山东建筑大学山东省济南市250100
摘要：混凝土作为一种新型水泥基材料，具有强度高，耐久性优异的优点，本文介绍了水泥混凝土的组成成分、水泥种类、水化反应原理、混凝土配筋等，硅灰和纳米二氧化硅可加速混凝土胶凝材料的水化速度，但矿粉能延缓混凝土胶凝材料的水化速度。混凝土在中国已经广泛应用于电缆槽盖板、高速铁路、地铁、桥梁、挂檐板和人行道盖板中。
关键词：混凝土；集料；水泥；水化作用；混凝土用钢
0引言
水泥混凝土是由水泥、水与粗、细集料（亦称石子、砂）按适当比例配合，必要时掺加适量外加剂、掺合料或其他改性材料配制而成的混合物。其中水泥起胶凝和填充作用，集料起骨架和密实作用。水泥和水发生水化反应生成具有胶凝作用的的水化物，将集料颗粒牢固的粘结成整体，经过一定凝结硬化时间后而形成的人造石材，常简称为混凝土。
1混凝土
波特兰水泥混凝土（PCC）是世界上最常用的建筑材料。在美国使用的PCC中，大约有一半用于修建PCC路面。
PCC的成分包括粗集料（天然石或碎石）、细集料（天然砂和人造砂）、硅酸盐水泥、水和矿物或化学外加剂。浆体相由硅酸盐水泥、水和空气组成。糊状相是将集料粘合在一起的胶水或粘合剂。砂浆相是浆料与细集料的结合.骨料约占混凝土总体积的60%-75%。为了有效地利用浆料，应该对集料进行良好的筛分分级。因此，混凝土的质量很大程度上取决于浆料的质量、骨料以及两者之间的粘结。
浆体质量能够影响硬化混凝土的质量，而浆体的质量又在很大程度上取决于搅拌混凝土时的用水量。因此，水灰比（W/C）是影响混凝土质量的一个重要参数。过量的混合水（较高的W/C比）会增加孔隙率，降低强度（抗压强度、抗拉强度和抗弯强度），增加渗透性，降低水密性和抗侵蚀性，降低混凝土与钢筋之间的粘结强度，增加因水分变化和温度变化引起的体积变化（更多裂缝）。因此，用最少的水搅拌混凝土是很重要的，前提是它能够适当地放置和固结。用水量太少使其难以固结时，只能依靠机械振动使其固结。
要生产出强度强、耐磨损、防水耐用的混凝土，应遵循以下顺序：适当的配合比、配料、搅拌、浇筑、强化、修整和养护。
在不使粗集料从砂浆（浆料和沙子）阶段离析的情况下，浇筑、加固和修整混凝土称为工作性能。混凝土浇筑加固的类型和方法对混凝土的工作性能有很大的影响。影响混凝土性能的其他特性包括稠度、离析性、可泵性、流动性和可塑性。坍落度试验用于测量与工作性能密切相关的稠度。低坍度混凝土具有很强的稠度，很难妥善放置和加固.然而，如果混凝土太湿，可能会发生大尺寸集料分离或蜂窝化。
具有较大骨料尺寸和连续级配的混凝土混合物将有较少的空间来填充浆料和较少的集料表面积以涂覆浆料，因此，需要较少的水泥和水。较硬的混合物通常会提高质量和经济性，使混凝土得到适当的加固。
2集料
集料应具有足够的强度、环境耐久性，以免对硬化混凝土的性能产生负面影响。较大的碎石、石料和沙粒称为粗集料，其粒径大于4号筛（4.75mm）。细集料是天然砂或碎石，其粒径小于4号筛。
对于冻融循环的混凝土路面，集料和水泥浆体的耐久性是影响路面性能的关键。集料的抗冻性与孔隙率、吸水率、渗透性和孔隙结构有关。如果集料颗粒吸收足够的水达到临界饱和，那么孔隙结构就无法承受与冻结水有关的水压，如果混凝土中存在足够多的劣质集料，就会出现混凝土破损和崩解。聚集粒子存在于表面，可能会发生弹出。弹出以锥形断口的形式出现，从混凝土表面被移除。
混凝土内部骨料冻融变质引起的混凝土路面开裂称为D-裂缝。D裂纹的视觉损伤类似于字母D，其中紧密间隔的裂纹平行出现在横向和纵向的接缝上，并向外向板的中心方向移动。评估骨料的冻融耐久性可以通过过去的性能或混凝土的实验室测试来完成。混凝土的冻融试验（ASTMC666，AASHTOT161）涉及通过冻融循环（空气中冻融）对混凝土梁进行调节。水，或在水中冷冻和解冻），并测试梁的动态模量调整前后。如果条件模量低于非条件模量的60%，则不接受混合物。其他测试包括在钠或硫酸镁溶液中浸泡循环的耐候性。集料孔隙中的盐晶体生长产生了与冻结水的水压相似的压力。janssen和snyder（1994）开发的一项快速压力释放试验也与D-裂解电位相关。在本试验中，集料被放置在高压室，压力迅速释放，不健全的聚集体与无效的孔隙结构断裂.
