2023年12月29日发(作者：)
商品混凝土站技术培训讲座
一. 混凝土的定义、分类与发展史
1.1 什么叫混凝土：凡是用胶凝材料和其他固体材料拌合后形成的有一定强度的人造石材均称“混凝土”。我国建筑界就把“人”、“工”、“石”三字按古代拼字规律组合成“砼”字（读音tónɡ，意为“混凝土”），载入我国现用汉字字典中。如建筑用的“水泥混凝土”、铺路用的“沥青混凝土”；用于特种工程的“水玻璃混凝土”、“硫磺耐酸混凝土”、“环氧树脂混凝土”等。
1.1.1 水泥混凝土的定义：用水泥作为胶凝材料将石子、砂子和水以及按需要掺入不同外加剂与掺合料经拌合后形成的混凝土，也叫“水泥砼”。
1.1.2 预拌混凝土的定义：由水泥、集料、水以及根据需要掺入的外加剂和掺和料等组分，按一定比例在集中搅拌站（厂）经计量、拌制后出售的，并采用运输车，在规定时间内运至使用地点的混凝土拌合物。
1．2 胶凝材料的定义和分类
1.2.1 胶凝材料的定义：在物理、化学作用下，能从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他物料而有一定机械强度的物质，统称为胶凝材料。
1.2.2 胶凝材料的分类；目前所使用过的胶凝材料共分为无机和有机两大类：其中无机胶凝材料按照硬化条件又分成“水硬性”和“气硬性”两种。水硬性无机胶凝材料在拌水后既能在空气中又能在水中硬化，通常称为水泥；气硬性胶凝材料开始不能在水中硬化，而只能在空气中硬化。如：石灰、粘土、水玻璃、硫磺等。有机胶凝材料如树脂类、骨胶等。
1.3 胶凝材料发展简史
1.3.1 石膏——石灰时期：大约在公元前2000年以前，人们已开始用火煅烧石灰、石膏并将其用作胶凝材料。古代埃及的金字塔就是用经过煅烧的石膏筑成，我国的万里长城则使用石灰砌筑而成。这个
时期可称为胶凝材料发展史上的石膏——石灰时期，历时三千年。
1.3.2 石灰——火山灰时期：在公元初，古希腊和罗马人就用掺火山灰的砂浆来兴建建筑物，因这种砂浆具有水硬性。古罗马的“庞贝城”及“罗马圣庙”、法国南部位于里姆斯附近的“加德桥”等著名古建筑都是用石灰——火山灰材料砌筑而成。我国古代建筑中所使用的“三合土”，实际上也是一种石灰——火山灰材料。之后，随着生产的发展，这种能防止被水浸析和冲毁，又有较高强度的胶凝材料在城市建筑和道路建筑工程上的需求量越来越大，使用范围也越来越广，天然的火山灰已难以满足，人们又进一步发现将碎砖、废陶器等磨细后，可以代替天然的火山灰与石灰混合后制成水硬性胶凝材料，从而使火山灰质材料由天然的发展到人工制造。这个时期可称为石灰——火山灰时期，历时一千八百年。
1.3.3 水硬性胶凝材料的初创时期：到十八世纪后半期，由于资本主义的兴起，要求有高强度的胶凝材料。1756年出现了水硬性石灰，找到天然粘土质石灰石——水泥岩，因此就发展为用人工配料的方法来制造水泥。如此经过近70年，到1824年，英国建筑工人（约瑟夫.阿斯普廷）采用当时的方法，设厂将石灰石或白垩和粘土的细粉按一定比例配合，在类似石灰窖的炉内，经高温烧结成块，再进行粉磨制成水硬性胶凝材料——水泥，并获得该项产品专利权，并因这种水泥具有与英国波特兰城建筑用岩石相同的颜色，故称之为“波特兰”水泥，首次大规模使用到1825——1843年修建的英国泰晤士河隧道工程。这就是水硬性胶凝材料的初创时期。历时六十八年。
1.3.4 水泥发展时期：从1824年至今的近200年间，随着科学技术的发展，水泥的生产技术也经历了多次变革，得到了长足发展。水泥应用日益普遍，压倒了其他胶凝材料，对于工程建设起到了很大作用。我国从1876年开始在唐山生产水泥。但由于解放前的经济落后，政治腐败，水泥产量很低，解放后才得到发展。
1．4 水泥混凝土的发展简史
水泥混凝土自水泥诞生的180年以来，已经成为世界性的建筑主
体材料。建国以后，在我国亦得到了飞速发展。目前我国水泥混凝土产量已居世界首位。回顾其发展，共有四次质的飞跃：
1.4.1 第一次飞跃—基础理论时代：
1818年，-Rams(艾布拉姆斯)发明了W/C（水灰比）理论，为鲍罗米教授(瑞士)的混凝土强度经验公式奠定了理论基础。
