第二节 混凝土

混凝土是由胶凝材料、集料和水按一定比例配制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护形成的人造石材。混凝土材料已经成为现代社会文明的物质基础，其原料丰富，价格低廉，生产工艺简单，抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽，因此使用范围十分广泛。

混凝土的种类很多，可按胶凝材料、表观密度和施工工艺等因素对其进行分类，如表2.1所示。

1．普通混凝土

普通混凝土由水泥、粗集料、细集料、水和外加剂拌合硬化而成。砂、石起骨架作用，并抑制水泥收缩；水泥与水形成水泥浆，包裹在骨料表面并填充其空隙。硬化前水泥浆与外加剂起润滑作用，使拌合物容易搅拌，便于施工。硬化后水泥浆与外加剂起胶结作用，将骨料胶结成一个坚实的整体。

粒径在0.15～4.75mm之间的岩石颗粒成为细骨料，主要采用天然砂，有时也采用人工砂。粒径大于4.75mm的岩石颗粒成为粗骨料，主要有卵石和碎石。碎石表面粗糙，表面孔隙可以吸收水泥浆，与水泥石的黏结力较强；卵石表面光滑，与水泥石的黏结力较差，但和易性好。拌制和养护混凝土时宜采用饮用水。

随着混凝土技术发展，对混凝土性能提出了许多新要求，如泵送混凝土需要高流动性，冬期施工需要较高的早期强度，高层建筑和海洋结构要求高强、高耐久性。要想实现这些功能，就需要添加高性能的外加剂。混凝土外加剂种类繁多，工程中常用的外加剂主要有早强剂、减水剂、缓凝剂和防冻剂等。

在一定的施工条件下，为了便于施工，获得均匀密实的混凝土，混凝土拌合物需要有一定的和易性。和易性是一项综合技术指标，包括流动性、黏聚性和保水性三个方面。

混凝土硬化后的力学性能称之为混凝土强度，主要有抗压、抗拉、抗弯、抗剪、抗着及握裹强度，其中抗压强度最大，抗拉强度最小。

混凝土的变形在非荷载作用下的变形主要有化学收缩、干湿变形及温度变形等。水泥用量过多，混凝土内部易产生化学收缩，导致微细裂缝。

混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素作用，长期保持强度和外观完整性的能力，称为混凝土耐久性，主要包括抗冻性、抗渗性、抗蚀性及抗碳化能力等。

2．纤维增强混凝土

将不连续短纤维均匀分散在混凝土基材中，就可以形成纤维增强混凝土。短纤维韧性及抗拉强度较高，纤维与水泥浆基材的黏结比较牢固，纤维间相互交叉和牵制，形成了遍布结构全体的纤维网，从而可以克服混凝土抗拉强度低、抗裂性能差、脆性大的缺点。

3．聚合物混凝土

由有机聚合物、无机胶凝材料和骨料组成的新型混凝土，按制作工艺可以分为聚合物水泥混凝土、聚合物浸渍混凝土和聚合物胶结混凝土三种。聚合物混凝土具有快硬和高强的特点，可以显著改善混凝土的抗渗、耐蚀、耐磨、抗冻融以及黏结等性能，主要应用于混凝土快速修补、现场灌注无缝地面、储运液体的管道等场合。

4．碾压混凝土

碾压混凝土的水泥和水的用量少，且水灰比小，用碾压设备压实，施工效率高，造价相对较低。主要作为路面或路面基层材料、抗渗性和抗冻性良好的筑坝材料、大体积混凝土工程的良好材料。

此外还有许多其他特殊混凝土，如硅粉混凝土、防辐射混凝土和自应力混凝土等。硅粉混凝土抗渗、抗冲、耐磨、抗蚀性能强，已应用于龙羊峡水电站和葛洲坝泄水闸的修补工程。世界第一大楼迪拜摩天大楼（见图1.11）就采用了31万m3的强化混凝土，强度非常高，而且还把混凝土垂直泵送到460m的高度。