3水泥
波特兰水泥是一种水压水泥，它与水发生化学反应，产生硅酸钙水合物，被认为是赋予PCC强度的胶水。硅酸盐水泥是由含有钙、硅、氧化铝和铁化合物的原料组合而成。适量的这种未加工的原料以粉碎或浆状形式混合并在倾斜的回转窑中烧结或燃烧。
原料被引入窑中，随着窑旋转，材料将以慢速滑落到窑上。窑炉温度从入口处的约200℃到出口和燃烧器位置处的1450℃。在熟化过程结束时，产生1-25毫米的熟料结节。为了生产波特兰水泥，将熟料和约5％的石膏混合并研磨成平均直径15μm（表面积约300-600/kg）的非常细的粉末。
由于水泥化学的化学方程式是长而复杂的，因此，水泥和混凝土技术人员目前正在使用一种简写（简写）表示法。
熟料化学分析通常以氧化物形式进行，根据化学分析，四种主要矿物（C3A、C4AF、C3S和C2S）中每一种矿物的数量可以用“Bogue”方程计算（Taylor，1997）。
熟料含有四种主要化合物，占硅酸盐水泥的90%以上。
3.1硅酸盐水泥类型
在世界上有许多不同类型的波特兰水泥，以满足特定的PUR-体式的需要。生产的波特兰水泥通常符合ASTMC-150（波特兰水泥标准规范）、AASHTOM85（波特兰水泥规范）或ASTM1157（水力水泥性能规范）的规范。ASTMC-150为8种不同的波特兰水泥提供了标准。
I型通用水泥，适用于不需要特殊性能或其他水泥类型的所有用途。
Ⅱ型用于受中度硫酸盐侵蚀的地方。当土壤中的水溶性硫酸盐在0.1%至0.2%之间或水中硫酸根的浓度在150~1500ppm之间时，应用第二类水泥。Ⅱ型水泥抗硫酸盐的中等强度是由于C3A含量有限（<8%）。水化硅酸盐水泥中硫酸盐的降解是由于外加硫酸盐时形成了附加的钙矾石。钙矾石和其他铝酸钙产品在糊状物中的额外形成可能导致混凝土开裂和退化
第三类。早期（1周或更少）比I型和II型提供更高的强度。从长远来看，这种水泥的强度与Ⅰ型相当。Ⅲ型水泥在化学上与I型水泥相似，但其耐磨性要好得多。表面积的增加使得水泥和水之间有更多的反应接触点，因此，水化产物形成的速度更快。
第四类：用于必须尽量减少水化产生的热量的地方。强度发展速度远低于其他类型，这种类型的水泥是特别订购的，而且不易获得。
V型，用于预防严重的硫酸盐接触。当土壤中的水溶性硫酸盐大于0.2%或水中浓度大于1500ppm时，应指定V型水泥。V型水泥具有较高的抗硫酸盐性能，其原因是铝酸三钙含量（<5%）有限。硫酸盐降解机理与Ⅱ型水泥相似。ASTMC-150和AASHTOM85允许使用化学和物理标准来确保V型水泥的抗硫酸盐性能。然而，只能指定一种方法，但不能同时指定这两种方法。ASTMC-452用于评估暴露于硫酸盐中的砂浆试样的潜在膨胀。
4水
饮用水没有明显的味道和气味，适合于制造PCC。如果水不是饮用水，也可以使用该水的砂浆立方体的7天抗压强度至少为蒸馏水制成的灰浆立方体7天抗压强度的90%（ASTMC-109和AASHTOT106）。根据ASTMC-191和AASHTOT131，还可以使用水泥凝结时间测试来检查水的适宜性。
5结语
混凝土强度高，耐久性优异的优点，已经广泛应用于电缆槽盖板、高速铁路、地铁、桥梁、挂檐板和人行道盖板中。
参考文献：
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