混凝土的性能与分类.docx
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1、编号:时间:2021年x月x日书山有路勤为径,学海无涯苦作舟页码:第31页 共31页混凝土是由胶凝材料、水和粗、细骨料按适当比例配合、拌制成拌合物,经一定时间硬化而成的人造石材。普通混凝土(简称为混凝土)是由水泥、砂、石和水所组成,另外还常加入适量的掺合料和外加剂。在混凝土中,砂、石起骨架作用,称为骨料;水泥与水形成水泥浆,水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙。在硬化前,水泥浆起润滑作用,赋予拌合物一定的和易性,便于施工。水泥浆硬化后,则将骨料胶结为一个坚实的整体。钢筋混凝土(简称RC),是经由水泥、粒料级配、加水拌和而成混凝土,在其中加入一些抗拉钢筋,在经过一段时间的养护,达到建筑设计所需的强度
2、。它应该是人类最早开发使用的复合型材料之一。 钢筋和混凝土是两种全然不同的建筑材料,钢筋的比重大,不仅可以承受压力,也可以承受张力;然而,它的造价高,保温性能很差。而混凝土的比重比较小,它能承受压力,但不能承受张力;它的价格比较便宜,但是却不坚固。而钢筋混凝土的诞生,解决了这两者的缺陷问题,并且保留了它们原来的优点,使得钢筋混凝土成为现代建筑物建造的首选材料。 混凝土的历史 可以追溯到古老的年代。其所用的胶凝材料为粘土、石灰、石膏、火山灰等。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。 18
3、61年钢筋混凝土得到了第一次的应用,首先建造的是水坝、管道和楼板。1875年,法国的一位园艺师蒙耶(18281906年)建成了世界上第一座钢筋混凝土桥。 20世纪初,有人发表了水灰比等学说,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。 随着时代的变迁,技术的进步,“混凝土家族”里也有了新成员的加盟,其中纤维混凝土,无论从抗
4、压强度和价格来看,都具有一定的优势。然而,钢筋混凝土虽然受到“混凝土家族”的竞争影响,其发展的优势也不如从前,但是,在如今的很多领域中,仍能看到它那熟悉的身影。它依旧是坚固耐用的代名词。代表城市形象的高楼大厦,自然少不了钢筋混凝土。高速公路、建筑桥梁、隧道等是钢筋混凝土现代应用的另一方面。然而,钢筋混凝土还有一个更为实用的功能,那就是除险,在处理各类坍塌事故中,使用钢筋混凝土,可以更快的取得关键性的进展,因为有了它的支撑,才能使抢险行动获得控制性成果。因此,从这些方面可以看出,钢筋混凝土在众多建材中,依旧占有一席之地,我们期待,在未来的建筑道路上,钢筋混凝土可以走的更好、更稳。 普通混凝土no
5、rmal concrete 一般指以水泥为主要胶凝材料,与水、砂、石子,必要时掺入化学外加剂和矿物掺合料,按适当比例配合,经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。 混凝土主要划分为两个阶段与状态:凝结硬化前的塑性状态,即新拌混凝土或混凝土拌合物;硬化之后的坚硬状态,即硬化混凝土或混凝土。混凝土强度等级是以立方体抗压强度标准值划分,目前中国普通混凝土强度等级划分为14级:C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75及C80。混凝土,简称为“砼(tng)”:是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用
6、水泥作胶凝材料,砂、石作集料;与水(加或不加外加剂和掺合料)按一定比例配合,经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土,也称普通混凝土,它广泛应用于土木工程。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,集料、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。混凝土的历史混凝土锯片可以追溯到古老的年代,其所用的胶凝材料为粘土、石灰
7、、石膏、火山灰等。自19世纪20 混凝土施工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,有人发表了水灰比等学说,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。 混凝土 - 混凝土的种类按胶凝材料分有:无机
