混凝土-了解、优点与品种

2023-10-10 理论教育版权反馈

【摘要】：混凝土作为主要的结构施工材料，与其他建筑材料相比，有着自身独特的优点。以水泥为胶凝材料的水泥混凝土是目前工程中使用最多的混凝土，也称为普通混凝土。这是后面重点介绍的混凝土品种。4）高强混凝土高强混凝土是指强度等级为C60及以上的混凝土。只是由强度太高带来的脆性问题尚未从根本上解决，因此，目前在使用高强混凝土方面仍有一定限度。

【任务背景】　混凝土作为主要的结构施工材料，与其他建筑材料相比，有着自身独特的优点。随着工程建设不断发展所提出的特殊功能要求，各种具有特殊性能的混凝土不断出现。对于混凝土的概念、特点、分类、特殊品种认识等方面的初步了解，是我们后期对其进行深入学习、应用的前提。

1.混凝土的概念

混凝土简称“砼”，是由胶凝材料（即在一定条件下，经自身一系列的物理、化学作用后，能由液体或膏状体变为坚硬的固体，同时能将砂、石子等散粒材料或砖、石块、砌块等块状材料黏结成有一定强度的整体的材料）、骨料（包括粗骨料、细骨料）、水及其他材料（包括外加剂、掺合料），按适当比例配合并经拌制、浇筑、成型、养护、硬化而成的具有所需的形体、强度和耐久性的人造石材。

2.混凝土的分类

混凝土可从以下不同角度进行分类：

1）按胶凝材料分类

胶凝材料依其化学成分可分为有机胶凝材料（如沥青、各类树脂等）和无机胶凝材料（如水泥、石灰、石膏、水玻璃等）两大类。混凝土按所用胶凝材料不同可分为水泥混凝土、沥青混凝土、水玻璃混凝土等。以水泥为胶凝材料的水泥混凝土是目前工程中使用最多的混凝土，也称为普通混凝土。这是后面重点介绍的混凝土品种。

2）按体积密度分类

混凝土按体积密度不同可分为特重混凝土（ρ0>2500kg/m3）、重混凝土（ρ0=1900~2500kg/m3）、轻混凝土（ρ0=600~1900kg/m3）、特轻混凝土（ρ0<600kg/m3）。

3）按性能特点分类

混凝土按性能特点不同可分为抗渗混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、高强混凝土、高性能混凝土、防水混凝土等。

4）按施工方法分类

混凝土按施工方法不同可分为碾压混凝土、离心混凝土、喷射混凝土、泵送混凝土等。

5）按生产方式分类

混凝土按生产方式不同可分为现场拌制混凝土、商品混凝土。

3.特殊混凝土品种

近200年来混凝土广泛用于建筑工程，随着工程建设不断发展及对其特殊功能要求的提出，各种具有特殊性能的混凝土不断涌现。这些具有独特性能的混凝土不断满足了建筑工程发展的需要，反过来也极大地促进了建筑科学技术的日新月异。大多数混凝土的新品种是基于传统普通混凝土的基础上发展起来的，但性能又各具特色，不同于普通混凝土，它们共同组成混凝土大家族，扩大了混凝土的应用范围，从长远看有很大的发展潜力。本节简要介绍几种典型的特殊性能混凝土。

1）抗渗混凝土

抗渗混凝土是指抗渗等级等于或大于P6级的混凝土。抗渗混凝土按抗渗压力不同分为P4，P6，P8，P10，P12和大于P12共6个等级。普通混凝土主要是根据强度和工作性要求配制的，因此水灰比W/C（即混凝土中水的用量与水泥用量的质量比值）较高，硬化后的混凝土中含有较多的泌水通道，造成抗渗透性较低的缺点（一般不超过P4）。抗渗混凝土在普通混凝土的基础上，通过提高混凝土的密实度，改善孔隙结构，从而减少渗透通道，提高抗渗性。常用方法是掺用引气型外加剂，使混凝土内部产生不连通的气泡，截断毛细管通道，改变孔隙结构，从而提高混凝土的抗渗性。此外，减小水灰比，选用适当品种及强度等级的水泥，保证施工质量，特别是注意振捣密实、养护充分等，都对提高抗渗性能有重要作用。

抗渗混凝土适用于地下防水工程，抗渗漏的容器如高水压容器或储油罐等工程和部位。

2）抗冻混凝土

抗冻混凝土是指抗冻等级等于或大于F50级的混凝土。混凝土的冻害主要是孔隙内水结冰体积膨胀对混凝土孔壁形成的冰胀应力以及构件受冻后不同部位间存在温差而引起的温度压力。从材料本身可克服的技术措施看，主要应从提高混凝土的密实度、减少水的渗入或在孔隙中留有释放冰胀体积的空间等方面给予解决。

