混泥土发展与未来

1、混泥土结构设计原理目：混凝土的发展与未来目：混泥土结构设计原理业:土木工程班级:07 2 土木学 号：2姓名：古学斌混凝土的发展与未来混凝土，简称为诠（t6ng）: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。通常讲的混凝上一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料：与水（加或不 加外加剂和掺合料）按一左比例配合，经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土，也称普通 混凝土，它广泛应用于土木工程。混凝上也称確，是当代最主要的土木工程材料之一。它是由胶结材料，竹料和水 按一泄比例配制，经搅拌振捣成型，在一立条件下养护而成的人造石材。混凝上具有 原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使英用疑越来

2、越大;同时混凝上还具 有抗压强度髙，耐久性好，强度等级范囤宽,使其使用范围出十分广泛，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。（一）混凝土的发展历史混凝上锯片可以追溯到古老的年代，其所用的胶凝材料为粘上、石灰、石膏、火 山灰等。自19世纪20年代岀现了波特兰水泥后，由于用它配制成的混凝上具有工程 所需要的强度和耐久性,而且原料易得，造价较低，特别是能耗较低，因而用途极为广泛 （见无机胶凝材料）。20世纪初，有人发表了水灰比等学说，初步奠泄了混凝上强度的理论基础。 以后,相继岀现了轻集料混凝上、加气混凝土及英他混凝上，各种混凝上外加剂也开

3、 始使用。6 0年代以来，广泛应用减水剂，并岀现了高效减水剂和相应的流态混凝上； 高分子材料进入混凝上材料领域，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上材料科学的研究。混凝土的原材料水泥、石灰、石膏等无机胶凝材料与水拌和使混凝上拌合物具有可塑性；进而通 过化学和物理化学作用凝结硬化而产生强度。一般说来,饮用水都可满足混凝上拌和 用水的要求。水中过虽的酸、碱、盐和有机物都会对混凝土产生有害的影响。集料不 仅有填充作用，而且对混凝上的容重、强度和变形等性质有重要影响。为改善混凝土的某些性质，可加入外加剂。由于掺用外加剂有明显的技术经济效 果，它

4、日益成为混凝土不可缺少的组分。为改善混凝上拌合物的和易性或硬化后混凝 上的性能，节约水泥，在混凝上搅拌时也可掺入磨细的矿物材料一掺合料。它分为活 性和非活性两类。掺合料的性质和数量,影响混凝上的强度、变形、水化热、抗渗性 和颜色等。混凝土的性能1、和易性：混凝土拌合物最重要的性能。它综合表示拌合物的稠度、流动性、可 塑性、抗分层离析泌水的性能及易抹而性等。2、强度：混凝上硬化后的最重要的力学性能，是指混凝上抵抗压、拉、弯、剪等 应力的能力。水灰比、水泥品种和用量、集料的品种和用量以及搅拌、成型、养护， 都直接影响混凝土的强度。3、变形：混凝上在荷载或温湿度作用下会产生变形，主要包括弹性变形、塑

5、性 变形、收缩和温度变形等。混凝上在短期荷载作用下的弹性变形主要用弹性模量表示。 在长期荷载作用下，应力不变,应变持续增加的现象为徐变，应变不变，应力持续减少的 现象为松弛。由于水泥水化、水泥石的碳化和失水等原因产生的体积变形，称为收缩。4、耐久性：在一般情况下，混凝土具有良好的耐久性。但在寒冷地区，特別是在 水位变化的工程部位以及在饱水状态下受到频繁的冻融交替作用时,混凝上易于损 坏。为此对混凝上要有一左的抗冻性要求。用于不透水的工程时，要求混凝上具有良 好的抗渗性和耐蚀性。抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性为混凝上耐久性。普通混凝土的结构1 组成材料与结构普通混凝土是由水泥、粗计料（碎石或卵石）、细

