[科普中國]-混凝土

概念

混凝土是當(dāng)代最主要的土木工程材料之一。它是由膠凝材料，顆粒狀集料（也稱為骨料），水，以及必要時(shí)加入的外加劑和摻合料按一定比例配制，經(jīng)均勻攪拌，密實(shí)成型，養(yǎng)護(hù)硬化而成的一種人工石材。

特點(diǎn)混凝土具有原料豐富，價(jià)格低廉，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，因而使其用量越來越大。同時(shí)混凝土還具有抗壓強(qiáng)度高，耐久性好，強(qiáng)度等級(jí)范圍寬等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)使其使用范圍十分廣泛，不僅在各種土木工程中使用，就是造船業(yè)，機(jī)械工業(yè)，海洋的開發(fā)，地?zé)峁こ痰?，混凝土也是重要的材料?/p>

發(fā)展歷史考古人員發(fā)現(xiàn)5000年前的凌家灘先民不僅能夠制造精美的玉石器，而且已開始稻作農(nóng)業(yè)，飼養(yǎng)或捕獵豬、鹿、鳥禽等多種動(dòng)物豐富飲食品種。另外在房屋建設(shè)中，他們已懂得類似鋼筋混凝土的：“挖槽填燒土，木骨撐泥墻”的建筑工藝。

5000年前的凌家灘人不是只會(huì)簡(jiǎn)單的搭建屋舍，事實(shí)證明，當(dāng)時(shí)的凌家灘人已懂得“挖槽填燒土，木骨撐泥墻”的建筑工藝，這和如今的鋼筋混凝土非常相似。工作人員說，原始先民要用經(jīng)過火燒過土作為房基槽與墻體的填充材料，在基槽內(nèi)用木棍作為墻體的支撐柱，然后填埋紅燒的土塊，并在墻體兩側(cè)表面敷上較厚的粘泥，甚至一部分還可能用蘆葦桿加固。

1900年，萬國博覽會(huì)上展示了鋼筋混凝土在很多方面的使用，在建材領(lǐng)域引起了一場(chǎng)革命。法國工程師艾納比克1867年在巴黎博覽會(huì)上看到莫尼爾用鐵絲網(wǎng)和混凝土制作的花盆、浴盆、和水箱后，受到啟發(fā)，于是設(shè)法把這種材料應(yīng)用于房屋建筑上。1879年，他開始制造鋼筋混凝土樓板，以后發(fā)展為整套建筑使用由鋼筋箍和縱向桿加固的混凝土結(jié)構(gòu)梁。僅幾年后，他在巴黎建造公寓大樓時(shí)采用了經(jīng)過改善迄今仍普遍使用的鋼筋混凝土主柱、橫梁和樓板。

1884年德國建筑公司購買了莫尼爾的專利，進(jìn)行了第一批鋼筋混凝土的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，研究了鋼筋混凝土的強(qiáng)度、耐火能力。鋼筋與混凝土的粘結(jié)力。1887年德國工程師科倫首先發(fā)表了鋼筋混凝土的計(jì)算方法；英國人威爾森申請(qǐng)了鋼筋混凝土板專利；美國人海厄特對(duì)混凝土橫梁進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。1895年——1900年，法國用鋼筋混凝土建成了第一批橋梁和人行道。1918年艾布拉姆發(fā)表了著名的計(jì)算混凝土強(qiáng)度的水灰比理論。鋼筋混凝土開始成為改變這個(gè)世界景觀的重要材料。1

混凝土可以追溯到古老的年代，其所用的膠凝材料為粘土、石灰、石膏、火山灰等。自19世紀(jì)20年代出現(xiàn)了波特蘭水泥后，由于用它配制成的混凝土具有工程所需要的強(qiáng)度和耐久性，而且原料易得，造價(jià)較低，特別是能耗較低，因而用途極為廣泛（見無機(jī)膠凝材料）。

