混凝土论文1.docx

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混凝土论文1

混凝土介绍

摘要：

目前混凝土技术已进入高科技时代，品种不断增加，应用领域不断扩大，结构设计方法也在不断完善。

在世界范围内，混凝土作为用途最广、用量最大的一种的建筑材料,研究混凝土的特点和性能可以更方便的应用混凝土,充分发挥混凝土的优势。

本文对混凝土的发展历史、分类与变形进行了一次概述。

着重对混凝土的组成成分、发展前景、配合比、影响混凝土强度的因素详细的作出了阐述。

关键词：

混凝土水泥强度粒径配合比水灰比

引言：

混凝土，简称为“砼（tóng）”：

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由胶凝材料、颗粒状集料（也称为骨料）、水，以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制，经均匀搅拌，密实成型，养护硬化而成的一种人工石材，也称普通混凝土，混凝土是当代最主要的土木工程材料之一，它广泛应用于土木工程。

同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。

这些特点使其使用范围十分广泛，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。

混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因此混凝土用量越来越大，从而混凝土的出现开始在历史上占据了重要的位置。

混凝土的发展历史

1824年英国人约瑟夫阿斯普丁发明了波兰特水泥，胶凝材料因此有了质的变化，混凝土的强度大幅度提高，并改善了其他性能，在市场上获得了很大的成功，并获得波特兰水泥专利，水泥混凝土得到了广泛的应用。

1861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。

1867年法国工程师艾纳比克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。

1875年，法国的一位园艺师蒙耶（1828～1906年）建成了世界上第一座钢筋混凝土桥。

1879年，法国工程师艾纳比克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。

1886年，美国人首先用回转窑煅烧熟料，是勃兰特水泥进入了大规模工业化生产的阶段，用该水泥、沙和水为原料配制的混凝土，用量和适用范围日益扩大。

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。

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。

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。

1962年日本服部健一首先将萘磺酸甲醛缩合物（n≈10）用于混凝土分散剂。

1963年联邦德国研制面功三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物，同时出现了多环芳烃磺酸盐甲醛缩合的。

1964年日本花王石碱公司作为产品销售。

1971~1973年，德国首选将超塑化剂研制成功流态混凝土，混凝土垂直泵送高度达到310m。

1980年美国首先提出水泥基复合材料的名词，突出了复合化的地位，现已被人们所接受，成为一水泥为基材的各种材料的总称。

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。

[1]

目前的发展方向是高性能混凝土（HPC）及使用复合超塑化剂（CSP）的研究，实现HPC配合比全计算法设计和CSP配方设计。

在19世纪末20世纪初，我国也开始有了钢筋混凝土建筑物，如上海市的外滩、广州市的沙面等，但工程规模很小，建筑数量也很少。

解放以后，我国在落后的国民经济基础上进行了大规模的社会主义建设。

随着工程建设的发展及国家进一步的改革开放，混凝土结构在我国各项工程建设中得到迅速的发展和广泛的应用。

[2]

混凝土的分类

1、按胶凝材料分类

无机胶凝材料混凝土，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。

2、按表观密度分类

　　混凝土按照表观密度的大小可分为：

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2500kg/m³，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。

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/m³，集料为砂、石。

3、按使用功能分类

　　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。

4、按施工工艺分类

　　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、钢丝网水泥、纤维混凝土、预应力混凝土等。

5、按拌合物的和易性分类

　　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。

混凝土的组成成分

一、水泥

1、水泥品种选择

配置混凝土根据混凝土工程性质、部位、施工条件、环境状况等，按各品种水泥的特性作出合理的选择。

下表给出了通用水泥在不同混凝土工程中的选用参考。

[3]

混凝土工程特点及所处环境条件

优先选用

可以使用

不宜使用

普通混凝土

在正常气候环境中的混凝土

普通水泥

矿渣水泥

火山灰水泥

粉煤灰水泥

在干燥环境中的混凝土

普通水泥

矿渣水泥

火山灰水泥

粉煤灰水泥

在高温环境中或长期处于水下的混凝土

矿渣水泥

火山灰水泥

粉煤灰水泥

普通水泥

硅酸盐水泥

厚大体积的混凝土

矿渣水泥

火山灰水泥

粉煤灰水泥

普通水泥

硅酸盐水泥

严寒地区的露天混凝土或处于水位升降范围内的混凝土

硅酸盐水泥

普通水泥

（≥32.5）

矿渣水泥

（≥32.5）

火山灰水泥

粉煤灰水泥

混凝土工程特点及所处环境条件

优先选用

可以使用

不宜食用

有特殊要求的混凝土

要求快硬高强的混凝土

（C≥30）

硅酸盐水泥

复合水泥

普通水泥

（≥32.5）

矿渣水泥

（≥32.5）

火山灰水泥

粉煤灰水泥

有抗渗要求的混凝土

普通水泥

火山灰水泥

硅酸盐水泥

粉煤灰水泥

矿渣水泥

有耐磨要求的混凝土

硅酸盐水泥

普通水泥

（≥32.5）

矿渣水泥

（≥32.5）

火山灰水泥

侵蚀性环境水作用的混凝土

矿渣水泥

火山灰水泥

粉煤灰水泥

普通水泥

硅酸盐水泥

抗CO₂气体侵蚀的混凝土

硅酸盐水泥

普通水泥

矿渣水泥

火山灰水泥

粉煤灰水泥

常采用硅酸盐水泥、普硅水泥或矿渣水泥。

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；配制C40以上的高性能混凝土应用42.5Mpa硅酸盐水泥或普硅水泥。

