混凝土

混凝土（specific）是以胶凝材料、粗集料、细骨料和水以适当的比例配合（必要时，添加各种添加剂），混合成混合物，浇注、成型、经过一定时间的压实和养护后具有一定强度和所需性能的材料。混凝土本身是实用的、成本低、高强度等特点，是世界上使用最多的人造材料之一。许多学者认为，真正的混凝土始于古罗马。在古罗马，当地人使用火山灰、石灰和海水混合制成砂浆，然后将砂浆和凝灰岩混合并注入木制结构的模具中，从而产生高效率、快干混凝土模块。1824年，英国人约瑟夫·阿斯普丁（Joseph   Apuddin）石灰石和粘土一起煅烧，创造了波特兰（Portland）水泥，从此水泥逐渐取代了火山灰、石灰用于制造混凝土，主要用于墙壁、屋瓦、地面、栏杆等。从1895年到1900年，混凝土开始成为最重要的结构材料。上世纪50年代末，德国发明了三聚氰胺减水剂、流态混凝土使混凝土发展成为泵送施工。20世纪70年代，硅粉的开发和应用以及矿物超细粉的应用使混凝土注重耐久性而不是强度。

混凝土的主要成分是胶凝材料、粗集料、细集料、水、外加剂，本项目所指的混凝土一般为掺有普通硅酸盐水泥的混凝土，用其他胶凝材料配制的混凝土包括硫磺混凝土、聚合物混凝土、沥青混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土等。混凝土有很多种，分类方法是表观密度、流动性、生产和施工方法、用途等，按表观密度可分为轻质混凝土、普通混凝土、重混凝土。

混凝土广泛用于工业和民用建筑、交通工程、水利工程、特种工程等领域。为了满足高层建筑的需要、超高层、大跨度、随着重载的发展和人类对地下和海洋开发的需求，混凝土主要面向高性能、绿色化、智能化等方向。

轻混凝土：轻质混凝土是指干表观密度小于2000千克的混凝土/m3，采用陶粒、轻质多孔骨料，如页岩或混有引气剂的骨料、发泡剂形成具有多孔结构的混凝土。轻质混凝土具有良好的保温性能、重量轻等，多用作保温材料或高层建筑、大跨度建筑的结构材料。

普通混凝土：普通混凝土是指干表观密度为2000 ~ 2800千克/m3的混凝土。普通混凝土以天然砂石为骨料制成，在土木工程中普遍使用，在各种土木工程中主要用作承重结构材料。

重混凝土：重混凝土是指干表观密度大于2800kg/m3的混凝土。重混凝土一般以重晶石铁矿或钢渣为骨料，有时根据需要使用锁口水泥、用银水泥和其他重水泥制成。重混凝土对x射线非常敏感、γ射线屏蔽能力高，又称防辐射混凝土，主要用于核工业工程等有辐射防护要求的工程。

流动性分类

根据新拌混凝土的流动性，可分为硬质混凝土（坍落度小于10mm，需要用威布尔一致性表示）塑性混凝土（坍落度为10 ~ 90毫米）流动性混凝土（坍落度为100 ~ 150毫米）大流动性混凝土（坍落度大于或等于160毫米）

技术分类

根据生产和施工方法，混凝土可分为预拌混凝土（商品混凝土）泵送混凝土、喷射混凝土、压力灌浆混凝土（预填骨料混凝土）造壳混凝土（裹砂混凝土）碾压混凝土、挤压混凝土、离心混凝土、真空脱水混凝土、热拌混凝土等。

用途分类

根据混凝土的用途，可分为结构混凝土、大体积混凝土、防水混凝土、耐热混凝土、膨胀混凝土、防辐射混凝土、道路混凝土等，其中大体积混凝土（Quality   concrete）指混凝土结构最小尺寸不小于1m的大体积混凝土，或由于混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而预计会产生裂缝的混凝土。

强度分类

根据混凝土的强度等级，可分为低强度混凝土（抗压强度fcu30MPa）中强度混凝土（抗压强度30≤fcu 60MPa）高强度混凝土（抗压强度≤60兆帕≤FCU≤100兆帕）超高强混凝土（抗压强度fcu 100MPa）

