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摘要：水泥混凝土是近现代最广泛使用的建筑材料，也是当前最大宗的人造材料。100多年来，随着混凝土的应用与发展过程的加快，其强度与性能也的不断提高。进入20世纪以来，以混凝土为建筑材料的工程结构物得到飞速发展。混凝土凭借其老好的综合性能，已成为现代建筑的首选材料。
关键词：水泥混凝土，建筑材料，人造材料，综合性能
Abstract: modern cement concrete is the most widely used of building materials, is also the most large man-made material. 100 years, with the application of the concrete process of development and speeding up, the strength and the continuous improvement of the performance. In the 20 century, with concrete as building materials engineering structures have been developing rapidly. Concrete with its good old comprehensive performance, has become the first choice of modern building materials.
Keywords: cement concrete, building materials, artificial materials, comprehensive performance
中圖分类号： TU528.45文献标识码：A文章编号：
引言：从1824年波特兰水泥的发明算起，混凝土材料至今已有100多年的历史。混凝土已广泛应用于土木建筑、交通运输与海洋开发等方面，甚至航天工业也有混凝土的足迹，为人类的文明与建设做出了巨大的贡献。水泥混凝土从问世以来，经历了低强度、中等强度、高强度乃至超高强度的发展历程，似乎人们总是乐于追求强度的不断提高。但是近四五十年以来，混凝土结构物因材质劣化造成过早失效以至破坏崩塌的事故在国内外都屡见不鲜，并有愈演愈烈之势。多年来,关于混凝土材料的研究和对其发展方向的制定,过于偏重于使其达到某种或综合的优良性能这一基本原则上,而对其耐久性重视程度不够。90 年代初高性能混凝土概念提出后,促使人们加强了对混凝土材料的施工性和耐久性的研究。
一、混凝土的介绍
混凝土是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的“混凝土”一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水（加或不加外加剂和掺合料）按一定比例配合，经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土，也称普通混凝土。混凝土中气、液、固三相的比例及空间的相互关系称为混凝土结构。由于物理化学、物理力学的作用。引起此三相在数量与形态上的变化而形成一定的空间相关关系的过程，称为混凝土结构形成过程。我国现阶段普通混凝土技术水平强度等级不大于C40，在我国当前应用约占90％以上。研究其结构形成和性能特点，进一步改善并提高其性能，对提高混凝土结构工程的质量极为重要。
二、混凝土发展过程中所出现的问题
水泥混凝土从问世以来，经历了低强度、中等强度、高强度乃至超高强度的发展历程，似乎人们总是乐于追求强度的不断提高。但是近四五十年以来，混凝土结构物因材质劣化造成过早失效以至破坏崩塌的事故在国内外都屡见不鲜，并有愈演愈烈之势。这些混凝土工程的过早破坏，其原因不是由于强度不足，而是由于混凝土耐久性不良。例如，在日本海沿岸，许多港湾建筑、桥梁等，建成后不到10年的时间，混凝土表面即出现开裂、剥落，钢筋锈蚀外露。美国国家材料顾问委员会1987年提交的报告报道，约有253万座混凝土桥面板出现不同程度的破坏(其中部分仅使用不到20年)，而且每年还将增加35万座；同年Litvan和Bickley发表了对加拿大停车场的检测报告，他们发现大量停车场在远比预计的服务寿命要早得多就出现破坏。美国1991年在提交国会的报告《国家公路和桥梁现状》中指出，美国当时的全部混凝土工程价值约6万亿美元，而每年用于维修的费用高达300亿美元；南非1981年用于拆换桥梁、挡土墙、墩柱、路面、路缘、蓄水坝、系桩柱、防波堤、电杆基础等的经费就超过2700万英镑，这些结构物多是在建成后3～10年内就发现开裂破坏。
由此看来，混凝土耐久性已成为国际工程界普遍关注的重大课题。随着科学技术的发展和人类文明的进步，人类生产活动涉及的范围越来越广，各种在严酷环境下使用的混凝土工程，如跨海大桥、海洋工程、核反应堆、电站大坝等不断增多，这些工程关系国计民生，必须实现百年大计甚至千年大计，这就更加要求混凝土具有优异的耐久性即足够长的使用寿命。
