浅谈水泥基混凝土材料
浅谈超高韧性水泥基复合材料在桥梁湿接缝中的应用
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3.3 模板施工
(1)湿接缝底模采用竹胶模板制作,注意翼板下缘处模板 的处理,要密封、不漏浆,以保证混凝土的外观质量。竹胶板 底面加横向方木楞以保证模板刚度,模板采用两排对拉螺杆 拉紧模板下方的横肋与上方的钢筋支撑。
关键词:湿接缝;裂缝;超高韧性水泥基复合材料
1 引言
多片 T 型梁通过湿接缝连成整体,但湿接缝施工由于是 高空作业,工序多、施工现场条件困难,加之受预制 T 梁的约束 效应、温度效应、行车疲劳荷载及混凝土自收缩等影响,裂缝 问题凸显。本试验通过采用超高韧性水泥基复合材料替代普 通混凝土,并掺入钢纤维和 PVA,现场制作试件,研究其抗压 和抗折强度是否符合桥梁使用要求。
3 施工流程及操作要点 3.1 施工工艺流程
原材料的准备——清理桥面——模板施工——钢筋绑扎 及焊接——UHTCC 材料搅拌——UHTCC 材料浇注——覆膜 或土工布养护——拆模后养护。
3.2 操作要点
(1)原材料的准备。湿接缝采用 UHTCC 材料,施工前必须 选用合格的精细砂、一级粉煤灰、硅粉、52.5 水泥、减水剂,并进 行碱活性、耐久性等试验。原材料运输至现场要进行抽样检测 并做好防潮覆盖保护,避免因材料质量而产生的各种不利影响。
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应用与实践
浅谈超高韧性水泥基复合材料在 桥梁湿接缝中的应用
廖建军
浙江交工国际工程有限公司
摘 要:传统混凝土湿接缝由于预制 T 型梁的约束效应、温度效应、行车疲劳荷载及混凝土自收缩等因素导致普通混凝土湿 接缝在终凝拆模及后期使用过程中容易引起裂缝、渗漏水及耐久性问题。为了避免混凝土湿接缝裂缝的产生,防止渗漏水,并提 高湿接缝的耐久性和外观质量,浙江交工与浙江大学合作,研发应用于混凝土桥梁湿接缝的超高韧性水泥基复合材料。本文将探 索新型 UHTCC 湿接缝的施工技术及工艺,解决普通混凝土连续梁桥湿接缝裂缝、耐久性及外观质量问题。文章中就此展开论述, 现总结归纳如下。
ECC混凝土(纤维水泥基复合材料)介绍
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ECC混凝⼟(纤维⽔泥基复合材料)介绍什么是ECC?⼯程⽤⽔泥基增强复合材料(Engineered Cementitious Composite),简称为ECC,它是纤维增强⽔泥基复合材料,具有⾼延展性和严格的裂缝宽度控制。
为何选择ECC?传统的混凝⼟⼏乎是不可弯曲的,具有⾼度脆性和刚性,应变能⼒仅0.1%,ECC的应变⼒超过3%,因此更像是韧性⾦属,⽽不像脆性玻璃。
ECC的组成可弯曲混凝⼟由传统混凝⼟的所有成分减去粗⾻料组成,并掺⼊聚⼄烯醇纤维。
它含有⽔泥,沙⼦,⽔,纤维和外加剂。
聚⼄烯醇纤维覆盖着涂层,可防⽌纤维破裂,因此ECC⽐普通混凝⼟变形性能更强。
⼯作机制每当载荷增加超过其极限值时,PVA纤维与混凝⼟在⽔化过程中形成的强分⼦键可防⽌其开裂。
ECC的不同组分共同抵御载荷。
ECC混凝⼟的优点具有像⾦属⼀样弯曲的能⼒,⽐传统混凝⼟更坚固,更耐⽤,持续时间更长;它具有⾃我修复的特性,可以通过使⽤⼆氧化碳和⾬⽔来⾃我治愈;约⽐普通混凝⼟轻20-40%。
ECC混凝⼟的缺点与传统混凝⼟相⽐,施⼯成本较⾼。
它需要熟练的劳动⼒来建造它。
它需要⼀些特殊类型的材料,在某些地区很难找到。
其质量取决于所⽤材料及其制造条件。
其抗压强度⼩于传统混凝⼟。
ECC的应⽤范围:抗震建筑:采⽤柔性混凝⼟制成的结构可承受更⼤的拉应⼒,不会因地震引起的振动⽽破坏。
在⽇本⼤阪,60层楼⾼的北滨⼤楼,就在建筑核⼼⽤了⼯程胶结复合材料,⽤于抗震。
桥⾯伸缩缝:桥⾯的伸缩缝经常堵塞。
ECC随着温度波动移动⽽实际扩展和收缩。
它消除了热胀冷缩相关的许多常见问桥⾯伸缩缝:题,例如连接处堵塞和裂缝,这导致⽔和除冰盐渗⼊联结处并腐蚀钢筋。
混凝⼟帆布:混凝⼟帆布也可以⽤柔性混凝⼟制成。
混凝⼟帆布⽐普通帆布更坚固耐⽤。
它可以⽤在军事领域。
混凝土材料的成分及性能原理
![混凝土材料的成分及性能原理](https://img.taocdn.com/s3/m/f72bbf0a5627a5e9856a561252d380eb629423cc.png)
混凝土材料的成分及性能原理一、混凝土材料的成分混凝土是由水泥、砂子、碎石、水和其他添加剂组成的一种建筑材料。
这些成分在混合后形成了一种坚硬、耐用的材料,具有优良的物理性能和可塑性。
下面对混凝土材料的各个成分进行详细介绍。
1. 水泥水泥是混凝土中最重要的成分之一,它是一种细粉末状的物质,由石灰石、粘土和其他材料经高温煅烧后制成。
水泥的主要作用是在混凝土中形成硬化物质,使混凝土具有一定的强度和耐久性。
根据成分的不同,水泥可以分为普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、粉煤灰水泥、高性能混凝土用水泥等。
2. 砂子砂子是混凝土中的一种细颗粒物质,其主要成分是硅酸盐矿物和石英等。
砂子的作用是填充混凝土中的空隙,使混凝土具有一定的密实性和强度。
同时,砂子还能够增加混凝土的可塑性,使混凝土在施工中更易于操作。
3. 碎石碎石是混凝土中的一种粗颗粒物质,其主要成分是石灰石、花岗岩、玄武岩等。
碎石的作用是增加混凝土的强度和耐久性,同时也能够填充混凝土中的空隙,使混凝土更加坚实。
碎石的大小可以根据需要进行调整,一般常用的尺寸为5mm至20mm。
4. 水水是混凝土中的一种溶液,其主要作用是将水泥、砂子和碎石等物质混合在一起,形成一种坚硬的物质。
同时,水还能够帮助混凝土中的化学反应发生,从而使混凝土具有一定的强度和耐久性。
5. 其他添加剂除了上述几种成分外,混凝土中还可以添加一些其他的材料,如掺和料、增塑剂、防水剂、防裂剂等。
这些添加剂的作用是增强混凝土的性能,使其具有更好的耐久性、抗渗透性、抗裂性等。
二、混凝土材料的性能原理混凝土的性能是由其成分、配合比、施工工艺等因素综合决定的。
下面将就混凝土的强度、耐久性、可塑性等性能进行详细介绍。
1. 强度混凝土的强度是指其抵抗外力破坏的能力。
强度的大小受到多个因素的影响,如水泥、砂子、碎石的种类、配合比、水灰比等。
水泥的强度是影响混凝土强度的关键因素之一,不同种类的水泥其强度也有所不同。
同时,水泥的含量也会影响混凝土的强度,一般来说,水泥含量越高,混凝土的强度也会越高。
混凝土施工方案的材料选择与使用技巧
