混凝土结构的发展与应用

武汉大学土建学院2009级常龙论文混凝土结构的发展与应用Thedevelopmentandapplicationofconcretestructure武汉大学土木建筑工程学院土木工程专业土木三班常龙（2009301550084）内容摘要：与钢、木和砌体结构相比，混凝土结构在物理力学性能、材料来源以及工程造价等方面有许多优点，所以发展速度很快，目前已经被世界各国广泛在应用。在未来的一段时间，混凝土结构仍将作为高层建筑和多次框架的主要结构。关键词：混凝土发展应用优点缺点建筑Abstract:Comparedwithsteel,woodandmasonry,concretestructureonthephysicalandmechanicalproperties,sourcesofmaterialsandengineeringcostandotheraspectshasmanyadvantages.Sothedevelopmentofitsspeedisveryquickandithasbeenwidelyappliedallovertheworld.Sometimeinthefuture,theconcretestructurewillremainasthetallbuildingsandmanyofthemainframestructureKeywords:concreteconstructiondevelopmentapplicationadvantagesdisadvantagesbuilding正文：现代大多数建筑都离不开混凝土结构，但是混凝土的真正历史却不长，那么是什么原因导致它会有如此迅猛的发展呢？它又是怎么应用于现代建筑的呢？首先让我们看看最早的混凝土吧。◆最早的混凝土：作为广泛意义上的水泥或混凝土在古代世界各国都有。古代水泥的主要成分是生石灰，由石灰石加热制成。在公元前2500年，已有石灰窑，例如公元前700年前的西亚就有铺设强力混凝土的建筑。在伊拉克泽温保存至今的一条262米长的渡槽桥上，沿水道铺设了0.9米厚的混凝土层。古希腊人对于广泛意义上的水泥知道的很早。古罗马人在古希腊的武汉大学土建学院2009级常龙论文配方上加以改进，主要是加入了火山灰。所以很多罗马建筑或因为造价或因为结构都用这种古代混凝土建造。例如罗马的万神殿就是。不用水泥是无法造出那么大的穹顶来的。◆混凝土的发展历史：自19世纪20年代出现了波特兰水泥后，由于用胶凝材料(粘土、石灰、石膏、火山灰)配制成的混凝土具有工程所需要的强度和耐久性，而且原料易得，造价较低，特别是能耗较低，因而用途极为广泛。1861年钢筋混凝土得到了第一次的应用，首先建造的是水坝、管道和楼板。1875年，法国的一位园艺师蒙耶（1828～1906年）建成了世界上第一座钢筋混凝土桥.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.随着时代的变迁，技术的进步，“混凝土家族”里也有了新成员的加盟，其中纤维混凝土，无论从抗压强度和价格来看，都具有一定的优势。然而，钢筋混凝土虽然受到“混凝土家族”的竞争影响，其发展的优势也不如从前，但是，在如今的很多领域中，仍能看到它那熟悉的身影。它依旧是坚固耐用的代名词。代表城市形象的高楼大厦，自然少不了钢筋混凝土。高速公路、建筑桥梁、隧道等是钢筋混凝土现代应用的另一方面。然而，钢筋混凝土还有一个更为实用的功能，那就是除险，在处理各类坍塌事故中，使用钢筋混凝土，可以更快的取得关键性的进展，因为有了它的支撑，才能使抢险行动获得控制性成果。因此，从这些方面可以看出，钢筋混凝土在众多建材中，依旧占有一席之地，我们期待，在未来的建筑道路上，钢筋混凝土可以走的更好、更稳。◆混凝土在国内的发展情况：混凝土结构的发展极为迅速,在改革开放20年的时间里我国发展极为迅猛,从新材料、新技术的研究、开发和推广应用,到工程结构的建造,取得了惊人的巨大成就,创造了一个个新的纪录。有的已达到国际先进水平,或已进入国际先进行列,有的甚至暂居领先地位。混凝土结构的应用范围日益扩大,无论从地上或地下,乃至海洋,工程构筑物很多用高层建筑的发展加快了步伐，结构体系更为多样化，层数增多，高度加大，已逐步在世界上占据领先地位。◆混凝土的大致分类：素混凝土------------素混凝土是钢筋混凝土的重要组成部分，由水泥、砂（细骨料）、石子（粗骨料）、矿物参合料、外加剂等，按一定比例混合后加一定比例的水拌制而成。当构件的配筋率小于钢筋混凝土中纵向受力钢筋最小配筋百分率时，应视为素混凝土结构。这种材料具有较高的抗压强度，而抗拉强度却很低，故一般在以受压为主的结构构件中采用，如柱墩、基础墙等。