8、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;有机胶结料混凝土,如沥青混凝土、聚合物混凝土等。 按容重分有:重混凝土,容重26005500公斤/立方米甚至更大;普通混凝土,容重2400公斤/立方米左右;轻混凝土,容重为5001900公斤/立方米的轻集料混凝土、多孔混凝土、大孔混凝土等。 按使用功能分主要有: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。 按施工工艺分主要有: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、泵送混凝土等。按配筋方式分有:素(即无筋)混凝土、钢筋混凝土
9、、钢丝网水泥、纤维混凝土、预应力混凝土等。按混凝土拌合物的和易性分有: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。 编辑本段混凝土的原材料水泥、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 各种各样的混凝土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
10、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。 编辑本段混凝土的制备配合比设计制备混凝土时,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 混凝土车 混凝土设备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。 混凝土搅拌机混凝土搅拌机: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
11、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。 输送与灌筑输送与灌筑: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
12、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203C;湿度不低于90。 编辑本段混凝土的性能主要有以下几项: 和易性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 混凝土现场坍落度(毫米)及用维勃仪测定的维勃时间(秒),作为稠度的主要指标。 混凝土输送管 强度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
13、、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。混凝土按标准抗压强度(以边长为150mm的立方体为标准试件,在标准养护条件下养护28天,按照标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度)划分的强度等级,称为标号,分为C10、C15、C20、C25等。 混凝土的抗拉强度仅为其抗压强度的1/131/8。 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。 变形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,应力不变,应变持续增加
14、的现象为徐变,应变不变,应力持续减少的现象为松弛。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。 耐久性在一般情况下,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。抗渗性 、抗冻性 、抗侵蚀性 为混凝土耐久性。 混凝土 - 普通混凝土 编辑本段普通混凝土的结构组成材料与结构普通混凝土是由水泥、粗骨料(碎石或卵石)、细骨料(砂)、外加剂和水拌合,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
15、;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。 主要技术性质混凝土的性质包括混凝土拌合物的和易性、混凝土强度、变形及耐久性等。 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
16、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。 编辑本段混凝土发展前景混凝土是土木工程中用途最广、用量最大的一种建筑材料。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。 现代混凝土的发展方向商品混凝土 摘要 商品混凝土是以集中予拌、远距
