以混凝土為例淺談材料的運用與發展

摘要：混凝土，一種被譽為建筑工程的“主要糧食”的材料，也是目前建筑工程中使用最多，面積最廣的一種材料，因為其獨有性質，從而制約了建筑工程的體系和形式的發展，因此研究發展新材料勢在必行。

關鍵詞：優勢互補;混凝土;共贏;突變

現今，建筑行業正處于正欣欣向榮，蓬勃發展的輝煌時代，在這樣的時代背景下混凝土便成為建筑項目中最重要且必不可少的一種材料。但如今也因為其部分組成材料（資源）日漸匱乏，而使之成為建筑工程在材料方面面臨的巨大挑戰，使發展新材料成為這個行業經久不衰的的重要保證，下面我們以混凝土為例從以下幾個方面來說明新材料的發展思路和方向。

一、 混凝土基本組成材料及綜述

（一）混凝土的基本組成

現代意義上的混凝土由膠凝材料（水泥）、粗骨料（石）、細骨料（砂）、水、摻和料和外加劑幾種材料按照一定配合比（搭配比例）混合而成，它硬化后有較高的強度（抗壓強度）和硬度，有人造石材之稱，是現代建筑中的重要材料之一。

水泥是混凝土中的膠凝材料，它占混凝土拌和物質量的百分之十六左右，它在混凝土拌和物中與水發生水化反應生成水化產物把混凝土中的其他材料膠凝在一起，同時它與水形成的水泥漿還起到了潤滑作用，減小骨料之間的相互摩擦，提高拌和物流動性，水泥硬化后形成堅硬的水泥石。它的品種繁多，常用的有硅酸鹽水泥（P.Ⅰ或p.Ⅱ）、普通硅酸鹽水泥（P.O）、礦渣硅酸鹽水泥（P.S）、粉煤灰硅酸鹽水泥（P.F）、火山灰硅酸鹽水泥（P.P）、復合硅酸鹽水泥（P.C）六種。

粗、細骨料是混凝土拌和物中含量最多的兩種材料，占到混凝土質量的百分之七十左右，在混凝土中起到骨架作用，支撐起整個混凝土的結構。由于其數量較多，粗、細骨料質量的好壞、強度的高低、顆粒的級配等直接影響了混凝土拌和物的質量與強度，故它也是混凝土絕大部分的強度來源，也代表了混凝土強度的高低。

水占到混凝土拌和物質量的百分之七左右，它在整個混凝土拌和物的形成過程起著必不可少的作用，它能與水泥水化反應形成具有膠黏作用的水化產物，沒有與水形成的水化產物，水泥、粗、細骨料就是一盤“散沙”，根本不可能一起形成堅硬的混凝土。

摻和料和外加劑雖然所占比例非常少，摻和料在混凝土中的用量為水泥質量的百分之五到百分之七十左右，而外加劑的用量則不超過混凝土中所用水泥質量的百分之五。它們量雖少，但卻有著輔助和調節的作用，就像炒菜時的調味品一樣，雖然少，卻能影響主觀材料，發揮不一樣精彩。

（二） 混凝土的綜合分析

由混凝土的組成材料分析，混凝土自重大、抗拉強度低、施工時受季節影響較大，當然其成本較低、適應性較強、耐久性較好、維護方便。隨著世界人口不斷地增長，建筑體系和建筑層數都帶來了巨大變化，建筑面積增大，形狀開始不規則，高層、超高層增多，這使混凝土的缺點在發展中日益突出，如何推陳出新發展混凝土成為重中之重。

二、混凝土在新材料上的運用發展

（一）鋼筋混凝土

鋼筋混凝土的出現打破了混凝土“肥頭大耳”的局面。鋼筋是鋼材通過熱軋或冷拔所形成的的一種材料，它具有較大的抗拉強度和抗壓強度，其線膨脹系數為1.2x10/℃，與混凝土的線膨脹系數1.0～1.1x10/℃相近，故它能與混凝土具有良好的黏結作用;鋼筋表面有月牙肋和等高肋，加大了混凝土與鋼筋之間的摩擦力，使二者結合更加緊密。同時鋼筋與混凝土的結合達到了優勢互補，以鋼筋的較大的抗拉強度彌補了混凝土的抗拉強度不足達到共贏，并廣泛的運用于當代的建筑工程中。二者結合也大大的改善了混凝土在建筑工程中的受力特點，縮小了梁柱截面，使混凝土在建筑工程中的運用更加靈活、多變，使建筑的造型也日新月異。

（二） 輕骨料混凝土

混凝土自重較大，一直是笨重的代表，因此很多非承重結構一直都避開用混凝土來澆筑，同時較大的自重也決定了其結構跨度不能太大，不然笨重就會顯現的較為明顯。混凝土的組成材料中，骨料占到混凝土質量的70%～80%，其大部分重量也來自于骨料，不在骨料上做任何的突變就意味著它與歷史不遠了。介于這樣的思路，有的人就用陶粒和泡沫的等一些輕質的骨料來代替原來的骨料砂和石，在其組成材料上作出了新的突變，改變了混凝土的命運，使“肥頭大耳”與混凝土的關系不再密切。

（三） 瀝青混凝

一直以來，水泥都以混凝土組成材料的膠凝材料出現。而以水泥作為膠凝材料形成的水泥混凝土廣泛的用于建筑工程、水力水電工程、道路工程等，使用過程中也凸顯了很多問題，以道路路面工程中問題最多。水泥路面為剛性路面不能減振，在地基不均勻沉降變形下，附加應力集中，易脫空、產生斷裂破壞，對不穩定路基適應性較差，長時間使用容易風化，

造成使用性能降低。為了解決這一問，通過對混凝土組成材料的突變，出現了瀝青混凝土路面，它解決了水泥混凝土路面不減振，舒適性差及對不均勻地基適應性差的特點，大大的拓展了混凝土的適用范圍，為混凝土的革新帶來了不可估量的影響。

三、新材料的發展

（一）市場形勢分析

在當今這樣一個工業化的時代，各種材料層出不窮，如何在經濟飛速發展的今天優勝劣汰，脫穎而出，成為這個時代的神話。新材料出現與發展在這個大的時代背景下凸顯的尤為重要，且新材料的創新步伐日益加快，競爭也日益激烈，新材料的發展也必將成為未來各個行業競爭的焦點。同時新材料的發展是現代科學技術的發展，也是生產水平和人民生活水平提高的重要保障，因此發展新材料勢在必行。

（二）新材料發展的思路與方向

新材料在乎一個“新”字，那如何在原有材料的基礎上“創新”、“推陳出新”？以混凝土的發展與創新來看，發展新材料一方面：工程中的很多材料的部分性質相近或者相似，但某些性質卻較為突出，就可以考慮以優勢互補、共贏為思路將其結合，以求能誕生新材料;另一方面：每一種材料都有很多元素或物質組成，以其組成成分為基礎加以創新和突變，通過改變或者更換材料的組成成分，發展和引導新材料的出現。隨著生產力和人們生活水平的提高，要求新材料的發展品種更加豐富，而且還要求其具有輕質高強、綠色環保、節約能源、經久耐用等功能性質，因此在發展新材料的同時應統籌兼顧、與時俱進，合理利用現有資源創造和發展。

作者簡介：高正平? 男? 云南省曲靖市? 漢族? 工作單位：? 云南城市建設職業學院，學歷：本科? 職稱：助理工程師? 研究方向：土木工程。