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混凝土与建筑材料的可持续发展

时间:2022-05-16 17:00:16 浏览次数:

摘 要:随着科技进步和社会生产力的提高,人类创造了前所未有的物质财富,加速推进了社会文明。但与此同时,人口爆炸,资源消耗过度,环境污染以及生态平衡严遭破坏等问题也日益突出,于是“可持续发展”观念越来越引起人们的高度重视。混凝土在建筑、市政、桥梁、地下、水利、海洋、核工业、军事等众多工程领域都发挥着其它材料所无法替代的作用和功能。混凝土混凝土的技术性质在很大程度上是由原材料的性质及其相对含量决定的,因此要发展建筑材料的可持续性就必须对混凝土进行深入的剖析。

关键词:混凝土;建筑材料;可持续性发展

1 建筑材料的概念

建筑材料必须具备适用、耐久、量大和价廉这四大特点,建筑材料是指建筑中所应用的各种材料的总称。包括:(1)构成建筑物本省的材料,如钢材,木材,水泥,石灰,砂石等。(2) 施工过程中所用的材料,如钢,木模板,脚手架等。(3)各种建筑器材,如给排水设备,采暖通风设备,空调,电器等 。

2 混凝土的组成

2.1 混凝土的优势

混凝土是人类最早开发使用的复合型材料之一,其在建筑项目中占据着无法取代的重要性主要有以下几点优势:(1)原材料非常丰富,水泥的原材料以及砂、石、水等材料,在自然界极为普遍,极为丰富,均可以就地取材,而且价格低廉。(2)混凝土可以制成任何形状,混凝土在凝结前,可以按照模板的形状做成任何结构。(3)能适应各种用途,既可以按照需要配制成各种强度的混凝土,还可以按照其使用性能在配料上、工艺上采取措施制成特定用途的混凝土。具有耐火、耐酸、耐油、防辐射等特点,用途广泛。(4)经久耐用,维修费用少,混凝土对自然条件影响具有较好的适应性。对冷热、冻融、干湿等的变动,对风雨侵蚀、外力撞击、水流冲刷、使用磨损等都有一定的抵抗力。在正常使用情况下是一种寿命较长的工程材料。

2.2 混凝土的组成材料

普通混凝土(简称为混凝土)是由水泥、砂、石和水所组成。为改善混凝土的某些性能还常加入适量的外加剂和掺合料。

在混凝土中,砂、石起骨架作用,称为骨料;水泥与水形成水泥浆,水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙。因此,为了保证混凝土的质量,方便我们合理的选择原材料,对混凝土原材料的性质、作用以及质量要求作了以下研究:(1)配制混凝土一般可采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。水泥的性能指标必须符合现行国家有关标准的规定。(2)采用何种水泥,应根据混凝土工程特点和所处的环境条件选用。原则上是配制高强度等级的混凝土,选用高标号水泥;配制低强度等级的混凝宜用海砂。(3)在混凝土中砂粒之间的空隙是由水泥浆所填充,为达到节约水泥和提高强度的目的,应尽量减小砂粒之间的空隙,一般说用粗砂拌制混凝土比用细砂所需的水泥浆为省。

2.3 混凝土的分类

混凝土的种类很多:(1)按胶凝材料不同分:水泥混凝土、沥青混凝土、石膏混凝土及聚合物混凝土等;(2)表观密度不同分:重混凝土、普通混凝土、轻混凝土;(3)按使用功能不同分:结构用混凝土、道路混凝土、水工混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土及防辐射混凝土等;(4)按施工工艺不同又分:喷射混凝土、泵送混凝土、振动灌浆混凝土等。

3 建筑材料可持续发展中的难题

影响建筑材料可持续发展的因素非常多,要在建筑项目中达到高效、节能的目的就必须充分了解混凝土在项目中会出现的问题。

由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题,初始缺陷的存在使混凝土呈现出一些非均质的特性。微裂缝通常是一种在混凝土受到荷载、温差等作用之后,微裂缝就会不断的扩展和连通,最终形成我们肉眼可见的宏观裂缝,也就是混凝土工程中常说的裂缝。混凝土裂缝产生的原因很多,混凝土工程中常见裂缝及预防如下:

3.1 温度裂缝及预防:混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝。主要预防措施:(1)尽量选用低热或中热水泥,如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。(2)水灰比是影响混凝土收缩的重要因素,使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%。(3)提高水泥浆与骨料的粘结力,挺高混凝土抗裂性能。(4)在收缩时受到约束产生拉应力,当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水防裂剂可有效的提高混凝土抗拉强度,大幅度提高混凝土的抗裂性能。(5)掺减水防裂剂后混凝土缓凝,时间适当,在有效防止水泥迅速水化放热基础上,避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。(6)混凝土的浇筑:大体混凝土浇筑主要有三种方式:其一,分层平行推进;其二,分层斜面推进;其三,分层交错推进方式。需要根据混凝土浇筑量、构件形式、混凝土浇筑方式等进行确认。分层浇筑可以增大散热面积,保证施工质量。

3.2 沉陷裂缝及预防:主要预防措施:一是对松软土、回填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。二是保证模板有足够的强度和刚度。三是防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡。四是模板拆除的时间不能太早。五是在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。

3.3 化学反应引起的裂缝及预:这种裂缝一旦出现很难补救,主要的预防措施:一是选用碱活性小的砂石骨料。二是选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂。三是选用合适的掺和料抑制碱骨料反应。

4 建筑材料可持续发展的重要性

随着混凝土的发展和工程的需要,还出现了膨胀混凝土,加气混凝土,纤维混凝土等各种特殊功能的混凝土。泵送混凝土,商品混凝土以及新的施工工艺给混凝土施工带来方便。目前,混凝土仍向着轻质、高强、多功能、高效能的方向发展,发展复合材料,不断扩大资源,发展预制混凝土和使混凝土商品化也是今后建筑材料可持续发展的重要方向。

合理选用建筑节能材料也是全面建筑节能的一个重要方面。建筑材料的选择应遵循健康、高效、经济、节能的原则。一方面,随着科技的发展,大量的新型高效材料不断被研制并应用到建筑设计中去,更好地起到节能效果。全面推进建筑节能,有利于保证国民经济持续稳定快速发展,减少温室气体排放,减轻大气污染,改善人民生活和工作环境的重要依据。

参考文献

[1] 吴秋宜.建筑工程材料的选择与控制[J].现代装饰(理论),2012(05).

[2] 孙振平,张冠伦.高性能混凝土的研究——高抗渗、低收缩混凝土的配制措施及机理[J].混凝土,1995(06).

[3] 孙振平,张冠伦.高性能混凝土的研究——高抗渗、低收缩混凝土的配制措施及机理[J].混凝土,1995(06).

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