混凝土,简称为“砼(tóng)”,是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称,在目前的土木建筑工程,混凝土结构占据了主导地位。
混凝土由胶凝材料、颗粒状集料(也称为骨料)、水以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制,经均匀搅拌,密实成型,养护硬化而成的一种人工石材,具有原料丰富,价格低廉,生产工艺简单的特点,因而使其用量越来越大。
同时混凝土还具有抗压强度高,耐久性好,强度等级范围宽等特点。这些特点使其使用范围十分广泛,不仅在各种土木工程中使用,就是造船业、机械工业、海洋的开发、地热工程等,混凝土也是重要的材料。
混凝土的主要原料为水泥、石灰、石膏等无机胶凝材料,与水拌和使混凝土拌合物具有可塑性;进而通过化学和物理化学作用凝结硬化而产生强度。
一般说来,饮用水都可满足混凝土拌和用水的要求。水中过量的酸、碱、盐和有机物都会对混凝土产生有害的影响。集料不仅有填充作用,而且对混凝土的容重、强度和变形等性质有重要影响。
为改善混凝土的某些性质,可加入外加剂。由于掺用外加剂有明显的技术经济效果,它日益成为混凝土不可缺少的组分。为改善混凝土拌合物的和易性或硬化后混凝土的性能,节约水泥,在混凝土搅拌时也可掺入磨细的矿物材料──掺合料,它分为活性和非活性两类。掺合料的性质和数量,影响混凝土的强度、变形、水化热、抗渗性和颜色等。
混凝土种类分类
一、按胶凝材料
1、无机胶凝材料混凝土,如水泥混凝土、石膏混凝土、硅酸盐混凝土、水玻璃混凝土等;
2、有机胶结料混凝土,如沥青混凝土、聚合物混凝土等。
二、按表观密度
混凝土按照表观密度的大小可分为:重混凝土、普通混凝土、轻质混凝土。这三种混凝土不同之处就是骨料的不同。
重混凝土是表观密度大于2500Kg/m3;,用特别密实和特别重的集料制成的。如重晶石混凝土、钢屑混凝土等,它们具有不透x射线和γ射线的性能。普通混凝土即是我们在建筑中常用的混凝土,表观密度为1950~2500Kg/m3;,集料为砂、石。轻质混凝土是表观密度小于1950Kg/m3;的混凝土。它由可以分为三类:
1.轻集料混凝土,其表观密度在800~1950Kg/m3,轻集料包括浮石、火山渣、陶粒、膨胀珍珠岩、膨胀矿渣、矿渣等。
2.多空混凝土(泡沫混凝土、加气混凝土),其表观密度是300~1000Kg/m3,泡沫混凝土是由水泥浆或水泥砂浆与稳定的泡沫制成的,加气混凝土是由水泥、水与发气剂制成的。
3.大孔混凝土(普通大孔混凝土、轻骨料大孔混凝土),其组成中无细集料。
普通大孔混凝土的表观密度范围为1500~1900Kg/m3,是用碎石、软石、重矿渣作集料配制的。轻骨料大孔混凝土的表观密度为500~1500Kg/m3,是用陶粒、浮石、碎砖、矿渣等作为集料配制的。
三、按使用功能
结构混凝土、保温混凝土、装饰混凝土、防水混凝土、耐火混凝土、水工混凝土、海工混凝土、道路混凝土、防辐射混凝土等。
四、按施工工艺
离心混凝土、真空混凝土、灌浆混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、挤压混凝土、泵送混凝土等。按配筋方式分有:素(即无筋)混凝土、钢筋混凝土、钢丝网水泥、纤维混凝土、预应力混凝土等。
五、按拌合物的和易性
干硬性混凝土、 半干硬性混凝土、 塑性混凝土、流动性混凝土、高流动性混凝土、流态混凝土等。
按照《普通混凝土力学性能试验方法标注》GB/T50081-2002,制作边长为150mm的立方体在标准养护(温度20±2)℃、相对湿度在95%以上)条件下,养护至28d龄期,用标准试验方法测得的极限抗压强度,称为混凝土标准立方体抗压强度,以fcu表示。
按照GB50010-2010《混凝土结构设计规范》规定,在立方体极限抗压强度总体分布中,具有95%强度保证率的立方体试件抗压强度,称为混凝土立方体抗压强度标准值(以MPa计),fcu,k表示。
按照GB50010-2010《混凝土结构设计规范》规定,普通混凝土划分为十四个等级,即C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80。
混凝土设计规范依据现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153及《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068的原则制定。本规范是对混凝土结构设计的基本要求,混凝土结构的设计除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
混凝土的裂缝是不可避免的,其微观裂缝是本身物理力学性质决定的,但它的有害程度是可以控制的,有害程度的标准是根据使用条件决定的。在修补裂缝前应全面考虑与之相关的各种影响因素,仔细研究产生裂缝的原因,裂缝是否已经稳定,若仍处于发展过程,要估计该裂缝发展的最终状态。
混凝土裂缝处理
1、表面处理法
表面处理法包括表面涂抹和表面贴补法两种。表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝,深度未达到钢筋表面的发丝裂缝,不漏水的缝,不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。表面贴补(土工膜或其它防水片)法适用于大面积漏水(蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝)的防渗堵漏。
2、填充法
用修补材料直接填充裂缝,一般用来修补较宽的裂缝(裂缝宽度>0.3mm),作操作简单,费用低。宽度小于0.3mm,深度较浅的裂缝、或是裂缝中有充填物,用灌浆法很难达到效果的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采取开V型槽,然后作填充处理。
3、灌浆法
此法应用范围广,从细微裂缝到大裂缝均可适用,处理效果好。
4、结构补强法
因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构补强法。包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等混凝土裂缝处理效果的检查包括修补材料试验;钻心取样试验;压水试验;压气试验等。
混凝土强度等级是指混凝土的抗压强度,强度等级应以混凝土立方体抗压强度标准值划分,采用符号C与立方体抗压强度标准值(以N/mm2; 或 MPa计)表示。
混凝土的抗压强度是通过实验得出的,我国采用边长为150mm的立方体作为混凝土抗压强度的标准尺寸试件。用非标准尺寸的试件进行试验,其结果应乘以折算系数,换算成标准立方体强度:200mm×200mm×200mm的试件,折算系数为1.05;100mm×100mm×100mm的试件,折算系数取0.95。
普通混凝土强度等级可以划分为十四个,即:C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60,C65,C70,C75,C80。例如,强度等级为C30的混凝土是指30MPa≤fcu,k<35MPa。