流体混凝土的工作原理

由:克林特Pumphrey

中国的三峡大坝是世界上最大的水电大坝,它是用流体混凝土建造的。
Stuart Dee /摄影师的选择/盖蒂图片社

如果你和大多数人一样,你可能从来没有认真思考过混凝土.当然,它的灰色存在就在我们周围——在我们的道路上,桥梁,停车场和车道 - 但对它不太可能,对吗?卡车拉起,将其转储在一个定义的区域,它变硬。瞧。人行道出生。但是,即使在您自己的家中使用,也可能会惊讶于无聊的旧混凝土可以混合和铸造。事实上,一个“食谱”在过去的半个世纪中变得如此流行,你会发现它在从厨房台面到中国三峡大坝,这是世界上最大的水电项目的一切。这是什么令人难以置信的多功能,超级建筑材料?答案是液体混凝土

所有的混凝土一开始都是水泥某种类型的(就像沙子和砾石),并由于水和水泥之间发生的化学反应而变硬(我们将在下一页讨论)。理想情况下,混凝土中应该有足够的水与水泥完全反应——水的增加或减少都会削弱最终产物。结果是具体的低衰退,这是一位工程师用一种奇特的方式来说明它在湿的时候具有非常粘稠的稠度。虽然低坍落度的混凝土会使混凝土变得坚硬,但潮湿时很难处理,因为它不够薄,无法渗入狭小的空间。幸运的是有掺合料,或化学添加剂,可以稀释混凝土而不削弱它(就像往混合物中加入更多的水)。一种这样的混合物,叫做超级塑化剂,用于制造流体混凝土。SuperPloptablationizer的超级大国是它在不窃取其力量的情况下借给混凝土。混凝土与超塑性剂中的混凝土在硬化时是非常流畅的,当硬化时非常强烈。

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虽然天然混凝土已经有大约7000年的历史,现代硅酸盐水泥混凝土已经使用了大约200年,但流体混凝土是一个较新的发明。古代的实验者尝试用牛奶、血液(是的,血液)和猪油等有机材料稀释混凝土,但收效甚微。直到20世纪50年代末和60年代初,德国和日本的工程师才首次开发出高性能减水剂。这种物质于1964年进入市场,并于20世纪70年代中期首次在美国上市。到1984年,估计已生产了9000万至1亿立方码(150万至230万立方米)的流体混凝土[来源:Mielenz].今天,它的使用很广泛。承包商们喜欢它的优点,即易于泵吸,填充空间狭窄,不需要或很少的压实来消除气泡,同时保持其高强度。

当然,这些神奇的好处要归功于科学。高效减水剂是如何发挥作用的?

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液体混凝土后面的科学

起初,水使水泥颗粒相互吸引。当超塑化剂出现时,它们会打破这种吸引力。然而,最终,即使水泥颗粒不再相互吸引,它们也会被水水化,形成晶体。“width=
起初,水使水泥颗粒相互吸引。当超塑化剂出现时,它们会打破这种吸引力。然而,最终,即使水泥颗粒不再相互吸引,它们也会被水水化,形成晶体。

如果你思考它,液体混凝土非常令人惊叹(是的,我们只是说混凝土是惊人的)。它看起来比标准混凝土更湿润,即使它有相同的量在里面。这是如何可能的?让我们为一个你可能在科学课上学过的非常简单的原理鼓掌电磁学

要了解流体混凝土是如何工作的,你必须了解超塑化剂是如何工作的,因为这种化学添加剂本质上是流体混凝土与标准混凝土的区别。超级塑化剂磺化三聚氰胺甲醛缩合物,磺化萘甲醛缩合物,改性木质素磺酸盐,以及其他如磺酸酯和碳水化合物酯。这些术语确实很拗口,但它们的工作方式相当简单。当混凝土第一次混合时,水的存在导致水泥粒子会相互吸引,这就增加了批量的厚度。由长链和长链组成的超塑化剂分子附着在水泥颗粒上,使其带有高度负电荷。结果,它们互相排斥,就像一个磁铁的负极会推动另一个磁铁的负极一样。由于水泥颗粒不再被其他颗粒所吸引,混凝土仍然保持流体状态。

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然而,高效减水剂的作用只是暂时的。水泥颗粒虽然相互排斥,但当它们与混凝土中的水发生反应时,会慢慢水化。这一过程导致水泥的圆形表面形成由氢氧化钙和水玻璃钙组成的晶体,形成一个尖球状物,形状有点像甜胶果。这些晶体会慢慢吞噬超塑化剂,使它们不再发挥作用。由于水泥颗粒之间没有负电荷,混凝土通常在30到45分钟后会再次变厚。可以添加更多的超塑化剂来再次稀释混凝土,但随着晶体的增长并开始连锁,需要越来越高的剂量来保持水泥颗粒分离。

显然液体混凝土是一个非常魔法的混合物。但它如何在建筑工地工作?