6、卄料（砂）、外加剂和水拌合， 经硬化而成的一种人造石材。砂、石在混凝土中起秤架作用，并抑制水泥的收缩：水 泥和水形成水泥浆,包裹在粗细骨料表面并填充骨料间的空隙。水泥浆体在硬化前起 润滑作用，使混凝上拌合物具有良好工作性能，硬化后将骨料胶结在一起，形成坚强的 整体。2主要技术性质混凝丄的性质包括混凝上拌合物的和易性、混凝土强度、变形及耐久性等。和易性又称工作性，是指混凝土拌合物在一泄的施工条件下，便于各种施工工序 的操作，以保证获得均匀密实的混凝上的性能。和易性是一项综合技术指标，包括流 动性（稠度）、粘聚性和保水性三个主要方面。强度是混凝上硬化后的主要力学性能,反映混凝丄抵抗荷载的疑化能力。

7、混凝上 强度包括抗压、抗拉、抗剪、抗弯、抗折及握裹强度。英中以抗压强度最大，抗拉强 度最小。混凝丄的变形包括非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。非荷载作用下的变 形有化学收缩、干湿变形及温度变形等。水泥用量过多，在混凝丄的内部易产生化学 收缩而引起微细裂缝。混凝土耐久性是指混凝上在实际使用条件下抵抗务种破坏因素作用，长期保持强 度和外观完整性的能力。包括混凝土的抗冻性、抗渗性、抗蚀性及抗碳化能力等。(二)混凝土未来前景混凝上是上木工程中用途最广、用量最大的一种建筑材料。按预左性能设计和制作混 凝上，研制轻质，髙强度，多功能的混凝上新品种。利用现代新技术、大力发展新工 艺、新设备;广泛利用工业

8、废渣作原材料等，都是今后需要不断解决的课题。现代混凝土的发展方向一商品混凝土商品混凝土是以集中予拌、远距离运输的方式向施工工地提供现浇混凝上。商品 混凝丄是现代混凝上与现代化施工工艺的结合的高科技建材产品,它应包括:大流动性 混凝上、流态混凝上、泵送混凝丄自密实混凝上、防渗抗裂大体积混凝上、髙强混凝 上和高性能混凝上等。为了使商品混凝上性能稳定、经济、性价比髙,必须严格选择 所需的原材料和优化混凝土的配合比。商品混凝土的特点：(1) 由于是集中搅拌,因此能严格在线控制原材料质量和配合比，能保证混凝上的 质量要求；(2) 要求拌合物具有好的工作性，即高流动性、坍落度损失小，不泌水不离析、 可泵性

9、好：(3) 经济性，要求成本低，性能价格比高。环保建筑材料一加气混凝土的出现由于加气混凝土具有保温节能隔热、隔音、防辐射等特点，现在加气混凝丄设备价格降 低，加气混凝上生产原材料的不断利用，很多建筑行业开始使用这种新型环保建材，将来加气 混凝土必将成为环保建筑材料的首选。“和谐世纪”将节能和环保贯穿于整个社区建设和维护中，建筑用砖采用绿色环保加气 混凝土砖。加气混凝上是一种轻质多孔的新型建筑材料，它具有重量轻、保温隔热性能好、 强度髙、抗震性能好、隔音性能好、耐髙温等优点。由于加气混凝上砌块重量只相当于粘上 砖和灰砂砖的1 /3、普通混凝丄的1 /5,大大减轻了建筑体的自重，从而提髙建了筑物的

10、抗震 性能。从结构可知,加气混凝上的内部结构像而包一样，均匀地分布着大量的封闭气孔，因此 具有一般建筑材料所不具有的吸音性能。轻质高强混凝土的出现在现代的髙层建筑中，高强混泥上起到及英重要的作用。很好的利用高强混泥上要很精 心的配置其成分，成分的比例决定了高强混泥土的耐性和承受力。(1)高强混泥上的特点：满足了高层建筑及特殊结构的受力和使用要求，在髙层建筑 中可显著减少结构截而尺寸，增大工程的使用面积与有效空间;加快施工进度，保证工程质量 以及节约用水、钢材,工程成本低。髙强混凝丄是具有富配合比，低水灰比特点，而且高效减 少剂,是配制高强混凝上必不可少的组成部分。由于高强混凝上坍落度损失快,要

