混凝土

主题的总结

具体有各种建筑用途，包括但不限于，地基和基础，无论内外墙，挡土墙、列、梁、板上的年级抬高的楼板，楼梯，人行道上、混凝土管、大体积混凝土大坝、结构预浇筑混凝土、预浇筑混凝土专业和装饰项目。混凝土比地球上任何其他人造材料使用的都多。截至2005年，每年大约生产60亿立方米的混凝土。

在搅拌混凝土时，有许多因素要考虑。根据混凝土的结构用途、位置和环境因素，可以使用化学或矿物掺合料来实现特定的性能。

混凝土设计混合料的强度通常以磅每平方英寸(PSI)表示。这可以在混凝土固化28天后确定。由代表性建筑规范(本例中的俄亥俄州建筑规范表)所陈述的设计强度如下图所示。

硅:1磅每平方英寸= 0.00689MPa。
a.在施工过程中会受到冻融影响的这些部位的混凝土，应按照第1904.2.1节的规定采用加气混凝土。
b.混凝土应按照1904.2.1节进行加气。
c.结构纯混凝土地下室墙可根据第1904.2.2节(见第1909.6.1节)的暴露条件要求豁免。
d.对于使用钢镘刀表面处理的车库地板，允许将第1904.2.1节要求的总空气含量降低到不少于3%，前提是混凝土的最低规定抗压强度增加到4000 psi。

亚述人，巴比伦人，埃及人和罗马人都使用混凝土的形式，但是今天的现代设计需要具体的发展。混凝土必须有足够的强度来承受大型建筑的重量和质量，大型车辆和沉重的人流量，这只是其中的几个挑战。预浇筑混凝土设计使得混凝土可以在受控的环境中浇筑，不受气候或温度的影响，然后运送到现场进行安装。着色剂、邮票图案和模具创造出复杂的设计，使混凝土不仅耐用，而且将结构转变为现代艺术。

具体是什么?

混凝土是聚集体（细或粗，通常在砂，砾石，或碎石的形式）构成的人造材料，粘合剂（通常是硅酸盐水泥，其通过用粘土加热石灰石，并与研磨该产品的制钙如石膏），水和掺和物的来源。混凝土的强度由水/水泥比确定。可加工性是通过水含量的影响，水泥膏的量，以及所用的集料的物理特性。从建筑再生骨料，拆迁,挖掘浪费也可作为天然聚合物的部分替代品。

方法和材料

可以结合外加剂来控制影响混凝土安装和/或性能的一些因素。例如，20度的下降会使混凝土的凝固时间增加一倍。“设置加速器”和“减水器”的结合可以解决这个问题。

补充胶凝材料也可用于降低成本，同时提高混凝土强度，或影响其他混凝土性能。这些材料包括粉煤灰、硅灰和磨碎的高炉炉渣(外加剂)。虽然这些替代品可以改善原本会成为废物的东西，并从长远来看创造出更强、更耐用的产品，但它们需要比波特兰水泥更长的时间来增强强度。然而，与普通硅酸盐水泥混合料相比，有些混合料能够更快地凝结和固化到所需的强度。当需要以更及时的方式放置混凝土时，一种被称为“早高”的混凝土混合料可以更快地完成加工并提前拆除楼板。减少混合料中的水和/或添加更多的水泥可以提供所需的特性。混凝土将变得不那么可行和修整，通常，变得更困难。一种弥补的方法是加入高效减水剂(外加剂)，这将使混凝土更容易工作，并可以通过增加混凝土的坍落度(使其粘性降低)来弥补。然而，由于在混凝土中添加增塑剂的成本，增塑剂并不是普遍使用的。

水泥的替代品

其他生产或发电过程的副产品可以替代水泥。生产水泥会消耗大量的能源，所以找到一种可以替代水泥的废料对环境很有意义。据《环境建筑新闻》(EBN)报道，美国生产硅酸盐水泥一年所产生的温室气体相当于生产2200万辆紧凑型汽车一年所产生的温室气体。