20世紀(jì)初，有人發(fā)表了水灰比等學(xué)說，初步奠定了混凝土強(qiáng)度的理論基礎(chǔ)。以后，相繼出現(xiàn)了輕集料混凝土、加氣混凝土及其他混凝土，各種混凝土外加劑也開始使用。60年代以來，廣泛應(yīng)用減水劑，并出現(xiàn)了高效減水劑和相應(yīng)的流態(tài)混凝土；高分子材料進(jìn)入混凝土材料領(lǐng)域，出現(xiàn)了聚合物混凝土；多種纖維被用于分散配筋的纖維混凝土?，F(xiàn)代測(cè)試技術(shù)也越來越多地應(yīng)用于混凝土材料科學(xué)的研究。2

功能作用和易性混凝土拌合物最重要的性能。它綜合表示拌合物的稠度、流動(dòng)性、可塑性、抗分層離析泌水的性能及易抹面性等。測(cè)定和表示拌合物和易性的方法和指標(biāo)很多，中國主要采用截錐坍落筒測(cè)定的坍落度（毫米）及用維勃儀測(cè)定的維勃時(shí)間（秒），作為稠度的主要指標(biāo)。

強(qiáng)度混凝土硬化后的最重要的力學(xué)性能，是指混凝土抵抗壓、拉、彎、剪等應(yīng)力的能力。水灰比、水泥品種和用量、集料的品種和用量以及攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)，都直接影響混凝土的強(qiáng)度?；炷涟礃?biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度（以邊長(zhǎng)為150mm的立方體為標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)28天，按照標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的具有95%保證率的立方體抗壓強(qiáng)度）劃分的強(qiáng)度等級(jí)，稱為標(biāo)號(hào)，分為C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80、C85、C90、C95、C100共19個(gè)等級(jí)?；炷恋目估瓘?qiáng)度僅為其抗壓強(qiáng)度的1/10～1/20。提高混凝土抗拉、抗壓強(qiáng)度的比值是混凝土改性的重要方面。

變形混凝土在荷載或溫濕度作用下會(huì)產(chǎn)生變形，主要包括彈性變形、塑性變形、收縮和溫度變形等?；炷猎诙唐诤奢d作用下的彈性變形主要用彈性模量表示。在長(zhǎng)期荷載作用下，應(yīng)力不變，應(yīng)變持續(xù)增加的現(xiàn)象為徐變，應(yīng)變不變，應(yīng)力持續(xù)減少的現(xiàn)象為松弛。由于水泥水化、水泥石的碳化和失水等原因產(chǎn)生的體積變形，稱為收縮。

硬化混凝土的變形來自兩方面：環(huán)境因素（溫、濕度變化）和外加荷載因素，因此有：

1）荷載作用下的變形

彈性變形

非彈性變形

2）非荷載作用下的變形

收縮變形（干縮、自收縮）

膨脹變形（濕脹）

3）復(fù)合作用下的變形

徐變

耐久性在一般情況下，混凝土具有良好的耐久性。但在寒冷地區(qū)，特別是在水位變化的工程部位以及在飽水狀態(tài)下受到頻繁的凍融交替作用時(shí)，混凝土易于損壞。為此對(duì)混凝土要有一定的抗凍性要求。用于不透水的工程時(shí)，要求混凝土具有良好的抗?jié)B性和耐蝕性?？?jié)B性 、抗凍性 、抗侵蝕性 為混凝土耐久性。

組成材料與結(jié)構(gòu)普通混凝土是由水泥、粗骨料（碎石或卵石）、細(xì)骨料（砂）、外加劑和水拌合，經(jīng)硬化而成的一種人造石材。砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收縮；水泥和水形成水泥漿，包裹在粗細(xì)骨料表面并填充骨料間的空隙。水泥漿體在硬化前起潤(rùn)滑作用，使混凝土拌合物具有良好工作性能，硬化后將骨料膠結(jié)在一起，形成堅(jiān)強(qiáng)的整體。3

主要技術(shù)性質(zhì)混凝土的性質(zhì)包括混凝土拌合物的和易性、混凝土強(qiáng)度、變形及耐久性等。

和易性又稱工作性，是指混凝土拌合物在一定的施工條件下，便于各種施工工序的操作，以保證獲得均勻密實(shí)的混凝土的性能。和易性是一項(xiàng)綜合技術(shù)指標(biāo)，包括流動(dòng)性（稠度）、粘聚性和保水性三個(gè)主要方面。

