混凝土 （建筑材料）
更新時(shí)間：2020-12-16 16:00:17 字號(hào)：T|T
混凝土，簡(jiǎn)稱為"砼（tóng）"：是指由膠凝材料將集料膠結(jié)成整體的工程復(fù)合材料的統(tǒng)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(jiǎn)稱為"砼（tóng）"：是指由膠凝材料將集料膠結(jié)成整體的工程復(fù)合材料的統(tǒng)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(jīng)攪拌而得的水泥混凝土，也稱普通混凝土，它廣泛應(yīng)用于土木工程。
定義編輯
混凝土是當(dāng)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(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(yǎng)護(hù)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(qiáng)度高，耐久性好，強(qiáng)度等級(jí)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(jī)械工業(yè)，海洋的開(kāi)發(fā)，地?zé)峁こ痰?，混凝土也是重要的材料?/span>
發(fā)展歷史編輯
考古人員發(fā)現(xiàn)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(nóng)業(yè)，飼養(yǎng)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(shè)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(huì)簡(jiǎn)單的搭建屋舍，事實(shí)證明，當(dāng)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(nèi)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(cè)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(guó)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(guó)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(shè)法把這種材料應(yīng)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(jié)構(gòu)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(guó)建筑公司購(gòu)買了莫尼爾的專利，進(jìn)行了******批鋼筋混凝土的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，研究了鋼筋混凝土的強(qiáng)度、耐火能力。鋼筋與混凝土的粘結(jié)力。1887年德國(guó)工程師科倫首先發(fā)表了鋼筋混凝土的計(jì)算方法；英國(guó)人威爾森申請(qǐng)了鋼筋混凝土板專利；美國(guó)人海厄特對(duì)混凝土橫梁進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。1895年——1900年，法國(guó)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(jì)算混凝土強(qiáng)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(jì)20年代出現(xiàn)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(qiáng)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(jī)膠凝材料）。
20世紀(jì)初，有人發(fā)表了水灰比等學(xué)說(shuō)，初步奠定了混凝土強(qiáng)度的理論基礎(chǔ)。以后，相繼出現(xiàn)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(yīng)用減水劑，并出現(xiàn)了高效減水劑和相應(yīng)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(xiàn)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(xiàn)代測(cè)試技術(shù)也越來(lái)越多地應(yīng)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(cè)定和表示拌合物和易性的方法和指標(biāo)很多，中國(guó)主要采用截錐坍落筒測(cè)定的坍落度（毫米）及用維勃儀測(cè)定的維勃時(shí)間（秒），作為稠度的主要指標(biāo)。
強(qiáng)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(yīng)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(yǎng)護(hù)，都直接影響混凝土的強(qiáng)度?；炷涟礃?biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度（以邊長(zhǎng)為150mm的立方體為標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)28天，按照標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的具有95%******率的立方體抗壓強(qiáng)度）劃分的強(qiáng)度等級(jí)，稱為標(biāo)號(hào)，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(jí)?；炷恋目估瓘?qiáng)度僅為其抗壓強(qiáng)度的1/10～1/20。提高混凝土抗拉、抗壓強(qiáng)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(zhǎng)期荷載作用下，應(yīng)力不變，應(yīng)變持續(xù)增加的現(xiàn)象為徐變，應(yīng)變不變，應(yīng)力持續(xù)減少的現(xiàn)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，稱為收縮。
硬化混凝土的變形來(lái)自兩方面：環(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(fù)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(qū)，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(duì)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?jié)B性和耐蝕性?？?jié)B性 、抗凍性 、抗侵蝕性 為混凝土耐久性。
組成材料與結(jié)構(gòu)
普通混凝土是由水泥、粗骨料（碎石或卵石）、細(xì)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(xì)骨料表面并填充骨料間的空隙。水泥漿體在硬化前起潤(rùn)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(jié)在一起，形成堅(jiān)強(qiáng)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(qiáng)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(shí)的混凝土的性能。和易性是一項(xiàng)綜合技術(shù)指標(biāo)，包括流動(dòng)性（稠度）、粘聚性和保水性三個(gè)主要方面。
強(qiáng)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?qiáng)度包括抗壓、抗拉、抗剪、抗彎、抗折及握裹強(qiáng)度。其中以抗壓強(qiáng)度******，抗拉強(qiáng)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(nèi)部易產(chǎn)生化學(xué)收縮而引起微細(xì)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(zhǎng)期保持強(qiáng)度和外觀完整性的能力。包括混凝土的抗凍性、抗?jié)B性、抗蝕性及抗碳化能力等。
分類編輯
按膠凝材料分類
①無(wú)機(jī)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(jī)膠結(jié)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(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射線和γ射線的性能。
普通混凝土即是我們?cè)诮ㄖ谐Ｓ玫幕炷粒碛^密度為1950～2500Kg/ ，集料為砂、石。
輕質(zhì)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(wěn)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(xì)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(jié)構(gòu)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(wú)筋）混凝土、鋼筋混凝土、鋼絲網(wǎng)水泥、纖維混凝土、預(yù)應(yīng)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(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(shè)計(jì)
制備混凝土?xí)r，首先應(yīng)根據(jù)工程對(duì)和易性、強(qiáng)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(dá)到經(jīng)濟(jì)適用的目的?；炷僚浜媳鹊脑O(shè)計(jì)通常按水灰比法則的要求進(jìn)行。材料用量的計(jì)算主要用假定容重法或******體積法。
2.混凝土攪拌機(jī)
混凝土攪拌機(jī)：根據(jù)不同施工要求和條件，混凝土可在施工現(xiàn)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(jī)；流動(dòng)性較小或干硬性混凝土宜用強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌。攪拌前應(yīng)按配合比要求配料，控制稱量誤差。投料順序和攪拌時(shí)間對(duì)混凝土質(zhì)量均有影響，應(yīng)嚴(yán)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(yùn)輸機(jī)或攪拌運(yùn)輸車輸送到施工現(xiàn)場(chǎng)。其灌筑方式可用人工或借助機(jī)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(dá)數(shù)百立方米。無(wú)論是混凝土現(xiàn)澆工程，還是預(yù)制構(gòu)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(yǎng)護(hù)
養(yǎng)護(hù)的目的在于創(chuàng)造適當(dāng)?shù)臏貪穸葪l件，******或加速混凝土的正常硬化。不同的養(yǎng)護(hù)方法對(duì)混凝土性能有不同影響。常用的養(yǎng)護(hù)方法有自然養(yǎng)護(hù)、蒸汽養(yǎng)護(hù)、干濕熱養(yǎng)護(hù)、蒸壓養(yǎng)護(hù)、電熱養(yǎng)護(hù)、紅外線養(yǎng)護(hù)和太陽(yáng)能養(yǎng)護(hù)等。養(yǎng)護(hù)經(jīng)歷的時(shí)間稱養(yǎng)護(hù)周期。為了便于比較，規(guī)定測(cè)定混凝土性能的試件必須在標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。中國(guó)采用的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件是：溫度為20±2°C；濕度不低于95%。
