工程常用材料“混凝土”详细介绍

混凝土的组成、分类及特点

（一）混凝土的组成

1、定义

混凝土是由石子、砂子、水泥和水按一定比例均匀拌合，灌注在所需形体的模板内（如框架柱模板内），捣实，经凝结硬化而成的人造石材。

2、组成

普通混凝土是由水泥、水、砂子、石子及根据需要掺入的各类外加剂与矿物混合材料组成的。

a)砂、石起骨架作用，称为骨料。砂子称为细骨料，石子称为粗骨料。

b)水泥和水形成水泥浆，起填充骨料间的缝隙，胶结骨料的作用。

c)外加剂能改善混凝土的性能，满足工程上的需要。

如：在炎热气候条件下进行混凝土的施工，需要在混凝土中加入缓凝剂，以延缓混凝土的凝结硬化时间，防止混凝土表面过早出现裂纹。

d)矿物混合材料是在混凝土拌合时，掺入于混凝土中的其它材料，即能改善混凝土性能的粉状材料。

（二）混凝土的分类

1、按用途划分

a)防水混凝土，具有一定的防水功能。

b)耐热混凝土，可承受高温作用，如：可耐1300℃高温的高铝水泥混凝土。

c)耐酸混凝土，可抵抗酸性溶液的腐蚀作用，如：水玻璃耐酸混凝土。

d)结构混凝土，用于土木建筑中承受荷载的结构部位，能够支撑建筑结构，构筑立体空间。

e)装饰混凝土。如：制成的彩色水泥混凝土、悉尼歌剧院的壳状混凝土屋顶等。

2、按表观密度分

a)普通混凝土

普通混凝土的表观密度为1900～2500kg/m3，可用于各种土木工程中。

b)轻混凝土

轻混凝土的表观密度小于1900kg/m3，常作为保温绝热材料，如：墙体、屋面、冷库等建筑部位的保温。

d)重混凝土

重混凝土的表观密度大于2700kg/m3，可用于对χ射线等具有防护能力的防辐射混凝土。

3、按配筋情况分

a)素混凝土：没放钢筋的混凝土。

b)钢筋混凝土：放有钢筋的混凝土。

c)预应力混凝土：放有预先受力了的预应力钢筋的混凝土。

4、按施工工艺分

混凝土按施工工艺可分为泵送混凝土、预拌混凝土（商品混凝土）、喷射混凝土、压力灌装混凝土、造壳混凝土、离心混凝土、热拌混凝土、太阳能养护混凝土等。

（三）混凝土的特点

1、易于加工成型。新拌混凝土有良好的可塑性和浇注性，可满足设计要求的形状和尺寸。

2、可调整性强。可通过调整其各组分的质量和比例等，达到所要求的性能。

3、热膨胀系数与钢筋接近，且与钢筋有牢固的结合力，两者可结合在一起共同工作。

4、经久耐用，维修费用低。

混凝土的主要性能

（一）混凝土的强度

1、种类

常用的混凝土强度有立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗拉强度和抗折强度等。

混凝土立方体抗压强度是指按标准方法制作的，标准尺寸为150mm×150mm×150mm的立方体试件，在标准养护条件：（20±2）℃，相对湿度为95%以上的标准养护室，或（20±2）℃的不流动的氢氧化钙饱和溶液中，养护到28天龄期，以标准试验方法测得的抗压强度值。

2、强度等级

普通混凝土的强度等级按其立方体抗压强度标准值分C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55和C60共12个等级。混凝土强度等级是混凝土结构设计强度取值、混凝土施工质量控制和工程验收的依据。

