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混凝土材料、工藝的發展
2011-10-20 00:00

  混凝土雖然具有成型性能好、能耗低等優點,但它的自重大、抗壓比低等弱點仍然限制了它的擴大應用,所以輕質高強和改善性能是發展錨具混凝土的主要研究課版。

  減輕自重的主要途徑是采用多孔的輕質骨料。國外用于主體承重結構的30-60號預應力輕質混凝土的容重為16~20kN/m3,用于非主要承重結構和墊層的5-20號輕骨料混凝土的容重為10~14kN/m3。

  我國輕骨料原料的來源大致有三個:

  1.天然輕骨料—是由火山噴發形成的多孔輕質巖石,如浮石、火山渣和多孔凝灰巖。它們的儲量很大,開采也很容易。但大部分強度不高,只能配制低標號的輕質混凝土。

  2.工業廢料輕骨料—它是以某些工業廢法為原料,經過粉碎甚至焙燒而成。

  3.人工輕份料—它是以某些地方材料(如泥質頁巖、粘土、珍珠巖等)為原料,經過加工、培燒而成。它的強度比較高,質量也較穩定,是輕質預應力混凝土的主要骨料。但是它的生產成本較高,大量生產使用還有一定困難。

  在混凝土中摻入加氣劑,使在混凝上中產生大量微氣泡可進一步減輕容重,可以做成抗壓強度為10-15MPa,容重為5~8 kN/m3的加氣混凝土。但它的防水性能較差,干縮率相當于普通混凝土的五倍,要采取特殊措施進行處理。

  改善混凝土物理力學性能的主要途徑是發展研制改性a凝土。目前研制的主要有下列兩種:

  1.纖維混凝土 在混凝土中摻入鋼纖維、抗堿玻璃纖維成合成纖維,可以大幅度地提高混凝土的抗拉強度、斷裂韌性。對混凝土的抗壓強度、彈性模量的提高亦有作用。目前尚需在長期使用性能和施工工藝方面加以研究。

  2.聚合物混凝土 它是有機聚合物與無機材料復合的新型材料,亦可分為兩大類:

  (1)樹脂混凝土—以樹脂作為膠凝材料的混凝士。

  (2)浸漬混凝土—將聚合物浸漬人混凝土內。全部浸漬的混凝土從根本上改變了混凝土的力學性能,強度可提高200--400%,壓彎彈性模量約提高50-80%等。但目前浸漬的目的不在于提高強度而在于增進其耐久性和耐腐蝕性。

  目前在橋梁工程上還甚少應用各種聚合物混凝土。

  要提高混凝土的強度,除去選用高品質的骨料和超強水泥外,就是要盡量減小水的用量(降低水灰比)。因之,以往就大批生產坍落度幾乎為零的干硬性混凝土,但這給混凝土的澆筑工序帶來了很大的困難,并阻礙了新的高效率施工工藝的應用(如泵送混凝土、預拌混凝土、拌運車等的采用)。采用減水劑就是解決這個課題的有效措施之一。混凝土減水劑是一種在保持一定和易性條件下減少用水量的化學添加劑。通常為保持和易性(流動性)總是在拌制混凝土時加了比水化用水量大一至幾倍的水,這些多余的水沖淡了水泥的膠質,使水泥漿的膠結作用減弱,降低了混凝土的強度。且多余的水份在蒸發時又在混凝土中形成空隙,既影響強度也影響耐久性。

  減水劑大多是由一些分散性很強的表面活性劑組成。預應力錨具調整其成分尚可起到緩凝或促凝的作用。它拌入混凝上后會產生下列主要影響:

  1.減水劑的減水率大約在5-25%之間。如不減少用水量,由干外加劑的加入,則使混凝土的流動性增大,常可使混凝土的坍落度增大100mm左右,有利于采用泵送等新技術。

  2.減水劑能提高混凝土的強度。7天和28天強度的提高率約在10-30%之間。混凝土的其他強度指標(包括對鋼筋的握裹力)都有所提高。

  3.減水劑可使混凝土的彈性模量有所提高而徐變則略微減小。

  4.由于它減小了水灰比,致使混凝上的抗滲性、抗蝕性、耐磨性及混凝土中鋼筋的抗銹性能都有不同程度的提高。

  減水劑的化學成份很是廣泛的。月前用得最多的是由造紙廢液制成的木質磺酸鹽(如紙槳廢液、MG、MGF等)及化學合成的萘磺酸甲醛類(如N、NNO、MF及國外的瑪依太等)。前者來源豐富,價格也較便宜,但因來自廢液,質量不易穩定,后者是化學合成的產品,故制品的均一性和穩定性都較好。

  由于混凝土摻加減水劑后效果顯著,目前用于建造預應力混凝土橋梁的高標號混凝土幾乎鮮有不摻加減水劑的。但對它的使用不能掉以輕心,使用不當將會嚴重影響混凝土的質量。

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