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混凝土发展前景

日期:2022-03-23 11:06 人气:
混凝土是土木工程中用途最广、用量最大的一种建筑材料。按预定性能设计和制作混凝土,研制轻质,高强度,多功能的混凝土新品种。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——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土。商品混凝土是现代混凝土与现代化施工工艺的结合的高科技建材产品,它应包括:大流动性混凝土、流态混凝土、泵送混凝土、自密实混凝土、防渗抗裂大体积混凝土、高强混凝土和高性能混凝土等。为了使商品混凝土性能稳定、经济、性价比高,必须严格选择所需的原材料和优化混凝土的配合比。实践证明,现代混凝土配合比全计算法设计为此提供了简单快捷和可靠的技术途径。   
 
商品混凝土是指以集中搅拌、远距离运输的方式向建筑工地供应一定要求的混凝土。它包括混合物搅拌、运输、泵送和浇筑等工艺过程。严格地讲商品混凝土是指混凝土的工艺和产品,而不是混凝土的品种,它应包括大流动性混凝土、流态混凝土、泵送 混凝土、高强混凝土、大体积混凝土、防渗抗裂混凝土或高性能混凝土等。因此、商品混凝土是现代混凝土与现代化施工工艺的结合,它的普及程度能代表一个国家 或地区的混凝土施工水平和现代化程度。集中搅拌的商品混凝土主要用于现浇混凝土工程,混凝土从搅拌、运输到浇灌需1~2h,有时超过2h。因此商品混凝土 搅拌站合理的供应半径应在l0km之内。随着商品混凝土的普及和发展,现浇混凝土成为今后发展方向。在我国许多大城市,如北京、上海、天津、广州、深圳 等,商品混凝土搅拌站都在一百个以上,其规模和工艺水平不亚于发达国家。许多中小城市也在推广应用商品混凝土。
 
一. 概述
 
流态混凝土用作商品混凝土时,对新拌混凝土的流动性和流动性损失的控制要更严格。因为运距较长,交通堵塞等因素,要求坍落度损失小,2h(有时超 过2h)内混凝土应保持流动性,浇灌时要求泵送。用后掺法虽然能解决坍落度损失和泵送等问题,但是增加了搅拌时间或次数,这样影响商品混凝土的产量,并且使搅拌操作复杂。即使这样在泵送前掺超塑化剂,在搅拌运输车中快速搅拌3min,也不能充分发挥超塑化剂的分散作用,拌合物均匀性差。因此,至少在我国, 后掺法不易推广,还是采用同掺法好。这就要求研究新的超塑化剂,保证新拌混凝土的流动性保持在2h或2h以上,而不影响硬化混凝土的强度,特别是早期强度。   我国商品混凝土中,约70%是标号C25~C40,C50~C60 在一些重要工程中应用,个别特殊情况采用C70~C80。为了减少水泥用量、改善新拌混凝土的工作性,以及提高硬化混凝土性能,特别是耐久性,应当掺用粉 煤灰。这样在掺10%~25%粉煤灰的情况下,可以减少单位水泥用量10%~20%。计算 表明,基准混凝土中掺20%粉煤灰(减少水泥用量10%情况 下)可节省能源10%。基准混凝土掺超塑化剂(减少水泥用量15%时)配制流态混凝土可节省能源15%。当粉煤灰和超塑化剂同时掺用时可节省能源 25.5%。因此,将粉煤灰和超塑化剂同时掺用配制流态混凝土是最节能的,并且在性能和节能两方面都可得到满意的效果。   
 
流态混凝土由于掺超塑化剂使拌合物流变性得到改善,即屈服值减小、塑性粘度降低和滞后圈变小,因而几乎接近牛顿型流体。这样就增加了流态混凝土的 可泵性。基准混凝土中掺0.4%~0.8%(最好是0.75%)超塑化剂所得到的流态混凝土,其泵送压力降低25%一35%。   
 
