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    现代混凝土的发展历程及意义_赛普森

    现代混凝土的发展历程及在现代土木工工程中的意义

        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,人们主要采用泥土、石材、木材等天然物质及砖瓦作为建筑材料。随后,又采用石灰和火山灰作为胶凝材料,用水拌以砂、石制成人造石作为建筑材料,古罗马时代即以这种古代混凝土建成了许多有名的代表性建筑,如万神殿、竞技场、海港、灯塔、水渠等,在经历2 000多年之后仍然保存。但这种混凝土的缺点是硬化缓慢、强度较低,火山灰资源有限,品质不均,混凝土质量不易控制。古代混凝土在19世纪前的欧洲土木建筑中起到了重要的作用,混凝土这种人造材料诞生了。

        1824年波特兰水泥(我国称硅酸盐水泥)发明之后,作为混凝土的胶凝材料才有了质的飞跃。这种水泥硬化快、强度高、资源丰富、质量可控,因此,使混凝土技术得到了快速的发展,用量急剧增加,使用范围不断扩大,至今已成为世界上用量最大的人造材料。这是因为混凝土具有原料丰富,价格低廉,制作简单,造型方便,相对耐久,维修费低,耐火型好等优越性.

        然而,混凝土存在抗拉强度低的重大缺陷,只是在19世纪中期,钢铁工业得到发展,在凝土中掺入钢筋,形成钢筋混凝土复合材料,弥补了纯混凝土抗拉强度不足的缺陷之后,才大大促进了混凝土应用于各种工程结构上
    。这是混凝土技术的巨大进步。


        对混凝土配筋,虽然使混凝土可用于受弯和受拉构件,但并未解决混凝土容易开裂的问题,用张拉钢筋对混凝土施加预压应力的方法,可以保证混凝土构件在荷载作用下,既能抗拉又不致形成裂缝,特别是应用高强材料时,预应力方法最为有效。混凝土收缩与徐变理论的提出,高强钢丝与锚具的采用,为预应力技术在混凝土工程中的应用奠定了基础。

        预应力混凝土的出现,是混凝土技术的又一次飞跃,它是通过外部条件对混凝土改性。由于预应力技术在大跨建筑、高层建筑,以及在抗震、防裂、抗内压等方面的卓越效果,从而大大扩展了混凝土的应用范围,C100的预应力混凝土在质量上即可与钢结构相近。这样,大部分的钢结构即可以用预应力混凝土结构代替。目前混凝土的应用领域,已从一般地工业民用建筑,交通建筑,水工建筑扩一展到了海上浮动建筑、海底建筑、地下城市建筑、高压储罐、核电站容器等领域。

        利用膨胀水泥或在混凝中加人膨胀剂生产收缩补偿混凝土和自应力混凝土是混凝土技术另一突出成就,其本质是变混凝土的收缩本性为膨胀本性,以克服混凝土收缩裂缝的产生和应用膨胀性能来张拉钢筋。这是一种内外条件相结合的改性。膨胀混凝土广泛用于工业与民用建筑、路面、储罐、自应力管、防水防渗结构、管道接头、构件接缝、二次灌浆等方面。

        在其他条相同的条件下,混凝土的强度取决于水灰比,这就是著名的水灰比理论。这一理论指出,在混凝土能充分密实条件下,水灰比越低,即加水量愈少,混凝土的强度越高。但是,水灰比过低却引起混合料的流动性迅速降低,使混凝土捣实成型工作十分困难,因而,也可使混凝土变得不密实,混凝土强度反而降低。

        减水剂的发明与应用,是近20年来混凝土技术的重大发展,在混凝土混合料中掺入减水剂和高效减水剂可以大幅降低水灰比并保证混合料的流动性和提高强度,使混合料的拌制、运输、浇注和成型等工艺过程变得容易,并使混凝土的各种性能均得到改善,因而在现代混凝土工程中广泛使用。

        尽管混凝土是一种传统的建筑材料,但由于这种材料具有不可取代的优越性以及混凝土材料科学与技术的不断的进步,混凝土已经成当今全世界用量最大的人造成为土木工程用材的主体。例如,20世纪末期建成的高度为世界第二的摩天吉隆坡石油大厦,以及世界第四、我国第二高的摩天大楼上海金茂大厦均是止作为主要结构材料邑要结构材料。目前,我国水泥年产量(2003年)已达8. 25亿t,混凝土年用量达15亿立方以上(其中商品混凝土产量2.153亿m3以上)。由此可见,混凝设在土木工程和国家建设中的重要意义。


     

     

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