由胶凝材料将骨料(又称集料)胶结成的复合固体材料的总称。因其组织结构类似某些天然岩石,又称人造石。它是一种用途极广的建筑材料。按胶凝材料分类有:水泥混凝土、沥青混凝土、硅酸盐混凝土及聚合物混凝土等
由胶凝材料将骨料(又称集料)胶结成的复合固体材料的总称。因其组织结构类似某些天然岩石,又称人造石。它是一种用途极广的建筑材料。按胶凝材料分类有:水泥混凝土、沥青混凝土、硅酸盐混凝土及聚合物混凝土等;按容重(公斤/米3)分类有:特重混凝土(大于2700公斤/米3)、重混凝土(1900~2600公斤/米3)和轻混凝土(小于1900公斤/米3)等;按功能分类有:水工混凝土、道路混凝土、耐火混凝土、耐酸混凝土以及防射线混凝土等;按工艺分类有:碾压混凝土、喷射混凝土及泵送混凝土等;此外,还可按混凝土的结构、性能等进行分类。现今应用最广的是由水泥、砂、石和水配制,容重在2100~2600公斤/米3的普通混凝土。
普通混凝土 简称混凝土,其中水泥和水形成水泥浆;砂石为骨料,其中砂称细骨料,石子称粗骨料。水泥浆包裹骨料表面并填充其间空隙;在硬化前起粘聚、润滑作用,使混凝土拌和物易于拌和、浇灌和密实;在硬化后形成水泥石,并把骨料胶结成一整体。骨料一般约占混凝土总体的3/4,起骨架作用,并减少混凝土因水泥硬化、干缩湿胀而引起的体积变化。为改善混凝土的性能,提高混凝土的技术经济效果,往往还掺入少量(一般在水泥重量的5%以下)外加剂和适量混合材料(如粉煤灰等)。外加剂掺量少而效果显著,且使用方便,已日益成为混凝土中水泥、砂、石和水以外的第五种成分。组成材料的物理、化学性质,影响着混凝土的性能(见混凝土原材料)。硬化后的混凝土,具有毛细管孔隙结构的特点,孔隙率一般不少于8~10%。
混凝土原料丰富,工艺简单,适应性强,耐久,防火,以及维修费少、能耗低;缺点是抗拉强度低,性脆、易裂,比强度低。在混凝土中配置钢筋、钢丝网或纤维,制成加筋混凝土,可适当弥补上述缺陷,扩大使用范围。获得优质经济的混凝土,取决于原材料选择,配合比设计,以及施工质量控制。
混凝土的工作性,又称混凝土的和易性,指混凝土拌和物在施工过程中(搅拌、运输、浇灌及捣实)保持均匀密实而不分层、离析的性能。它综合反映了拌和物的流动性、粘聚性、保水性和易密性。常用坍落度(标准圆台形混凝土拌和物试样下坍的厘米数)作为流动性指标。坍落度小于1厘米的混凝土拌和物,常用维勃稠度或工作度(标准圆台形混凝土拌和物试样在维勃稠度仪中振平所需时间的秒数)作为工作性指标。坍落度为零的称干硬性混凝土。拌和物中水泥浆的含量与稠度、含砂率、原材料以及外加剂的品种与质量等,均会影响混凝土的工作性。
混凝土的强度,一般指抗压强度,是混凝土最重要的性质,通过标准试块进行测定。标准试块:中国采用边长200毫米的立方体,苏联、英国等采用边长150毫米的立方体;美国、日本等采用直径150毫米、高300毫米的圆柱体。混凝土的其它强度,远比抗压强度低。抗弯强度约为抗压强度的1/5~1/8;直接抗剪强度约为抗压强度的1/4~1/6;抗拉强度只有抗压强度的1/9~1/15。按规定方法制取的标准试块、在标准条件(温度20±3℃,相对湿度90%以上)下养护、龄期(从加水拌合成型起至强度测试止的天数)28天的抗压强度而划分的等级称为混凝土标号。中国分200、250、300、400、500及600等标号。决定混凝土强度的主要因素是水泥标号和水灰比(拌合物中拌合水与水泥用量的重量比)。在原材料及试验条件一定时,混凝土的强度与灰水比(水灰比的倒数)之间有如下线性关系
R28=ARc(c/w-B)
式中 R28为混凝土龄期28天的抗压强度(帕);Rc为水泥标号(帕);c/w为灰水比;系数A=0.44~0.52、B=0.46~0.67,视原材料的品种、质量而定。只要混凝土保持潮湿状态,其强度将随龄期增加而增长。一般在最初7~14天内增长较快,以后逐渐减慢,28天后更缓,但强度增长过程可延续数十年之久。提高养护温度,可使强度增长加快。
混凝土的弹性模量,随标号增高而增大,一般为1.50~3.65×155帕。混凝土的抗裂性,通常以极限拉伸值作为指标。
混凝土的耐久性,指混凝土抵抗随时间而引起性能与状态改变的能力。通常包括抗渗性,抗冻性、抗、磨性以及抗侵蚀性等。合理选择原材料,严格控制水灰比,掺用适当的外加剂(特别是引气剂),改善骨料级配,加强施工质量控制,以及采用表面防护处理等,可提高混凝土的耐久性,一般可耐久50~100年。
为使混凝土达到预期的强度和保证质量,必须设计混凝土配合比,并提供适当的温、湿度条件进行养护(见混凝土配合比、混凝土养护)。
其它品种混凝土 沥青混凝土主要用于铺筑路面、防渗墙及护坡等(见沥青混凝土)。硅酸盐混凝土是以粉状硅质材料和石灰为胶凝材料,必要时加少量石膏,经常压或高压蒸汽养护,生成以水化硅酸钙为主要产物的混凝土。主要用于制作墙板、砌块以及加气混凝土制品等。聚合物混凝土是一种有机、无机复合的新型混凝土,具有高强、耐蚀、耐磨以及粘结力强的特点。按其组成及制作工艺又分为:①聚合物浸渍混凝土(PIC),将已硬化的混凝土(基材)经干燥后浸入有机单体,然后用加热或幅射等方法,使混凝土孔隙中的单体聚合而成;②聚合物水泥混凝土(PCC),以聚合物(或单体)和水泥共同作为胶凝材料的一种聚合物混凝土。③聚合物胶结混凝土(PC),又称树脂混凝土,以树脂(或单体)代替水泥作为胶凝材料的一种聚合物混凝土。
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