强化分类

根据混凝土的加固方法，可分为素混凝土、钢筋混凝土、纤维混凝土、钢丝网混凝土、预应力混凝土等。

优点

经济性：混凝土原材料中的砂、石、水是地表丰富的物质，相对便宜。与其他材料相比，混凝土的价格较低，易于就地取材，结构完成后的维护费用也较低。

混凝土

安全性：硬化混凝土具有很高的机械强度目前工程构件最高强度可达 130 MPa，同时与钢筋具有较强的粘结力，充分保障了结构安全。

耐火性：一般混凝土能坚持12小时相对于钢材，混凝土的耐火性更强，不会出现钢结构在高温下快速软化而导致坍塌的情况。

黏结力强：混凝土钢筋等材料粘结力强，线膨胀系数与钢基本相同钢筋混凝土构件或整体结构可以通过在混凝土中加固钢筋或嵌入钢构件制成。

能耗低：与其他建筑材料相比，混凝土及其制品的生产消耗更少的能源。根据计算，混凝土的能耗为440～770 kw·h/m，钢筋混凝土的能耗为800~3200kw·h/m，预应力混凝土的能耗为700～1700 kw·h/m。

易于现场造型：混凝土适用于土木工程中的各种结构形式可以根据不同的要求配制不同的混凝土以满足施工要求，也可以通过设计和模板制作不同形式的建筑和构件，可塑性强。

缺点

自重大：混凝土自重大、具体强度低，但水平高、大跨度建筑要求在保证力学性能的前提下采用轻质材料。

抗拉强度低：混凝土的抗拉强度是混凝土抗压强度的1/大约10，是钢筋抗拉强度的1/100左右。

延展性不高：混凝土是一种脆性材料，变形能力差，只能承受少量的拉伸变形，超过不能承受时就会开裂。此外，混凝土抗冲击性差，在冲击荷载作用下容易发生脆性断裂。

体积不稳定：当混凝土中水泥浆量过大时，其体积不稳定性更为突出。伴随温度、湿度、环境介质的变化容易导致混凝土体积的变化和裂缝等内部缺陷，直接影响建筑物的使用寿命。

混合物的流变性质不稳定：预拌混凝土是现代混凝土的主体，拌合物的流变性能成为一个重要问题。在工程中，混合料稳定性差往往会影响混凝土的均匀性，从而导致工程质量问题。

胶凝材料

胶凝材料是指混凝土中除骨料和细颗粒以外的所有粉状材料。混凝土中使用的胶凝材料种类繁多，包括水泥、石灰、石膏、沥青以及聚合物、硫磺等，工程中所指的混凝土一般是掺有普通硅酸盐水泥的混凝土；由其他胶凝材料制成的混凝土通常标有胶凝材料的名称，如硫磺混凝土、聚合物混凝土、沥青混凝土等。

集料

用于普通混凝土的骨料，也称为集料，根据其粒径分为细骨料、粗骨料在混凝土中主要起骨架作用，能有效降低水化热、减少收缩裂缝的产生和发展。

粗集料

粗骨料是指粒径大于4.75 毫米颗粒，包括卵石、碎石。鹅卵石是自然风化的、水流搬运和分选、堆积形成的岩石颗粒。砾石是由天然岩石制成的、鹅卵石或矿山废石被机械粉碎、通过筛分制成的岩石颗粒。

细集料

细骨料是指粒径小于4的骨料.75毫米骨料，包括天然砂、人工砂。天然砂是天然产生的，经过人工开采和筛选后的粒度小于4.75毫米的岩石颗粒，包括河沙和湖沙、用山沙淡化海沙，不包括软沙、风化的岩石颗粒。人工砂经过除土处理，用机械破碎、过筛，粒径小于 4.75 毫米岩矿尾矿或工业废料颗粒，不包括软质、风化的颗粒。

外加剂

外加剂是为改善和调整混凝土性能而添加的物质，主要分为早强剂、减水剂、缓凝剂、引气剂。在混凝土中加入适量的外加剂可以提高混凝土的质量、改善混凝土性能、减少混凝土用水量、节约水泥和降低成本、加快施工进度是混凝土材料中使用最少的成分，但对其性能有很大影响。

早强剂

早强剂是指能加速水泥砂浆或混凝土硬化，提高混凝土强度，特别是早期强度的外加剂。更常用的早强剂是氯化物早强剂（氯化钙和氯化钠）硫酸盐早强剂（硫酸钠和硫代硫酸钠）三乙醇胺复合早强剂，其中氯盐早强剂的早强剂效果最好。

减水剂

减水剂是一种添加剂，可以显著减少用水量，同时保持新拌混凝土的相同和易性。按其减水率可分为常用减水剂（以木质素磺酸盐为代表）高效减水剂（萘系、密胺系、氨基磺酸盐系、脂肪族系等）和高性能减水剂（以聚羧酸系高性能减水剂为代表）

缓凝剂

缓凝剂是水泥凝结时间的一种、降低水泥水化速度和水化热的外加剂可分为有机缓凝剂和无机缓凝剂两大类，无机缓凝剂主要包括磷酸盐、偏磷酸盐类、硼砂、氟硅酸钠等，有机缓凝剂主要包括光基羚羊酸、氨基羚羊酸及其盐类、多元醇及其衍生物、糖类等化合物。

