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混凝土

科普小知识2022-09-22 14:46:52
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混凝土,简称“砼”(tong),是由无机胶凝材料(如石灰、石膏、水泥等)和水,或有机胶凝材料(如沥青、树脂等)的胶状物,与集料按一定比例配合搅拌,并在一定温度、湿度条件下养护硬化而成的一种人工复合材料。

1、定义

混凝土,简称“砼”(tong),是由无机胶凝材料(如石灰、石膏、水泥等)和水,或有机胶凝材料(如沥青、树脂等)的胶状物,与集料按一定比例配合搅拌,并在一定温度、湿度条件下养护硬化而成的一种人工复合材料。

水泥混凝土(cementconcrete)又称普通混凝土(ordinaryconcrete),简称混凝土,是以水泥为胶凝材料,砂石为集料加水拌制,经浇注、捣实、养护而成的人造石材,因此工程上常简写为砼。此外普通混凝土出水泥、砂、石、水四种组成材料外,普遍使用化学外加剂(chemicaladmixture,如减水剂、引气剂等)和矿物外加剂(mineraladmixture,如粉煤灰、磨细矿渣微粉等)。

2、历史

1900年,万国博览会上展示了钢筋混凝土在很多方面的使用,在建材领域引起了一场革命。法国工程师艾纳比克1867年在巴黎博览会上看到莫尼尔用铁丝网和混凝土制作的花盆、浴盆、和水箱后,受到启发,于是设法把这种材料应用于房屋建筑上。1879年,他开始制造钢筋混凝土楼板,以后发展为整套建筑使用由钢筋箍和纵向杆加固的混凝土结构梁。仅几年后,他在巴黎建造公寓大楼时采用了经过改善迄今仍普遍使用的钢筋混凝土主柱、横梁和楼板。1884年德国建筑公司购买了莫尼尔的专利,进行了第一批钢筋混凝土的科学实验,研究了钢筋混凝土的强度、耐火能力。钢筋与混凝土的粘结力。1887年德国工程师科伦首先发表了钢筋混凝土的计算方法;英国人威尔森申请了钢筋混凝土板专利;美国人海厄特对混凝土横梁进行了实验。1895年——1900年,法国用钢筋混凝土建成了第一批桥梁和人行道。1918年艾布拉姆发表了著名的计算混凝土强度的水灰比理论。钢筋混凝土开始成为改变这个世界景观的重要材料。

混凝土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(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。

2000年美国混凝土学会(ACI)战略开发委员会指出“混凝土是世界上应用最广的人造产品,是仅次于水、应用最广的物质”。

3、分类

混凝土品种繁多,其分类方法也不相同,一般按胶凝材料、集料、施工工艺、配筋方式、用途以及性能分类。

按胶凝材料

1)无机胶凝材料混凝土,无机胶凝材料混凝土包括水泥类混凝土(一硅酸盐水泥及其他各种水泥为胶凝材料,如硅酸盐混凝土)

石灰类混凝土(以石灰、天然水泥、火山灰等活性硅酸盐、铝酸盐余小时会的混合物为胶凝材料,如硅酸盐水泥、普通水泥,矿渣水泥,粉煤灰水泥、火山灰质水泥、早强水泥混凝土等);钙铝混凝土(如高铝水泥、纯铝酸盐水泥、喷射水泥,超速硬水泥混凝土等);石膏混凝土(以天然石膏及工业废料石膏为胶凝材料,可做小砌块及内隔墙等制品);镁质水泥混凝土;硫磺混凝土(硫酸加热融化,然后冷却硬化,可做粘结剂及低温防腐层);水玻璃氟硅酸钠混凝土(以钠水玻璃或钾水玻璃为胶凝材料,可做耐酸结构);金属混凝土(用金属代替水泥作胶结材料)等。

2)有机胶凝材料混凝土。有机胶凝材料混凝土主要有沥青混凝土(用天然或人造沥青为胶凝材料,可做路面及耐酸碱地面)和聚合物水泥混凝土(以水泥为主要胶凝材料,掺入少量乳胶或水溶性树脂)、树脂混凝土(以聚酯树脂、环氧树脂、尿醛树脂等为胶结料)、聚合物浸渍混凝土(以低粘度的聚合物单体浸渍水泥混凝土,然后以热催化法货辐射法处理,使单体在混凝土孔隙中聚合)等。此外,无机与有机复合的胶体材料混凝土,还可以分聚合物水泥混凝土和聚合物辑靛混凝土。

按集料

混凝土按照集料的大小可分为:重混凝土、普通混凝土、轻质混凝土。这三种混凝土不同之处就是骨料的不同。

重混凝土是表观密度大于2500公斤/立方米,用特别密实和特别重的集料制成的。如重晶石混凝土、钢屑混凝土等,它们具有不透x射线和γ射线的性能;常由重晶石和铁矿石配制而成。

普通混凝土即是我们在建筑中常用的混凝土,表观密度为1950~2500Kg/立方米,主要以砂、石子为主要集料配制而成,是土木工程中最常用的混凝土品种。

轻质混凝土是表观密度小于1950公斤/立方米的混凝土。它又可以分为三类:

1.轻集料混凝土,其表观密度在800~1950公斤/立方米,轻集料包括浮石、火山渣、陶粒、膨胀珍珠岩、膨胀矿渣、矿渣等。

2.多空混凝土(泡沫混凝土、加气混凝土),其表观密度是300~1000公斤/立方米。泡沫混凝土是由水泥浆或水泥砂浆与稳定的泡沫制成的。加气混凝土是由水泥、水与发气剂制成的。

3.大孔混凝土(普通大孔混凝土、轻骨料大孔混凝土),其组成中无细集料。普通大孔混凝土的表观密度范围为1500~1900公斤/立方米,是用碎石、软石、重矿渣作集料配制的。轻骨料大孔混凝土的表观密度为500~1500公斤/立方米,是用陶粒、浮石、碎砖、矿渣等作为集料配制的。

按施工工艺

按照施工工艺分为现浇混凝土和预制混凝土:

1)现浇类:普通现浇混凝土(用一般先交工艺施工的塑性混凝土)、真空吸水混凝土(用真空泵将混凝土中多余的水分吸出,从而提高其密实度的一种工艺)、灌浆混凝土(先铺好粗集料,然后强制注入水泥砂浆的混凝土)、喷射混凝土(用压缩空气喷射施工的混凝土)、泵送混凝土(用混凝凝土泵输送和较广的流动性混凝凝土)。

2)预制类:振压混凝土、挤压混凝土、离心混凝土、预应力混凝土等。

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