• 水泥替代品类型:粉煤灰、矿渣、硅灰和稻壳灰都是水泥的替代品。水泥替代品在不同程度上有两种作用。首先，它们像波特兰水泥一样水化和固化。其次，它们是“火山灰石”，提供与熟石灰反应的二氧化硅，而熟石灰是混凝土养护过程中不需要的副产品。
• 空气夹带：掺气混凝土的发展是混凝土科学的一个重大进展。在几乎所有的外部应用和一些内部应用中推荐和指定加气混凝土。带气的混凝土在整个混凝土中都有微小的气泡或细胞。重要的是，空气细胞尽可能普遍分布。当水从液体冻结成固体，形成冰时，这些细胞就充当了压力的膨胀室。没有了空气夹带技术产生的细胞，混凝土更容易在表面“剥落”或“脱落”。混凝土中引入的空气量通常是混凝土体积的5 - 8%。
• 优势:通过替代一些矿物掺合料来提高硅酸盐水泥的强度。C级粉煤灰和矿渣比F级粉煤灰提高强度更大。在高强度的应用中(如高层建筑)，硅灰是水泥替代品的选择，其抗压强度可达到15,000 psi或更高。
• 颜色：C级粉煤灰可制成浅黄色混凝土;F级是深灰色。矿渣混凝土颜色较浅，反射率高。在养护过程中，矿渣混凝土会出现蓝绿色的斑纹，称为“绿化”。“然而，这种颜色通常会在一周内从表面消失，这取决于氧化作用。
• 耐候性:水泥替代品有助于减缓渗透性和氯诱导的腐蚀;解冻盐可以通过混凝土中的孔隙迁移，破坏混凝土周围的被动保护层钢筋，并引起腐蚀，导致剥落。水泥替代品的火山灰作用除去了使混凝土具有透水性的氢氧化钙，因此在道路上非常可取。由于喷粉的缘故，不建议在暴露于室外的石板和铺路上使用高比例的粉煤灰。
• 土坯，棒材，水泥土和夯土：舍由土基材料已经被称为各种名称作出;土坯和穗轴是常用来描述晒干的粘土材料而言。夯土而水泥土砖指的是今天使用的一种流行的方法，使用水泥添加剂和压力来塑造块或砖。浮石混凝土是一种低密度和资源效率的混凝土，由浮石骨料、硅酸盐水泥和水组成。它是传统建筑方法和材料的经济替代品，因为它结合了结构强度和绝缘在一个产品。浮石是一种轻质的类似火山海绵的岩石，由熔融的熔岩迅速冷却时气体膨胀而形成。

环境考虑

在浇筑混凝土时，应考虑当前的天气和温度。一般来说，最好是温度不低于50华氏度(10摄氏度)，以允许适当的固化。除了天气和温度，位置也会影响混凝土。的土壤类型例如，空气中的化学物质、暴露在海水中、地震或极端的温度波动中，如果搅拌不当，可能会导致混凝土坍塌。外加剂可以用来补偿这些因素。补充胶凝材料也可以用来节省能源和处理现有的废物。

在使用混凝土时，极端的天气温度要求采取特殊措施。波特兰水泥协会推出了热和冷天气混凝土(CD057)，这是一个新的培训项目，介绍了热和冷温度对混凝土性能的影响以及在热和冷天气下生产混凝土的一般要求。

设计基础:具体准备

首先，应该使用路障或其他方法设置一个有限的可进入区域，以便在混凝土浇筑后和在它有时间固化之前，场地不会受到干扰。根据混凝土的放置方式，还必须有方便卡车、独轮手推车或泵的通道。所有工作人员都应穿戴适当的安全装备，包括靴子、手套、防护眼镜和防护服。混凝土的厚度需要根据它将要承受的荷载来确定，修整水平必须确定。场地需要做好准备，通过所谓的过程把它带到适当的高度分级，这将需要挖掘抛光面可能过高的区域。土地必须是坚实的，没有根和草。如果土壤太软，它可能需要压实和分布的石头或压碎的石头在表面积将安装混凝土。提前花时间准备场地可以避免将来混凝土的浇筑出现问题。该区域需要测量和标桩，允许空间的形式建立周围地区的混凝土将被浇筑。的模板是什么给了具体的形状，需要使之不会弯曲或移动支撑。任何管道,加热要么电在浇筑混凝土之前，贯穿该区域的工程需要到位。一个衬底或蒸汽屏障可能有必要防止水通过硬化的混凝土上升。任何对外加剂的需要都应事先确定。接头的类型及数目(混凝土切割)应在大雨来临前做好计划。如果钢加强使用时，应放置网片或松杆。如果表面要用邮票或其他图案完成，则应预先布置好。

