混泥土發(fā)展與未來

1、.昆明理工大學(xué)建筑工程學(xué)院：.；混泥土構(gòu)造設(shè)計(jì)原理題 目：混凝土的開展與未來科 目：混泥土構(gòu)造設(shè)計(jì)原理專 業(yè)：土木工程班 級(jí)：072土木學(xué) 號(hào)：202131003908姓 名：古 學(xué) 斌混凝土的開展與未來 混凝土，簡(jiǎn)稱為“砼tng：是指由膠凝資料將集料膠結(jié)成整體的工程復(fù)合資料的統(tǒng)稱。通常講的混凝土一詞是指用水泥作膠凝資料，砂、石作集料；與水加或不加外加劑和摻合料按一定比例配合，經(jīng)攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)而得的水泥混凝土，也稱普通混凝土，它廣泛運(yùn)用于土木工程。 混凝土也稱砼，是當(dāng)代最主要的土木工程資料之一。它是由膠結(jié)資料，骨料和水按一定比例配制，經(jīng)攪拌振搗成型，在一定條件下養(yǎng)護(hù)而成的人造石材?；炷辆哂?/p>

2、原料豐富，價(jià)錢低廉，消費(fèi)工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，因此使其用量越來越大；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，使其運(yùn)用范圍出非常廣泛，不僅在各種土木工程中運(yùn)用，就是造船業(yè)，機(jī)械工業(yè)，海洋的開發(fā)，地?zé)峁こ痰?，混凝土也是重要的資料。(一)混凝土的開展歷史混凝土鋸片可以追溯到古老的年代，其所用的膠凝資料為粘土、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求的強(qiáng)度和耐久性，而且原料易得，造價(jià)較低，特別是能耗較低，因此用途極為廣泛見無(wú)機(jī)膠凝資料。20世紀(jì)初，有人發(fā)表了水灰比等學(xué)說，初步奠定了混凝土強(qiáng)度的實(shí)際根底。以后，相繼出現(xiàn)了輕集料混凝土、加氣混

3、凝土及其他混凝土，各種混凝土外加劑也開場(chǎng)運(yùn)用。60年代以來，廣泛運(yùn)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；高分子資料進(jìn)入混凝土資料領(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)也越來越多地運(yùn)用于混凝土資料科學(xué)的研討。 混凝土的原資料水泥、石灰、石膏等無(wú)機(jī)膠凝資料與水拌和使混凝土拌合物具有可塑性；進(jìn)而經(jīng)過化學(xué)和物理化學(xué)作用凝結(jié)硬化而產(chǎn)生強(qiáng)度。普通說來，飲用水都可滿足混凝土拌和用水的要求。水中過量的酸、堿、鹽和有機(jī)物都會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生有害的影響。集料不僅有填充作用，而且對(duì)混凝土的容重、強(qiáng)度和變形等性質(zhì)有重要影響。為改善混凝土的某些性質(zhì)，可參與外加劑。由于摻用外加劑

4、有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，它日益成為混凝土不可短少的組分。為改善混凝土拌合物的和易性或硬化后混凝土的性能,節(jié)約水泥,在混凝土攪拌時(shí)也可摻入磨細(xì)的礦物資料摻合料。它分為活性和非活性兩類。摻合料的性質(zhì)和數(shù)量，影響混凝土的強(qiáng)度、變形、水化熱、抗?jié)B性和顏色等。混凝土的性能1、和易性 ：混凝土拌合物最重要的性能。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。2、強(qiáng)度：混凝土硬化后的最重要的力學(xué)性能，是指混凝土抵抗壓、拉、彎、剪等應(yīng)力的才干。水灰比、水泥種類和用量、集料的種類和用量以及攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)，都直接影響混凝土的強(qiáng)度。3、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

5、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)變繼續(xù)添加的景象為徐變,應(yīng)變不變,應(yīng)力繼續(xù)減少的景象為松弛。由于水泥水化、水泥石的碳化和失水等緣由產(chǎn)生的體積變形，稱為收縮。4、耐久性 ：在普通情況下，混凝土具有良好的耐久性。但在冰冷地域，特別是在水位變化的工程部位以及在飽水形狀下遭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。普通混凝土的構(gòu)造1組成資料與構(gòu)造普通混凝土是由水泥、粗骨料碎石或卵石、

