十三、混凝土运用于建筑
混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。它是由胶凝材料,颗粒状集料(也称为骨料),水,以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制,经均匀搅拌,密实成型,养护硬化而成的一种人工石材。
混凝土里最重要的材料:水泥,改变世界的材料。
1824年,英国约瑟夫·阿斯谱丁发现自己创造出的一种神秘粉状材料在加水搅拌后呈凝胶状,可以将其填充在坚硬物的空隙中。这样的粘合方式不仅十分黏性强,还十分牢固,可惜在多次应用中发现,这种材料抗拉强度低,只适合同沙子、石头混合,应用于大面积铺设路面上,而这种神秘的材料,便是水泥。
1849年,法国人莫尼埃为提高水泥的抗拉强度,将铁丝网放入水泥中,结果一举成功,混凝土正式面世。混凝土具有原料丰富,价格低廉,生产工艺简单的特点,因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高,耐久性好,强度等级范围宽等特点。这些特点使其使用范围十分广泛,不仅在各种土木工程中使用,就是造船业,机械工业,海洋的开发,地热工程等,混凝土也是重要的材料。
法国工程师艾纳比克1867年在巴黎博览会上看到莫尼尔用铁丝网和混凝土制作的花盆、浴盆、和水箱后,受到启发,于是设法把这种材料应用于房屋建筑上。1879年,他开始制造钢筋混凝土楼板,以后发展为整套建筑使用由钢筋箍和纵向杆加固的混凝土结构梁。仅几年后,他在巴黎建造公寓大楼时采用了经过改善迄今仍普遍使用的钢筋混凝土主柱、横梁和楼板。
1884年德国建筑公司购买了莫尼尔的专利,进行了第一批钢筋混凝土的科学实验,研究了钢筋混凝土的强度、耐火能力。钢筋与混凝土的粘结力。1887年德国工程师科伦首先发表了钢筋混凝土的计算方法;英国人威尔森申请了钢筋混凝土板专利;美国人海厄特对混凝土横梁进行了实验。
1900年,万国博览会上展示了钢筋混凝土在很多方面的使用,在建材领域引起了一场革命。
1895年━1900年,法国用钢筋混凝土建成了第一批桥梁和人行道。1918年艾布拉姆发表了著名的计算混凝土强度的水灰比理论。钢筋混凝土开始成为改变这个世界景观的重要材料。
混凝土可以追溯到古老的年代,其所用的胶凝材料为粘土、石灰、石膏、火山灰等。自19世纪20年代出现了波特兰水泥后,由于用它配制成的混凝土具有工程所需要的强度和耐久性,而且原料易得,造价较低,特别是能耗较低,因而用途极为广泛(见无机胶凝材料)。
20世纪初,有人发表了水灰比等学说,初步奠定了混凝土强度的理论基础。以后,相继出现了轻集料混凝土、加气混凝土及其他混凝土,各种混凝土外加剂也开始使用。60年代以来,广泛应用减水剂,并出现了高效减水剂和相应的流态混凝土;高分子材料进入混凝土材料领域,出现了聚合物混凝土;多种纤维被用于分散配筋的纤维混凝土。现代测试技术也越来越多地应用于混凝土材料科学的研究。
众所周知,我国是世界上最大的发展中国家,因建筑耗费大,还有“基建狂魔“之称。据统计,我国每时每刻都在进行大量的基础建设,混凝土消耗十分巨大,超过其他国家产量总和,达到23亿吨以上。混凝土作为现代工程建设中最主要的材料,其历史不过短短200年,相对于传统的木材、砖石等建筑材料,其应用最是广泛。