混凝土(concrete)

胶凝材料将骨料胶结在一起形成的固体复合材料的统称。通常把以水泥为胶凝材料，以砂和石子为骨料，加水搅拌、成型、养护制成的水泥混凝土，称为普通混凝土，或简称混凝土。混凝土是一种原料易得，施工便利，具有较高的抗压强度、较好耐久性的土木建筑材料，应用极为广泛。

种类 混凝土按胶凝材料分，有水泥混凝土、硅酸盐混凝土、水玻璃混凝土、聚合物混凝土、沥青}昆凝土等；按容积密度分，有重混凝土(密度2600～5500kg／m³)、普通混凝土(密度2400kg／m³左右)、轻混凝土(密度500～1900kg／m³)；按用途分，有结构混凝土、防水混凝土、耐热混凝土、耐腐蚀混凝土、水工混凝土、防辐射混凝土等；按施工工艺分，有普通浇灌混凝土、灌浆混凝土、喷射混凝土和泵送混凝土等；按加筋方式分，有钢筋混凝土、预应力混凝土、钢丝网混凝土和纤维混凝土等。

原材料 普通混凝土由水泥、砂、石和水组成，砂、石起骨架作用，称为骨料或集料。水泥与水形成水泥浆，包裹在骨料表面并填充其空隙。在混凝土凝固前，水泥浆起润滑作用j赋于混凝土拌合物一定的和易性，便于施工。水泥浆硬化后同骨料胶结成坚实的固体。为增进混凝土的性能、功用和效益，常掺加适量的外加剂和掺合料(见混凝土外加剂、混凝土掺合料)。

水泥 可采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合水泥和钢渣矿渣水泥。也可按工程需要采用快硬硅酸盐水泥或其它特种水泥。

粗骨料 粒径为5～80mm的碎石或卵石，也可采用符合技术要求的重矿渣碎石。细骨料的有害杂质含量、针片状颗粒含量、最大粒径、颗粒级配及强度等要符合有关标准规定(见混凝土骨料)。

细骨料 粒径在0．16～5mm的骨料。细骨料常采用天然砂(河砂、海砂及山砂)或某些工业废渣，其有害杂质含量及颗粒级配、细度等要符合有关标准的规定。

水 采用自来水或清洁的天然水，不得使用污水、pH值小于4的酸性水、含硫酸盐及氯盐超过标准限量的水。

主要技术性能 包括混凝土拌合物的和易性、混凝土的强度和耐久性。

和易性 易于施工操作(拌合、运输、浇灌、捣实)和利于均匀、成型密实的性能。和易性是一项综合的技术性能，包括流动性、可塑性、粘聚性和保水性等。测定和易性的方法很多，中国主要采用坍落度筒测定塑性混凝土拌合物的坍落度(以mm计)和用维勃仪测定干硬性混凝土拌合物的维勃稠度(以s计)，并辅以直观评定其粘聚性及保水性，作为稠度的主要指标。

强度 在荷载作用下抵抗破坏的能力。包括立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度及抗折强度等。根据混凝土立方体抗压强度值来划分混凝土的强度等级。它是按标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，在28d龄期，用标准试验方法测得的强度总体分布具有不低于95％强度保证率的抗压强度值。根据混凝土抗压强度的大小，划分为C7．5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60等12个强度等级。中国国家标准规定，混凝土的轴心抗压强度f_c为采用150mm×150mm×300mm的棱柱体试件，在标准条件下养护28d测得的抗压强度。混凝土的抗拉强度f_pt是采用标准混凝土立方体试件，在标准条件下养护28d测得的劈裂抗拉强度试验值，再间接推算出的轴心抗拉强度，可按下式计算：

f_pt=2P/πA

式中P为破坏荷载，N；A为混凝土试件劈裂面面积，mm²；π为圆周率。

影响混凝土强度的因素有水灰比、水泥标号、温度、湿度、混凝土的龄期、骨料的质量、振捣密实的程度和混凝土外加剂的品种和掺量以及对于混凝土的搅拌、成型和养护等。

耐久性 表示混凝土在环境介质作用下保持其经久耐用的性能，包括抗渗性、抗冻性、碱一骨料反应和混凝土碳化等。

(1)抗渗性。混凝土抵抗水、油等液体在压力作用下渗透的性能。抗渗性用抗渗标号表示，混凝土的抗渗标号以每组6个试件中4个试件未出现渗水时的最大水压力计算，其计算式为：

S=10H-1

式中S为抗渗标号；H为6个试件中3个渗水时的水压力，MPa。

(2)抗冻性。混凝土在饱和水状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，也不严重降低强度的性能。抗冻性用抗冻标号D表示。它是以龄期28d的试块在水饱和后承受反复冻融循环，以同时满足抗压强度损失率不超过25％和重量损失率不超过5％时所能承受的最大冻融循环次数来表示。中国标准将混凝土抗冻性能分为D25、D50、D100、D150、D200、D250和D300七个等级标号。

(3)碱一骨料反应。混凝土粗骨料中夹杂的活性氧化硅与水泥中的过量碱性氧化物，在潮湿条件下逐渐起化学反应，在界面处产生碱一硅酸凝胶，使体积膨胀，最后能使整个混凝土建筑物崩解，影响混凝土的使用寿命。这种化学反应叫碱一骨料反应。

(4)混凝土碳化。也称中性化，是大气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水。碳化过程是二氧化碳由混凝土表面向内部逐渐扩散的过程。碳化使混凝土碱度降低，减弱混凝土对钢筋的保护作用，导致钢筋锈蚀。碳化显著增加混凝土的收缩，提高混凝土的抗压强度，降低混凝土的抗拉、抗折强度。

展望 为了进一步提高混凝土的性能，扩展其应用范围，克服抗拉强度低、自重大等缺点，各国竞相研制轻质、高强、多功能的混凝土新品种。C100级以上的混凝土已用于建筑工程；聚合物混凝土和纤维混凝土的研究与应用，为提高混凝土的抗压强度提供了有效的途径；高效能减水剂的研制与开发可显著增进}昆凝土的功能、质量和效益；利用工业废渣配制混凝土作为保护环境和利用资源的重要课题，不断向深度和广度发展。世界各国对混凝土性能与其内部结构之间关系的研究已深入到微观阶段，探求材料组分、结构和性能的关系，以期能按指定性能设计混凝土材料，或按结构状态预测混凝土的性能，使结构设计和材料利用均达到最佳状态。