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        混凝土發展前景

        日期:2022-03-23 11:06 人氣:
        混凝土是土木工程中用途最廣、用量最大的一種建筑材料。按預定性能設計和制作混凝土,研制輕質,高強度,多功能的混凝土新品種。利用現代新技術、大力發展新工藝、新設備;廣泛利用工業廢渣作原材料等,都是今后需要不斷解決的課題。
           
        現代混凝土的發展方向——商品混凝土  
         
        商品混凝土是以集中予拌、遠距離運輸的方式向施工工地提供現澆混凝土。商品混凝土是現代混凝土與現代化施工工藝的結合的高科技建材產品,它應包括:大流動性混凝土、流態混凝土、泵送混凝土、自密實混凝土、防滲抗裂大體積混凝土、高強混凝土和高性能混凝土等。為了使商品混凝土性能穩定、經濟、性價比高,必須嚴格選擇所需的原材料和優化混凝土的配合比。實踐證明,現代混凝土配合比全計算法設計為此提供了簡單快捷和可靠的技術途徑。   
         
        商品混凝土是指以集中攪拌、遠距離運輸的方式向建筑工地供應一定要求的混凝土。它包括混合物攪拌、運輸、泵送和澆筑等工藝過程。嚴格地講商品混凝土是指混凝土的工藝和產品,而不是混凝土的品種,它應包括大流動性混凝土、流態混凝土、泵送 混凝土、高強混凝土、大體積混凝土、防滲抗裂混凝土或高性能混凝土等。因此、商品混凝土是現代混凝土與現代化施工工藝的結合,它的普及程度能代表一個國家 或地區的混凝土施工水平和現代化程度。集中攪拌的商品混凝土主要用于現澆混凝土工程,混凝土從攪拌、運輸到澆灌需1~2h,有時超過2h。因此商品混凝土 攪拌站合理的供應半徑應在l0km之內。隨著商品混凝土的普及和發展,現澆混凝土成為今后發展方向。在我國許多大城市,如北京、上海、天津、廣州、深圳 等,商品混凝土攪拌站都在一百個以上,其規模和工藝水平不亞于發達國家。許多中小城市也在推廣應用商品混凝土。
         
        一. 概述
         
        流態混凝土用作商品混凝土時,對新拌混凝土的流動性和流動性損失的控制要更嚴格。因為運距較長,交通堵塞等因素,要求坍落度損失小,2h(有時超 過2h)內混凝土應保持流動性,澆灌時要求泵送。用后摻法雖然能解決坍落度損失和泵送等問題,但是增加了攪拌時間或次數,這樣影響商品混凝土的產量,并且使攪拌操作復雜。即使這樣在泵送前摻超塑化劑,在攪拌運輸車中快速攪拌3min,也不能充分發揮超塑化劑的分散作用,拌合物均勻性差。因此,至少在我國, 后摻法不易推廣,還是采用同摻法好。這就要求研究新的超塑化劑,保證新拌混凝土的流動性保持在2h或2h以上,而不影響硬化混凝土的強度,特別是早期強度。   我國商品混凝土中,約70%是標號C25~C40,C50~C60 在一些重要工程中應用,個別特殊情況采用C70~C80。為了減少水泥用量、改善新拌混凝土的工作性,以及提高硬化混凝土性能,特別是耐久性,應當摻用粉 煤灰。這樣在摻10%~25%粉煤灰的情況下,可以減少單位水泥用量10%~20%。計算 表明,基準混凝土中摻20%粉煤灰(減少水泥用量10%情況 下)可節省能源10%?;鶞驶炷翐匠芑瘎?減少水泥用量15%時)配制流態混凝土可節省能源15%。當粉煤灰和超塑化劑同時摻用時可節省能源 25.5%。因此,將粉煤灰和超塑化劑同時摻用配制流態混凝土是最節能的,并且在性能和節能兩方面都可得到滿意的效果。   
         
        流態混凝土由于摻超塑化劑使拌合物流變性得到改善,即屈服值減小、塑性粘度降低和滯后圈變小,因而幾乎接近牛頓型流體。這樣就增加了流態混凝土的 可泵性?;鶞驶炷林袚?.4%~0.8%(最好是0.75%)超塑化劑所得到的流態混凝土,其泵送壓力降低25%一35%。   
         
        泵送混凝土在泵壓的作用之下,會產生坍落度損失、離析和堵泵現象。關鍵是通過混凝土配合比和超塑化劑的成分來調整拌合物的均勻性和穩定性、流動性和枯聚 性。在泵送混凝土中,細粉料(<0.25mm)的用量應在350~400kg/m3之間,水泥用量不得低于250kg/m3,粗集料最大粒徑為 25mm或31.5mm。另外,最好摻用粉煤灰,因為粉煤灰在較大降低屈服值的同時,塑性粘度降低小—些,這樣使拌合物保持一定的粘聚性,提高了穩定性, 從而防止離析和堵泵現象。   
         