抗冻混凝土主要用于处在受潮的冻融环境中的混凝土工程，如道路、桥梁、飞机场跑道及地下水升降活动的冻土层范围内的基础工程等。

3）耐酸混凝土

耐酸混凝土是指能防止酸性介质腐蚀作用的混凝土。由于普通混凝土极不耐酸，所以不能用于有酸性介质作用的环境中。耐酸混凝土的种类很多，按耐酸胶凝材料可分为水玻璃耐酸混凝土、硫黄混凝土、沥青混凝土和树脂混凝土等。在化工、冶金等工业的大型设备（储酸槽、反应塔等）和构筑物的外壳及内衬或厂房的地面等常采用水玻璃耐酸混凝土。

4）高强混凝土

高强混凝土是指强度等级为C60及以上的混凝土。传统混凝土一般只以水泥、砂、石和水作为四大组分，而现代高强混凝土则以高效减水剂等化学外加剂和优质矿物掺合料作为其第五和第六组分。现代高强混凝土技术是在高效减水剂发明之后，从20世纪70年代开始发展起来的，开始是以高纯度和高工作性为目标，而其致密结构通常又使得这种混凝土兼具其他优良性能。高强混凝土在高层建筑、超高层建筑、大型桥梁、道路以及受有侵蚀介质作用的车库、储罐等构筑物中都得到广泛应用。目前，在技术上高强混凝土强度可达400MPa，将能建造出高度为600~900m的超高层建筑以及跨度达500~600m的桥梁。只是由强度太高带来的脆性问题尚未从根本上解决，因此，目前在使用高强混凝土方面仍有一定限度。

5）泵送混凝土

泵送混凝土是指混凝土拌合物的坍落度（表征混凝土稠度的参数）不低于100mm并用泵送施工的混凝土。近年来，为提高施工效率和减少施工现场组织的复杂性，商品预拌混凝土和混凝土泵送机械的应用逐渐被推广，对泵送混凝土的需求也不断增加。泵送混凝土的特点可归纳为以下几点：(www.chuimin.cn)

①施工效率高，一般混凝土泵送量可达60m3/h，目前世界上最大功率的混凝土泵送量可达159m3/h，这是其他任何一种施工机械都难以相比的。

②施工占地小，特别适用于建筑物集中区使用。

③施工方便，可使混凝土一次连续完成垂直和水平输送、浇筑，从而减少混凝土的运转次数，较好地保证混凝土的性能，有利于结构的整体性。

④有利于环境保护，泵送混凝土是商品（预拌）混凝土，一般不在施工现场拌制，从而减少了现场粉尘污染和运输（封闭运输）过程中的泥水污染。

泵送混凝土在混凝土泵的推动下沿管道进行传输和浇筑，因此它不但要满足强度和耐久性的要求，更要满足管道输送对混凝土拌合物提出的可泵性要求。所谓可泵性，是指混凝土拌合物应具有顺利通过管道，与管道间的摩擦阻力小、不离析、不泌水、不阻塞的性能，为保持良好的可泵性，往往需要外掺泵送剂。

6）大体积混凝土

大体积混凝土是指混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土。在建筑工程中，常见的高层建筑基础、大型整体浇筑的模块、水利和海工工程中的坝体、港口堤坝及市政工程中的大型桥、挡土墙等都属于大体积混凝土，随着经济社会的发展，超大体积的混凝土工程日渐增多，大体积混凝土的应用也日益广泛。

大体积混凝土在生产中主要应采取以下措施以降低和延缓水化热的集中释放：

①采用低水化热的水泥品种。

②采用能降低早期水化热的外加剂（如缓凝剂等）。

③采用掺合料。

④采用一切措施增加骨料和掺合料的用量以降低水泥用量。

4.混凝土的特点

混凝土之所以在土木工程中得到广泛应用，是由于它有许多独特的技术性能。这些特点主要反映在以下几个方面：

①原材料来源丰富。混凝土中占整个体积70%以上的砂、石料均就地取材，避免远距离运输，其资源丰富，有效降低了制作成本。

②性能可调整范围大。根据使用功能要求，改变混凝土的材料配合比例及施工工艺可在相当大的范围内对混凝土的强度、保温耐热性、耐久性及工艺性能进行调整。

③有良好的塑性。混凝土拌合物在硬化前，有优良的可塑成型性，可根据施工浇筑需要适应各种形状复杂的结构构件的施工要求。

④施工工艺简易、多变。混凝土既可简单进行人工浇筑，也可根据不同的工程环境特点灵活采用泵送、喷射、水下等施工方法。

⑤可用钢筋增强。钢筋与混凝土虽为性能迥异的两种材料，但两者却有近乎相等的线膨胀系数（即单位长度的材料在温度每升高1℃时的伸长量），致使它们可共同工作，弥补了混凝土抗拉强度低的缺点，扩大了其应用范围。