针对不同用途的混凝土正确选择水泥品种，如要求早强或冬季施工尽量采用R型硅酸盐水泥，大体积混凝土采用矿渣水泥或普硅水泥。

2、水泥强度等级的选择

水泥强度等级的选择，不仅要能使所配制混凝土强度等级达到设计要求，而且新拌混凝土和易性及硬化混凝土耐久性也必须满足施工和规范要求。

一般情况下水泥强度等级为混凝土强度等级的1.5~2.0倍。

对高强度等级的混凝土，水泥强度等级一般为混凝土强度等级的1.0~1.5倍。

水泥强度等级的合理选用参考下表。

混凝土强度等级

≤C20

C25~C40

C45~C60

≥C65

水泥强度等级

32.5

32.5，42.5

42.5，52.5

52.5，62.5

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21%～27%，在配制混凝土时采用需水量小的水泥可降低水泥用量。

3、水泥标号选择

水泥标号的选择应与混凝土的设计强度等级相适应。

原则上是配制高强度等级的混凝土，选用高标号水泥；配制低强度等级的混凝土，选用低标号水泥。

如必须用高标号水泥配制低强度等级混凝土时，会使水泥用量偏少，影响和易性及密实度，所以应掺入一定数量的混合材料。

如必须用低标号水泥配制高强度等级混凝土时，会使水泥用量过多，不经济，而且要影响混凝土其它技术性质。

[4]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”。

二、细骨科

粒径在0.16～5mm之间的骨料为细骨料（砂）。

砂子的颗粒级配合理、含泥量低有利于强度和工作性的提高，减小孔隙率。

人工砂和风化山砂的需水量大、颗粒形状和级配不合理使拌合物流动性下降。

砂子的细度模数影响混凝土的砂率和用水量，砂率高用水量大，坍落度损失快。

砂率偏低容易产生泌水和离析。

1、砂的分类

按产地分为：

天然砂（河砂、海砂、山砂）、混合砂、人工砂

按细度模数分为：

粗砂、中砂、细砂、特细砂

2、颗粒形状及表面特征

细骨料的颗粒形状及表面特征会影响其与水泥的粘结及混凝土拌合物的流动性。

河沙和海砂经水冲刷，颗粒多为近似球状，且表面少棱角、较光滑，配置的混凝土流动性较好，与水泥的粘结较差；山砂的颗粒多具有棱角，表面粗糙，与水泥粘结较好，用它拌制的混凝土强度较高，但拌合物的流动性较差。

水灰比相同时，山沙配制的混凝土强度略高；而流动性相同时，则强度相近。

[5]

3、有害物质

砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块、炉渣等杂物。

三、粗骨料

普通混凝土常用的粗骨料有碎石和卵石。

由天然岩石或卵石经破碎、筛分而得的，粒径大于5mm的岩石颗粒，称为碎石或碎卵石。

岩石由于自然条件作用而形成的，粒径大于5mm的颗粒，称为卵石。

石子的最大粒径和级配影响混凝土的用水量，砂率和工作性。

配制高强混凝土和高性能混凝土时应采用高强度的碎石，其最大粒径应为19mm或25mm，因为高强混凝土的强度几近为石子强度的二分之一。

普通流态混凝土采用最大粒径25mm或31.5mm碎石，采用泵送工艺时石子最大粒径应小于泵出口管径的三分之一，否则产生堵泵现象。

目前市场连续级配的碎石较少，若采用单一粒级的石子应提高砂率。

1、粗骨料的分类

按产源分类：

卵石，碎石

按粒径尺寸分类：

单粒级，连续粒级

连续粒级为5--15，5--16，5--20，5--25，5--31.5，5--40，（单位mm）

单粒级为10--20，16--31.5，20--40，31.5--63，40--80，（单位mm）

按技术要求分类：

Ⅰ类，Ⅱ类，Ⅲ类

2、颗粒形状及表面特征

粗骨料的颗粒形状及表面特征同样会影响其与水泥的粘结及混凝土拌合物的流动性。

碎石具有棱角，表面粗糙，与水泥粘结较好，而卵石多为圆形，表面光滑，与水泥的粘结较差，在水泥用量和水用量相同的情况下，碎石拌制的混凝土流动性较差，但强度较高，而卵石拌制的混凝土则流动性较好，但强度较低。

[6]

3、有害杂质

粗骨料中常含有一些有害杂质，如泥块、淤泥、细屑、硫酸盐、硫化物和有机杂质。

4、强度和坚固性

为保证混凝土的强度要求，粗骨料都必须是质地致密、具有足够的强度。

碎石或卵石的强度可用岩石立方体强度和压碎指标两种方法表示。

当混凝土强度等级为C60及以上时，应进行岩石抗压强度检验。

在选择采石场或对粗骨料强度有严格要求或对质量有争议时，也宜用岩石立方体强度作检验。

对经常性的生产质量控制则可用压碎指标值检验。

用岩石立方体强度表示粗骨料强度。

[7]

5、碱骨科反应

经碱骨科反应