![混凝土施工方案的材料选择与使用技巧](https://img.taocdn.com/s3/m/15219daa18e8b8f67c1cfad6195f312b3169ebb9.png)
混凝土施工方案的材料选择与使用技巧在建筑工程中,混凝土是一种常用的材料,用于浇筑基础、楼板、墙体等结构。
混凝土的质量直接影响着建筑物的强度和耐久性。
因此,在混凝土施工中,正确选择材料并掌握使用技巧是非常重要的。
一、水泥的选择与使用技巧水泥是混凝土的主要成分之一,对混凝土的强度和耐久性有着重要影响。
在选择水泥时,应根据工程的具体要求来决定。
常见的水泥有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和矿渣水泥等。
硅酸盐水泥适用于一般建筑工程,而矿渣水泥适用于需要提高混凝土耐久性的工程。
在使用水泥时,需要注意以下几个技巧。
首先,要按照水泥包装上的说明来配制混凝土。
其次,水泥应储存于阴凉、干燥的地方,避免阳光直射和潮湿。
另外,使用水泥时要注意加水量的控制,过多或过少的水都会对混凝土的强度和质量产生不利影响。
二、骨料的选择与使用技巧骨料是混凝土中的填充物,对混凝土的强度和稳定性起着重要作用。
常见的骨料有河砂、山砂、碎石等。
在选择骨料时,应根据工程的具体要求来决定。
一般情况下,河砂和山砂适用于一般建筑工程,而碎石适用于需要提高混凝土强度的工程。
在使用骨料时,需要注意以下几个技巧。
首先,要选择坚硬、骨料颗粒形状良好的材料。
其次,骨料应进行筛分,以确保颗粒大小的均匀性。
另外,使用骨料时要注意控制骨料与水泥的比例,过多或过少的骨料都会对混凝土的强度和稳定性产生不利影响。
三、掺合料的选择与使用技巧掺合料是混凝土中的辅助材料,可以改善混凝土的性能。
常见的掺合料有粉煤灰、矿渣粉等。
在选择掺合料时,应根据工程的具体要求来决定。
粉煤灰适用于需要提高混凝土耐久性的工程,而矿渣粉适用于需要提高混凝土强度的工程。
在使用掺合料时,需要注意以下几个技巧。
首先,要选择质量稳定、掺合料含量适中的材料。
其次,掺合料应与水泥进行充分的混合,以确保其均匀分布。
另外,使用掺合料时要注意控制掺合料与水泥的比例,过多或过少的掺合料都会对混凝土的性能产生不利影响。
综上所述,混凝土施工方案的材料选择与使用技巧对于保证建筑物的质量和耐久性至关重要。
混凝土水泥基材料的力学性能与原理
![混凝土水泥基材料的力学性能与原理](https://img.taocdn.com/s3/m/31f4666a302b3169a45177232f60ddccda38e609.png)
混凝土水泥基材料的力学性能与原理一、引言混凝土水泥基材料是建筑工程中常用的重要材料。
它具有高强度、耐久性好、施工方便等优点,因此被广泛应用于各种建筑物的结构构件中。
本文将结合混凝土水泥基材料的组成和制作过程,从力学性能的角度深入探讨混凝土水泥基材料的力学性能原理。
二、混凝土水泥基材料的组成和制作过程混凝土水泥基材料是由水泥、砂子、骨料和水等原材料组成的。
其中,水泥是混凝土的主要胶凝材料,它具有良好的粘结性和硬化性,能够将砂子和骨料紧密地粘结在一起;砂子是混凝土的细集料,它的作用是填充水泥与骨料之间的空隙,增加混凝土的密实性;骨料是混凝土的粗集料,它的作用是增强混凝土的强度和刚度;水是混凝土的稀释剂,它的作用是使混凝土流动性好,易于施工。
混凝土水泥基材料的制作过程主要包括搅拌、浇注和养护三个步骤。
搅拌是指将水泥、砂子、骨料和水等原材料按照一定比例混合在一起,并用混凝土搅拌机进行搅拌,使其均匀混合;浇注是指将混合好的混凝土倒入模板中,并用振动器进行振动,使其密实;养护是指在浇注完成后,对混凝土进行保温、湿润等处理,促进其硬化和强度发展。
三、混凝土水泥基材料的力学性能混凝土水泥基材料的力学性能主要包括抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、剪切强度和冻融性能等。
下面将分别对其进行介绍。
1. 抗压强度混凝土水泥基材料的抗压强度是指在受到垂直于其表面的压力作用下,能够承受的最大压力值。
抗压强度是衡量混凝土强度的重要指标之一。
其测试方法为将标准试样放入试验机中,施加逐渐增加的压力,直到试样破坏,记录下最大的压力值,即为混凝土水泥基材料的抗压强度。
混凝土水泥基材料的抗压强度与其水泥的种类、水泥用量、骨料种类、骨料粒径、砂子用量、水泥、砂子和骨料的配合比等因素密切相关。
其中,水泥用量的增加可以提高混凝土的抗压强度,但过多的水泥用量会导致混凝土的收缩性增加,从而影响其耐久性;骨料粒径的增加可以提高混凝土的抗压强度,但过大的骨料粒径会导致混凝土的工作性变差。
水泥基复合材料的应用与研究
![水泥基复合材料的应用与研究](https://img.taocdn.com/s3/m/33a8b1509a6648d7c1c708a1284ac850ad0204fc.png)
水泥基复合材料的应用与研究一、前言水泥基复合材料是指以水泥、矿物掺合料和一定比例的纤维等材料为基础,加入适量的添加剂,通过混合、浇注、压制等工艺形成的一种综合性材料。
它具有高强度、耐磨、耐腐蚀、防火等优良性能,同时还具有良好的耐久性和可持续性,因此在工程建设领域得到了广泛的应用。
二、水泥基复合材料的种类1.纤维增强水泥基复合材料纤维增强水泥基复合材料是指在水泥基材料中加入纤维,使其具有更好的抗拉强度和韧性,常见的纤维有玻璃纤维、碳纤维、钢纤维等。
这种材料广泛应用于建筑、桥梁、路面等工程领域。
2.高性能混凝土高性能混凝土是指在水泥基材料中加入微粉、氧化硅等掺合料,以及控制水灰比等技术手段,使其具有更高的强度、耐久性和抗渗性。
这种材料广泛应用于高层建筑、大型桥梁、隧道等工程领域。
3.自密实混凝土自密实混凝土是指在水泥基材料中加入一定比例的特殊掺合料和添加剂,通过控制水泥胶凝体的形成,使其具有自密实的性能,从而提高了材料的耐久性和抗渗性。
这种材料广泛应用于水利水电、海洋工程等领域。
4.轻质水泥基复合材料轻质水泥基复合材料是指在水泥基材料中加入一定比例的轻质骨料,使其具有更轻的重量和更好的保温性能,常见的轻质骨料有珍珠岩、膨胀珍珠岩、膨胀粘土等。
这种材料广泛应用于建筑、隧道、地道等领域。
三、水泥基复合材料的应用1.建筑领域水泥基复合材料在建筑领域的应用非常广泛,主要包括建筑结构、外墙保温、地面修补等方面。
例如,在建筑结构中,水泥基复合材料可以用于加固和修补混凝土结构,提高其承载能力和抗震性能;在外墙保温中,水泥基复合材料可以用于制作外墙保温板,达到节能减排的效果;在地面修补中,水泥基复合材料可以用于修复地面裂缝和磨损部位,提高地面的使用寿命。
2.交通运输领域水泥基复合材料在交通运输领域的应用也非常广泛,主要包括桥梁、隧道、地铁等方面。
