利用现代新技术,大力发展新工艺、新设备;广泛利用工业废渣作原材料等,都是今后需要不断解决的课题。

  全球化给我们的生活所带来的负面影响也是现实,有责任和道德感的中国建筑师们在思考,如何通过使用回收的、或创造再生性建筑材料,来解决建筑大量消耗和占有自然资源的问题,这种事发生在中国,或许是对位于世界建筑转折点的中国建筑界的一种提醒。

  “我希望有生之年能看到废除使用混凝土”——获2012年普利兹克建筑奖的中国建筑师王澍

  这句话,代表了中国建筑家彻底回归中国传统生活方式的决心,从而认识到“建筑应该是一个生命体系”[1]

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