        流態混凝土主要用于高層建筑的基礎、梁、柱、框架、橋梁等現澆混凝土,以及T型接頭的整體澆灌。特別是配筋密集、不易振搗或不需振搗(“自坍”或“自流平”)的情況下。
         
        混凝土發展前景
         
        二. 商品混凝土的特點和原材料的選擇
         
        商品混凝土是以集中攪拌的方式向建筑工地供應一定要求的混凝土。它包括混合物攪拌、運輸、泵送和澆筑等工藝過程。商品混凝土在市場競爭中的唯一要求是保證工作性、強度和耐久性的前提下其成本和售價最低。降低成本的技術途徑是正確選擇原材料和配合比。   
         
        1.商品混凝土的特點   
         
        (1) 由于是集中攪拌,因此能嚴格在線控制原材料質量和配合比,能保證混凝土的質量要求;   
         
        (2) 要求拌合物具有好的工作性,即高流動性、坍落度損失小,不泌水不離析、可泵性好;   
         
        (3) 經濟性, 要求成本低,性能價格比高。   
         
        2. 原材料的選擇與要求 
         
        1). 水泥的選擇 通常采用硅酸鹽水泥、普硅水泥或礦渣水泥,對水泥的基本要求是:   
         
        (1). 相同標號時,選擇富裕系數大的水泥,因為水泥是使混凝土獲得強度的“基礎”;  
         
        (2) 相同強度時選擇需水量小的水泥。水泥的標準稠度需水量在21%~27%,在配制混凝土時采用需水量小的水泥可降低水泥用量;   
         
        (3). 選擇C3 S高、C3A低(<8%)、堿含量低(<1%),比表面適中(3400cm2/g~3600cm2/g)、顆粒級配好的水泥;   
         
        (4) 合理使用不同標號的水泥。配制C40以下的流態混凝土時應用32.5Mpa普硅水泥;配制C40以上的高性能混凝土應用42.5Mpa硅酸鹽水泥或普硅水泥;   
         
        (5) 針對不同用途的混凝土正確選擇水泥品種,如要求早強或冬季施工盡量采用R型硅酸鹽水泥,大體積混凝土采用礦渣水泥或普硅水泥。  
         
        2).礦物細摻料的選擇   常用的礦物細摻料有粉煤灰、磨細礦渣、沸石粉、硅粉等。配制商品混凝土時對礦物細摻料的基本要求是:   
         
        (1) 售價低、具有一定的水化活性,能替代部分水泥,在保證強度和其它性能的情況下,應多摻礦物細摻料,使混凝土的成本降低;  
         
        (2) 需水量比小(<100%),顆粒級配合理能提高拌合物的流動性;  
         
        (3) 合理使用不同品種的細摻料,配制C60以下的流態混凝土時采用II級粉煤灰,C60~C80采用I級粉煤灰或磨細礦渣,100Mpa以上的高性能混凝土摻硅粉。  
         
        3). 集料的選擇   粗細集料都應符合有關標準的要求。正確選擇集料能確?;炷凉ぷ餍?、強度和經濟性。   
         
        (1) 細集料:砂子的顆粒級配合理、含泥量低有利于強度和工作性的提高。人工砂和風化山砂的需水量大、顆粒形狀和級配不合理使拌合物流動性下降。河砂是理想的細 集料,使用時應正確選擇細度模數。配制高強混凝土時應用粗砂,普通流態混凝土用中砂。砂子的細度模數影響混凝土的砂率和用水量,砂率高用水量大,坍落度損 失快。砂率偏低容易產生泌水和離析。   
         
        (2) 粗集料:石子的最大粒徑和級配影響混凝土的用水量,砂率和工作性。配制高強混凝土和高性能混凝土時應采用高強度的碎石,其最大粒徑應為19mm或 25mm,因為高強混凝土
         
        的強度幾近為石子強度的二分之一。普通流態混凝土采用最大粒徑25mm或31.5mm碎石,采用泵送工藝時石子最大粒徑應小于泵 出口管徑的三分之一,否則產生堵泵現象。目前市場連續級配的碎石較少,多數為單一粒級、這時應采用二級配石子。若采用單一粒級的石子應提高砂率。   
         
        混凝土的砂率與石子的最大粒徑有關,大石子砂率小、小石子砂率大。其中就有合理配合的問題。在配制流態混凝土時,若采用較大粒徑(如31.5mm)碎石與中細砂(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) 外加劑的選擇 商品混凝土所用的外加劑應包括:引氣減水劑、高效緩凝引氣減水劑、緩凝減水劑、高效緩凝減水劑、泵送劑、高效泵送劑等。選擇外加劑的原則:   
         