例如,在桥梁中,水泥基复合材料可以用于加固和修补桥梁结构,提高其承载能力和抗震性能;在隧道中,水泥基复合材料可以用于修补和加固隧道结构,提高其使用寿命和安全性;在地铁中,水泥基复合材料可以用于修补和加固地铁隧道结构,提高其使用寿命和安全性。
混凝土材料与原材料选择
![混凝土材料与原材料选择](https://img.taocdn.com/s3/m/33616a9377a20029bd64783e0912a21615797f70.png)
混凝土材料与原材料选择混凝土是一种常见的建筑材料,在各种建筑结构中都得到广泛应用。
混凝土的材料选择和原材料的质量对最终的混凝土品质有着重要的影响。
本文将就混凝土材料和原材料的选择进行探讨,希望能为读者提供一些有益的参考。
一、混凝土材料的选择1.水泥水泥是混凝土中起到胶结作用的主要材料,对混凝土的强度和耐久性有很大的影响。
常用的水泥有普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和复合材料水泥等。
在选择水泥时,需考虑工程的强度要求、气候条件和使用环境等因素,选择合适的水泥种类和品牌。
2.骨料骨料是混凝土中的主要填充物,对混凝土的密实性、强度和抗裂性有重要影响。
常用的骨料有砂子和石子等。
在选择骨料时,需考虑骨料的粒径分布、坚固度和颗粒形状等因素,以满足混凝土对骨料的要求。
3.细集料细集料是混凝土中的填充物,对混凝土的工作性能和强度发挥重要作用。
常用的细集料有砂子和粉煤灰等。
在选择细集料时,需考虑细集料的颗粒形状、比表面积和吸水性等因素,以保证混凝土的流动性和强度。
4.掺合料掺合料是混凝土中替代部分水泥的材料,对混凝土的性能改良和环境保护具有重要意义。
常用的掺合料有粉煤灰、矿渣粉和微珠混凝土等。
在选择掺合料时,需考虑掺合料的活性、颗粒形状和掺量等因素,以提高混凝土的性能。
二、原材料选择的注意事项1.原材料质量选择优质原材料是保证混凝土品质的基础。
质量稳定的原材料能够提供一致的性能,减少混凝土强度波动和质量问题的发生。
因此,在选择原材料供应商时,应注重其质量管理体系和资质认证情况。
2.原材料来源原材料的来源也是选择的重要考虑因素之一。
优先选择来自可靠供应商的原材料,以确保其质量的可靠性和稳定性。
此外,选用当地可获得的原材料也可降低运输成本和环境影响。
3.环境影响在选择原材料时,应关注其对环境的影响。
选择环保型原材料可减少资源消耗和环境污染,符合可持续发展的要求。
同时,应对原材料的使用和废弃物处理进行全面的生命周期分析,以评估其环境影响。
混凝土材料的成分原理
![混凝土材料的成分原理](https://img.taocdn.com/s3/m/9bba082bfd4ffe4733687e21af45b307e971f957.png)
混凝土材料的成分原理混凝土是一种由水泥、水、骨料和掺合料组成的复合材料,广泛应用于建筑工程中。
混凝土的组成成分及其原理是建筑工程中的基础知识,下面就混凝土材料的成分原理进行详细的介绍。
1. 水泥水泥是混凝土中最重要的成分,它能够将混合物粘合在一起,形成坚固的结构。
水泥是一种粉状物质,主要由熟料和掺合料组成。
熟料是由石灰石、黏土、铁矿石等原材料经煅烧后得到的。
熟料中含有硅酸钙、铝酸钙等化合物,它们在水的作用下会发生水化反应,生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等胶凝物质,从而形成水泥石。
掺合料是为了改善水泥的性能而加入的物质,主要包括矿渣粉、煤灰、石灰石粉等。
掺合料能够减少水泥用量、改善混凝土的工作性能、提高混凝土的强度和耐久性。
2. 水水是混凝土中的基本成分,其主要作用是在混合物中形成胶凝物质,将混合物中的骨料、水泥等粘在一起。
混凝土中使用的水应该是清洁、无杂质、无色、无味的饮用水,以保证混凝土的强度和耐久性。
3. 骨料骨料是混凝土中的填料,主要用于增加混凝土的强度和硬度。
骨料的种类包括天然骨料和人造骨料两种。
天然骨料主要包括河砂、山石等。
河砂是一种宜于混凝土制备的优质骨料,其颗粒分布均匀,粗细适中,且含尘量较低。
山石则通常需要经过破碎、筛分等加工工艺才能作为混凝土的骨料使用。
人造骨料包括人造砂、轻质骨料等。
人造砂是由石子、矿渣等原材料经过人工破碎、筛分等加工工艺得到的,其物理和力学性能与天然砂相似;轻质骨料则是通过加入空气泡沫等方法降低骨料的密度,使混凝土的重量减轻。
4. 掺合料掺合料是指混凝土中除水泥、水、骨料以外的其他物质,其添加可以改善混凝土的性能,提高混凝土的强度、耐久性、抗裂性等。
常见的掺合料包括矿渣粉、煤灰、粉煤灰、石灰石粉等。
矿渣粉是一种由钢铁冶炼过程中的矿渣经过粉碎、筛分等加工工艺得到的粉状物质,其主要成分为硅酸盐和氧化钙等。
矿渣粉的加入可以降低水泥用量、改善混凝土的工作性能、提高混凝土的强度和耐久性。
混凝土水泥基材料的原理与应用
![混凝土水泥基材料的原理与应用](https://img.taocdn.com/s3/m/83f679f9db38376baf1ffc4ffe4733687e21fc9d.png)
混凝土水泥基材料的原理与应用一、混凝土水泥基材料的概述混凝土是由砂、石子、水和水泥等材料按一定比例配制而成的人造石材,广泛应用于建筑、桥梁、道路等工程中。
水泥是混凝土中最重要的成分之一,其作用是通过水泥的硬化反应将混凝土中的各种材料粘结在一起。
二、水泥基材料的原理1.水泥的化学反应水泥的硬化反应是一种复杂的化学反应,其主要成分是三氧化二铝、二氧化硅、三氧化三铁和石膏等。
当水泥与水混合时,水泥中的化学成分会与水中的氢离子和氢氧离子发生化学反应,形成水化产物,从而使水泥石化硬化。
2.混凝土中水泥的作用混凝土中的水泥具有粘结作用,可以将砂、石子等材料粘结在一起,形成一个整体。
此外,水泥还可以填补混凝土中的小孔洞和空隙,使混凝土具有较好的密实性和耐久性。
3.水泥基材料的性能水泥基材料具有较高的强度、耐久性和抗腐蚀性等性能,这些性能使其成为建筑、桥梁、道路等工程中广泛应用的材料。
此外,水泥基材料还具有良好的抗冻融性和防火性能。
三、水泥基材料的应用1.建筑水泥基材料在建筑中的应用非常广泛,例如浇筑混凝土地基、砌筑墙体、地面、天花板和楼梯等。
此外,水泥基材料还可以用于制造混凝土砖、混凝土管和混凝土板等建筑材料。
2.道路水泥基材料在道路工程中也有着广泛的应用,例如修建道路基础、路面和人行道等。
水泥基材料具有较高的强度和耐久性,可以有效地承受车辆和行人的重量和磨损。
3.桥梁桥梁是水泥基材料应用的重要领域之一,例如建造桥梁的支撑结构、桥墩、桥面和桥栏等。
水泥基材料具有较高的强度和耐久性,可以承受桥梁的重量和各种外力。
4.其他领域除了建筑、道路和桥梁等领域,水泥基材料还可以应用于其他领域,例如水利工程、港口工程、地下工程等。