3、强度等级的选用

C7.5～C15的混凝土常用于垫层、基础、地坪及受力不大的工程部位；

C20～C30用于工民建的普通钢筋混凝土结构中的梁、板、柱、楼梯、框架等部位；

C30以上的混凝土主要用于公路、桥梁、桥式起重机梁和预应力钢筋混凝土构件；

高强混凝土（强度等级大于C60）用于多层及高层建筑、大跨度结构及特种结构；

装饰用的混凝土强度等级根据所处的部位确定。

（二）混凝土拌合物的和易性

1、和易性

混凝土拌合物的和易性是指混凝土拌合物在搅拌、运输、浇注、振捣等过程中，不发生分层、离析、泌水等现象，获得质量均匀，密实成型的性能。它包括流动性、粘聚性、保水性等技术性能

2、流动性

流动性是指新拌合的混凝土在自身重力及外力的作用下，产生流动，能均匀密实地充满模型的能力。此指标影响施工难易程度和混凝土结构质量。

3、粘聚性

混凝土在运输和浇注过程中具有一定的粘性和稳定性，各组分不发生分离，保持整体均匀性的能力。

4、保水性

保水性是指新拌混凝土中的水分不向外流出的能力。保水性好的混凝土，抗渗能力好，强度和耐久性稳定。

（三）混凝土的耐久性

混凝土抵抗环境介质作用，并长期保持其良好的使用性能的能力，称为混凝土的耐久性。包括抗渗性、抗冻性、抗腐蚀性、抗碳化性、碱-骨料反应、干缩和耐磨性等。

1、抗渗性

抗渗性是指混凝土材料抵抗压力水渗透的能力。它直接影响混凝土的抗侵蚀性。

2、抗冻性

抗冻性是指混凝土在水饱和状态下，经受多次冻融循环而不破坏，强度也不严重降低的能力。

3、抗腐蚀性

抗腐蚀性是指混凝土抵抗侵蚀性介质作用的能力。

4、抗碳化性

抗碳化性是指混凝土能够抵抗空气中的二氧化碳与水泥石中氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水的能力。碳化又叫中性化。碳化使混凝土的碱度降低，导致钢筋锈蚀。

5、混凝土的碱-骨料反应

混凝土的碱-骨料反应是指混凝土内水泥中的碱与骨料中的活性二氧化硅反应，在骨料表面生成碱-硅酸凝胶，同时，从周围介质中吸收水分而膨胀，导致混凝土开裂破坏的现象。

6、干缩

混凝土中水分蒸发，引起体积缩小的现象称为干缩。

7、耐磨性

混凝土抵抗机械磨损的能力称为耐磨性。

（四）混凝土的养护工艺

1、自然养护：对混凝土采取保证湿度，仅控制温度在正温以上的养护。夏季，在露天环境中，可采用草袋覆盖，持续浇水的方法，对混凝土进行自然养护。另外，在现浇混凝土拆模后，喷涂养护剂，也可进行自然养护。

2、蒸汽养护：在常压下，用湿热蒸汽对混凝土进行的养护。

3、蒸压养护：在0.8～1.0MPa下对混凝土用湿热空气进行的养护。

4、干热养护：用干热空气对混凝土进行的养护。

5、保温绝热养护：为防止温度裂缝，对大体积的混凝土采取的绝热保温养护。

（五）混凝土外加剂

1、减水剂：在混凝土塌落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂。

2、引气剂：在混凝土搅拌过程中，能引入大量分布均匀的微小气泡，以减少混凝土拌合物。泌水离析，改善和易性，并能显著提高硬化混凝土抗冻融耐久性的外加剂。

3、缓凝剂：能延缓混凝土凝结时间，并对混凝土后期强度发展没有不利影响的外加剂。

4、早强剂：能够提高混凝土早期强度，单对后期强度没有明显影响的外加剂。

5、防冻剂：在规定温度下，能显著降低混凝土的冰点使混凝土的液相不冻结或仅部分冻结，以保证水泥的水化作用，并在一定的时间内获得预期强度的外加剂。

6、泵送剂：能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂。

7、膨胀剂：能改善混凝土抗渗和补偿收缩性能的外加剂。

8、速凝剂：能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。

9、阻绣剂、着色剂、养护剂、脱模剂。

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