具体应用及装置

装饰混凝土表面在建筑设计中越来越受欢迎，它正在取代其他的装饰地板覆盖层。有几个应用程序在结构的内部和外部都增加了视觉吸引力。除了视觉上的吸引力，还有更先进的应用方法来弥补气候、温度和位置的问题。

有几种应用具体模式的方法。更传统的、也是最流行的一种是暴露聚合。它可以通过清除表面砂浆来暴露下面的骨料，也可以通过在混凝土凝固之前在表面浇铸精选骨料并将其埋入混凝土中来完成。冲压混凝土也变得越来越流行。图案或纹理垫和模板应用到混凝土在整理过程中代替钢泥刨。最初的浮动过程是在新鲜的混凝土上执行，然后释放剂被应用(可以着色)和图案印记。一些基本的模式包括天然的石头，岩石，木材，砖，以及许多不同形状和大小的其他。锯切和锯缝也可以增加混凝土的图案。可以在混凝土凝固后使用早期锯或常规锯添加锯切。也可以在混凝土刚成型时使用焊接工具。

除了所有可用的模式，也有分类的颜色和着色方法，可以应用。颜料可以添加到混凝土混合物中，在整个混凝土中创建一种颜色，或者在混凝土表面着色、着色或染色后添加颜料。最大的颜色范围可以实现，如果漂白波特兰水泥用于原始混凝土混合。污渍可以是酸或聚合物。酸性污渍与混凝土组件反应产生不规则的图案，趋向于有更多的大地色调，而聚合物污渍有更广泛的颜色范围。染料是水或溶剂型的，是渗入混凝土表面的非常细的颜料。它们不会与混凝土发生化学反应，而且颜色范围最大。

虽然美观很重要，但混凝土的质量始终是首要考虑的问题。浇注混凝土的理想温度是50到77华氏度(10到25摄氏度)之间。如果温度过高，其结果可能是凝结加速、较高的需水量(导致较低的抗压强度)、较高的引气外加剂用量(用于在恶劣气候下的耐久性)，以及收缩和开裂的可能性增加。一些预防措施包括润湿吸收性骨料、冷却骨料和混合水、抑制路基、在浇筑混凝土前对模板起雾，以及架设临时防风林和遮阳帘以降低混凝土温度。如果温度太低，凝结时间就会延长，混凝土获得强度的时间也会延长，这意味着剥离模板、切割接缝以及允许结构承受任何载荷需要更长的时间。解决方法有:提高硅酸盐水泥的掺量;减少或取消补充水泥材料和天然火山灰(除非需要耐久性);降低引气外加剂掺量;加入加速剂;加热混合水和/或集料; having insulating blankets ready for the curing process; and, ideally, not letting the temperature of the concrete drop below 50 degrees Fahrenheit (10 degrees Celsius) for 72 hours.

除了温度，如果配制不当，位置也会影响混凝土的质量。海水对混凝土有腐蚀作用。由于海浪、它们携带的沙砾的侵蚀，或者浸泡在混凝土中的水的盐结晶和干燥，波浪表面以上可能会发生机械损伤。火山灰水泥和使用超过60%的矿渣作为骨料的水泥更能经受盐水的侵蚀。酸或污水也会导致混凝土失去强度。使用石灰石作为骨料会增加pH值，从而抵消损害的影响。在浇筑混凝土之前研究你的位置是很重要的，这样可以提前考虑环境问题。

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