水泥基材料具有较高的强度和耐久性,可以承受各种外力和环境影响。
四、水泥基材料的发展趋势1.新型材料的研发随着科技的不断进步,人们对水泥基材料的性能和使用要求越来越高。
因此,研发新型的水泥基材料已经成为一个重要的发展方向。
混凝土的组成材料及其技术要求
![混凝土的组成材料及其技术要求](https://img.taocdn.com/s3/m/3d306bdb8662caaedd3383c4bb4cf7ec4bfeb647.png)
混凝土的组成材料及其技术要求一、水泥水泥是一种无机水硬性胶凝材料,它与水拌合而成的浆体既能在空气中硬化,又能在水中硬化,它能将骨料牢固地黏聚在一起,形成整体,产生强度。
由于组成水泥的矿物成分不同,其水化特性就不同,强度发展规律也不一样。
在混凝土工程中,最常用的水泥有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥(简称普通水泥)、矿渣硅酸盐水泥(又称矿渣水泥)、火山灰质硅酸盐水泥(又称火山灰质水泥)和粉煤灰硅酸盐水泥等五大类。
此外,还有特种水泥,如快硬硅酸盐水泥、大坝水泥、高铝水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥等。
1、硅酸盐水泥硅酸盐水泥是以硅酸盐熟料为主,加4%~5%的石膏磨细而成,国际上统称波特兰水泥。
(1)基本特性①密度与容重硅酸盐水泥的密度为 3.1~3.2kg/cm³;它的松散容重为900~1300kg/m³, 紧密容重为1400~1700kg/m³。
①细度在规范中规定,在0.08mm方孔筛筛余量不得超过12%。
①凝结时间硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min;终凝时间不得迟于10h。
①水化热水化热是指水泥在凝结硬化过程中放出的热量。
水化热越大,混凝土内部的温度越高。
水化热的多少与水泥的矿物组成、水灰比、水泥细度(水泥细度越细水化热越高)等因素有关。
硅酸盐水泥的水化热较高。
①早期强度强度是水泥的一个重要指标。
它是按照国家标准强度检验方法,按龄期为28d的试件测得的每平方厘米面积上所承受的压力值来确定的。
规定测定3d、7d、28d的强度(抗压强度及抗折强度),并依据这些强度,将硅酸盐水泥划分成六种标号,即425、425R、525、525R、625、725等标号。
硅酸盐水泥的凝结硬化速度快,早期强度高。
(2)适用范围①水泥标号高,可用于配制C40 以上的高强度混凝土及预应力混凝土。
①凝结速度快、早期强度高,可用于快硬早强的混凝土工程。
①水化热高,不适用于大体积混凝土工程。
在炎热夏季施工时,最好不选用这种水泥,而冬季施工选用这种水泥效果较好。
混凝土原材料——水泥
![混凝土原材料——水泥](https://img.taocdn.com/s3/m/e1575cb9710abb68a98271fe910ef12d2af9a9ca.png)
水泥是一种水硬性的胶凝材料,加水拌合成塑性浆体,能胶凝砂、石等适当材料并能在空气中和水中硬化的粉状水硬性胶凝材料。
水泥是混凝土中最重要的组成成分之一,其性能直接影响混凝土的性能,如工作性、凝结时间、强度以及耐久性等。
了解一些水泥方便的知识对混凝土生产是十分必要的。
(一)水泥的常用控制技术指标(1)水泥细度硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的细度用比表面积表示,规范要求其比表面积不小于300m2/kg,其他品种的水泥细度用筛余表示,其80μm方孔筛筛余不大于10%或45μm方孔筛筛余不大于30%。
由于水泥标准仅规定细度的下限,造成目前水泥普遍偏细,很多水泥比表面积都超过350m2/kg,有的甚至超过380m2/kg。
水泥磨的太细,造成其需水量增加,与外加剂相容性差,外加剂用量也相应增加,生产的混凝土坍落度损失加大。
水泥细度偏细,水泥水化速度快,水化热过快释放,给混凝土温控带来难度,温度裂缝的几率增加。
早期强度的过快增长,造成后期强度增长不足,甚至有强度倒缩现象。
因此,水泥细度太细,对混凝土工作性、强度、耐久性都是不利的,国家相关标准应控制水泥比表面积不超过350m2/kg,这是很有必要的。
(2)标准稠度用水量水泥的技术性质中有体积安定性和凝结时间,为了使其检验结果具有可比性,国家标准规定必须采用标准稠度用水量的水泥净浆来测定。
获得这一稠度时所需的水量称为标准稠度用水量。
影响标准稠度用水量的因素有水泥熟料的矿物组成、水泥的细度、混合材的种类和数量等。
水泥的标准稠度用水量在一定程度上反应了水泥的需水量,水泥标准稠度用水量与混凝土用水量有一定的关系。
在其他因素不发生变化时,水泥的标准稠度用水量增加,要达到相同的坍落度,混凝土用水量也要相应的增加。
匡楚胜以水泥标准稠度用水量25%作为标准值,得出混凝土用水量与水泥标准稠度用水量变化的经验公式:△W=C(N-0.25)×0.8式中:△W——每立方米混凝土用水量变化值,kg/m3;C——每立方米混凝土水泥用量,kg/m3;N——水泥标准稠度用水量,%。
水泥基混凝土主要组成材料
![水泥基混凝土主要组成材料](https://img.taocdn.com/s3/m/00f60022f4335a8102d276a20029bd64793e624c.png)
水泥基混凝土主要组成材料水泥基混凝土是一种常见的建筑材料,主要由以下几种组成材料构成:1. 水泥:水泥是水泥基混凝土的主要胶结材料。
它通过与水反应形成胶体,使混凝土凝固硬化。
常用的水泥类型包括普通硅酸盐水泥、矿渣水泥和石膏水泥。
水泥:水泥是水泥基混凝土的主要胶结材料。
它通过与水反应形成胶体,使混凝土凝固硬化。
常用的水泥类型包括普通硅酸盐水泥、矿渣水泥和石膏水泥。
2. 骨料:骨料是混凝土中的主要填充物,用来增加混凝土的强度和稳定性。
常用的骨料包括碎石、砂子和细颗粒物质。
骨料:骨料是混凝土中的主要填充物,用来增加混凝土的强度和稳定性。
常用的骨料包括碎石、砂子和细颗粒物质。
3. 细集料:细集料是骨料中的一种,颗粒较小。
它主要用于填充骨料间的空隙,增加混凝土的密实性和流动性。
通常使用的细集料是砂子,粒径为0.075mm至4.75mm。
细集料:细集料是骨料中的一种,颗粒较小。
它主要用于填充骨料间的空隙,增加混凝土的密实性和流动性。
通常使用的细集料是砂子,粒径为0.075mm至4.75mm。
4. 粗集料:粗集料是骨料中的一种,颗粒较大。
它主要用于增加混凝土的强度和承载能力。
常见的粗集料包括砾石、碎石和破碎的岩石。
粗集料:粗集料是骨料中的一种,颗粒较大。
它主要用于增加混凝土的强度和承载能力。
