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    混凝土 (建筑材料)
    更新時間:2020-12-16 16:00:17 字號:T|T
    混凝土,簡稱為"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。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,簡稱為"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。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,經攪拌而得的水泥混凝土,也稱普通混凝土,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(也稱為骨料),水,以及必要時加入的外加劑和摻合料按一定比例配制,經均勻攪拌,密實成型,養護硬化而成的一種人工石材。
    特點編輯
    混凝土具有原料豐富,******低廉,生產工藝簡單的特點,因而使其用量越來越大。同時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。這些特點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,機械工業,海洋的開發,地熱工程等,混凝土也是重要的材料。
    發展歷史編輯
    考古人員發現5000年前的凌家灘先民不僅能夠制造精美的玉石器,而且已開始稻作農業,飼養或捕獵豬、鹿、鳥禽等多種動物豐富飲食品種。另外在房屋建設中,他們已懂得類似鋼筋混凝土的:“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簡單的搭建屋舍,事實證明,當時的凌家灘人已懂得“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,原始先民要用經過火燒過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,萬國博覽會上展示了鋼筋混凝土在很多方面的使用,在建材領域引起了一場革命。法國工程師艾納比克1867年在巴黎博覽會上看到莫尼爾用鐵絲網和混凝土制作的花盆、浴盆、和水箱后,受到啟發,于是設法把這種材料應用于房屋建筑上。1879年,他開始制造鋼筋混凝土樓板,以后發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采用了經過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了莫尼爾的專利,進行了******批鋼筋混凝土的科學實驗,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利;美國人海厄特對混凝土橫梁進行了實驗。1895年——1900年,法國用鋼筋混凝土建成了******批橋梁和人行道。1918年艾布拉姆發表了******的計算混凝土強度的水灰比理論。鋼筋混凝土開始成為改變這個世界景觀的重要材料。 [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,造價較低,特別是能耗較低,因而用途極為廣泛(見無機膠凝材料)。
    20世紀初,有人發表了水灰比等學說,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始使用。60年代以來,廣泛應用減水劑,并出現了高效減水劑和相應的流態混凝土;高分子材料進入混凝土材料領域,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代測試技術也越來越多地應用于混凝土材料科學的研究。 [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產生變形,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生的體積變形,稱為收縮。
    硬化混凝土的變形來自兩方面:環境因素(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下受到頻繁的凍融交替作用時,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,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] 
    主要技術性質
    混凝土的性質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******獲得均勻密實的混凝土的性能。和易性是一項綜合技術指標,包括流動性(稠度)、粘聚性和保水性三個主要方面。
    強度是混凝土硬化后的主要力學性能,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收縮、干濕變形及溫度變形等。水泥用量過多,在混凝土的內部易產生化學收縮而引起微細裂縫。
    混凝土耐久性是指混凝土在實際使用條件下抵抗各種破壞因素作用,長期保持強度和外觀完整性的能力。包括混凝土的抗凍性、抗滲性、抗蝕性及抗碳化能力等。
    分類編輯
    按膠凝材料分類
    ①無機膠凝材料混凝土,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。
    按表觀密度分類
    混凝土按照表觀密度的大小可分為:重混凝土、普通混凝土、輕質混凝土。這三種混凝土不同之處***是骨料的不同。
    重混凝土是表觀密度大于2500Kg/ ,用特別密實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射線和γ射線的性能。
    普通混凝土即是我們在建筑中常用的混凝土,表觀密度為1950~2500Kg/ ,集料為砂、石。
    輕質混凝土是表觀密度小于1950Kg/ 的混凝土。它由可以分為三類:
    1.輕集料混凝土,其表觀密度在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),其組成中無細集料。普通大孔混凝土的表觀密度范圍為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
    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
    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(即無筋)混凝土、鋼筋混凝土、鋼絲網水泥、纖維混凝土、預應力混凝土等。
    按拌合物的和易性分類
    干硬性混凝土、 半干硬性混凝土、 塑性混凝土、流動性混凝土、高流動性混凝土、流態混凝土等。 [4] 
    制備過程編輯
    1.折疊配合比設計
    制備混凝土時,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或攪拌站集中攪拌。流動性較好的混凝土拌合物可用自落式攪拌機;流動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,控制稱量誤差。投料順序和攪拌時間對混凝土質量均有影響,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輸送到施工現場。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,每小時可達數百立方米。無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性。其方法主要用振動搗實,也有的采用離心、擠壓和真空作業等。摻入某些高效減水劑的流態混凝土,則可不振搗。
    4.養護
    養護的目的在于創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、紅外線養護和太陽能養護等。養護經歷的時間稱養護周期。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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