-现代混凝土概述和硅酸盐水泥.pdf

后也 基 第一部分 篇 第一章 现代混凝土概述 内容提要 本章是全书主要内容的概要，包括回顾混凝土的发展历程，总结现代混凝土的基本特 征、主妥种类和主要组成材料:简要介绍新拌混凝土和硬化混凝土的性质，描述混凝土的 多尺度结构;最后.展望混凝土的发展和应用前景。 同时，针对在校大学生和研究生，对于 混凝土的研究方法做了简要介绍。 1. 1 混凝土的发展简史 传统的混凝土是由水泥、石子、砂子和水按照一定比例混合均匀， 并凝结硬化后形成 的人造石材。显然，在这四种原材料中，水泥与水的混合物是构成混凝土的黠结剂，或 者说是混凝土的基体组分。在这个意义上，可以将混凝土称为水泥基复合材料。 传统混凝土的发展史应该是胶凝材料发展和应用的历史。能够将砂石类材料胶结成 一个整体并逐渐凝结硬化，从而赋予该聚集体一定力学性能的材料称为胶凝材料。 在古 代，建设者们就试图寻找一种能够将石子或砖块黠结在一起的材料。古埃及和古希腊曾 先后在建筑中使用石膏砂浆、石灰砂浆，石灰砂浆技术随后也传人古罗马。我国的万里长 城也是最早使用石灰砂浆的范例。 此后，古希腊和古罗马人发现，在石灰中加入一些火山灰类材料后不仅能提高硬化体 的强度，还可以增强硬化体耐水的能力。 古罗马采用石灰-火山灰胶凝材料修建了许多著 名建筑，如庞贝城、罗马圣殿等，部分建筑保留至今成为人类历史文明的瑰宝。由于天 然火山灰的数量有限，当时人们尝试用废瓷器、碎砖头等烧结勤土制品磨细之后代替火山 灰， 与石灰混合使用。 事实证明，这种混合物同样具有良好的胶凝性质，这一发现为人工 制备火山灰材料提供了可能。进一步，人们利用含一定量黠土的石灰石〈所谓天然水泥 岩勺经锻烧并磨细后制得天然水泥。在此基础上，通过人工配料， 使一定量的石灰石和蒙古 土灌合般烧并磨细制得水硬性石灰的生产技术得到发展。这就是硅酸盐水泥生产的雏形。 1824 年，英国利兹的一个施工人员阿斯普丁CAspdin)首先取得了波特兰水泥发明 专利。 阿斯普丁发明的这种水泥的生产包括人工配料、高温锻烧、磨细等几个主要过程， 与现代水泥生产十分相似。 因为这种胶凝材料硬化后的外观颜色与当时建筑上常用的英 国波特兰岛出产的石灰石相近，故称为波特兰水泥(Portland cement) 。但是，当时水泥 • 2 • 现代混凝土科学技术 可F 般烧过程的温度并不高，因而并没有获得组成合理、性能良好的水泥熟料。 19 世纪末期，波特兰水泥生产技术从英国和欧洲输入美国。 大约在 1890 年美国国 内开始大量生产，之后，国产的波特兰水泥迅速取代了进口水泥，井夺取了天然水泥的主 要市场。此后的一百多年时间里，水泥生产技术不断改进和完善，发展到现在以新型干法 为主体的生产技术阶段。水泥矿物及其水化硬化过程的研究也日益深入，并逐渐形成水 泥与混凝土科学研究体系。 由于历史的原因，我国的水泥工业起步较晚，直至 20 世纪中叶水泥生产技术仍处于 较为落后的水平。改革开放之后，我国水泥工业发展迅速，在经济建设中发挥了重要作 用。到 1985 年，我国水泥产量跃居世界第一。而在最近的 10 年中，我国水泥产量更是持 续占据世界总产量的一半以上。通过结构调整，淘汰落后产能，推广应用新技术新工艺， 我国水泥工业实现了跨越式发展，生产技术总体上达到了国际先进水平。 在水泥技术的发展进程中，混凝土技术也在不断向前推进。 在 19 世纪中期，法国花匠莫妮耶(Monier) 发明了强化水泥技术，他在制作水泥花盆 时预埋钢丝网，使得花盆的坚固性大大加强，由此开辟了钢筋增强混凝土的先河. 此后， 钢筋温凝土在法国、德国和英国的建筑