泵送混凝土在泵压的作用之下,会产生坍落度损失、离析和堵泵现象。关键是通过混凝土配合比和超塑化剂的成分来调整拌合物的均匀性和稳定性、流动性和枯聚 性。在泵送混凝土中,细粉料(<0.25mm)的用量应在350~400kg/m3之间,水泥用量不得低于250kg/m3,粗集料最大粒径为 25mm或31.5mm。另外,最好掺用粉煤灰,因为粉煤灰在较大降低屈服值的同时,塑性粘度降低小—些,这样使拌合物保持一定的粘聚性,提高了稳定性, 从而防止离析和堵泵现象。   
 
流态混凝土主要用于高层建筑的基础、梁、柱、框架、桥梁等现浇混凝土,以及T型接头的整体浇灌。特别是配筋密集、不易振捣或不需振捣(“自坍”或“自流平”)的情况下。
 
混凝土发展前景
 
二. 商品混凝土的特点和原材料的选择
 
商品混凝土是以集中搅拌的方式向建筑工地供应一定要求的混凝土。它包括混合物搅拌、运输、泵送和浇筑等工艺过程。商品混凝土在市场竞争中的唯一要求是保证工作性、强度和耐久性的前提下其成本和售价最低。降低成本的技术途径是正确选择原材料和配合比。   
 
1.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,能保证混凝土的质量要求;   
 
(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、可泵性好;   
 
(3) 经济性, 要求成本低,性能价格比高。   
 
2. 原材料的选择与要求 
 
1). 水泥的选择 通常采用硅酸盐水泥、普硅水泥或矿渣水泥,对水泥的基本要求是:   
 
(1). 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”;  
 
(2) 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). 选择C3 S高、C3A低(<8%)、碱含量低(<1%),比表面适中(3400cm2/g~3600cm2/g)、颗粒级配好的水泥;   
 
(4) 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;   
 
(5) 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).矿物细掺料的选择   常用的矿物细掺料有粉煤灰、磨细矿渣、沸石粉、硅粉等。配制商品混凝土时对矿物细掺料的基本要求是:   
 
(1) 售价低、具有一定的水化活性,能替代部分水泥,在保证强度和其它性能的情况下,应多掺矿物细掺料,使混凝土的成本降低;  
 
(2) 需水量比小(<100%),颗粒级配合理能提高拌合物的流动性;  
 
(3) 合理使用不同品种的细掺料,配制C60以下的流态混凝土时采用II级粉煤灰,C60~C80采用I级粉煤灰或磨细矿渣,100Mpa以上的高性能混凝土掺硅粉。  
 
3). 集料的选择   粗细集料都应符合有关标准的要求。正确选择集料能确保混凝土工作性、强度和经济性。   
 
(1) 细集料: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。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。河砂是理想的细 集料,使用时应正确选择细度模数。配制高强混凝土时应用粗砂,普通流态混凝土用中砂。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。   
 
(2) 粗集料: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,多数为单一粒级、这时应采用二级配石子。若采用单一粒级的石子应提高砂率。   
 
混凝土的砂率与石子的最大粒径有关,大石子砂率小、小石子砂率大。其中就有合理配合的问题。在配制流态混凝土时,若采用较大粒径(如31.5mm)碎石与中细砂(Mx=2.50)配合可以降低砂率和用水量,因而降低混凝土的成本。   
 
4) 外加剂的选择 商品混凝土所用的外加剂应包括:引气减水剂、高效缓凝引气减水剂、缓凝减水剂、高效缓凝减水剂、泵送剂、高效泵送剂等。选择外加剂的原则:   
 
(1) 根据所配制的混凝土类型选择相应的外加剂品种;   
 
(2) 根据混凝土的原材料、配合比和标号确定对外加剂的减水率和掺量的要求;   
 
(3) 根据工程类型、气候条件、运输距离,泵送高度等因素,确定对坍落度损失程度、凝结时间和早期强度的要求;   
 
(4)其它特殊要求(如抗渗性、抗冻性、抗浸蚀性、耐磨性等)。   最后、通过混凝土试配,经济性评估后才能应用外加剂。
 
三. 混凝土配合比设计和优化
  
混凝土配合比设计和优化 商品混凝土的工艺不同于现场搅拌的混凝土,运输距离和时间的存在必须控制坍落度损失。因此在设计混凝土配合比时应考虑如下因素:   
 