強(qiáng)度是混凝土硬化后的主要力學(xué)性能，反映混凝土抵抗荷載的量化能力?；炷翉?qiáng)度包括抗壓、抗拉、抗剪、抗彎、抗折及握裹強(qiáng)度。其中以抗壓強(qiáng)度最大，抗拉強(qiáng)度最小。

混凝土的變形包括非荷載作用下的變形和荷載作用下的變形。非荷載作用下的變形有化學(xué)收縮、干濕變形及溫度變形等。水泥用量過多，在混凝土的內(nèi)部易產(chǎn)生化學(xué)收縮而引起微細(xì)裂縫。

混凝土耐久性是指混凝土在實(shí)際使用條件下抵抗各種破壞因素作用，長(zhǎng)期保持強(qiáng)度和外觀完整性的能力。包括混凝土的抗凍性、抗?jié)B性、抗蝕性及抗碳化能力等。

分類按膠凝材料分類①無機(jī)膠凝材料混凝土，如水泥混凝土、石膏混凝土、硅酸鹽混凝土、水玻璃混凝土等；

②有機(jī)膠結(jié)料混凝土，如瀝青混凝土、聚合物混凝土等。

按表觀密度分類混凝土按照表觀密度的大小可分為：重混凝土、普通混凝土、輕質(zhì)混凝土。這三種混凝土不同之處就是骨料的不同。

重混凝土是表觀密度大于2500Kg/，用特別密實(shí)和特別重的集料制成的。如重晶石混凝土、鋼屑混凝土等，它們具有不透x射線和γ射線的性能。

普通混凝土即是我們?cè)诮ㄖ谐Ｓ玫幕炷?，表觀密度為1950～2500Kg/，集料為砂、石。

輕質(zhì)混凝土是表觀密度小于1950Kg/的混凝土。它由可以分為三類：

1．輕集料混凝土，其表觀密度在800～1950Kg/，輕集料包括浮石、火山渣、陶粒、膨脹珍珠巖、膨脹礦渣、礦渣等。

2．多空混凝土（泡沫混凝土、加氣混凝土），其表觀密度是300～1000Kg/。泡沫混凝土是由水泥漿或水泥砂漿與穩(wěn)定的泡沫制成的。加氣混凝土是由水泥、水與發(fā)氣劑制成的。

3．大孔混凝土（普通大孔混凝土、輕骨料大孔混凝土），其組成中無細(xì)集料。普通大孔混凝土的表觀密度范圍為1500～1900Kg/，是用碎石、軟石、重礦渣作集料配制的。輕骨料大孔混凝土的表觀密度為500～1500Kg/，是用陶粒、浮石、碎磚、礦渣等作為集料配制的。

按使用功能分類結(jié)構(gòu)混凝土、保溫混凝土、裝飾混凝土、防水混凝土、耐火混凝土、水工混凝土、海工混凝土、道路混凝土、防輻射混凝土等。

按施工工藝分類離心混凝土、真空混凝土、灌漿混凝土、噴射混凝土、碾壓混凝土、擠壓混凝土、泵送混凝土等。按配筋方式分有：素（即無筋）混凝土、鋼筋混凝土、鋼絲網(wǎng)水泥、纖維混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土等。

按拌合物的和易性分類干硬性混凝土、 半干硬性混凝土、 塑性混凝土、流動(dòng)性混凝土、高流動(dòng)性混凝土、流態(tài)混凝土等。4

制備過程折疊配合比設(shè)計(jì)制備混凝土?xí)r，首先應(yīng)根據(jù)工程對(duì)和易性、強(qiáng)度、耐久性等的要求，合理地選擇原材料并確定其配合比例，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)適用的目的?；炷僚浜媳鹊脑O(shè)計(jì)通常按水灰比法則的要求進(jìn)行。材料用量的計(jì)算主要用假定容重法或絕對(duì)體積法。