常见的粗集料包括砾石、碎石和破碎的岩石。
5. 水:水是混凝土中的溶剂,用来使胶体形成。
适量的水可以使混凝土易于施工和成型,过多或过少的水都会对混凝土的性能产生不良影响。
水:水是混凝土中的溶剂,用来使胶体形成。
适量的水可以使混凝土易于施工和成型,过多或过少的水都会对混凝土的性能产生不良影响。
以上是水泥基混凝土的主要组成材料。
不同的混凝土配比和用途,可以有所差异,但以上材料是构成基本混凝土的必备元素。
参考文献:。
混凝土工程施工材料
![混凝土工程施工材料](https://img.taocdn.com/s3/m/fce2fd01ff4733687e21af45b307e87100f6f81a.png)
混凝土工程施工材料1. 水泥水泥是混凝土中的胶凝材料,起着粘合骨料和石料的作用。
水泥主要分为硅酸盐水泥、普通水泥、耐高温水泥、耐硫酸盐水泥等多种类型。
在混凝土工程中一般使用普通水泥,其主要成分是石灰石和粘土,按照国家标准GB/T 175-2007《水泥》进行生产和使用。
水泥的品种和强度等级应根据具体的施工需求进行选择,施工单位在购买水泥时要查验产品合格证和质量标准,确保水泥的品质符合要求。
2. 骨料骨料是混凝土中的填料材料,一般分为粗骨料和细骨料两种。
粗骨料主要由砂石、碎石等制成,其主要作用是增加混凝土的抗压强度和耐久性;细骨料主要由石英砂、粉煤灰等制成,其主要作用是填充空隙,提高混凝土的稠度和均匀性。
在混凝土工程施工中,骨料的质量和颗粒分布对混凝土的性能影响很大,因此施工单位在选择骨料时要考虑其品质和性能,避免使用劣质骨料导致混凝土质量下降。
3. 石料石料是混凝土中的粗骨料,一般分为天然石料和人造石料两种。
天然石料主要由河砂、山石等制成,其硬度和强度较高,适合用于高强混凝土和重载结构;人造石料主要由炉渣、轻骨料等制成,其密度和吸水率较低,适合用于轻质混凝土和隔热保温结构。
在混凝土工程中,石料的选择要根据具体的工程要求和设计规范进行,施工单位在购买石料时要查验产品合格证和质量标准,确保其符合要求。
4. 混凝土添加剂混凝土添加剂是提高混凝土性能和施工工艺的辅助材料,一般分为掺合料和掺合剂两种。
掺合料主要包括矿物掺合料、粉煤灰、硅灰石等,其主要作用是提高混凝土的强度、耐久性和耐候性;掺合剂主要包括减水剂、增粘剂、抗裂剂等,其主要作用是改善混凝土的流动性、减少裂缝和提高抗渗性。
在混凝土工程中,添加剂的种类和掺量应根据具体的施工要求和设计规范进行选择,施工单位在选择添加剂时要遵循相关标准和规范,确保混凝土性能符合要求。
5. 水水是混凝土中的溶剂材料,起着搅拌、散热和固化的作用。
水的质量和用量对混凝土的质量和性能具有重要影响,过多或过少的水都会影响混凝土的坍落度、强度和耐久性。
混凝土原材料
![混凝土原材料](https://img.taocdn.com/s3/m/28767aa94bfe04a1b0717fd5360cba1aa8118cd1.png)
混凝土原材料混凝土是建筑工程中常用的材料,它由水泥、砂、骨料和水等原材料混合而成。
其中,水泥、砂和骨料是混凝土的主要原材料,它们的质量和性能直接影响着混凝土的强度和耐久性。
因此,选择优质的混凝土原材料对于保证工程质量至关重要。
首先,水泥是混凝土的胶凝材料,它起着粘合和固化作用。
常用的水泥有普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、矿渣粉水泥等。
普通硅酸盐水泥是最常见的水泥种类,它具有硬化速度快、强度高的特点,适用于一般混凝土工程。
而矿渣水泥和矿渣粉水泥则具有较好的耐久性和抗渗性能,适用于特殊工程和高性能混凝土的制备。
选择合适的水泥种类,可以根据工程要求和材料性能进行综合考虑。
其次,砂是混凝土的细骨料,它填充水泥和骨料之间的空隙,增加混凝土的密实性和强度。
优质的砂应该具有坚硬、均匀、颗粒形状良好的特点,不含有腐蚀性物质和杂质。
常用的砂包括河砂、山砂、人造砂等,它们的性能和用途各有不同。
河砂具有颗粒圆滑、质地细腻的特点,适用于一般混凝土工程;山砂颗粒粗糙,适用于高强混凝土和特殊工程;人造砂是通过人工制备的砂,具有颗粒均匀、形状良好的特点,适用于高性能混凝土的制备。
最后,骨料是混凝土的粗骨料,它是混凝土中体积最大的组成部分,直接影响着混凝土的强度和耐久性。
常用的骨料包括砾石、碎石、砂利等,它们的性能和用途也各有不同。
砾石具有颗粒硬度高、抗压强度大的特点,适用于普通混凝土工程;碎石颗粒锐利,抗冲击性能好,适用于高强混凝土和特殊工程;砂利颗粒圆滑、质地坚硬,适用于耐久性要求高的工程。
总之,混凝土原材料的选择对于工程质量有着直接的影响,合理选择水泥、砂和骨料的种类和性能,是保证混凝土工程质量的关键。
在实际工程中,需要根据工程要求和材料性能进行综合考虑,选择优质的混凝土原材料,以确保工程的安全和耐久性。
混凝土水泥种类及特性原理
![混凝土水泥种类及特性原理](https://img.taocdn.com/s3/m/4d56b11a0166f5335a8102d276a20029bd646392.png)
混凝土水泥种类及特性原理一、引言混凝土是建筑工程中常用的一种材料,由水泥、粗骨料、细骨料、水和添加剂等组成。
在混凝土中,水泥是最为重要的成分之一,它起到了粘结和固化混凝土的作用。
本文将介绍混凝土中常用的水泥种类及其特性原理。
二、水泥种类1. 普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥是目前使用最广泛的一种水泥,其主要原料为石灰石和粘土。
在生产过程中,将这两种原料烧制成熟料,再经过研磨、混合等工艺制成水泥。
普通硅酸盐水泥的强度和耐久性较好,适用于大多数建筑工程中。
2. 矿渣水泥矿渣水泥是将矿渣和石灰石或石膏混合而成的水泥,常见的矿渣有高炉矿渣、磷酸盐渣等。
矿渣水泥的强度和抗裂性能较好,同时也具有较好的耐久性和抗化学侵蚀性能,适用于高层建筑、桥梁、码头等工程。
3. 轻质水泥轻质水泥是一种中空微珠水泥,其强度和密度较低,具有较好的保温性能和隔声性能,适用于建筑物的保温、隔音和防火等方面。
4. 高性能水泥高性能水泥是一种强度和耐久性能更好的水泥,主要包括高强度水泥、高耐久性水泥、高韧性水泥等。
这些水泥的技术要求和生产工艺都比较严格,适用于各种高层建筑、大型桥梁、隧道等工程。
三、水泥特性原理1. 水化反应水泥与水在混凝土中会发生水化反应,生成硬化产物,从而使混凝土固化和硬化。
水化反应的主要产物为硅酸钙水化物(C-S-H)、钙矾石(C-A-H)和钙羟基石(C-H)等,它们能够填充混凝土中的孔隙,增加混凝土的密实性和强度。
2. 强度发展混凝土的强度随时间的推移而增长,这是由于水泥水化反应的持续进行和硬化产物的逐渐形成。
