钢筋混凝土材料的发展

钢筋混凝土材料发展

钢筋混凝土的发明

钢筋混凝土是当今最主要的建筑材料之一，但它的发明者既不是工程师，也不是建筑材料专家，而是一位法国名叫莫尼埃的园艺师。

莫尼埃有个很大的花园，一年四季开着美丽的鲜花，但是花坛经常被游客踏碎。为此，莫尼埃常想：“有什么办法可使人们既能踏上花坛，又不容易踩碎呢？”有一天，莫尼埃移栽花时，不小心打碎了一盆花，花盆摔成了碎片，花根四周的土却仅仅包成一团。“噢！花木的根系纵横交错，把松软的泥土牢牢地连在了一起！”他从这件事上得到启发，将铁丝仿照花木根系编成网状，然后和水泥、砂石一起搅拌，做成花坛，果然十分牢固。

历史及发展

钢筋混凝土的发明出现在近代，通常为人认为发明于1848年。1868年一个法国园丁，获得了包括钢筋混凝土花盆，以及紧随其后应用于公路护栏的钢筋混凝土梁柱的专利。1872年，世界第一座钢筋混凝土结构的建筑在美国纽约落成，人类建筑史上一个崭新的纪元从此开始，钢筋混凝土结构在1900年之后在工程界方得到了大规模的使用。1928年，一种新型钢筋混凝土结构形式预应力钢筋混凝土出现，并于二次世界大战后亦被广泛地应用于工程实践。钢筋混凝土的发明以及19世纪中叶钢材在建筑业中的应用使高层建筑与大跨度桥梁的建造成为可能。

目前在我国，钢筋混凝土为应用最多的一种材料，占总数的绝大多数，同时也是世界上使用钢筋混凝土最多的地区。

　材料特性

混凝土是水泥（通常硅酸盐水泥）与骨料的混合物。当加入一定量

水分的时候，水泥水化形成微观不透明晶格结构从而包裹和结合骨料成为整体结构。通常混凝土结构拥有较

强的抗压强度（大约 3,000 磅/平方英寸, 35 MPa）。但是混凝土的抗拉强度较低，通常只有抗压强度的十分之一左右，任何显著的拉弯作用都会使其微观晶格结构开裂和分离从而导致结构的破坏。而绝大多数结构构件内部都有受拉应力作用的需求，故未加钢筋的混凝土极少被单独使用于工程。

相较混凝土而言，钢筋抗拉强度非常高，一般在200MPa以上，故通常人们在混凝土中加入钢筋等加劲材料与之共同工作，由钢筋承担其中的拉力，混凝土承担压应力部分。例如在图2简支梁受弯构件中，当施加荷载P时，梁截面上部受压，下部受拉。此时配置在梁底部的钢筋承担拉力(4)，而上部阴影区所示混凝土(2)承受压力(3)。在一些小截面构件里，除了承受拉力之外，钢筋同样可用于承受压力，这通常发生在柱子之中。钢筋混凝土构件截面可以根据工程需要制成不同的形状和大小。

同普通混凝土一样，钢筋混凝土在28天后达到设计强度。

钢筋混凝土的工作原理

钢筋混凝土之所以可以共同工作是由它自身的材料性质决定的。首先钢筋与混凝土有着近似相同的线膨胀系数，不会由环境不同产生过大的应力。其次钢筋与混凝土之间有良好的粘结力，有时钢筋的表面也被加工成有间隔的肋条（称为变形钢筋）来提高

混凝土与钢筋之间的机械咬合，当此仍不足以传递钢筋与混凝土之间的拉力时，通常将钢筋的端部弯起180 度弯钩。此外混凝土中的氢氧化钙提供的碱性环境，在钢筋表面形成了一层钝化保护膜，使钢筋相对于中性与酸性环境下更不易腐蚀

　钢筋混凝土是复合材料。复合材料是将两种不同的材料结合在一

起，共同受力，充分发挥各自的长处，消除其短处。钢筋混凝土材料中，钢筋的韧性和抗拉能力、混凝土的抗压能力得以充分发挥，钢筋容易锈蚀的缺点、混凝土的脆性得以消除。这些优点使其在工程中得到广泛的应用。

在未来时间内，钢筋混凝土材料仍将是重要的建筑材料。