        (1) 根據所配制的混凝土類型選擇相應的外加劑品種;   
         
        (2) 根據混凝土的原材料、配合比和標號確定對外加劑的減水率和摻量的要求;   
         
        (3) 根據工程類型、氣候條件、運輸距離,泵送高度等因素,確定對坍落度損失程度、凝結時間和早期強度的要求;   
         
        (4)其它特殊要求(如抗滲性、抗凍性、抗浸蝕性、耐磨性等)。   最后、通過混凝土試配,經濟性評估后才能應用外加劑。
         
        三. 混凝土配合比設計和優化
          
        混凝土配合比設計和優化 商品混凝土的工藝不同于現場攪拌的混凝土,運輸距離和時間的存在必須控制坍落度損失。因此在設計混凝土配合比時應考慮如下因素:   
         
        (1) 根據運距和運輸時間確定初始坍落度:近距離(<10km)或1h時,初始坍落度為18cm~20cm;遠距距離(>10 km)或2h時,為20cm~22cm。 
          
        (2) 控制坍落度損失,即控制入泵前的坍落度應大于15cm。因為坍落度<15cm時可泵性差。而坍落度>20cm時,澆筑后混凝土長時間保持大流動性狀態、其穩定性差容易產生離析,凝結慢。   
         
        (3) 初凝時間的控制:梁板柱澆筑時初凝時間8 h~12h、大體積混凝土為12h~15h。   
         
        (4) 商品混凝土作為一種建材產品參與市場競爭必須考慮經濟性,在保證技術性能的前提下售價最低。對商品混凝土總的要求是:穩定、可靠、適用和經濟。
           
        傳統的混凝土配合比設計方法(即假定容重法和絕對體積法)是以強度為基礎的,即根據“水灰比定則”設計配合比。而我們提出的全計算配合比設計方法 是以工作性、強度和耐 
         
        久性為基礎,通過混凝土體集模型推導出用水量和砂率計算公式,并且將此二式與水灰比定則相結合實現FLC和HPC的組成和配合比的全計算。全計算法與傳統 設計方法相比較,全
         
        計算法使混凝土配合比設計由半定量走向全定量,由經驗走向科學。與傳統配合比設計相比,全計算法更方便快捷地得到優化的混凝土配合比。
         
        (一)按表觀密度分類
          
        1. 重混凝土。表觀密度大于2600kg/m3的混凝土。常由重晶石和鐵礦石配制而成;   
         
        2. 普通混凝土。表觀密度為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種;   
         
        3. 輕混凝土。表觀密度小于1950kg/m3的混凝土。包括輕骨料混凝土、多孔混凝土和大孔混凝土等。
         
        (二)按定額分類
          
        1. 普通混凝土。普通混凝土分為:普通半干硬性混凝土,普通泵送混凝土和水下灌注混凝土,他們每個又分為:碎石混凝土和卵石混凝土;   
         
        2. 抗凍混凝土??箖龌炷练譃?抗凍半干硬性混凝土,抗凍泵送混凝土,他們每個又分為:碎石混凝土和卵石混凝土。
         
        發泡混凝土發泡混凝土又名泡沫混凝土,是通過智通發泡系統發泡,并將泡沫與水泥漿均勻混合,然后經過泵送系統進行現澆施工或模具成型,經自然養護所形成的一種含有大量封閉氣孔的新型輕質保溫材料。 它屬于氣泡狀絕熱材料,突出特點是在混凝土內部形成封閉的氣孔,成蜂窩型緊密均勻排列氣孔,使混凝土輕質化和多達五倍隔熱保溫性能。耐火性能高,低吸水量(防潮),低導溫性質及環保特性,比其它隔溫材料更具優勢。   
         
        特點: 
         
        –保溫性:導熱系數為0.098 - 0.151W/m.k,熱阻約為普通的20~35倍。 
          
        –輕質性:干體積密度為400-700kg/m3,相當于普通水泥混凝土的1/3 ~ 1/6 左右,可減輕建筑物整體荷載。減少基建成本, 極大的節約了建筑費用。   
         
        –隔音性:泡沫混凝土中含有大量的獨立氣泡,且分布均勻,吸音能力為0.09-0.19%,是普通混凝土的5倍,具備有效隔音的功能。   
         
        –耐水性:現澆發泡混凝土吸水性較小,相對獨立的封閉氣泡及良好的整體性,使其具有一定的防水性能,最大吸水率<12.5% 。   –耐火性:   耐火時間為4小時,是普通的2倍。   
         