引气剂

引气剂是指能在混凝土或砂浆中形成细小均匀分布，硬化后仍能保持气泡的添加剂其主要性能是改善混凝土的和易性、抗冻融性。中国最常用的引气剂是松香皂松香热聚合物和松香钠、烷基苯磺酸钠、烷基磺酸钠、洗衣粉。

矿物掺合料

矿物掺合料是指混凝土拌合物，为改善混凝土性能，以硅铝和钙等氧化物为主要成分、具有一定细度的天然或人工矿粉材料是现代混凝土的重要组成部分。常用的矿物掺合料是粉煤灰、粒化高炉矿渣、硅灰、沸石岩粉等，其中粉煤灰和磨细矿渣应用最广泛。矿物掺合料可以减少水泥用量，改善混凝土的工作性能；降低胶凝材料的水化热；减少混凝土干缩、自收缩；增进后期强度；调整混凝土内部微观结构，提高抗渗性和抗化学腐蚀性；抑制碱-骨料反应等。

粉煤灰

飞灰，也称为飞灰，是从燃烧粉煤的锅炉烟气中收集的细粉有些是球形的，表面光滑它由一个直径为10微米的实心物体组成（或）空心玻璃微珠，其中一部分是玻璃碎屑和少量莫来石、石英等结晶物质。飞灰具有低反应性、超细填料是现代混凝土中重要的矿物掺合料之一，具有易加工和良好的需水性能。

磨细矿渣

磨细矿渣的全称是“粒化高炉矿渣”它是通过高炉炼铁获得的熔融铝硅酸钙淬火和造粒的副产物。磨细矿渣的活性高于粉煤灰，可以等量取代水泥，搅拌时直接掺入混凝土中可以改善新拌混凝土和硬化混凝土的性能。磨细矿渣的成分除玻璃体外，还含有少量硅酸二钙、钙铝长石和莫来石晶体矿物具有一定的自硬性。

配合比设计

混凝土配合比设计是确定每立方米混凝土中各组成材料的用量或各组成材料的质量比。普通混凝土配合比设计的基本要求是满足易拌和的要求、运输和现浇压实的施工和易性；满足设计要求的强度等级；满足项目环境条件所需的耐久性；在满足上述三个要求的前提下，尽量减少水泥用量，节约成本，这是经济合理性。

搅拌

通常，混凝土在最近的搅拌站生产，并由搅拌机运输到施工现场，以完成浇筑和其他工作。混凝土搅拌机的搅拌筒在运输过程中保持旋转，以抑制混凝土的水化反应，防止凝结，从而保证混凝土的流动性和质量。

浇筑

混凝土浇筑是指将配制好的混凝土倒入建筑工程中安装的模板中，充分振捣，提高混凝土浇筑的密实度，混凝土凝固后形成完整的建筑结构。

养护

混凝土是一种水硬性材料在其强度增长期间，必须保持构件表面湿润，以确保水泥充分水化。混凝土的标准养护是指温度为20±3c，相对湿度为95%在上述条件下养护28d。混凝土的强度基于标准养护为了使同批混凝土质量具有可比性，试件采用标准养护。

工业与民用建筑

混凝土广泛用于工业和民用建筑例如，中国大多数100米高以上的高层建筑都是混凝土结构或混凝土与钢的组合结构其中，比较有代表性的建筑是上海金茂大厦，共88层，高度420m 主体为钢筋混凝土结构，部分柱子为型钢混凝土柱；上海环球金融中心有101层，高492米，由钢筋混凝土制成。

交通工程

隧道、桥梁、高速公路、城市高架公路、混凝土结构常用于地铁等交通项目。2023年6月11日，中国深中通道海底沉管隧道最终接头成功下水，实现了与E24管节的精准对接，标志着世界 世界上最长最宽的钢壳混凝土沉管隧道。

水利工程

大坝、拦海闸墩、渡槽、混凝土结构常用于港口等水利工程。如我国白鹤滩水电站大坝采用300米级超高混凝土双曲拱坝，混凝土浇筑总量达803万立方米；长江三峡工程混凝土大坝高达186米，大坝混凝土用量达1527万立方米。

特种工程

核电站的安全壳、热电厂的冷却塔、储水池、储气罐、海洋石油平台、电视塔等特殊工程大多采用混凝土结构，如加拿大多伦多的预应力混凝土电视塔高达549米，是典型的预应力混凝土结构；上海东方明珠电视塔高度为415米，主体为混凝土结构。使用核电站安全壳可以屏蔽伽马射线、X射线、防中子辐射混凝土，其中胶凝材料为硅酸盐水泥或铝酸盐水泥、钡水泥、氧化镁水泥等，骨料为重晶石、磁铁矿、褐铁矿和废铁等。