混凝土发展趋势

中国矿业大学（北京）

研究生课程考试试卷

考试科目中国马克思主义与当代

考试时间2015年11月6日

学号 TBP*********Z

姓名张晴

所属学院化环学院

类别（硕士、博士、进修生）博士

1. 联系所学专业或学科的研究及发展情况，从本学科或专业的角度，试分析或概括本学科或专业宏观的发展趋势。

混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。它是由胶凝材料，颗粒状集料（也称为骨料），水，以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制，经均匀搅拌，密实成型，养护硬化而成的一种人工石材。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。这些特点使其使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，就是造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等，混凝土也是重要的材料。

混凝土是一种混合材料，其中任何一种组分材料的发展，都会给混凝土带来变化，甚至历史性的变革，最为典型的是胶凝材料的变化以及外加剂和矿物掺合料的加入。混凝土历史悠久，其胶凝材料也随时间和地域的不同而分为粘土、石灰、石膏、火山灰等等，直到19世纪20年代，波特兰水泥发明，其作为胶凝材料配制出的混凝土不仅强度高，而且耐久性好，这就大大拓宽了混凝土的应用范围，混凝土作为工程材料迅速发展。

矿物掺合料指的是一些工业废弃物，如钢渣、粉煤灰、火山灰等。这些固体废弃物大量堆积，不仅占用大量面积，并且对当地的空气、水流甚至地下水有不可估量的影响。人们发现将这些废弃物加入到混凝土中，可以给改善混凝土的耐久性。因此矿物掺合料在混凝土中的应用愈加广泛，不仅可以降低水泥用量，减少混凝土成本，还能改善环境，符合可持续发展的理念。

后来人们在施工的过程中发现，一些天然物质的加入能够改善混凝土的流动性，使其施工性能大大提高，这些物质被称为外加剂。最初人们只是凭借经验来确定物质的种类与用量，后来人们开始研究机理，外加剂也由天然物质逐渐向人工合成物质转变，种类逐渐增多，最终成为现代混凝土不可或缺的重要组分之一。

现代混凝土经过两个世纪的发展，已经发展成为一门重要的学科。20世纪初，有人发表了水灰比等学说，初步奠定了混凝土强度的理论基础。以后，相继出现了轻集料混凝土、加气混凝土及其他混凝土，各种混凝土外加剂也开始使用。60年代以来，广泛应用减水剂，并出现了高

效减水剂和相应的流态混凝土；高分子材料进入混凝土材料领域，出现了聚合物混凝土；多种纤维被用于分散配筋的纤维混凝土。现代测试技术也越来越多地应用于混凝土材料科学的研究。概括来说，混凝土的发展趋势主要包括以下三个方面：

1）混凝土的种类越来越多样化。

混凝土最初仅应用于房屋建筑，后来随着组分材料的改变，混凝土的种类逐渐增多，施工方式更加多样化，如离心混凝土、真空混凝土、灌浆混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、挤压混凝土、泵送混凝土等应运而生，这就使得混凝土的应用范围越加广泛。

不仅如此，组成混凝土的各组分材料种类也不断增加，这就给混凝土带来了巨大的改变空间，如改变骨料种类，可以将混凝土分为轻质混凝土、普通混凝土和重混凝土；改变矿物掺合料种类，可以将混凝土分为矿渣混凝土、硅灰混凝土、火山灰混凝土等。混凝土种类的增多，大大增加混凝土的应用范围。

2）机理研究越来越深入。

最初人们配制混凝土，完全凭借经验，而没有机理研究。随着时间的发展，人们对混凝土的认识越来越深入，逐渐了解到混凝土的性能不仅受到所用材料性质的影响，还与材料之间的相互作用有关。因此，研究人员不仅仅探讨各组分单独作用，组分与组分之间相互作用也逐渐被重视。

对单组份来说，人们的研究热点集中在外加剂以及矿物掺合料上。外加剂自发明以来，不仅种类增多，如减水剂、膨胀剂、引气剂、缓凝剂、防冻剂、泵送剂等等，而且各外加剂也在不断进步，其中最为典型的是减水剂。减水剂自发明以来，经历了从普通减水剂到高性能减水剂的进步，到目前为止已经有三代，减水效率越来越高，使混凝土的施工性能越来越好。

减水剂与水泥的相互作用也是目前研究的热点。水泥遇水之后，会生成一种胶凝物质，将砂、石子集结在一起，硬化后生成具有强度的混凝土，因而水泥的水化至关重要。而减水剂加入水泥之后，势必会对水泥的水化产生影响，延迟水泥的水化，降低放热量，使水泥的凝结时间延长，这样一来就会对混凝土的强度、耐久性产生重要影响。这也是当前的研究热点。

尽管混凝土历史悠久，但是作为一个学科，它还很年轻，许多问题

亟待解决。各种组分的材料的选择优化、各组分之间的相互作用，都有

很大的科研空间。因此可以说，混凝土是一门交叉学科，从物理、化学、力学到高分子物理化学，在混凝土中都能得到应用。而且随着科技的进步，高科技设备越来越多，科研手段越来越先进，将大大促进混凝土的

发展。

一种材料的发展，必然跟人们的需求相关，同时也要符合时代的发展。一方面来说，人们对混凝土提出了越来越多的要求，如强度要求越

来越高，耐久性好，抗冻抗渗，防火防震，等等；从另一方面看，当前

提出了“资源节约型、环境友好型”社会，这就要求我们不仅不仅要降

低能耗，还要向绿色可持续发展靠拢，改变生产工艺，降低对环境的不

良影响。从大环境看，混凝土的发展趋势有以下三个特点：

1）商品化。

商品混凝土是以集中予拌、远距离运输的方式向施工工地提供现浇

混凝土。商品混凝土是现代混凝土与现代化施工工艺的结合的高科技建

材产品，它应包括：大流动性混凝土、流态混凝土、泵送混凝土、自密

实混凝土、防渗抗裂大体积混凝土、高强混凝土和高性能混凝土等。为

了使商品混凝土性能稳定、经济、性价比高，必须严格选择所需的原材

料和优化混凝土的配合比。实践证明，现代混凝土配合比全计算法设计

为此提供了简单快捷和可靠的技术途径。

商品混凝土是指以集中搅拌、远距离运输的方式向建筑工地供应一

定要求的混凝土。它包括混合物搅拌、运输、泵送和浇筑等工艺过程。

严格地讲商品混凝土是指混凝土的工艺和产品，而不是混凝土的品种，

它应包括大流动性混凝土、流态混凝土、泵送混凝土、高强混凝土、大

体积混凝土、防渗抗裂混凝土或高性能混凝土等。因此、商品混凝土是

现代混凝土与现代化施工工艺的结合，它的普及程度能代表一个国家或

地区的混凝土施工水平和现代化程度。

2）高性能化。

混凝土作为工程界建筑材料，人们对其要求必然越来越高，高性能

化是混凝土发展的必然趋势。比如高层建筑，要求混凝土强度高，泵送

性能好；比如桥梁，要求混凝土防水性能好，耐性优异；在海水中的建筑，要求抗氯离子渗透性能好，不被海水侵蚀等等，高性能混凝土的研

究与应用一直受到人们的广泛关注。普通混凝土的抗压强度只有30-