1850年，法国人Lam·Bot(郎·伯特)用钢筋网制造了一条小型水泥船，标示了RC(钢筋混凝土)时代的开始，也是RC预制行业的萌发。
1887年，(科伦)首先发明了RC结构计算方法。
1.4.2 第二次飞跃—干硬性混凝土时代
前苏联在“十月革命”胜利之后为适应社会主义建设事业的发展，根据W/C理论和鲍罗米公式开发了干硬性混凝土。
1928年，法国人佛列辛涅（E·FREYSSINET）提出了混凝土收缩和徐变理论。采用了高强钢丝，发明了预应力锚夹具，为发展预应力RC奠定了基础，从外部对混凝土进行了改性，成为法国的专利。
1934年，美国发明了振捣器，从此高标号混凝土突飞猛进。前苏联研制了大量重型设备和高水平的成型机具，RC预制工业在很多国家发展成为独立的建筑行业。但是，人们发现，配制C45以上强度等级的干硬性混凝土已经非常困难并很不经济。
我国自中华人民共和国成立之后，在欧、美、日等国的经济封锁情况下，从前苏联引进了干硬性混凝土技术，使我国40年RC预制行业走了30多年干硬性混凝土道路。而在现浇混凝土施工中，却沿用了近40年的半干硬性混凝土，并自行创建了完整的工艺理论和独特的成套设备，为我国当时解决房荒立下了汗马功劳。
1.4.3 第三次飞跃—干硬性向流动性转变时代：
前苏联的别辽耶夫教授在1930年提出比瑞士鲍罗米的混凝土28天强度推算公式更合适的经验公式时(我国尚很少水泥生产），美国已获外加剂(引气剂、减水剂)专利并在1933年首次使用泵送混凝土。
1936年，保尔(BALL)提出了混凝土的可泵性问题。随后，格莱（GRAY）、波波维茨等人对混凝土的可泵性作了不同的解释。现在流行的可泵性是按宾汉姆流体特征来表达。
1962年，日本花工碱株式会社服务部的健一等人研究成功“麦地”（MT—150ּβ—萘磺酸甲醛缩合物为主体成分）高效减水剂。
1964年，前西德研究成功“麦尔门脱”（磺化三聚氰胺甲醛树脂）高效减水剂。随后，前苏联推出了“NO89”（水溶性环氧树脂）高效减水剂。
1970年，我国清华大学NF高效减水剂问世，也是我国混凝土外加剂行业大发展的开始，我国虽然在70年代初就引用前苏联混凝土技术，以缩短养护期、节约水泥为主要目的，开始使用三乙醇胺、木质磺酸钙等早强剂和减水剂。但并未取得混凝土技术的较大发展，而在70年代后期才开始批量生产和大面积使用萘系高效减水剂。
以上外加剂的出现，使混凝土的W/C大大降低，坍落度又有很大提高。对混凝土有明显的增强作用，同时又大幅度改善了其抗折、抗裂、抗渗性能。使混凝土由干硬性迈向了流动性，造就了全球商品（预拌）混凝土行业，成为建筑施工现代化的重要标志之一。
1.4.4 第四次飞跃—高性能混凝土时代：
二十世纪九十年代初，由于大量的混凝土工程因碱骨料反应，墙、板、梁早期与后期裂纹、雨水腐蚀、冻融损害等造成的破坏，需要巨额资金修复或重建。1990年，美国因高速公路桥梁严重破坏，修复需要910亿美元而首先提出了“高性能混凝土”（HIGH
PERFORMANCE CONCRETE）缩写为HPC。关于HPC的含义和范围尚无定论。目前世界各国比较一致的看法是HPC应满足以下要求：
1.硬化后28天强度应在50Mpa以上；
2.新拌混凝土流动性高、粘聚性好、不离析、不分层，具有良好的施工性能；
3.硬化过程中具有良好的体积稳定性，干缩小、徐变低；
4.耐久性能高，要具有良好的抗渗、抗冻、抗腐蚀性能。普通混凝土使用期50年，严酷环境下仅20～30年。HPC应该提高到200年，甚至是500～1000年。HPC混凝土是用现代技术与优质材料制成，是用外加剂与掺合料并采用先进的配比技术从混凝土内部进行改
性来实现其“高性能”的。所以它的出现，是一次划时代的飞跃。
1.4.5 第五次飞跃—超高性能混凝土时代：
预言在21世纪中期，将出现混凝土技术的第五次飞跃而进入UHPC（超高性能混凝土）时代。诸如为减少建筑物自重的聚合物混凝土；为适应特种环境的“灭菌混凝土”、“环境调节混凝土”、“变色混凝土”等利用有机和无机复合胶凝材料、高分子有机胶凝材料的特种混凝土；还有无污染、无公害并能大量消耗工业废料的“绿色混凝土”，甚至“智能混凝土”等将会进入那时的高科技领域。