三、混凝土材料在我国面临的机遇和挑战
我国城市现代化、 农村城镇化以及开发海洋和地下空间 ,将要建设大量的住宅和各种公共基础设施等 ,作为我国支柱产业的建筑业必将得到蓬勃发展 ,这就为作为传统建筑材料的混凝土材料的发展带来了前所未有的机遇。为此不仅需要大量性能更加优良的混凝土 ,而且十分重要的是应保证混凝土成为一种与环境协调的、 可持续发展的建筑材料。然而 ,按目前的技术水平 ,混凝土的性能远不能满足建筑业对它所提出的要求 ,特别是混凝土乃水泥的最大用户 ,它的大量使用必然要求生产大量的水泥 ,而水泥的生产会严重破坏生态环境、 耗费大量资源和能源 ,与可持续发展战略相抵触。要维持混凝土作为下一世纪的主要建筑材料已面临严重的挑战 ,为此 ,必须大力促进混凝土朝着以下几个方面变革:
（一） 环境协调化
建筑业的蓬勃发展将需要越来越多的混凝土 ,作为混凝土主要组分的水泥在其生产过程中要耗费大量的资源和能源 ,同时 ,排放出的有害物质如 CO2 ,NOx ,SO3 等会严重破坏环境。因此 ,在混凝土生产过程中 ,应尽可能少用水泥而以工业废渣等替代 ,以减小对环境的污染和负担。
（二） 高性能化
考虑到未来的建筑物需要在更加恶劣的环境中服役 ,同时建筑物也将越来越复杂和高耸化、 大跨度化 ,混凝土应同时具有如下性能:高强度( > 60 MPa) 、 高韧性、 优良的耐久性、良好的工作性。
（三） 多功能化
随着社会物质生活水平的提高 ,人们对建筑物的功能需求将不断增长 ,混凝土除了应保证建筑物的安全、 耐久之外 ,还需要为建筑物提供多种能营造舒适生活空间的功能 ,以适应新的要求。
总之 ,混凝土材料今后除了要保持与环境协调性之外 ,必须朝着结构2功能(智能)一体化的方向发展 ,即混凝土材料在具备作为结构材料所必要的优良性能 ,保证结构物安全、 耐久的同时 ,还应
具有使建筑结构物能够满足人们对其功能需求以及使其具有智能化的性能。
参考文献
[ 1 ]张雄,吴科如,许彬彬,等.特殊混合材的制备及应用[J ] .混凝土与水泥制品,1996 ,6 (3)
[ 2 ]王秀峰,王永兰,金志浩.碳纤维增强水泥基复合材料的电导性能及其应用[J ] .复合材料学报,1998 ,15 (3)
[ 3 ]孙明清,李卓球,沈大荣.碳纤维水泥基复合材料的 Seebeck效应[J ] .材料研究学报,1998 ,12 (1)
作者简介：边浩哲（1985.8——），男，浙江诸暨，本科，城建助理，洛阳市仁中达混凝土有限公司，方向是混凝土。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：水泥混凝土，建筑材料，人造材料，综合性能
Abstract: modern cement concrete is the most widely used of building materials, is also the most large man-made material. 100 years, with the application of the concrete process of development and speeding up, the strength and the continuous improvement of the performance. In the 20 century, with concrete as building materials engineering structures have been developing rapidly. Concrete with its good old comprehensive performance, has become the first choice of modern building materials.
Keywords: cement concrete, building materials, artificial materials, comprehensive performance
中圖分类号： TU528.45文献标识码：A文章编号：
引言：从1824年波特兰水泥的发明算起，混凝土材料至今已有100多年的历史。混凝土已广泛应用于土木建筑、交通运输与海洋开发等方面，甚至航天工业也有混凝土的足迹，为人类的文明与建设做出了巨大的贡献。水泥混凝土从问世以来，经历了低强度、中等强度、高强度乃至超高强度的发展历程，似乎人们总是乐于追求强度的不断提高。但是近四五十年以来，混凝土结构物因材质劣化造成过早失效以至破坏崩塌的事故在国内外都屡见不鲜，并有愈演愈烈之势。多年来,关于混凝土材料的研究和对其发展方向的制定,过于偏重于使其达到某种或综合的优良性能这一基本原则上,而对其耐久性重视程度不够。90 年代初高性能混凝土概念提出后,促使人们加强了对混凝土材料的施工性和耐久性的研究。
一、混凝土的介绍
