水泥混凝土概述

5.1.1　混凝土的发展

混凝土是由胶凝材料、粗/细骨料（或称集料）、水及其他材料，按适当比例配制、拌和制成的混合物，经一定试件硬化而成的人造石材。以水泥为胶凝材料的混凝土即为水泥混凝土。

目前，混凝土已经成为各种工业与民用建筑，桥梁、铁路、公路、水利、海洋、矿山和地下工程中的主导材料，混凝土技术正朝着高强轻质、高耐久性、多功能和智能化方向发展。21世纪以来，可持续发展深入人心，人们希望最终能够实现循环绿色经济的目标，其中3R原则越来越受到重视，即减量化原则（Reduce）、再使用原则（Reuse）、再循环原则（Recycle），3R原则也被人们不断运用到混凝土工程中，取得了良好的效果。

5.1.2　水泥混凝土的分类

混凝土是由多种性能不同的材料组合而成的复合材料。其品种很多，如沥青混凝土、聚合物混凝土就是有机材料与无机材料的复合材料；钢筋混凝土、钢纤混凝土就是金属材料与无机非金属材料的复合材料；使用最多的普通水泥混凝土是由水泥、砂、石、水及外加剂等多种材料组成的水泥基复合材料。

1）按表观密度分类

（1）重混凝土

重混凝土干表观密度大于2600kg/m3，是采用密度很大的重晶石、铁矿石、钢屑等重骨料和钡水泥、锶水泥等重水泥配制而成的。重混凝土具有防射线的性能，又称防辐射混凝土，主要用作核能工程的屏蔽结构材料。

（2）普通混凝土

普通混凝土干表观密度为1950～2600kg/m3，是用普通的天然砂石为骨料配制而成的，是建筑工程中常用的混凝土，主要用作各种建筑的承重结构材料。

（3）轻混凝土

轻混凝土干表观密度小于1950kg/m3，是采用陶粒等轻质多孔骨料配制的混凝土以及无砂的大孔混凝土，或者不采用骨料而掺入加气剂或泡沫剂，形成多孔结构的混凝土，主要用作轻质结构材料和隔热保温材料。

2）按用途分类

按用途不同，混凝土可分为结构混凝土、装饰混凝土、道路混凝土、防水混凝土、防辐射混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、大体积混凝土、水下不分散混凝土和膨胀混凝土等。

3）按强度等级分类

（1）普通混凝土

普通混凝土强度等级一般在C60以下。其中抗压强度小于30MPa的混凝土为低强度混凝土，抗压强度为30～60MPa（C30～C60）的混凝土为中强度混凝土。

（2）高强混凝土

高强混凝土抗压强度等于或大于60MPa。

（3）超高强混凝土

超高强混凝土抗压强度在100MPa以上。

4）按生产和施工方法分类

按生产和施工方法不同，混凝土可分为泵送混凝土、喷射混凝土、自密实混凝土、堆石混凝土、造壳混凝土、热拌混凝土、碾压混凝土、真空脱水混凝土、离心混凝土、压力灌浆混凝土及预拌混凝土（商品混凝土）等。

5）按流动性分类

按照新拌混凝土流动性大小，混凝土可分为干硬性混凝土（坍落度小于10mm且需用维勃稠度表示）、塑性混凝土（坍落度为10～90mm）、流动性混凝土（坍落度为100～150mm）及大流动性混凝土（坍落度≥160mm）。

此外，按每立方米混凝土中水泥用量（C）分为贫混凝土（C≤170kg/m3）和富混凝土（C≥230kg/m3）。另外，还有掺加其他辅助材料的特种混凝土，如粉煤灰混凝土、纤维混凝土、硅灰混凝土、磨细高炉矿渣混凝土、硅酸盐混凝土等。

5.1.3　水泥混凝土的特点

水泥混凝土是当代最大宗、最重要的一种土木工程材料，其技术与经济意义是其他建筑材料所无法比拟的。

（1）优点

①经济性。同其他材料相比，混凝土价格较低。组成材料中砂、石等地方材料占80%以上，符合就地取材和经济原则。

②易塑性。新拌混凝土有良好的可塑性和浇筑性，可满足设计要求的形状和尺寸。

③安全性。硬化混凝土具有较高的力学强度，目前工程构件最高强度可达130MPa，与钢筋有牢固的黏结力，使结构安全性得到充分保证。

④可调整性。因混凝土的性能决定于其组成材料的质量和组合情况，因此可通过调整其组成材料的品种、质量和组合比例，达到所要求的性能。即可根据使用性能的要求与设计来配制相应的混凝土。

⑤耐火性。混凝土的耐火性优于木材、钢材和塑料等大宗材料，经高温作用数小时而仍能保持其力学性能，可使混凝土结构物具有较高的可靠性。

⑥耐久性。混凝土相较于木材、钢材是一种耐久性很好的材料，古罗马建筑经过几千年的风雨仍然屹立不倒，这本身就昭示着混凝土能够“历久弥坚”。

（2）缺点

①抗拉强度低。混凝土抗拉强度是其抗压强度的1/20～1/10，易产生裂缝，受拉时易产生脆性破坏，是钢筋抗拉强度的1/100左右。

②延性不高。混凝土属于脆性材料，变形能力差，只能承受少量的张力变形（约0.003），否则就会因无法承受而开裂；混凝土抗冲击能力差，在冲击荷载作用下容易产生脆断。

③自重大，比强度低。不利于建筑物（构筑物）向高层、大跨度方向发展。

④体积不稳定性。尤其是当水泥浆量过大时，这一缺陷表现得更加突出，随着温度、湿度、环境介质的变化，容易引发体积变化、产生裂纹等内部缺陷，直接影响建筑物的使用寿命。

这些缺陷正随着混凝土技术的不断发展而逐渐得以改善，抗拉强度低可以纤维增韧，自重大现在有了轻骨料混凝土，而且最高强度也达到了C60，体积不稳定性通过外加剂和加纤维来克服，不久的将来更多的新技术必将应用于实际工程中，服务于现代化的建设。