6、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；水泥和水構(gòu)成水泥漿，包裹在粗細(xì)骨料外表并填充骨料間的空隙。水泥漿體在硬化前起光滑作用，使混凝土拌合物具有良好任務(wù)性能，硬化后將骨料膠結(jié)在一同，構(gòu)成堅(jiān)強(qiáng)的整體。2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。和易性又稱任務(wù)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，以保證獲得均勻密實(shí)的混凝土的性能。和易性是一項(xiàng)綜合技術(shù)目的，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才干?；炷翉?qiáng)度包括抗壓

7、、抗拉、抗剪、抗彎、抗折及握裹強(qiáng)度。其中以抗壓強(qiáng)度最大，抗拉強(qiáng)度最小。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)裂痕?；炷聊途眯允侵富炷猎趯?shí)踐運(yùn)用條件下抵抗各種破壞要素作用，長(zhǎng)期堅(jiān)持強(qiáng)度和外觀完好性的才干。包括混凝土的抗凍性、抗?jié)B性、抗蝕性及抗碳化才干等。(二)混凝土未來前景混凝土是土木工程中用途最廣、用量最大的一種建筑資料。按預(yù)定性能設(shè)計(jì)和制造混凝土，研制輕質(zhì)，高強(qiáng)度，多功能的混凝土新種類。利用現(xiàn)代新技術(shù)、大力開展新工藝、新設(shè)備；廣泛利用工業(yè)廢渣作原資料等，都是今后需求不斷

8、處理的課題?，F(xiàn)代混凝土的開展方向商品混凝土商品混凝土是以集中予拌、遠(yuǎn)間隔 運(yùn)輸?shù)姆绞较蚴┕すさ靥峁┈F(xiàn)澆混凝土。商品混凝土是現(xiàn)代混凝土與現(xiàn)代化施工工藝的結(jié)合的高科技建材產(chǎn)品，它應(yīng)包括：大流動(dòng)性混凝土、流態(tài)混凝土、泵送混凝土自密實(shí)混凝土、防滲抗裂大體積混凝土、高強(qiáng)混凝土和高性能混凝土等。為了使商品混凝土性能穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、性價(jià)比高，必需嚴(yán)厲選擇所需的原資料和優(yōu)化混凝土的配合比。商品混凝土的特點(diǎn)：(1) 由于是集中攪拌，因此能嚴(yán)厲在線控制原資料質(zhì)量和配合比，能保證混凝土的質(zhì)量要求； (2) 要求拌合物具有好的任務(wù)性，即高流動(dòng)性、坍落度損失小，不泌水不離析、可泵性好； (3) 經(jīng)濟(jì)性, 要求本錢低，性能價(jià)

9、錢比高。 環(huán)保建筑資料-加氣混凝土的出現(xiàn)由于加氣混凝土具有保溫節(jié)能隔熱、隔音、防輻射等特點(diǎn)，如今加氣混凝土設(shè)備價(jià)錢降低，加氣混凝土消費(fèi)原資料的不斷利用，很多建筑行業(yè)開場(chǎng)運(yùn)用這種新型環(huán)保建材，未來加氣混凝土必將成為環(huán)保建筑資料的首選。 “調(diào)和世紀(jì)將節(jié)能和環(huán)保貫穿于整個(gè)社區(qū)建立和維護(hù)中，建筑用磚采用綠色環(huán)保加氣混凝土磚。加氣混凝土是一種輕質(zhì)多孔的新型建筑資料，它具有分量輕、保溫隔熱性能好、強(qiáng)度高、抗震性能好、隔音性能好、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)。由于加氣混凝土砌塊分量只相當(dāng)于粘土磚和灰砂磚的1/3、普通混凝土的1/5，大大減輕了建筑體的自重，從而提高建了筑物的抗震性能。 從構(gòu)造可知，加氣混凝土的內(nèi)部構(gòu)造像面包

