1.2　混凝土的基本特征

1.2.1　混凝土的定义及分类

凡由胶凝材料、粗细骨料、水（必要的时候可加入外加剂）按一定比例，均匀搅拌、密实成型，经过一定的时间养护硬化后而制成的一种人造石材，称为混凝土（也称为砼）。

商品混凝土，又称预拌混凝土，简称为商砼，是由水泥、骨料、水及根据需要掺入的外加剂、矿物掺合料等组分按照一定比例，在搅拌站经计量、拌制后出售并采用运输车在规定时间内运送到使用地点的混凝土拌合物。

混凝土的种类很多，从不同的角度考虑，有以下几种分类方法。

（1）按表观密度分类

①轻混凝土：干表观密度小于2000kg/m³，采用陶粒、页岩等轻质多孔骨料或掺加引气剂、泡沫剂形成多孔结构的混凝土，具有保温隔热性能好、质量轻等优点，多用作保温材料或高层、大跨度建筑的结构材料。

②普通混凝土：干表观密度2000～2800kg/m³，由天然砂石做骨料制成。是土建工程中最常用的混凝土，主要用作各种土木工程的承重结构材料。

③重混凝土：干表观密度大于2800kg/m³，常采用重晶石、铁矿石、钢屑等做骨料和锶水泥、钡水泥共同配制防辐射混凝土，作为核工程的屏蔽结构材料。具有不透过X射线和γ射线的性能。

（2）按所用胶凝材料分类

按照所用胶凝材料的种类，混凝土可以分为水泥混凝土、硅酸盐混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土、沥青混凝土、聚合物混凝土等。

（3）按流动性分类

按照新拌混凝土流动性的大小，可分为干硬性混凝土（坍落度小于10mm且需用维勃稠度表示）、塑性混凝土（坍落度为10～90mm）、流动性混凝土（坍落度为100～150mm）及大流动性混凝土（坍落度大于或等于160mm）。

（4）按生产和施工方法分类

按生产和施工方法可分为预拌混凝土（商品混凝土）、泵送混凝土、喷射混凝土、压力灌浆混凝土（预填骨料混凝土）、造壳混凝土（裹砂混凝土）、碾压混凝土、挤压混凝土、离心混凝土、真空脱水混凝土、热拌混凝土等。

（5）按用途分类

按用途分类，可分为结构混凝土、大体积混凝土、防水混凝土、耐热混凝土、膨胀混凝土、防辐射混凝土、道路混凝土等。

（6）按强度等级分类

①低强度混凝土，抗压强度f_cu<30MPa。

②中强度混凝土，抗压强度30≤f_cu<60MPa。

③高强度混凝土，抗压强度60MPa≤f_cu≤100MPa。

④超高强混凝土，抗压强度在f_cu>100MPa。

（7）按配筋方式分类

按配筋方式可分为素混凝土、钢筋混凝土、纤维混凝土、钢丝网混凝土、预应力混凝土等。

混凝土分类方式较多，本书并未逐一列举。混凝土的品种虽然繁多，但在实际工程中还是以普通的水泥混凝土应用最为广泛，如果没有特殊说明，狭义上通常称其为混凝土，也是本书所涉及的内容。

1.2.2　混凝土的特点

（1）混凝土的优点

混凝土作为用量最大的土木工程材料，必然有其独特之处。它的优点主要体现在以下几个方面：

①可塑性强。现代混凝土可以具备很好的可塑性，可以通过改变模板的尺寸和形状制成形态各异的建筑物及构件。

②握裹力好。与钢筋等有牢固的粘结力，与钢材有基本相同的线膨胀系数，能在混凝土中配筋或埋设钢件制成钢筋混凝土构件或整体结构。

③经济性好。同其他材料相比，混凝土所需原材料价格较低，来源广，容易就地取材，结构建成后的维护费用也较低。

④安全性高。硬化混凝土具有较高的抗压强度，同时与钢筋有牢固的粘结力，使结构安全性得到充分保证。

⑤耐火性好。混凝土一般可有1～2h的防火时效，比钢铁更为耐火，钢结构建筑物在高温下很快软化，容易造成坍塌的现象。

⑥应用范围广。混凝土在土木工程中适用于多种结构形式，满足多种施工要求，可以根据不同要求配制出不同强度等级的混凝土加以满足，所以被称为“万用之石”。

⑦耐久性好。混凝土水化反应是一个长期而漫长的过程，水化需要数十年甚至上百年的时间才能完成，因此，混凝土本身就是一种耐久性很好的材料。古罗马建筑经过几千年的风雨仍然屹立不倒，这本身就意味着混凝土应该“历久弥坚”。

⑧能耗相对较低。混凝土及其制品的生产相对其他建筑材料能耗较低。

（2）混凝土的缺点

①抗拉强度低。混凝土抗拉强度是混凝土抗压强度的1/10左右，是钢筋抗拉强度的1/100左右。

②延展性差。混凝土属于脆性材料，变形能力差，只能承受少量的张力变形（约0.003），否则就会因无法承受而开裂；抗冲击能力差，在冲击荷载作用下容易产生脆性断裂。

③自重大。高层、大跨度建筑物要求材料在保证力学性质的前提下，以轻为宜，而普通混凝土干表观密度一般为2000～2800kg/m³。

④体积稳定性差。尤其是当水泥浆量过大时，这一缺陷表现得更加突出。随着温度、湿度、环境介质的变化，容易引发体积变化，产生裂纹等内部缺陷，直接影响建筑物的使用寿命，如图1-1所示。

⑤热导率大，保温性差。普通钢筋混凝土热导率高达1.74W/（m·K），而泡沫混凝土（ρ=700kg/m³）的热导率为0.22W/（m·K），相差约8倍。

⑥生产周期长。混凝土硬化较慢，水化至少28d才能达到设计强度值，并且在之后的漫长时间内，混凝土水化可达数十年甚至上百年。

⑦生产工艺复杂，质量难以控制。混凝土的性能受到原材料、配合比、搅拌、运输、浇筑、成型及养护工艺的影响，由于各个阶段均存在许多不确定因素，各因素波动均有可能导致混凝土性能降低。如砂石含泥量过高导致的拌合物流动性较差，混凝土后期容易产生开裂；浇筑过程中工人加水导致混凝土强度不足；振捣过程中的过振或漏振导致密实性较低；养护时间不足引起的一系列问题等，均会降低混凝土的工程质量。

与此同时，在混凝土新技术平台上，混凝土还呈现出如下特点：减少了强度对水泥的依赖性；水胶比较低，浆骨比较大；严酷环境下的工程增加，使耐久性要求日益突现；在水泥水化热增大、强度提高的同时，结构尺度增大，改变了大体积混凝土的概念；混凝土强度使用范围很宽，从C10到C120都可适用。