水泥水化反应的初期反应速度较快,后期变慢,强度的增长也呈现出逐渐减缓的趋势。
3. 膨胀性水泥具有一定的膨胀性,这是由于水泥中的熟料在水化过程中释放出热,并产生一定的体积膨胀。
若混凝土中的水泥含量过高,膨胀率过大会导致混凝土开裂或产生变形。
4. 抗渗性水泥的抗渗性是指混凝土中水泥胶体的孔隙分布和孔径大小等特性。
混凝土工程施工材料(3篇)
![混凝土工程施工材料(3篇)](https://img.taocdn.com/s3/m/4da1649c0342a8956bec0975f46527d3240ca6a3.png)
第1篇一、前言混凝土是现代建筑工程中应用最广泛的一种建筑材料,具有耐久性、强度高、成本低等优点。
混凝土工程施工质量的好坏,直接影响到建筑物的使用寿命和安全性能。
因此,了解和掌握混凝土工程施工材料的特点、选用原则及施工技术,对于提高混凝土工程施工质量具有重要意义。
本文将从混凝土工程施工材料的角度,对相关内容进行阐述。
二、混凝土工程施工材料概述1. 混凝土组成材料(1)水泥:水泥是混凝土的主要胶凝材料,具有良好的耐久性、强度高、施工方便等特点。
目前,我国常用的水泥有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等。
(2)细骨料:细骨料主要指砂,是混凝土的填充材料。
砂的颗粒级配、含泥量、含水量等指标对混凝土的性能有较大影响。
(3)粗骨料:粗骨料主要指石子,是混凝土的骨架材料。
石子的颗粒级配、强度、含泥量等指标对混凝土的性能有较大影响。
(4)水:水是混凝土的拌合剂,对混凝土的强度、耐久性等性能有较大影响。
(5)外加剂:外加剂是指为改善混凝土性能而加入的化学物质,如减水剂、缓凝剂、早强剂、防冻剂等。
2. 混凝土工程施工材料选用原则(1)符合设计要求:混凝土工程施工材料应满足设计图纸中对强度、耐久性、变形等性能的要求。
(2)质量可靠:选用材料时应确保其质量合格,避免因材料质量问题导致工程质量问题。
(3)价格合理:在满足质量要求的前提下,尽量选用价格合理的材料。
(4)供应稳定:选用材料时应考虑其供应渠道的稳定性,确保工程进度不受影响。
三、混凝土工程施工材料施工技术1. 水泥施工技术(1)水泥储存:水泥应储存在干燥、通风的仓库内,避免受潮、受冻。
(2)水泥运输:水泥在运输过程中应避免与酸、碱、盐等物质接触,以免影响其性能。
(3)水泥拌合:水泥应与细骨料、粗骨料、水等按比例拌合,搅拌均匀。
2. 细骨料施工技术(1)砂的筛分:筛分砂的颗粒级配应符合设计要求。
(2)砂的拌合:砂应与水泥、粗骨料、水等按比例拌合,搅拌均匀。
混凝土施工材料选择原理
![混凝土施工材料选择原理](https://img.taocdn.com/s3/m/a85b092a640e52ea551810a6f524ccbff121ca01.png)
混凝土施工材料选择原理混凝土是一种常用的建筑材料,一般是由水泥、砂、骨料和水混合而成。
在混凝土施工过程中,正确的材料选择非常重要,因为不同的材料会影响混凝土的强度、耐久性和成本等方面。
本文将介绍混凝土施工材料选择的原理。
1. 水泥的选择水泥是混凝土的主要成分之一,它对混凝土的强度和耐久性有很大的影响。
根据施工的要求和条件,可以选择不同种类的水泥。
常见的水泥有普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、磷酸盐水泥等。
普通硅酸盐水泥是最常用的水泥,其强度和耐久性较好,适用于一般建筑物和道路等。
硫铝酸盐水泥是一种高强度水泥,适用于需要高强度和耐久性的场合。
磷酸盐水泥则适用于耐酸碱性能要求高的场合。
2. 砂和骨料的选择砂和骨料是混凝土中的颗粒材料,也对混凝土的强度和耐久性有很大的影响。
砂和骨料的选择要根据其物理性质和化学性质来确定。
砂的颗粒要求有一定的角度,以增加混凝土的摩擦力和密实度。
骨料的颗粒要求均匀、大小适中、形状规则,以保证混凝土的均匀性和强度。
常用的砂和骨料有河砂、山石、矿渣等。
在选择砂和骨料时,还要考虑其含水率、含泥量等因素,以确保混凝土的质量。
3. 混凝土掺合材料的选择混凝土掺合材料是指水泥外添加的材料,用于改善混凝土性能。
常用的混凝土掺合材料有矿渣粉、粉煤灰、硅灰等。
这些掺合材料可以改善混凝土的强度、耐久性、抗裂性能和抗渗性能等。
其中矿渣粉和粉煤灰是比较常用的掺合材料,可以减少水泥用量,降低混凝土成本。
4. 混凝土添加剂的选择混凝土添加剂是指在混凝土中添加的化学物质,用于改善混凝土的性能。
常用的混凝土添加剂有减水剂、增稠剂、缓凝剂、早强剂等。
减水剂可以降低混凝土的含水量,提高混凝土的流动性和均匀性;增稠剂则可以增加混凝土的粘度,提高混凝土的强度和耐久性;缓凝剂可以延缓混凝土的凝固时间,方便施工;早强剂可以提高混凝土的早期强度,提高施工效率。
综上所述,混凝土施工材料选择的原理是根据施工要求和条件,选择合适的水泥、砂、骨料、掺合材料和添加剂,以确保混凝土的强度、耐久性、均匀性和成本等方面的要求。
混凝土材料的性能与原理
![混凝土材料的性能与原理](https://img.taocdn.com/s3/m/7c2893438f9951e79b89680203d8ce2f006665c1.png)
混凝土材料的性能与原理一、引言混凝土是人类历史上最古老的建筑材料之一,其广泛应用于各种建筑和基础设施工程中,如桥梁、隧道、水坝、房屋等。
混凝土的成功应用与其优良性能紧密相关,而混凝土材料的性能与原理是混凝土成功应用的基础和保障。
因此,本文将从混凝土材料的性能与原理方面进行全面详细的阐述。
二、混凝土的基本组成混凝土是一种由水泥、骨料、砂、水等原材料经过混合、搅拌、震实等工艺制成的人造材料。
其基本组成如下:1.水泥:水泥是混凝土的最主要原料,其主要成分是硅酸盐和铝酸盐,经过煅烧后形成水泥熟料,再加入适量的石膏磨制成水泥粉。
2.骨料:骨料是混凝土中的骨架,其主要成分是碎石、砾石和砂子等,其大小、形状、质量等直接影响混凝土的性能。
3.砂:砂是混凝土中的细骨料,其主要成分是石英砂,其大小、形状、质量等也影响混凝土的性能。
4.水:水是混凝土中的溶液,其主要功能是将水泥与骨料、砂混合,形成均匀的混凝土。
三、混凝土的性能混凝土作为建筑材料,其性能直接影响着建筑物的安全、寿命等方面。
混凝土的性能主要包括以下几个方面:1.强度:混凝土的强度是指其承受外力时的抗压能力,其大小直接影响着建筑物的承重能力。
一般来说,混凝土的强度随着其龄期的增加而逐渐提高,但在一定龄期后会出现下降现象。
2.耐久性:混凝土的耐久性是指其在长期使用过程中不受外界环境、化学物质等的侵蚀和影响能力。
混凝土的耐久性与其抗渗性、抗冻性、抗碱性等密切相关。
