混凝土是如何制成的

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在最简单的形式下,混凝土是膏体和集料或岩石的混合物。膏体,由硅酸盐水泥和水组成,覆盖在细(小)和粗(大)集料的表面。通过一种叫做水化的化学反应,膏体变硬并获得强度,形成像岩石一样的物质,称为混凝土。

在这一过程中,混凝土的一个显著特性的关键就在于:它在新混合时具有可塑性和延展性,硬化后坚固耐用。这些特性解释了为什么混凝土这种材料可以建造摩天大楼、桥梁、人行道和高速公路、房屋和大坝。

配比

获得坚固耐用的混凝土的关键在于配料的仔细配比和混合。没有足够的糊状物来填充骨料之间的所有空隙的混合物将很难放置,并且会产生粗糙的表面和多孔的混凝土。含有过量水泥膏体的混合物易于放置,并会产生光滑的表面;然而,由此产生的混凝土并不划算,而且更容易开裂。

硅酸盐水泥的化学成分在水的存在下变得活跃起来。水泥和水形成的糊状物覆盖在每一个石头和沙子的颗粒上——聚集体。通过一种叫做水化的化学反应,水泥糊变硬并获得强度。

膏体的质量决定了混凝土的特性。反过来,膏体的强度又取决于水与水泥的比例。水灰比是搅拌水的重量除以水泥的重量。高质量的混凝土是通过尽可能降低水灰比来生产的,同时不牺牲新混凝土的和易性,使其得到适当的放置、固结和固化。

适当设计的混合料具有新混凝土所需的和易性和硬化混凝土所需的耐久性和强度。通常情况下,水泥的比例为10%到15%,骨料的比例为60%到75%,水的比例为15%到20%。许多混凝土混合料中夹带的空气也可能占另外5%到8%。

其他成分

几乎任何可饮用且没有明显味道或气味的天然水都可以用来搅拌混凝土。掺水中杂质过多,不仅会影响混凝土的凝结时间和强度,还会引起钢筋的风化、着色、腐蚀、体积失稳和耐久性降低。混凝土混合物规格通常对水中的氯化物、硫酸盐、碱和固体有限制,除非可以进行测试以确定杂质对最终混凝土的影响。

虽然大多数饮用水适合搅拌混凝土,骨料的选择是仔细的。集料占混凝土总体积的60%到75%。所用骨料的类型和尺寸取决于最终混凝土产品的厚度和用途

相对较薄的建筑部分要求使用小的粗骨料,尽管在大型水坝中使用直径达6英寸的骨料。为了有效地使用膏体,需要连续的颗粒级配。此外,集料应该是干净的,没有任何可能影响混凝土质量的物质。

水合作用开始

骨料、水和水泥结合后不久,混合物就开始变硬。所有硅酸盐水泥都是水力水泥,通过与水的化学反应(水合作用)凝固和变硬。在这个反应过程中,每个水泥颗粒的表面都会形成一个节点。节点生长和扩展,直到它与其他水泥颗粒的节点连接起来或附着在相邻的骨料上。

一旦混凝土完全混合和可加工,应在混合物变得太硬之前将其放入形式中。

在放置过程中,混凝土被巩固,使其在窗体内紧密,并消除潜在的缺陷,如蜂巢和空气袋。

对于平板,混凝土放置直到表面的湿气膜消失,然后用一个木头或金属手浮子来平滑混凝土。浮动产生一个相对均匀,但稍粗糙的纹理,具有良好的防滑性能,经常用作外部板的最终完成。如果需要光滑、坚硬、密实的表面,浮在水面之后用钢铲。

在混凝土的外露表面足够硬化以防止损坏后,就开始养护。养护保证了水泥的持续水化,从而使混凝土继续获得强度。混凝土表面可通过喷洒水雾或使用麻布或棉垫等防潮织物来固化。其他固化方法通过用塑料或称为固化化合物的特殊喷剂密封表面来防止水的蒸发。

在极冷或极热的天气下使用特殊的技术养护混凝土,以保护混凝土。混凝土保持湿润的时间越长,它就会变得越坚固、越耐用。硬化率取决于水泥的成分和细度,配合比,以及水分和温度条件。混凝土越老越坚固。大多数水化和强度的增加发生在混凝土生命周期的第一个月,但水化继续以较慢的速度多年。