17、离运输的方式向施工工地提供现浇混凝土。商品混凝土是现代混 凝土与现代化施工工艺的结合的高科技建材产品,它应包括:大流动性混凝土、流态混凝土、泵送混凝 土、自密实混凝土、防渗抗裂大体积混凝土、高强混凝土和高性能混凝土等。为了使商品混凝土性能稳 定、经济、性价比高,必须严格选择所需的原材料和优化混凝土的配合比。实践证明,现代混凝土配合 比全计算法设计为此提供了简单快捷和可靠的技术途径。 商品混凝土是指以集中搅拌、远距离运输的方式向建筑工地供应一定要求的混凝土。它包 括混合物搅拌、运输、泵送和浇筑等工艺过程。严格地讲商品混凝土是指混凝土的工艺和产品,而不是混凝土的品种,它应包括大流动性混凝土、流态混
18、凝土、泵送 混凝土、高强混凝土、大体积混凝土、防渗抗裂混凝土或高性能混凝土等。因此、商品混凝土是现代混凝土与现代化施工工艺的结合,它的普及程度能代表一个国家 或地区的混凝土施工水平和现代化程度。集中搅拌的商品混凝土主要用于现浇混凝土工程,混凝土从搅拌、运输到浇灌需12h,有时超过2h。因此商品混凝土 搅拌站合理的供应半径应在l0km之内。随着商品混凝土的普及和发展,现浇混凝土成为今后发展方向。在我国许多大城市,如北京、上海、天津、广州、深圳 等,商品混凝土搅拌站都在一百个以上,其规模和工艺水平不亚于发达国家。许多中小城市也在推广应用商品混凝土。 概述流态混凝土用作商品混凝土时,对新拌混凝土的流
19、动性和流动性损失的控制要更严格。因为运距较长,交通堵塞等因素,要求坍落度损失小,2h(有时超 过2h)内混凝土应保持流动性,浇灌时要求泵送。用后掺法虽然能解决坍落度损失和泵送等问题,但是增加了搅拌时间或次数,这样影响商品混凝土的产量,并且 使搅拌操作复杂。即使这样在泵送前掺超塑化剂,在搅拌运输车中快速搅拌3min,也不能充分发挥超塑化剂的分散作用,拌合物均匀性差。因此,至少在我国, 后掺法不易推广,还是采用同掺法好。这就要求研究新的超塑化剂,保证新拌混凝土的流动性保持在2h或2h以上,而不影响硬化混凝土的强度,特别是早期强 度。 我国商品混凝土中,约70是标号C25C40,C50C60 在一些
20、重要工程中应用,个别特殊情况采用C70C80。为了减少水泥用量、改善新拌混凝土的工作性,以及提高硬化混凝土性能,特别是耐久性,应当掺用粉 煤灰。这样在掺1025粉煤灰的情况下,可以减少单位水泥用量1020。计算 表明,基准混凝土中掺20粉煤灰(减少水泥用量10情况 下)可节省能源10。基准混凝土掺超塑化剂(减少水泥用量15时)配制流态混凝土可节省能源15。当粉煤灰和超塑化剂同时掺用时可节省能源 25.5。因此,将粉煤灰和超塑化剂同时掺用配制流态混凝土是最节能的,并且在性能和节能两方面都可得到满意的效果。 流态混凝土由于掺超塑化剂使拌合物流变性得到改善,即屈服值减小、塑性粘度降低和滞后圈变小,因
21、而几乎接近牛顿型流体。这样就增加了流态混凝土的 可泵性。基准混凝土中掺0.40.8(最好是0.75)超塑化剂所得到的流态混凝土,其泵送压力降低25一35。 泵送混凝土在泵压的作用之下,会产生坍落度损失、离析和堵泵现象。关键是通过混凝土配合比和超塑化剂的成分来调整拌合物的均匀性和稳定性、流动性和枯聚 性。在泵送混凝土中,细粉料(0.25mm)的用量应在350400kg/m3之间,水泥用量不得低于250kg/m3,粗集料最大粒径为 25mm或31.5mm。另外,最好掺用粉煤灰,因为粉煤灰在较大降低屈服值的同时,塑性粘度降低小些,这样使拌合物保持一定的粘聚性,提高了稳定性, 从而防止离析和堵泵现象。
22、 流态混凝土主要用于高层建筑的基础、梁、柱、框架、桥梁等现浇混凝土,以及T型接头的整体浇灌。特别是配筋密集、不易振捣或不需振捣(“自坍”或“自流平”)的情况下。 商品混凝土的特点和原材料的选择商品混凝土是以集中搅拌的方式向建筑工地供应一定要求的混凝土。它包括混合物搅拌、运输、泵送和浇筑等工艺过程。商品混凝土在市场竞争中的唯一要求是保证工作性、强度和耐久性的前提下其成本和售价最低。降低成本的技术途径是正确选择原材料和配合比。 1.商品混凝土的特点 (1) 由于是集中搅拌,因此能严格在线控制原材料质量和配合比,能保证混凝土的质量要求; (2) 要求拌合物具有好的工作性,即高流动性、坍落度损失小,不
23、泌水不离析、可泵性好; (3) 经济性, 要求成本低,性能价格比高。 2. 原材料的选择与要求 1). 水泥的选择 通常采用硅酸盐水泥、普硅水泥或矿渣水泥,对水泥的基本要求是: (1). 相同标号时,选择富裕系数大的水泥,因为水泥是使混凝土获得强度的“基础”; (2) 相同强度时选择需水量小的水泥。水泥的标准稠度需水量在2127,在配制混凝土时采用需水量小的水泥可降低水泥用量; (3). 选择C3 S高、C3A低(8)、碱含量低(1),比表面适中(3400cm2/g3600cm2/g)、颗粒级配好的水泥; (4) 合理使用不同标号的水泥。配制C40以下的流态混凝土时应用32.5Mpa普硅水泥;
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