11、求在施工中 从搅拌运输到浇筑齐环节要紧扣，在短时间内完成。髙强混凝上拌合物特点是粘性大，骨料 不易离析，泌水疑少。(2).髙强混泥上的应用：高层建筑，髙层建筑中采用高强混凝上可以大幅度缩小底 层混凝上柱子的截而尺寸，扩大柱网间距，扩大空间，增大建筑使用面积。上下柱子采用不 同强度等级混凝土有利于统一柱子尺寸和模板规格，方便施工，节约周转耗材的投入，并可 利用高强混凝土的早强特点加快施工进度。髙强混凝上还因徐变小，弹性模量高，可以减少 柱子的压缩量和增加结构刚度。这对高层建筑来源是非常重要的。高强混凝上有较强的抵抗 化学物质腐蚀能力,耐久性优良，所以贮存某些化学物品的仓库，周囤大气中含有较多盐份

12、的 工程建筑物，以及直接受到侵蚀性物质作用或机械磨损的厂房、车库等地而构件均宜应用高 强混凝上。A (3).高强混泥上的原材料:水泥。配制髙强混凝上宜选用不低于4 2.5或 4 2. 5R的普通硅酸盐水泥。对于C50级混凝上在试验确认水泥的出厂强度系数大于1. 1 3,且有足够的富余强度时，也可采用32. 5或32.5R级普通硅酸盐水泥。水泥的比表 而积通常在2500-3 5 00 c m2/g左右，将水泥二次磨细可以提髙混凝上强度，但这种办法一般 不宜采用，因为能导致过量的水化热，而且后期强度很少增加。尽可能减少混凝上中的水泥 用量并外加矿物掺合料应是配制高强混北凝上的一个重要原则。件料。高

13、强混凝上对细忖料 的要求比较一般，但英中的粘上及云母含量应尽量的低。粘土不但降低强度，并使拌料的需 水量增加。细计料宜选用质地坚硬，级配良好的河砂或人工砂。粗计料:粗件料的性能对髙强 混凝上的抗压强度及弹性模疑起到决泄性的作用，如果粗计料的强度不足，其它提高混凝上 强度的手段都将起不到任何作用。粗骨料应选用质地坚硬，级配良好的石灰岩、花岗岩、辉 绿岩等碎石或碎卵石。纤维混凝土的出现抗裂纤维有好几种，如破纤维、钢纤维、杜拉斯纤维。名称各不相同，贵贱各不相同，适用范 围也各不相同。目前，正在逐步推广中，前景很好，现实有一些困难。设计院的图纸上要用, 你就好卖。粉煤灰大砌块的外墙抹灰用抗裂纤维效果很

14、好。8 0年代以来美国合成材料化学工业生产了一种纤维幺幺(称Fl BERMESH),并将其应 用于混凝上建筑物通过大量材料性能和工程结构试验，现已得到广泛应用。对增强混凝土 早期抗拉强度，防止早期由沉陷、水化热、干缩而产生的内蕴微裂纹，减少表现裂缝和开裂 宽度，增强混凝土的防渗性能、抗磨损抗冲击性能及增强结构整体性有显著作用。1.混凝土的非结构性裂缝混凝上岀现裂缝，长期以来认为是一种正常的现象，并认为不影响英使用。当混凝上 应力超过其强度时就出现裂缝。由外力所产生应力而引起的裂缝可用提髙混凝上铺砌而、板 墙结构的结构强度加以补偿。然而由混凝上本身收缩引起的内蕴应力长期以来是一个需加控 制的问题

15、。塑性收缩裂缝一般贯穿整个构件或板块，使混凝上达到英设计强度前就形成薄 弱面而降低其整体性。2 微观补强的现代技术为避免混凝上表而裂缝，常应用钢丝网，这总是担心它们的位巻是否正确或已移动, 给施工增加难度。而现今开发的聚丙烯纤维混凝上，是一种极为高级的在混凝上塑性和硬化 过程中对其进行补强的现代新技术。合成材料纤维幺幺是一种惰性材料，并不影响混凝上的成 型特性，它能适应多种表而处理工艺，如压实成型、手抹刀挤抹、动力抹压、表而涂层处理、 涂颜色、干刷、加入液体早强硬化剂和加气剂等。纤维混凝上不会生锈和表面有锈蚀污点, 合成纤维丝不腐蚀和耐酸碱。在通常纤维用量下新鲜混凝上粘滞性亦即振动时的和易性好