        –抗壓性:抗壓強度高,抗壓強度為0.6-5.5Mpa。   
         
        –整體性:可現場澆注施工,與主體工程結合緊密,不需留界隔縫和透氣管。   
         
        –經濟性:綜合造價低。全方面的工程總成本節約   
         
        –環保性:環保天然成份無污染。泡沫混凝土所需原料為水泥和發泡劑,發泡劑為中性,不含苯、甲醛等有害物質,避免了環境污染和消防隱患。   
         
        –耐久性:與主體工程壽命相同。   
         
        –低彈減震性: 泡沫混凝土的多孔性使其具有低的彈性模量,從而使其對沖擊載荷具有良好的吸收和分散作用。   
         
        –施工簡單: 只需使用C-Lite生產設備可在工地現場生產, 節約運費。   
         
        –生產加工性: 泡沫混凝土不但能在廠內生產成各種各樣的制品,而且還能現場施工,直接現澆成屋面、地面和墻體,并可進行鋸、刨、釘、鉆孔等加工。
        發泡混凝土應用
         
        發泡混凝土應用 泡沫混凝土以其良好的特性,廣泛應用于節能墻體材料中,在其他方面也獲得了應用。目前,泡沫混凝土在我國的應用主要是屋面泡沫混凝土保溫層現澆、泡沫混凝土面塊、泡沫混凝土輕質墻板、泡沫混凝土補償地基。但是,充分利用泡沫混凝土的良好特性,可以將它在建筑工程中的應用領域不斷擴大,加快工程進度,提高工程質量,具體如下:  
         
        (1)用作擋土墻。主要用作港口的巖墻。泡沫混凝土在岸墻后用作輕質回填材料可降低垂直截荷,也減少了對岸墻的側向載荷。這是因為泡沫混凝土是一種粘結性能良好的剛性體,它并不沿周邊對岸墻施加側向壓力,沉降降低了,維修費用隨之減少,從而節省很多開支。泡沫混凝土也可用來增進路堤邊坡的穩定性,用它取代邊坡的部分土壤,由于減輕了質量,從而就降低了影響邊坡穩定性的作用力。   
         
        (2)修建運動場和田徑跑道。使用排水能力強的可滲性泡沫混凝土作為輕質基礎,上面覆以礫石或人造草皮,作為運動場用。泡沫混凝土的密度為800-900kg/m&sup3;此類運動場可進行曲棍球,足球及網球活動?;蛘咴谂菽炷辽仙w上一層0.05m厚的多孔瀝青層及塑料層,則可作田徑跑道用。   
         
        (3)作夾芯構件。在預制鋼筋混凝土構件中可采用泡沫混凝土作為內芯,使其具有輕質高強隔熱的良好性能。通常采用密度為400 - 600kg/m&sup3;的泡沫混凝土。   
         
        (4)管線回填。地下廢棄的油柜、管線(內裝粗油、化學品)、 污水管及其他空穴容易導致火災或塌方,采用泡沫混凝土回填可解決這些后患,費用也少。泡沫混凝土采用的密度取決于管子的直徑及地下水位,一般為600-1100kg/m&sup3;。   
         
        (5)貧混凝土填層。由于使用可彎曲的軟管,泡沫混凝土具有很大的工作度及適應性,因此它經常用于貧混凝土填層。如對隔熱性要求不很高,采用密度為1200kg/m&sup3;左右的貧混凝土填層,平均厚度為0.05m;如對隔熱性要求很高,則采用密度為500kg/m&sup3;的貧混凝土填層,平均厚度為0.1- 0.2m。  
         
         
        (6)屋面邊坡。泡沫混凝土用于屋面邊坡,具有重量輕、 施工速度快、價格低廉等優點。坡度一般為10mm/m.厚度為0.03-0.2m,采用密度為800 - 1200kg/m&sup3;的泡沫混凝土。   
         
        (7)儲罐底腳的支撐。將泡沫混凝土澆階在鋼儲罐(內裝粗油、化學品)底腳的底部,必要時也可形成一凸形地基,這樣可確保整個箱底的支撐在焊接時年處于最佳應力狀態,這一連續的支撐可使儲罐采用薄板箱底。同時凸形地基也易于清潔。泡沫混凝土的使用密度為800-1000kgm&sup3;。   
         
        (8)用于園林綠化。將泡沫混凝土做成容重在600-1000kg/m&sup3;,可用于園林假山,垃圾箱,桌凳等。   
         
        (9) 國防(現代戰爭是用信息和先進機動器械為攻擊工具),該發泡水泥能用在被敵方轟炸破壞的軍事工程如機場,重要交通公路等實行立即搶修,用我們的設備及工藝能把敵方破壞的工程迅速修復,實驗得來的結果是修復后10分鐘即能用于飛機起降,戰車通過。   
         
        (10)其他。泡沫混凝土也可用于防火墻的絕緣填充,隔聲樓面填充、隧道襯管回填;以及供電、水管線的隔離等方面
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