現代混凝土的發展歷程及意義_賽普森

現代混凝土的發展歷程及在現代土木工工程中的意義

    任何土木建筑工程都是用材料建成的，材料乃土木工程之本。在古代，人們主要采用泥土、石材、木材等天然物質及磚瓦作為建筑材料。隨后，又采用石灰和火山灰作為膠凝材料，用水拌以砂、石制成人造石作為建筑材料，古羅馬時代即以這種古代混凝土建成了許多有名的代表性建筑，如萬神殿、競技場、海港、燈塔、水渠等，在經歷2 000多年之后仍然保存。但這種混凝土的缺點是硬化緩慢、強度較低，火山灰資源有限，品質不均，混凝土質量不易控制。古代混凝土在19世紀前的歐洲土木建筑中起到了重要的作用，混凝土這種人造材料誕生了。

    1824年波特蘭水泥(我國稱硅酸鹽水泥)發明之后，作為混凝土的膠凝材料才有了質的飛躍。這種水泥硬化快、強度高、資源豐富、質量可控，因此，使混凝土技術得到了快速的發展，用量急劇增加，使用范圍不斷擴大，至今已成為世界上用量最大的人造材料。這是因為混凝土具有原料豐富，價格低廉，制作簡單，造型方便，相對耐久，維修費低，耐火型好等優越性.

    然而，混凝土存在抗拉強度低的重大缺陷，只是在19世紀中期，鋼鐵工業得到發展，在凝土中摻入鋼筋，形成鋼筋混凝土復合材料，彌補了純混凝土抗拉強度不足的缺陷之后，才大大促進了混凝土應用于各種工程結構上
。這是混凝土技術的巨大進步。

    對混凝土配筋，雖然使混凝土可用于受彎和受拉構件，但并未解決混凝土容易開裂的問題，用張拉鋼筋對混凝土施加預壓應力的方法，可以保證混凝土構件在荷載作用下，既能抗拉又不致形成裂縫，特別是應用高強材料時，預應力方法最為有效。混凝土收縮與徐變理論的提出，高強鋼絲與錨具的采用，為預應力技術在混凝土工程中的應用奠定了基礎。

    預應力混凝土的出現，是混凝土技術的又一次飛躍，它是通過外部條件對混凝土改性。由于預應力技術在大跨建筑、高層建筑，以及在抗震、防裂、抗內壓等方面的卓越效果，從而大大擴展了混凝土的應用范圍，C100的預應力混凝土在質量上即可與鋼結構相近。這樣，大部分的鋼結構即可以用預應力混凝土結構代替。目前混凝土的應用領域，已從一般地工業民用建筑，交通建筑，水工建筑擴一展到了海上浮動建筑、海底建筑、地下城市建筑、高壓儲罐、核電站容器等領域。

    利用膨脹水泥或在混凝中加人膨脹劑生產收縮補償混凝土和自應力混凝土是混凝土技術另一突出成就，其本質是變混凝土的收縮本性為膨脹本性，以克服混凝土收縮裂縫的產生和應用膨脹性能來張拉鋼筋。這是一種內外條件相結合的改性。膨脹混凝土廣泛用于工業與民用建筑、路面、儲罐、自應力管、防水防滲結構、管道接頭、構件接縫、二次灌漿等方面。

    在其他條相同的條件下，混凝土的強度取決于水灰比，這就是著名的水灰比理論。這一理論指出，在混凝土能充分密實條件下，水灰比越低，即加水量愈少，混凝土的強度越高。但是，水灰比過低卻引起混合料的流動性迅速降低，使混凝土搗實成型工作十分困難，因而，也可使混凝土變得不密實，混凝土強度反而降低。

    減水劑的發明與應用，是近20年來混凝土技術的重大發展，在混凝土混合料中摻入減水劑和高效減水劑可以大幅降低水灰比并保證混合料的流動性和提高強度，使混合料的拌制、運輸、澆注和成型等工藝過程變得容易，并使混凝土的各種性能均得到改善，因而在現代混凝土工程中廣泛使用。

    盡管混凝土是一種傳統的建筑材料，但由于這種材料具有不可取代的優越性以及混凝土材料科學與技術的不斷的進步，混凝土已經成當今全世界用量最大的人造成為土木工程用材的主體。例如，20世紀末期建成的高度為世界第二的摩天吉隆坡石油大廈，以及世界第四、我國第二高的摩天大樓上海金茂大廈均是止作為主要結構材料邑要結構材料。目前，我國水泥年產量(2003年)已達8. 25億t,混凝土年用量達15億立方以上(其中商品混凝土產量2.153億m3以上）。由此可見，混凝設在土木工程和國家建設中的重要意義。