16、, 不因加入纤维而影响其和易性。纤维不对水泥的化学水解作用产生任何影响,它完全是纯力 学作用改善其工作和力学性能。预先加入的纤维,在中心混凝上工厂或混凝上搅拌卡车上按 规定时间和速度拌合，卸料后纤维都能均匀分布于混凝上中，搅拌过度也不会改变英工作性 能。3.纤维朿一先进的混凝上技术美国生产合成材料纤维朿的公司FIBERMESII在全世界范囤实施一项连续的研究 计划，以推动纤维束用于混凝上结构，在一些箸名的大学和研究机构进行的研究有:塑性裂 缝、冲击试验、挠曲强度、静载强度试验、耐久性、喷浆、氯离子穿透性、钢筋腐蚀、疲 劳强度、抗磨损、受拉应力应变、流变性能、裂缝宽度、粘结性能、抗压强度试验、泌

17、水性、 抗震试验、抗冻性、稠度、石油反应、耐久级别。纤维束是专为发展新型混凝上而生产的合成材料产品。合成材料工业和混凝土技术 工程师们紧密合作以发展新型混凝土、灰浆、砂浆和浇筑制品的研究和生产,这为合成材料 在混凝上工业中的应用提供了可靠的技术保证。根据试验研究和应用实践，纤维混凝上有下 列优点。3. 1减少塑性裂缝和混凝土的渗透性试验表明,掺加合成材料纤维的混凝丄，明显增加了混凝上早期抗收缩裂缝和震动引起 裂缝的能力。加入量为0. 9kg/m3聚丙烯纤维增大了抗拉强度，这一点特别重要。因为大部 分混凝上裂缝在浇筑后第一个2 4 h内产生，这时混凝上最敏感产生震动裂缝、收缩裂缝和 沉陷裂缝。早

18、期裂缝一旦发生，会增加混凝上的渗透性，并使混凝上集露于易损伤环境的表 而增加，这使混凝上早期老化，并缩短其使用寿命。亠对素混凝丄和加入不同量纤维的补强混凝上试件的渗透性进行比较，由渗透量表明，在掺加量为9593kg/m 3时，渗透 系数减少3 3%44%,而掺加量为1 .18 6 kg/m3时，渗透系数减少高达79%。3. 2增强抗磨损能力应用美国陆军工程兵团所采用的混凝上或砂浆表而抗磨损试验（转动切削法）方法, 以评价其抗磨损性能。其结果表明，根拯转动切削试验法纤维混凝土增强抗磨损能力10 5 %o 使用纤维后增加的粗糙度,将使混凝上在同样外露表而磨损试验条件下，抗磨损能力增加1 倍。 也曾

19、与挪威髙速公路试验室合作进行抗磨损试验。试验在挪威有钉帽的轮胎测试混 凝上磨损试验机上进行。英结果表明，C-7 5有纤维的混凝土试样比无纤维的对比试样，其 抗磨损能力增加52%,而其试件磨损损失量少34. 4%。C-50纤维混凝土试样，水泥用量 虽少，但所显示比C - 75对比试样的抗磨损能力增加20%,而英材料磨损损失量少17.2%。3.3静载试验表明可替代焊接钢丝网此项试验的目的是在大比尺下比较掺加建议用量纤维混凝上板和素混凝上板的挠曲变形 和强度，以及因为控制干缩裂缝而配有钢丝网的板的比较。试验结果指出，纤维掺量为0. 9kg / m 3的板其挠曲强度比有钢线网的髙2 %,比素混凝上板高8 %。而荷载-挠度曲线表明纤维 混凝上完全可以用于代替焊接钢线网混凝上，钢丝网一般都用于控制干缩裂缝的目的，特別 在无钢筋的混凝土结构。3. 4增加抗破损能力纤维混凝土和素混凝土抗破损能力试验用压缩试验机测定。试件尺寸为5 2 5 m mX15 0 mm X 150 mm,髙宽比为3.5：1,以模拟髙层建筑的柱子，压力强度机加载速度为 0. 6 35 rnm/rn in。试验结果表明，纤维混凝土试件的压缩变形比素混凝上试件大1 0 %,且 并不碎塌，而素混凝上试件在出现第一个裂缝后，很快就碎裂坍塌。这一纤维混凝上的特性 对考虑震动荷载下结构对生命财产的影