3.抗渗性:混凝土的抗渗性是指其在外界水压力下不会发生渗漏现象的能力,其与混凝土的孔隙率、颗粒形状等因素有关。
4.抗冻性:混凝土的抗冻性是指其在低温环境下不会发生冻胀破坏现象的能力,其与混凝土的孔隙率、水泥水化程度、骨料吸水率等因素有关。
5.抗碱性:混凝土的抗碱性是指其在碱性环境下不会发生损坏现象的能力,其与混凝土中的水泥品种、骨料种类、水泥含量等因素有关。
四、混凝土性能的影响因素混凝土的性能受到多种因素的影响,包括以下几个方面:1.水泥品种:不同的水泥品种对混凝土性能的影响不同,如硅酸盐水泥有较好的抗硫酸盐侵蚀能力,普通水泥则适用于一般建筑。
水泥混凝土路面基层材料研究
![水泥混凝土路面基层材料研究](https://img.taocdn.com/s3/m/6964c13a192e45361066f559.png)
水泥混凝土路面基层材料研究【摘要】水泥混凝土路面属刚性路面,具有承载能力大,稳定性好,使用寿命长,日常养护费用少等优点,而且施工方便,程序简单,所以广泛运用于各等级公路。
但水泥混凝土路面对路面基层的要求比较高(如反射裂缝对路面的影响比较大),因此积极开发基层筑路材料,研究与控制路面基层材料的选用和施工,改进路基性能,对提高公路质量具有重要意义。
【关键词】路面病害;基层材料;选择;施工1.水泥混凝土路面破坏的原因分析虽然水泥混凝土路面有其独特的优越性,道路的设计标准也在不断提高,但是随着社会的进步,交通事业的快速发展,日益加大的交通量(主要表现在:车辆荷载不断增加,车辆的速度不断加快)使路面所承受的竖向压力和水平推力大大增加,对路面的危害也大大加强,特别使三缝病害加剧并难以控制。
所谓三缝是指施工时期由于混凝土收缩产生的裂缝、预留胀缝和缩缝切缝。
三缝产生病害的共同特点是:雨雪水通过缝隙灌入缝内,渗入基层破坏了基层的强度,造成板底基层材料的水稳定性降低,久而久之导致局部沉陷,路面层受荷载时底部就会产生过大的弯拉应力,出现不均匀沉降,在荷载的重复作用下,使混凝土路面产生裂缝、断裂、甚至完全破坏。
在病害形成的多种原因中,唧泥是引发病害的主要根源,唧泥是指板接(裂)缝或边缘下的基层细粒料被渗入缝下并积滞在板底的有压水从缝中或边缘处唧出,并由此造成板底面与基层顶层间出现局部范围的脱空,接缝填缝料失效。
基层材料不耐冲刷,接缝传荷能力差和重载反复作用是引起唧泥的主要原因。
2.以往水泥混凝土路面基层使用材料的分析多年来,我国修建的水泥混凝土路面基层多采用水泥稳定土、石灰稳定土、石灰稳定工业废渣等。
尽管《水泥混凝土路面设计规范》中指出:“在特重和重交通的公路上,或冰冻地区的潮湿路段及其它地区的过湿路段上,不宜采用石灰土做基层。
”但由于石灰稳定土基层施工工艺简单,原材料来源多,造价低等原因,石灰稳定土基层还是广泛被应用于水泥混凝土路面的施工中。
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浅谈水泥基混凝土复合材料姓名:陈聪学号:S11085213015 专业:建筑与土木工程44班摘要: 随着社会快速发展,单一的水泥材料已经不能满足人们日常工程需求,高性能水泥基复合材料既是在近代科技成就的基础上发展起来的,又将在高新技术工程领域中开发应用。
本文结合相关论文资料[1]对近年来出现的几种高性能水泥基复合材料进行了初步阐述。
关键词: 高性能水泥基功能复合材料发展状况困惑展望Abstract:With the development of society, single cement material already can't satisfy people's daily engineering requirements, high performance cement-based composite materials is developed on the basis of modern scientific and technological achievements, and in the development of new and high technology in the field of engineering application. Based on the related papers [1] to the trend in recent years several high performance cement-based composite material has carried on the preliminary in this paper.Keywords:High performance cement-based functional composites; status of development ; Perplexity; Prospect;第一章前言论文[1]介绍了国内外水泥基功能复合材料的研究进展及应用,重点对几种重要的水泥基功能复合材料,如导电、压电、介电、磁性、屏蔽等材料的组成、特性、工艺及发展状况进行了综述。
通过查询相关资料[4],对水泥基功能复合材料有了初步的了解,功能材料是指通过光、电、磁、力、热、化学、生物化学等作用后,具有特定功能(导电性、压电性、热电性、磁性和防辐射性)的新材料[1]。
随着科学技术的迅速发展,功能单一的传统水泥材料,已不能适应日新月异的多功能工程需要,现代建筑对水泥基复合材料提出了新的挑战,不仅要求水泥基复合材料要有高强度,而且还应具有声、光、电、磁、热等功能,以适应多功能和智能建筑的需要。
因此,水泥基功能复合材料的研究和开发已逐渐成为热点。
现代水泥基复合材料经历了多次大的发展,如今己被广泛的应用于建筑、交通、国防等各个领域。
水泥基复合材料具有制作、施工方便快捷,抗压强度高,性价比高,抗腐蚀性、耐久性能好等优点。
同时,它也存在一些缺点,如:结构自重大、抗拉强度低和易于开裂等。
因此,各国学者在改善水泥基材料的性能,开发它的新功能等方面进行了大量的研究工作,在水泥基复合材料的研究方面取得了重大进展[1]。
而在我们中国,国土辽阔,人口众多,加强水泥基复合材料的研究,有利于我国建筑业的迅猛发展,这是一项为人民服务的民心工程。
随着科技的不断进步,近些年混凝土发展迅猛,智能混凝土[3]成为科研工作者新的研究方向,通过在混凝土原有组分基础上复合智能型组分,使混凝土具有自感知和记忆,自适应,自修复特性的多功能材料。
根据这些特性可以有效地预报混凝土材料内部的损伤,满足结构自我安全检测需要,防止混凝土结构潜在脆性破坏,并能根据检测结果自动进行修复,显著提高混凝土结构的安全性和耐久性。
第二章应用前景这些技术的发展大大提高了未来建筑工程发展的想象空间,不但能够很好的满足建筑的施工要求,而且能够适应一些有特殊要求建筑的使用功能。