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在建筑工地使用流体混凝土

除非你住在岩石下,否则你见过用流体混凝土建造的东西。(或者,谁知道呢?也许你脚下的岩石是一块流动的混凝土。)承包商和工程师经常在工作中使用它,因为它较薄的一致性使它成为各种项目的理想选择。

在施工中使用流体混凝土的一个好处是易于泵入卡车不能去的地方。为了推动薄的混合物,造架器将其倒入安装在卡车或拖车上的专门设计泵的料斗中。泵通过管道移动混合物橡胶沿地面运行以水平移动混凝土或者连接到机械臂(类似于樱桃拾取器上的一个)以垂直运输。由于流体混凝土如此薄,承包商可以将其泵送距离或高度较大,而无需增加压力,以保持其流动,因为它们具有更厚的标准混凝土。您可能会将其与秸秆吸入苏打水之间的区别,并通过稻草吸奶嘴;较薄的饮料只是少努力喝。

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液体混凝土也可用于填充物形式- 通常由木材或钢制成的结构,帮助混凝土在潮湿时保持其形状。您可能已经看到简单的形式毗邻建筑工地的人行道或车道;当混凝土硬化时,它们被移除。特别窄(如墙壁)特别窄的形式(如墙壁),很大加固(用钢网或棒称为钢筋),或嵌入物品(如管道或螺栓),可能填充流体混凝土,因为它能够渗入狭窄的空间和拥抱障碍。

使用流体混凝土还减少了施工现场的工作量。对于试图为建筑或其他结构浇筑一个水平地基的建筑商来说,流体混凝土足够薄,它几乎可以自己变平,就像一个游泳池当它变得非常安静。也节省了时间,因为没有压实流体混凝土的工艺。标准混凝土必须使用一种特殊工具进行压实,这种工具由一个小型气体或电动马达连接到一根末端振动的短软管组成。振动消除了可能在混合时被困在里面的气穴。流体混凝土不需要压实,因为空气不太可能被困在稀薄的、汤状的混合物中。

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在家中使用流体混凝土

当大多数人想到涉及混凝土在美国,他们会想象一个停车场——也许是一个在大卖场外绵延数英里的停车场。但是,流体混凝土正在一些意想不到的、不那么单调的地方——尤其是人们的家里——找到了自己的方式。

鉴于流体混凝土的自平整能力,它可能会在家里和周围制作一个非常好的地板或露台平板。然而,鉴于薄混凝土的超增塑料的增加的费用,这种用途可能不会具有成本效益。因此,在家中最常见的流体混凝土用于厨房台面。

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那是正确的,厨房台面。你可能看过他们福米卡、瓷砖、花岗岩,但混凝土台面越来越受欢迎;它们超耐用,有现代的外观。混凝土台面由流体或僵硬的混凝土。坚硬的混凝土具有非常厚的稠度——几乎和粘土一样——通常它的骨料是沙子。这意味着它很容易应用于模具,但会在表面留下小坑,气泡被困在模具上,无法通过厚厚的灰泥一样的混凝土逃逸出来。有些人喜欢这种外观——让人联想到石头——但流体混凝土可以实现更光滑的表面。

当流体混凝土用于制作台面时,其骨料(砾石或碎石)通常略粗一些,与建筑中使用的混合料一样,它含有超塑化剂。高塑化剂意味着工作台表面光滑,坚固,不容易收缩和开裂。尽管如此,这种薄的粘稠度意味着模板必须比那些硬混凝土使用的更防水。你的厨房越精致,东西就越复杂。例如,如果你想在你的台面上安装一个集成水槽,一种坚硬的混合物可以压在一个简单的形状周围,因为它可以固定在合适的位置,但一种粘稠的液体混合物需要一个更复杂的形状来支撑混凝土的四面。

混凝土台面可以以几种不同的方式安装。工匠可以在车间中制造它们,然后在您家中安装它们,或者可以在您的厨房浇筑。无论哪种方式,都必须用钢筋或电线网加固混凝土。您可能会假设最终产品看起来很灰色和工业,但这并不总是如此:可以在混合过程中添加各种颜料,以使混凝土定制颜色适合您的特定品味。完成后,这些台面可能是您家的美丽而持久的补充。

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更大的链接

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