10、一樣，均勻地分布著大量的封鎖氣孔，因此具有普通建筑資料所不具有的吸音性能。輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土的出現(xiàn)在現(xiàn)代的高層建筑中，高強(qiáng)混泥土起到及其重要的作用。很好的利用高強(qiáng)混泥土要很精心的配置其成分，成分的比例決議了高強(qiáng)混泥土的耐性和接受力。 (1).高強(qiáng)混泥土的特點(diǎn)：滿足了高層建筑及特殊構(gòu)造的受力和運(yùn)用要求，在高層建筑中可顯著減少構(gòu)造截面尺寸，增大工程的運(yùn)用面積與有效空間；加快施工進(jìn)度，保證工程質(zhì)量以及節(jié)約用水、鋼材，工程本錢低。高強(qiáng)混凝土是具有富配合比，低水灰比特點(diǎn)，而且高效減少劑，是配制高強(qiáng)混凝土必不可少的組成部分。由于高強(qiáng)混凝土坍落度損失快，要求在施工中從攪拌運(yùn)輸?shù)綕仓鳝h(huán)節(jié)要緊扣，在短時(shí)間內(nèi)完成。

11、高強(qiáng)混凝土拌合物特點(diǎn)是粘性大，骨料不易離析，泌水量少。 (2).高強(qiáng)混泥土的運(yùn)用：高層建筑，高層建筑中采用高強(qiáng)混凝土可以大幅度減少底層混凝土柱子的截面尺寸，擴(kuò)展柱網(wǎng)間距，擴(kuò)展空間，增大建筑運(yùn)用面積。上下柱子采用不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土有利于一致柱子尺寸和模板規(guī)格，方便施工，節(jié)約周轉(zhuǎn)耗材的投入，并可利用高強(qiáng)混凝土的早強(qiáng)特點(diǎn)加快施工進(jìn)度。高強(qiáng)混凝土還因徐變小，彈性模量高，可以減少柱子的緊縮量和添加構(gòu)造剛度。這對(duì)高層建筑來源是非常重要的。高強(qiáng)混凝土有較強(qiáng)的抵抗化學(xué)物質(zhì)腐蝕才干，耐久性優(yōu)良，所以儲(chǔ)存某些化學(xué)物品的倉(cāng)庫(kù)，周圍大氣中含有較多鹽份的工程建筑物，以及直接遭到侵蝕性物質(zhì)作用或機(jī)械磨損的廠房、車庫(kù)等地面

12、構(gòu)件均宜運(yùn)用高強(qiáng)混凝土。 (3).高強(qiáng)混泥土的原資料：水泥。配制高強(qiáng)混凝土宜選用不低于42.5或42.5R的普通硅酸鹽水泥。對(duì)于C50級(jí)混凝土在實(shí)驗(yàn)確認(rèn)水泥的出廠強(qiáng)度系數(shù)大于1.13，且有足夠的富余強(qiáng)度時(shí)，也可采用32.5或32.5R級(jí)普通硅酸鹽水泥。水泥的比外表積通常在25003500cm2/g左右，將水泥二次磨細(xì)可以提高混凝土強(qiáng)度，但這種方法普通不宜采用，由于能導(dǎo)致過量的水化熱，而且后期強(qiáng)度很少添加。盡能夠減少混凝土中的水泥用量并外加礦物摻合料應(yīng)是配制高強(qiáng)混北凝土的一個(gè)重要原那么。骨料。高強(qiáng)混凝土對(duì)細(xì)骨料的要求比較普通，但其中的粘土及云母含量應(yīng)盡量的低。粘土不但降低強(qiáng)度，并使拌料的需水量添

13、加。細(xì)骨料宜選用質(zhì)地鞏固，級(jí)配良好的河砂或人工砂。粗骨料:粗骨料的性能對(duì)高強(qiáng)混凝土的抗壓強(qiáng)度及彈性模量起到?jīng)Q議性的作用,假設(shè)粗骨料的強(qiáng)度缺乏，其它提高混凝土強(qiáng)度的手段都將起不到任何作用。粗骨料應(yīng)選用質(zhì)地鞏固,級(jí)配良好的石灰?guī)r、花崗巖、輝綠巖等碎石或碎卵石。纖維混凝土的出現(xiàn)抗裂纖維有好幾種，如碳纖維、鋼纖維、杜拉斯纖維。稱號(hào)各不一樣，貴賤各不一樣，適用范圍也各不一樣。目前，正在逐漸推行中，前景很好，現(xiàn)實(shí)有一些困難。設(shè)計(jì)院的圖紙上要用，他就好賣。粉煤灰大砌塊的外墻抹灰用抗裂纖維效果很好。80年代以來美國(guó)合成資料化學(xué)工業(yè)消費(fèi)了一種纖維絲(稱FIBERMESH)，并將其運(yùn)用于混凝土建筑物，經(jīng)過大量資料