随着这些材料的不断发展,在生活中也得到广泛应用,在水泥基材料中掺入适量碳纤维不仅可以显著提高强度和韧性,而且其物理性能,尤其是电学性能也有明显的改善,可以作为传感器并以电信号输出的形式反映自身受力状况和内部的损伤程度。
将一定形状、尺寸和掺量的短切碳纤维掺入到混凝土材料中,可以使混凝土具有自感知内部应力、应变和操作程度的功能。
通过观测,发现水泥基复合材料的电阻变化与其内部结构变化是相对应的。
碳纤维水泥基材料在结构构件受力的弹性阶段,其电阻变化率随内部应力线性增加,当接近构件的极限荷载时,电阻逐渐增大,预示构件即将破坏。
而基准水泥基材料的导电性几乎无变化,直到临近破坏时,电阻变化率剧烈增大,反映了混凝土内部的应力一应变关系。
根据纤维混凝土的这一特性,通过测试碳纤维混凝土所处的工作状态,可以实现对结构工作状态的在线监测。
.在入碳纤维的损伤自诊断混凝土中,碳纤维混凝土本身就是传感器,可对混凝土内部在拉、压、弯静荷载和动荷载等外因作用下的弹性变形和塑性变形以及损伤开裂进行监测。
水泥基导电复合材料按其体积电阻率可分为半导体材料、防静电材料、导电材料和高导电材料等根据制备手段和用途,可做成精致制品、涂料、砂浆和混凝土等,广泛地应用于工业防静电、非金属电热元件和建筑物屏蔽电磁波等工程、可用作采暖的电热材料,也可广泛地应用于高速公路、机场跑道除雪,在动物养殖厂和植物养植场建造温室等。
水泥基压电复合材料是指光纤传感智能混凝土,即在混凝土结构的关键部位埋人入纤维传感器或其阵列,探测混凝土在碳化以及受载过程中内部应力、应变变化,并对由于外力、疲劳等产生的变形、裂纹及扩展等损伤进行实时监测。
光在光纤的传输过程中易受到外界环境因素的影响,如温度、压力、电场、磁场等的变化而引起光波量如光强度、相位、频率、偏振态的变化。
因此人们发现,如果能测量出光波量的变化,就可以知道导致光波量变化的温度、压力、磁场等物理量的大小。
于是,出现了光纤传感技术到目前为止,光纤传感器已用于许多工程,典型的工程有加拿大Caleary建设的一座名为Beddington Tail的一双跨公路桥内部应变状态监测;美国Winooski的一座水电大坝的振动监测;国内工程有重庆渝长高速公路上的红槽房大桥监测和芜湖长江大桥长期监测与安全评估系统等。
隐身技术是一种通过控制和降低武器系统和其它军事目标的特征信号,使其难以发现、识别、跟踪和攻击的综合性技术。
因而它广泛应用于运动军事目标,如飞机、导弹、坦克、潜艇等,同时也可用于非运动军事目标,如雷达站、军用机场、军事掩体等。
通过对水泥基复合材料进行改性,使它能够吸收电磁波[2],从而达到对雷达的隐身性能,即得到所谓的水泥基复合吸波材料。
水泥基吸波材料是在水泥或混凝土中掺入吸波剂而具有吸收电磁波功能的一类新型材料。
在民用方面,它即可以用来屏蔽电磁波对人体的辐射,达到净化电磁波污染环境的目的;还可以用来防止计算机中心的数据泄密,起到保密作用;在军事上,水泥基复合吸波材料可以起到干扰雷达探测目标,减弱回波信号,使雷达无法探测到地面固定目标或探测精度明显降低,避免敌方的军事打击。
目前国外一般采用伪装网来覆盖地面军事目标,改变目标及其阴影的形状,以对付地面和空中的各种侦查手段。
假如把纳米技术和吸波技术应用在一起,研究出纳米超高性能水泥基复合吸波材料,应用于军事方面,这样就可以做到,你既发现不了我,即使你技术足够先进,发现了我,那么你也没有办法摧毁我。
如果我国能够研究出这种材料,一定可以在未来未知的局部冲突中占据上风,尽量减少我方人员和设备的损失,极大地提高我国的军事实力,让美国等欧美发达国家不敢小看我们中国,连和我们说句话都要心平气和的了,不像以前那样咄咄逼人!有人说,21世纪是科技和人才的竞争,但我可以大胆地说,水泥基复合材料的竞争占到很大的作用。
谁占领了水泥基复合材料这块宝地,谁就可以在21世纪的激烈竞争中抢得先机!第三章发展困惑随着近年水泥基功能复合材料的大力发展,大家看到了这个领域的广阔前景,广大科研工作者投入大量热情,在很多方面取得了突破性进展,在很多方面确实得到了应用,我不禁会问这些材料前景真的有媒体宣传的那么好吗?自古以来科技的进步都是伴随着新材料的不断发展。
正如诸多学者宣称的那样,水泥基复合材料拥有众多突出的优点,甚至提出了智能混凝土的概念,自感知和记忆、自适应,自修复等多种功能的综合。
这些理念固然很美好,然而现阶段实际工程中我们真的有必要在用到这些高科技材料吗?站在结构设计这个角度来讲,我个人觉得大部分的工业与民用建筑设计中,结构方案的合理性及计算模型的准确性更为重要,工民建作为建筑工程领域中绝大部分工程项目,它具有自身的一些特点,安全、适用、经济是最重要的三个方面,无疑安全是其中的重中之重,因为它关系到人民生命安全,所以建筑结构设计首要的是保证结构的安全,其次建筑的适用性是满足建筑使用功能要求的,不能盲目的追求其新颖、独特而浪费许多实用性!经济性要求在建筑工程中保证结构安全和功能性要求的前提下,尽可能满足经济性的要求。
这三者是相辅相成的!现在许多学者提倡大力发展智能混凝土材料,并急于运用到工程中去,当然这些新材料确实能使建筑物具有许多新特性,比如说一些基础沉降的观测、能够自修复混凝土裂缝,提高混凝土耐久性等等诸多方面。
然而个人觉得这些新材料目前来说更多的是小众产品,只有一些特殊行业比如军事、国防、实验室等有特殊要求的场所才会大量使用,因为这些材料的高科技含量必然导致成本的大量增加,如果我们在民用建筑大量使用这些材料,必然导致成本增长,而且真的有这必要吗?比如一个住宅建筑产生了裂缝,如果是使用这些高性能的自修复复合材料,也许能够修复裂缝,但据我所知,建筑真正产生有害裂缝往往是由于设计上的不合理或者一些不可预知的自然灾害导致的,一旦出现这样的问题,不是一点智能的水泥基复合材料能够解决的,我们更多的是要从结构的合理性去分析原因去解决问题。
此外这些新型的高科技材料发展历程不太长,其安全可靠性还没有经过历史的考验,如果盲目大量的投入在工程中未来也许会带来一些安全隐患。
第四章展望未来虽然具有一些困惑,但科技是历史进步的阶梯,事物都是在不断的自我否定的过程中不断发展的,遇到问题想办法解决它!水泥基功能复合材料也是未来历史进步必然的趋势,他是解决工程特殊问题的钥匙,比如一个功能复杂的建筑有可能结构方案很难解决的时候,通过一些高性能的特殊材料来解决或者降低结构方案的难度!同时在一些重要的建筑中我们也需要利用这些特殊的材料来帮助我们检测一些结构数据,能够为我们提供早期的预防性警告,这样我们能够提前发现潜在的问题,然后再想办法去解决它,减少人民生命财产的损失!我们也可以通过研究一些具有在特殊环境下的抗腐蚀、防辐射的一些水泥基复合材料,这样我们就能够扩展人类的生存空间,也许在某个时候我们能够在广袤的海洋环境里建造我们的家园,人类也不会再被有害辐射所侵害。