(1) 根据运距和运输时间确定初始坍落度:近距离(<10km)或1h时,初始坍落度为18cm~20cm;远距距离(>10 km)或2h时,为20cm~22cm。 
  
(2) 控制坍落度损失,即控制入泵前的坍落度应大于15cm。因为坍落度<15cm时可泵性差。而坍落度>20cm时,浇筑后混凝土长时间保持大流动性状态、其稳定性差容易产生离析,凝结慢。   
 
(3) 初凝时间的控制:梁板柱浇筑时初凝时间8 h~12h、大体积混凝土为12h~15h。   
 
(4) 商品混凝土作为一种建材产品参与市场竞争必须考虑经济性,在保证技术性能的前提下售价最低。对商品混凝土总的要求是:稳定、可靠、适用和经济。
   
传统的混凝土配合比设计方法(即假定容重法和绝对体积法)是以强度为基础的,即根据“水灰比定则”设计配合比。而我们提出的全计算配合比设计方法 是以工作性、强度和耐 
 
久性为基础,通过混凝土体集模型推导出用水量和砂率计算公式,并且将此二式与水灰比定则相结合实现FLC和HPC的组成和配合比的全计算。全计算法与传统 设计方法相比较,全
 
计算法使混凝土配合比设计由半定量走向全定量,由经验走向科学。与传统配合比设计相比,全计算法更方便快捷地得到优化的混凝土配合比。
 
(一)按表观密度分类
  
1. 重混凝土。表观密度大于2600kg/m3的混凝土。常由重晶石和铁矿石配制而成;   
 
2. 普通混凝土。表观密度为1950~2500kg/m3的水泥混凝土。主要以砂、石子和水泥配制而成,是土木工程中最常用的混凝土品种;   
 
3. 轻混凝土。表观密度小于1950kg/m3的混凝土。包括轻骨料混凝土、多孔混凝土和大孔混凝土等。
 
(二)按定额分类
  
1. 普通混凝土。普通混凝土分为:普通半干硬性混凝土,普通泵送混凝土和水下灌注混凝土,他们每个又分为:碎石混凝土和卵石混凝土;   
 
2. 抗冻混凝土。抗冻混凝土分为:抗冻半干硬性混凝土,抗冻泵送混凝土,他们每个又分为:碎石混凝土和卵石混凝土。
 
发泡混凝土发泡混凝土又名泡沫混凝土,是通过智通发泡系统发泡,并将泡沫与水泥浆均匀混合,然后经过泵送系统进行现浇施工或模具成型,经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。 它属于气泡状绝热材料,突出特点是在混凝土内部形成封闭的气孔,成蜂窝型紧密均匀排列气孔,使混凝土轻质化和多达五倍隔热保温性能。耐火性能高,低吸水量(防潮),低导温性质及环保特性,比其它隔温材料更具优势。   
 
特点: 
 
–保温性:导热系数为0.098 - 0.151W/m.k,热阻约为普通的20~35倍。 
  
–轻质性:干体积密度为400-700kg/m3,相当于普通水泥混凝土的1/3 ~ 1/6 左右,可减轻建筑物整体荷载。减少基建成本, 极大的节约了建筑费用。   
 
–隔音性:泡沫混凝土中含有大量的独立气泡,且分布均匀,吸音能力为0.09-0.19%,是普通混凝土的5倍,具备有效隔音的功能。   
 
–耐水性:现浇发泡混凝土吸水性较小,相对独立的封闭气泡及良好的整体性,使其具有一定的防水性能,最大吸水率<12.5% 。   –耐火性:   耐火时间为4小时,是普通的2倍。   
 