混凝土攪拌機(jī)混凝土攪拌機(jī)：根據(jù)不同施工要求和條件，混凝土可在施工現(xiàn)場(chǎng)或攪拌站集中攪拌。流動(dòng)性較好的混凝土拌合物可用自落式攪拌機(jī)；流動(dòng)性較小或干硬性混凝土宜用強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌。攪拌前應(yīng)按配合比要求配料，控制稱量誤差。投料順序和攪拌時(shí)間對(duì)混凝土質(zhì)量均有影響，應(yīng)嚴(yán)加掌握，使各組分材料拌和均勻。5

輸送與灌筑輸送與灌筑：混凝土拌合物可用料斗、皮帶運(yùn)輸機(jī)或攪拌運(yùn)輸車輸送到施工現(xiàn)場(chǎng)。其灌筑方式可用人工或借助機(jī)械。采用混凝土泵輸送與灌筑混凝土拌和物，效率高，每小時(shí)可達(dá)數(shù)百立方米。無論是混凝土現(xiàn)澆工程，還是預(yù)制構(gòu)件，都必須保證灌筑后混凝土的密實(shí)性。其方法主要用振動(dòng)搗實(shí)，也有的采用離心、擠壓和真空作業(yè)等。摻入某些高效減水劑的流態(tài)混凝土，則可不振搗。

養(yǎng)護(hù)養(yǎng)護(hù)的目的在于創(chuàng)造適當(dāng)?shù)臏貪穸葪l件，保證或加速混凝土的正常硬化。不同的養(yǎng)護(hù)方法對(duì)混凝土性能有不同影響。常用的養(yǎng)護(hù)方法有自然養(yǎng)護(hù)、蒸汽養(yǎng)護(hù)、干濕熱養(yǎng)護(hù)、蒸壓養(yǎng)護(hù)、電熱養(yǎng)護(hù)、紅外線養(yǎng)護(hù)和太陽能養(yǎng)護(hù)等。養(yǎng)護(hù)經(jīng)歷的時(shí)間稱養(yǎng)護(hù)周期。為了便于比較，規(guī)定測(cè)定混凝土性能的試件必須在標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。中國采用的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件是：溫度為20±2°C；濕度不低于95%。6

《混凝土》雜志期刊簡(jiǎn)介《混凝土》雜志是國內(nèi)公開發(fā)行的混凝土行業(yè)專業(yè)期刊，其內(nèi)容已涵蓋了國內(nèi)外混凝土行業(yè)的各個(gè)方面：一、政策信息、市場(chǎng)動(dòng)態(tài)、發(fā)展現(xiàn)狀及前景預(yù)測(cè)； 二、新材料、新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝 三、生產(chǎn)管理、工程實(shí)踐、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及性能測(cè)試、專利技術(shù)等。－－集指導(dǎo)性、信息性、技術(shù)性、實(shí)用性于一體，在混凝土行業(yè)中起到了宣傳政策、交流經(jīng)驗(yàn)、傳播知識(shí)、溝通信息、為行業(yè)科學(xué)發(fā)展服務(wù)的作用。

ISSN：1002-3550。

CN：21-1259/TU。

郵發(fā)代號(hào)：8-110。

周期：月刊。

出版地：遼寧省沈陽市。

主辦單位：中國建筑東北設(shè)計(jì)研究院。

主管單位：中華人民共和國建設(shè)部。

曾用名：混凝土及加筋混凝土。

國內(nèi)統(tǒng)一刊號(hào)：CN 21-1259/TU，國際刊號(hào)：ISSN 1002-3550。7

讀者對(duì)象**《混凝土》雜志主要讀者對(duì)象**：是混凝土行業(yè)內(nèi)生產(chǎn)、施工、科研、設(shè)計(jì)單位的科技人員及管理人員、大專院校相關(guān)專業(yè)師生和混凝土設(shè)備、原材料生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)及營銷人員，建設(shè)單位和基建部門的有關(guān)人員。

主要欄目**《混凝土》主要欄目**：理論研究；原材料與輔助物料；預(yù)拌混凝土；混凝土制品；工藝及設(shè)備；生產(chǎn)管理；實(shí)用技術(shù)；行業(yè)資訊等。

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