混凝土是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的“混凝土”一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水（加或不加外加剂和掺合料）按一定比例配合，经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土，也称普通混凝土。混凝土中气、液、固三相的比例及空间的相互关系称为混凝土结构。由于物理化学、物理力学的作用。引起此三相在数量与形态上的变化而形成一定的空间相关关系的过程，称为混凝土结构形成过程。我国现阶段普通混凝土技术水平强度等级不大于C40，在我国当前应用约占90％以上。研究其结构形成和性能特点，进一步改善并提高其性能，对提高混凝土结构工程的质量极为重要。
二、混凝土发展过程中所出现的问题
水泥混凝土从问世以来，经历了低强度、中等强度、高强度乃至超高强度的发展历程，似乎人们总是乐于追求强度的不断提高。但是近四五十年以来，混凝土结构物因材质劣化造成过早失效以至破坏崩塌的事故在国内外都屡见不鲜，并有愈演愈烈之势。这些混凝土工程的过早破坏，其原因不是由于强度不足，而是由于混凝土耐久性不良。例如，在日本海沿岸，许多港湾建筑、桥梁等，建成后不到10年的时间，混凝土表面即出现开裂、剥落，钢筋锈蚀外露。美国国家材料顾问委员会1987年提交的报告报道，约有253万座混凝土桥面板出现不同程度的破坏(其中部分仅使用不到20年)，而且每年还将增加35万座；同年Litvan和Bickley发表了对加拿大停车场的检测报告，他们发现大量停车场在远比预计的服务寿命要早得多就出现破坏。美国1991年在提交国会的报告《国家公路和桥梁现状》中指出，美国当时的全部混凝土工程价值约6万亿美元，而每年用于维修的费用高达300亿美元；南非1981年用于拆换桥梁、挡土墙、墩柱、路面、路缘、蓄水坝、系桩柱、防波堤、电杆基础等的经费就超过2700万英镑，这些结构物多是在建成后3～10年内就发现开裂破坏。
由此看来，混凝土耐久性已成为国际工程界普遍关注的重大课题。随着科学技术的发展和人类文明的进步，人类生产活动涉及的范围越来越广，各种在严酷环境下使用的混凝土工程，如跨海大桥、海洋工程、核反应堆、电站大坝等不断增多，这些工程关系国计民生，必须实现百年大计甚至千年大计，这就更加要求混凝土具有优异的耐久性即足够长的使用寿命。
三、混凝土材料在我国面临的机遇和挑战
我国城市现代化、 农村城镇化以及开发海洋和地下空间 ,将要建设大量的住宅和各种公共基础设施等 ,作为我国支柱产业的建筑业必将得到蓬勃发展 ,这就为作为传统建筑材料的混凝土材料的发展带来了前所未有的机遇。为此不仅需要大量性能更加优良的混凝土 ,而且十分重要的是应保证混凝土成为一种与环境协调的、 可持续发展的建筑材料。然而 ,按目前的技术水平 ,混凝土的性能远不能满足建筑业对它所提出的要求 ,特别是混凝土乃水泥的最大用户 ,它的大量使用必然要求生产大量的水泥 ,而水泥的生产会严重破坏生态环境、 耗费大量资源和能源 ,与可持续发展战略相抵触。要维持混凝土作为下一世纪的主要建筑材料已面临严重的挑战 ,为此 ,必须大力促进混凝土朝着以下几个方面变革:
（一） 环境协调化
建筑业的蓬勃发展将需要越来越多的混凝土 ,作为混凝土主要组分的水泥在其生产过程中要耗费大量的资源和能源 ,同时 ,排放出的有害物质如 CO2 ,NOx ,SO3 等会严重破坏环境。因此 ,在混凝土生产过程中 ,应尽可能少用水泥而以工业废渣等替代 ,以减小对环境的污染和负担。
（二） 高性能化
考虑到未来的建筑物需要在更加恶劣的环境中服役 ,同时建筑物也将越来越复杂和高耸化、 大跨度化 ,混凝土应同时具有如下性能:高强度( > 60 MPa) 、 高韧性、 优良的耐久性、良好的工作性。
（三） 多功能化
随着社会物质生活水平的提高 ,人们对建筑物的功能需求将不断增长 ,混凝土除了应保证建筑物的安全、 耐久之外 ,还需要为建筑物提供多种能营造舒适生活空间的功能 ,以适应新的要求。
总之 ,混凝土材料今后除了要保持与环境协调性之外 ,必须朝着结构2功能(智能)一体化的方向发展 ,即混凝土材料在具备作为结构材料所必要的优良性能 ,保证结构物安全、 耐久的同时 ,还应
具有使建筑结构物能够满足人们对其功能需求以及使其具有智能化的性能。
参考文献
[ 1 ]张雄,吴科如,许彬彬,等.特殊混合材的制备及应用[J ] .混凝土与水泥制品,1996 ,6 (3)
[ 2 ]王秀峰,王永兰,金志浩.碳纤维增强水泥基复合材料的电导性能及其应用[J ] .复合材料学报,1998 ,15 (3)
[ 3 ]孙明清,李卓球,沈大荣.碳纤维水泥基复合材料的 Seebeck效应[J ] .材料研究学报,1998 ,12 (1)
作者简介：边浩哲（1985.8——），男，浙江诸暨，本科，城建助理，洛阳市仁中达混凝土有限公司，方向是混凝土。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。