14、性能和工程構(gòu)造實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)已得到廣泛運(yùn)用。對(duì)加強(qiáng)混凝土早期抗拉強(qiáng)度，防止早期由沉陷、水化熱、干縮而產(chǎn)生的內(nèi)蘊(yùn)微裂紋，減少表現(xiàn)裂痕和開裂寬度，加強(qiáng)混凝土的防滲性能、抗磨損抗沖擊性能及加強(qiáng)構(gòu)造整體性有顯著作用。1.混凝土的非構(gòu)造性裂痕混凝土出現(xiàn)裂痕，長(zhǎng)期以來以為是一種正常的景象，并以為不影響其運(yùn)用。當(dāng)混凝土應(yīng)力超越其強(qiáng)度時(shí)就出現(xiàn)裂痕。由外力所產(chǎn)生應(yīng)力而引起的裂痕可用提高混凝土鋪砌面、板墻構(gòu)造的構(gòu)造強(qiáng)度加以補(bǔ)償。然而由混凝土本身收縮引起的內(nèi)蘊(yùn)應(yīng)力長(zhǎng)期以來是一個(gè)需加控制 的問題。塑性收縮裂痕普通貫穿整個(gè)構(gòu)件或板塊，使混凝土到達(dá)其設(shè)計(jì)強(qiáng)度前就構(gòu)成薄弱面而降低其整體性。2.微觀補(bǔ)強(qiáng)的現(xiàn)代技術(shù)為防止混凝土外表裂

15、痕，常運(yùn)用鋼絲網(wǎng)，這總是擔(dān)憂它們的位置能否正確或已挪動(dòng)，給施工添加難度。而現(xiàn)今開發(fā)的聚丙烯纖維混凝土，是一種極為高級(jí)的在混凝土塑性和硬化過程中對(duì)其進(jìn)展補(bǔ)強(qiáng)的現(xiàn)代新技術(shù)。合成資料纖維絲是一種惰性資料，并不影響混凝土的成型特性，它能順應(yīng)多種外表處置工藝，如壓實(shí)成型、手抹刀擠抹、動(dòng)力抹壓、外表涂層處置、涂顏色、干刷、參與液體早強(qiáng)硬化劑和加氣劑等。纖維混凝土不會(huì)生銹和外表有銹蝕污點(diǎn)，合成纖維絲不腐蝕和耐酸堿。在通常纖維用量下新穎混凝土粘滯性亦即振動(dòng)時(shí)的和易性好，不因參與纖維而影響其和易性。纖維不對(duì)水泥的化學(xué)水解作用產(chǎn)生任何影響，它完全是純力學(xué)作用改善其任務(wù)和力學(xué)性能。預(yù)先參與的纖維，在中心混凝土工廠或

16、混凝土攪拌卡車上按規(guī)定時(shí)間和速度拌合，卸料后纖維都能均勻分布于混凝土中，攪拌過度也不會(huì)改動(dòng)其任務(wù)性能。3.纖維束-先進(jìn)的混凝土技術(shù)美國(guó)消費(fèi)合成資料纖維束的公司FIBERMESH在全世界范圍實(shí)施一項(xiàng)延續(xù)的研討方案，以推進(jìn)纖維束用于混凝土構(gòu)造，在一些著名的大學(xué)和研討機(jī)構(gòu)進(jìn)展的研討有：塑性裂痕、沖擊 實(shí)驗(yàn)、撓曲強(qiáng)度、靜載強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)、耐久性、噴漿、氯離子穿透性、鋼筋腐蝕、疲勞強(qiáng)度、抗磨損、受拉應(yīng)力應(yīng)變、流變性能、裂痕寬度、粘結(jié)性能、抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)、泌水性、抗震實(shí)驗(yàn) 、抗凍性、稠度、石油反響、耐久級(jí)別。纖維束是專為開展新型混凝土而消費(fèi)的合成資料產(chǎn)品。合成資料工業(yè)和混凝土技術(shù)工程師們嚴(yán)密協(xié)作以開展新型混凝土、