钢筋混凝土---------当在混凝土中配以适量的钢筋，则为钢筋混凝土。钢筋和混凝土这种物理、力学性能很不相同的材料之所以能有效地结合在一起共同工作，主武汉大学土建学院2009级常龙论文要靠两者之间存在粘结力，受荷后协调变形。再者这两种材料温度线膨胀系数接近，此外钢筋至混凝土边缘之间的混凝土，作为钢筋的保护层，使钢筋不受锈蚀并提高构件的防火性能。由于钢筋混凝土结构合理地利用了钢筋和混凝土两者性能特点，可形成强度较高，刚度较大的结构，其耐久性和防火性能好，可模性好，结构造型灵活，以及整体性、延性好，适用于抗震结构等特点，因而在建筑结构及其他土木工程中得到广泛应用。预应力混凝土-------预应力混凝土是在混凝土结构构件承受荷载之前，利用张拉配在混凝土中的高强度预应力钢筋而使混凝土受到挤压，所产生的预压应力可以抵销外荷载所引起的大部分或全部拉应力，也就提高了结构构件的抗裂度。这样的预应力混凝土一方面由于不出现裂缝或裂缝宽度较小，所以它比相应的普通钢筋混凝土的截面刚度要大，变形要小；另一方面预应力使构件或结构产生的变形与外荷载产生的变形方向相反（习惯称为“反拱”），因而可抵销后者一部分变形，使之容易满足结构对变形的要求，故预应力混凝土适宜于建造大跨度结构。混凝土和预应力钢筋强度越高，可建立的预应力值越大，则构件的抗裂性越好。同时，由于合理有效地利用高强度钢材，从而节约钢材，减轻结构自重。由于抗裂性高，可建造水工、储水和其它不渗漏结构。◆混凝土的优缺点：优点----整体性好，可灌筑成为一个整体；可模性好，可灌筑成各种形状和尺寸的结构;耐久性和耐火性好;工程造价和维护费用低。缺点---混凝土抗拉强度低，部分地采用了钢筋混凝土楼板。容易出现裂缝；结构自重比钢、木结构大；室外施工受气候和季节的限制；新旧混凝土不易连接，增加了补强修复的困难。-◆混凝土建筑应用：图1----天津电视塔天津广播电视塔，位于市区西南的天塔湖中，简称“天塔”，是津门十景之一。塔高415.2米，是中国世界第四，可同时播出数套电视及广播节目。天塔由塔基、塔座、塔身、塔楼、天线五部分组成。天塔重10万吨，为世界第三，亚洲之冠。武汉大学土建学院2009级常龙论文图2----广州白云宾馆图3----三峡大坝混凝土的典型建筑数不胜数，这都可以证明混凝土结构在现代建筑中被广泛的应用。◆混凝土未来的发展：混凝土未来发展，大致有下列几个方向：1972年，为扩大对外贸易，适应交易会的需要，中央决定在广州兴建白云宾馆。1976年年初，投资2000万的白云宾馆基本完工。楼高120米，共34层(包括地下室一层)，拥有客房718间，为当时中国的第一高楼。1976年6月1日，白云宾馆正式开业。三峡水利枢纽大坝为混凝土重力式，挡水前沿总长2345米，最大坝高181米，坝体总混凝土量为1486万立方米，其大坝总方量居世界第一。建筑物基础土石方开挖10283万立方米，混凝土基础2794万立方米，土石方填筑3198万立方米，金属结构安装25.65万吨。武汉大学土建学院2009级常龙论文●绿色化:作为矿物掺合料，大掺量或广泛使用粉煤灰、磨细高炉矿渣和其它工业废渣，减少水泥消耗；更多使用再生骨料，如破碎混凝土、工业废渣，减少资源消耗。总之，尽可能循环利用资源，降低生产单位体积混凝土的CO2排放。●高耐久化:混凝土的抗冻性能、耐腐蚀性能、护筋性能、抗裂性能等等达到新水平。混凝土增强材料的品种和耐腐蚀性能大幅度提高，其中包括不锈钢钢筋、不锈钢包覆钢筋、镀锌钢筋、碳纤维树脂棒，等等。●超高性能混凝土广泛应用:简称UHPC或RPC的超高性能混凝土具备超高强度(150-250MPa)和超高耐久性，能够建造许多高耐久轻巧结构，为一般高强钢筋混凝土结构或钢结构所不能。目前，配制技术已经趋于成熟，预计将会得到越来越广泛的应用。●自密实混凝土广泛应用:配制技术目前也比较成熟。由于自密实混凝土能够大幅度提高生产效率，浇筑高难度结构，并且不产生振捣噪音，肯定会越来越多地采用。◆结束语：不得不承认，混凝土材料自身确实存在一些问题制约其发展，如自重问题、脆性问题、耐久性问题、体积稳定性问题等。也正是由于这些问题的存在，才为混凝土科学的发展和研究提供了广阔的天地。因此，我们必须要向社会疾呼，要重视混凝土科学的研究和教育，要投入更多的人力物力，尽快改善和提高混凝土性能，让混凝土这类传统材料焕发新的青春，为人类社会文明作出更大的贡献。参考文献[1]程文瀼，颜德姮《混凝土结构设计原理》中国建筑工业出版社，2008年[2]李亚杰，方坤河《建筑材料》中国水利水电出版社，2009年[3]黄土基《土木工程机械》中国建筑工业出版社，2000年