浅论混凝土的历史及其发展

李 开 李厚祥

（湖北工业大学，湖北 武汉 430068）

浅论混凝土的历史及其发展

李 开 李厚祥

（湖北工业大学，湖北 武汉 430068）

混凝土问世近两个世纪来，以其自身的发展历史，见证了人类物质文明和精神文明的发展。随着社会的快速进步，混凝土科学和技术也进入高性能高强度、多功能的现代化时期，同时也面临着资源能源减少，生态环境污染的严重问题，如何保持可持续发展，这就是混凝土工业的发展所面临的重要选择。

混凝土 可持续发展 历史 生态环保

一、概述

在土木工程的建设材料中，用量最大，使用最广泛的应首推混凝土。现在，混凝土更加越来越多地应用研于现代工程建设之中，各项大小工程项目的建设都离不开混凝土材料。同时，混凝土也同其他很多项目的发展一样，面临着可持续发展的问题，如生态问题、环保问题、节能问题等等。混凝土作为土木工程中不可缺少的材料，既要保持科学发展的态势，又要适应人类的环保、生态、绿色发展需要。

二、混凝土的历史

1.混凝土的产生 混凝土问世的历史，如果从广义的角度，可追溯到远古时代。象古埃及、古罗马和我国的古代，人们就探索用石膏、石灰和火山灰为胶凝材料，用烧石灰、烧粘土、烧石膏等材料配制成混凝土。尽管不能与现在的混凝土相比，但说明混凝土的制作和探索在古代就开始萌芽了。

当然，真正意义上的混凝土产生，应以1824年水泥的发明和以水泥作为胶凝材料的混凝土开始，混凝土工程与混凝土技术才真正意义地开始了自己的发展历史。

2.混凝土的发展历史 首先是不断探索和发明的时期。1824年，英国人发明了水泥，之后围绕水泥的生产开创了水泥工业，水泥的品种逐渐增多，不再是单一的硅酸盐水泥，用各种水泥拌制的混凝土也开始大量地使用。法国人在1850年用钢筋网建造了第一条小水泥船，1887年英国人首次发表了钢筋混凝土结构计算方法。从此，钢筋混凝土的时代和对混凝土材料科学探索时期开始了。1918年，美国人建立子水灰比强度公式，1930年瑞士人应用数理统计法，提出了混凝土强度与水泥强度等级和水灰比之间的关系，后来混凝土强度增长与胶空比的关系得到确立。揭示了混凝土强度与毛细空隙的关系。

第二是不断提高和完善时期。1928年，混凝土收缩和徐变理论在法国被提出，1934年，干硬性混凝土在前苏联被开发出来，从此，预应力混凝土和干硬性高强度混凝土飞速发展和广泛应用于工程之中。到1937年，美国首先用亚硫酸盐纸浆液作为外加剂以改善混凝土和易性，并获得提高强度和耐久性的专利。随后，世界各国纷纷加入了混凝土外加剂研究的行列，这些外加剂的使用，不仅大大提高了混凝土的强度和耐久性，还开创了流动性混凝土的时代。

第三是高强度、高性能混凝土的不断开发和使用时期。围绕混凝土强度的研发，使混凝土的强度从20世纪30年代的10-30Mpa，一直到20世纪末，高层建筑的泵送混凝土高达110 Mpa。现在通常把抗压强度达60 Mpa才被认为是HSC。实验室研制的HSC例外，因为实验室用的优质天然骨料可生产230-460 Mpa的混凝土。高性能混凝土（HPC）是20世纪60年代后才形成的新概念，其含义世界各国有不尽相同的解释。西方一些国家把HPC定为是一种高弹性模量、高密度、持续高强度、高韧性、抗侵蚀、抗劣化、低渗透、寿命长的耐久性混凝土。我国专家和学者从高密实与自密室性、高抗渗性、体积稳定性和高抗压强度的技术特性解释高性能，所以，HPC是属于混凝土科学技术的前沿范畴，尚在进一步的研发过程中。

