你打的灰，是什麼灰？混凝土科普 - 1【實用工程師Practical】

混凝土是城市景觀的一部分，就像樹木對森林一樣，它無處不在，我們很少考慮它。 但是在那單調的灰色外表下是一個隱藏的複雜世界，嘿，我是格雷迪，這是實用工程，在今天的劇集裏是混凝土 101 。 混凝土是地球上用途最廣泛的建築材料之一。 它堅固，耐用，低維護，防火，使用簡單，可以適合任何尺寸或形狀，從深不可測的巨大到卑微的墊腳石。 然而，如果沒有這個，這些優點都不重要，它很便宜，與其他材料相比，混凝土很便宜，如果我們看看它是由什麼製成的，很容易明白爲什麼。 混凝土有四種主要成分。水，沙子也稱爲細骨料，礫石又名粗骨料 ， 和水泥，一種不太成熟的配方，一種成分從天而降，其餘的基本上直接從地下出來。 但是，從這些卑微的開始，就誕生了整個世界基礎設施的基礎。 實際上，四種水泥是混凝土中唯一具有任何複雜性的成分，混凝土中最常用的類型稱爲波特蘭水泥。它是通過放置採石場材料 （ 主要是石灰石 ） 製成的 ， 水泥是許多建築材料的關鍵成分，包括水泥漿、砂漿、灰泥，當然還有混凝土。 很多人不知道這一點，但每次你說水泥，當你真正談論混凝土時，土木工程師的計算器都會耗盡電池。 當然，我只是在開玩笑，如果你以前從未混合過一批混凝土，你幾乎不會因爲不知道其中的區別而受到責備。 即使你已經混合了一些混凝土很好的機會，它是在一個準備好的混合袋中，所有的成分已經被分配在一起。 但是混凝土中的每種成分都有特定的作用，水泥的作用是將混凝土從液體變成固體，波特蘭水泥的固化不是通過乾燥或蒸發水，而是通過稱爲水合的化學反應。 水實際上變成了固化混凝土的一部分，這就是爲什麼你不應該讓混凝土在固化時變幹。 缺水會過早地阻止水化過程，從而阻止混凝土達到其全部強度。實際上，只要避免沖洗掉用波特蘭水泥製成的水泥混凝土，就可以在水下完全放置和固化。 它將凝固和硬化，就像將其放置在乾燥的環境中一樣，甚至更好。但是您可能想知道水加水泥是否等於硬骨料 ？ 爲了回答這個問題，讓我們通過用金剛石刀片切割樣品來仔細看看，在微距鏡頭下，各個成分如何對混凝土做出貢獻開始變得顯而易見。 注意水泥漿是如何填充細骨料和粗骨料之間的間隙的，它可以作爲粘合劑將其他成分固定在一起。 你不能用純水泥建造結構，就像你不能只用木膠建造傢俱一樣。相反，我們使用更便宜的填充材料、礫石和沙子 ， 以彌補混凝土體積的大部分。這節省了成本，但骨料也通過增加強度和減少收縮量來改善混凝土的結構性能 混凝土固化，土木工程師和混凝土專業人員需要對水泥和混凝土之間的區別進行迂腐的原因是。 儘管混凝土的基本配方相當簡單，有四種成分，但在選擇這些成分的確切數量和特性方面存在巨大的複雜性。 實際上，開發特定混凝土配方的過程稱爲配合比設計，我喜歡這個術語，因爲它傳達了開發具有以下特徵的混凝土配方可以付出多少努力 和特定應用程序所需的特性，您可以打開混合設計的最明顯的旋鈕之一是包含多少水。 顯然，你在混凝土中加入的水越多，它就越容易流入模板，這對放置它的人來說會有很大的不同，但這種增加的可操作性是以混凝土的強度爲代價的。 爲了證明這種平衡作用，我將一些預拌混凝土與不同量的水混合在一起，對於第一個樣品，我使用的水剛好足以潤溼混合物，您可以看到它非常乾燥。 這樣的混合物當然不會很容易地流入模板中，但是您可以將其壓實到位。實際上，像這樣的幹混凝土混合物用於碾壓混凝土中，這是 大壩的建設，對於接下來的三個樣本，我使用越來越多的水，幾乎是混凝土湯。 在混凝土固化一週後，我將樣品從模具中切出，現在是時候看看它們的強度了，這實際上或多或少是如何在建築項目中測試混凝土的抗壓強度。 顯然，我不是在我的車庫裏運行一個測試實驗室，但我認爲這將給我們足夠好的結果來說明水含量如何影響混凝土強度。 再加上這些氣瓶看起來像他們可能會攻擊在任何時候，我們需要處理他們，我做了三個氣缸的每一個混合，我會打破每一個看多少壓力的氣缸是在失敗的時刻施加。 這個實驗太酷了，沒有邀請我的鄰居來幫忙，我們從用水最多的樣本開始。 毫不奇怪，它幾乎沒有壓力來打破它們，平均約 700 psi 或 5 兆帕斯卡，你可以看到混凝土是多麼易碎，即使有一個星期的固化，所有的水只是稀釋水泥漿太多。 接下來的兩個樣品使用預混合混凝土袋上建議的水範圍。 對於水含量範圍的高端和低端, 這些在平均 1600 和 2200psi 或 11 和 15 兆帕斯卡下的斷裂強得多。 你可以真正看到混凝土破裂的不同，最後我們用最少的水打碎了樣品。 你可以看到這些樣品有多粗糙，因爲沒有足夠的水讓混凝土順利流入模具。 但是，儘管看起來是四個中最糟糕的，但這些樣品是所有破裂中最強的樣品，平均約爲 3000 psi 或 20 兆帕，在這張照片上，你甚至可以看到裂紋在失效之前通過圓柱體傳播。 它只是顯示了配合比設計對混凝土性能的重要性，即使少量改變水含量也會對強度產生重大影響。 更不用說混凝土的可加工性甚至成品外觀了，不可能說我在這裏刮擦了多少表面，混凝土的主題非常複雜。 部分原因是它有很多應用，從摩天大樓到獨木舟，以及介於兩者之間的一切，事實上，無論你在哪裏，你都很少離混凝土超過幾英尺。 這對我來說是莫名其妙的安慰，但我花了不到 10 分鐘的時間來描述我們現代社會的基礎。 所以我至少在接下來的幾個視頻中更深入地探討混凝土的話題，下一個視頻將是關於它最大的弱點，如果你有關於混凝土的問題，把它們放在下面的評論中，也許我可以把它們合併到下一個視頻中。 謝謝你的觀看，讓我知道你的想法。