17、灰漿、砂漿和澆筑制品的研討和消費(fèi)，這為合成資料在混凝土工業(yè)中的運(yùn)用提供了可靠的技術(shù)保證。根據(jù)實(shí)驗(yàn)研討和運(yùn)用實(shí)際，纖維混凝土有以下優(yōu)點(diǎn)。3.1減少塑性裂痕和混凝土的浸透性實(shí)驗(yàn)闡明，摻加合成資料纖維的混凝土，明顯添加了混凝土早期抗收縮裂痕和震動(dòng)引起 裂痕的才干。參與量為0.9kg/m3聚丙烯纖維增大了抗拉強(qiáng)度，這一點(diǎn)特別重要。由于大部分混凝土裂痕在澆筑后第一個(gè)24h內(nèi)產(chǎn)生，這時(shí)混凝土最敏感產(chǎn)生震動(dòng)裂痕、收縮裂痕和沉陷裂痕。早期裂痕一旦發(fā)生，會(huì)添加混凝土的浸透性，并使混凝土暴露于易損傷環(huán)境的外表添加，這使混凝土早期老化,并縮短其運(yùn)用壽命。 對(duì)素混凝土和參與不同量纖維的補(bǔ)強(qiáng)混凝土試件的浸透性進(jìn)展比較，

18、由浸透量闡明，在摻加量為9593kg/m3時(shí)，浸透系數(shù)減少3344，而摻加量為1.186 kg/m3時(shí)，浸透系數(shù)減少高達(dá)79。3.2加強(qiáng)抗磨損才干運(yùn)用美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)所采用的混凝土或砂漿外表抗磨損實(shí)驗(yàn)(轉(zhuǎn)動(dòng)切削法)方法，以評(píng)價(jià)其抗磨損性能。其結(jié)果闡明，根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)切削實(shí)驗(yàn)法纖維混凝土加強(qiáng)抗磨損才干105。運(yùn)用纖維后添加的粗糙度，將使混凝土在同樣外露外表磨損實(shí)驗(yàn)條件下，抗磨損才干添加1倍 。也曾與挪威高速公路實(shí)驗(yàn)室協(xié)作進(jìn)展抗磨損實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)在挪威有釘帽的輪胎測(cè)試混凝土磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)展。其結(jié)果闡明，C75有纖維的混凝土試樣比無(wú)纖維的對(duì)比試樣，其抗磨 損才干添加52，而其試件磨損損失量少34.4。C50纖

19、維混凝土試樣，水泥用量雖少，但所顯示比C75對(duì)比試樣的抗磨損才干添加20，而其資料磨損損失量少17.2。3.3靜載實(shí)驗(yàn)闡明可替代焊接鋼絲網(wǎng)此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的目的是在大比尺下比較摻加建議用量纖維混凝土板和素混凝土板的撓曲變形和強(qiáng)度，以及由于控制干縮裂痕而配有鋼絲網(wǎng)的板的比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果指出，纖維摻量為0.9kg/m3的板其撓曲強(qiáng)度比有鋼絲網(wǎng)的高2，比素混凝土板高8。而荷載撓度曲線闡明纖維混凝土完全可以用于替代焊接鋼絲網(wǎng)混凝土，鋼絲網(wǎng)普通都用于控制干縮裂痕的目的，特別在無(wú)鋼筋的混凝土構(gòu)造。3.4添加抗破損才干纖維混凝土和素混凝土抗破損才干實(shí)驗(yàn)用緊縮實(shí)驗(yàn)機(jī)測(cè)定。試件尺寸為525mm150 mm 150 mm，高寬比為3.51，以模擬高層建筑的柱子，壓力強(qiáng)度機(jī)加載速度為0.635 mm/m in。實(shí)驗(yàn)結(jié)果闡明，纖維混凝土試件的緊縮變形比素混凝土試件大10，且并不碎塌，而素混凝土試件在出現(xiàn)第一個(gè)裂痕后，很快就碎裂坍塌。這一纖維混凝土的特性對(duì)思索震動(dòng)荷載下構(gòu)造對(duì)生命財(cái)富的影響時(shí)是非常重要的。在