–抗压性:抗压强度高,抗压强度为0.6-5.5Mpa。   
 
–整体性:可现场浇注施工,与主体工程结合紧密,不需留界隔缝和透气管。   
 
–经济性:综合造价低。全方面的工程总成本节约   
 
–环保性:环保天然成份无污染。泡沫混凝土所需原料为水泥和发泡剂,发泡剂为中性,不含苯、甲醛等有害物质,避免了环境污染和消防隐患。   
 
–耐久性:与主体工程寿命相同。   
 
–低弹减震性: 泡沫混凝土的多孔性使其具有低的弹性模量,从而使其对冲击载荷具有良好的吸收和分散作用。   
 
–施工简单: 只需使用C-Lite生产设备可在工地现场生产, 节约运费。   
 
–生产加工性: 泡沫混凝土不但能在厂内生产成各种各样的制品,而且还能现场施工,直接现浇成屋面、地面和墙体,并可进行锯、刨、钉、钻孔等加工。
发泡混凝土应用
 
发泡混凝土应用 泡沫混凝土以其良好的特性,广泛应用于节能墙体材料中,在其他方面也获得了应用。目前,泡沫混凝土在我国的应用主要是屋面泡沫混凝土保温层现浇、泡沫混凝土面块、泡沫混凝土轻质墙板、泡沫混凝土补偿地基。但是,充分利用泡沫混凝土的良好特性,可以将它在建筑工程中的应用领域不断扩大,加快工程进度,提高工程质量,具体如下:  
 
(1)用作挡土墙。主要用作港口的岩墙。泡沫混凝土在岸墙后用作轻质回填材料可降低垂直截荷,也减少了对岸墙的侧向载荷。这是因为泡沫混凝土是一种粘结性能良好的刚性体,它并不沿周边对岸墙施加侧向压力,沉降降低了,维修费用随之减少,从而节省很多开支。泡沫混凝土也可用来增进路堤边坡的稳定性,用它取代边坡的部分土壤,由于减轻了质量,从而就降低了影响边坡稳定性的作用力。   
 
(2)修建运动场和田径跑道。使用排水能力强的可渗性泡沫混凝土作为轻质基础,上面覆以砾石或人造草皮,作为运动场用。泡沫混凝土的密度为800-900kg/m&sup3;此类运动场可进行曲棍球,足球及网球活动。或者在泡沫混凝土上盖上一层0.05m厚的多孔沥青层及塑料层,则可作田径跑道用。   
 
(3)作夹芯构件。在预制钢筋混凝土构件中可采用泡沫混凝土作为内芯,使其具有轻质高强隔热的良好性能。通常采用密度为400 - 600kg/m&sup3;的泡沫混凝土。   
 
(4)管线回填。地下废弃的油柜、管线(内装粗油、化学品)、 污水管及其他空穴容易导致火灾或塌方,采用泡沫混凝土回填可解决这些后患,费用也少。泡沫混凝土采用的密度取决于管子的直径及地下水位,一般为600-1100kg/m&sup3;。   
 
(5)贫混凝土填层。由于使用可弯曲的软管,泡沫混凝土具有很大的工作度及适应性,因此它经常用于贫混凝土填层。如对隔热性要求不很高,采用密度为1200kg/m&sup3;左右的贫混凝土填层,平均厚度为0.05m;如对隔热性要求很高,则采用密度为500kg/m&sup3;的贫混凝土填层,平均厚度为0.1- 0.2m。  
 
 
(6)屋面边坡。泡沫混凝土用于屋面边坡,具有重量轻、 施工速度快、价格低廉等优点。坡度一般为10mm/m.厚度为0.03-0.2m,采用密度为800 - 1200kg/m&sup3;的泡沫混凝土。   
 
(7)储罐底脚的支撑。将泡沫混凝土浇阶在钢储罐(内装粗油、化学品)底脚的底部,必要时也可形成一凸形地基,这样可确保整个箱底的支撑在焊接时年处于最佳应力状态,这一连续的支撑可使储罐采用薄板箱底。同时凸形地基也易于清洁。泡沫混凝土的使用密度为800-1000kgm&sup3;。   
 
(8)用于园林绿化。将泡沫混凝土做成容重在600-1000kg/m&sup3;,可用于园林假山,垃圾箱,桌凳等。   
 
(9) 国防(现代战争是用信息和先进机动器械为攻击工具),该发泡水泥能用在被敌方轰炸破坏的军事工程如机场,重要交通公路等实行立即抢修,用我们的设备及工艺能把敌方破坏的工程迅速修复,实验得来的结果是修复后10分钟即能用于飞机起降,战车通过。   
 
(10)其他。泡沫混凝土也可用于防火墙的绝缘填充,隔声楼面填充、隧道衬管回填;以及供电、水管线的隔离等方面
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