3.混凝土的发展现状 混凝土从1824年问世以来，混凝土的技术、生产方式、施工技术等方面都发生了翻天覆地的变化。其现状主要体现在以下几个方面：

一是预拌商品混凝土基本取代现场加工的混凝土生产方式，并冲击预制混凝土构件工业。自20世纪60年代以来，世界各国的预拌商品混凝土生产行业迅速发展起来，在我国现已遍布城乡各地，甚至连农村的私人住宅都是使用这种预拌商品混凝土。由于预拌商品混凝土是以大流动性技术为支撑的工厂化生产方式，可实行远距离泵送和现浇，它的技术、经济、环保等方面，比起传统的现场人工或半机械的混凝土加工方式要优越得多，所以，越来越受到人们的亲睐。相反，预制混凝土构件，象20世纪80年代盛行的“三板一梁“等预制品越来越受到冷落，致使预制混凝土构件工业陷入了困境。

二是干硬性及塑性混凝土逐渐被流动性和大流动性的泵送混凝所代替。现在，外加剂和磨细矿物掺和料的性能提升和使用，混凝土的大流动、宜泵送、不泌水、不离析、宜成型、自密实、自流平等性能，均已达到相当的高水平。

三是轻质、高强、多功能的混凝土砌块，以保护资源和节约能源的优势，成为我国建筑业的墙体材料首选。现混凝土砌块的品种也在逐渐增多，如加气砌块、轻集料砌块、地面联索砌块、隧道吸音砌块、河堤护坡砌块等等。

四是大量开发和使用高强度、高性能、多品种混凝土。现在，混凝土强度等级在不断提高，品种越来越多。 这些多品种、多性能的混凝土以其自身的特点和优势，适用于各种各类的环境的建筑之中，并发挥着特殊作用。

三、混凝土的可持续发展问题

现在，世界各地基础建设飞速发展，需要大量的建筑材料，其中混凝土用量最大，与混凝土相关的材料消耗也日益增大。根统计，全球每年混凝土消耗的天然骨料在80亿吨以上。以生产1吨硅盐水泥来计算，所需1.5吨石灰石，还需要一定数量的煤、电、石油等原能，并向大气释放约1吨二氧化碳，还排放一定数量的粉尘、二氧化硫、氮氧化物等重金属污染物。全球二氧化碳等污染物7%来自水泥工业。如此之大的资源消耗和严重的环境污染，如果没有有效的节制措施，将直接威胁着人类和整个地球的生命。

但是，社会要前进，人类要发展，基础设施建设也不可能停步，而且还是高速、快速的姿态。面对快速发展建设的需求和日益严重的环境污染，做到既要保证基础建设步伐加快，又要降低资源能源的消耗、减少污染物的排放，这就是我们需要关注并得到解决的矛盾。要使这一矛盾得到解决，混凝土工业须走要可持续发展的道路。

目前，混凝土走可持续发展的道路，需解决好四个问题：一是节能减排。利用工业废渣和天然矿物，减少水泥熟料的用量，尤其是工业废渣的利用，具有非常大的潜力。这样做既解决了工业废渣的污染，又节约了混凝土的原材料，一举双赢。同时应加大科研力度，改善水泥生产工艺，做到低排放、低能耗或寻找新型胶凝材料，以替代水泥。二是提高混凝土的耐久寿命。混凝土工业的专家和学者们应从多方面考虑，如何综合各方面的因素，使其耐久寿命的延长。三是基础工业设施建设的规划要科学化、全面化、长远化。不要今天建设，明天挖，这是对能源和资源的最大浪费。四是生态环保应贯穿于混凝土生产和使用的全过程。除了在生产混凝土所消耗资源能源带来的生态环境问题外，混凝土释放有害物质和其废弃物都会影响生态环境，所以，还需加大对混凝土的使用期以及废弃的环境问题研究。

四、结束语

混凝土问世近两个世纪来，见证了人类社会的发展，也为人类的进步和文明建设发挥了巨大作用。现在面临着资源和能源日益减少、生态环境污染日益加大的问题。混凝土如何发展，如何做到继续在基础设施建设中，承担主要作用，又要达到节能减排的生态环保标准，这就是众多专家和学者们为混凝土科学发展所研讨的可持续发展道路。

[1]叶志明，土木工程概论，北京，高等教育出版社2009年1月

[2]文梓芸等，混凝土工程与技术，武汉，武汉理工大学出版社，2004年12月

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